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有色金属(冶炼部分) 2025年第2期 109-115页

作者：王驰许东兵常朝蒋子超谭博仁王晨晔王勇李会泉赵泽森桂夏辉杨建国中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心徐州221116 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100190

萃取柱具有连续性强,安全性高,通量大的优点,受到相似金属分离、精细化工等工业分离领域的青睐。液泛特性是萃取柱稳定运行的关键参数之一,低界面张力萃取体系分散相液滴极易破碎的特征是导致萃取柱易发生液泛的本质原因。采用新型气体... 详细信息

萃取柱具有连续性强,安全性高,通量大的优点,受到相似金属分离、精细化工等工业分离领域的青睐。液泛特性是萃取柱稳定运行的关键参数之一,低界面张力萃取体系分散相液滴极易破碎的特征是导致萃取柱易发生液泛的本质原因。采用新型气体搅拌技术,以气泡上浮过程中的动能和不均匀流场产生的弱曳力作用代替传统搅拌、脉冲能量形式破碎液滴。选取三种不同界面张力萃取体系,研究了气体搅拌条件下的萃取柱液特性,发现分散相液泛流速随着气速与连续相流速的增大逐渐降低,并且高界面张力体系降低的程度比低界面张力体系高。基于试验值,通过最小二乘法回归分析,提出预测误差为10.05%的液泛流速预测关联式,为后续气体搅拌萃取柱的设计与放大提供参考。

关键词：液泛特征气体搅拌折流板萃取柱预测关联式

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饱和铬酸钠共存苛性碱中铬铁矿的氧化分解行为

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过程工程学报 2022年第11期22卷 1538-1546页

作者：李双张红玲刘宏辉高增礼程西川王明华蔡再华徐红彬东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 中国科学院绿色过程与工程重点实验室中国科学院过程工程研究所北京100190 战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 湖北振华化学股份有限公司湖北黄石435001

为考察铬铁矿苛性碱氧化浸出反应体系循环苛性碱溶液对铬铁矿氧化分解行为的影响,以90℃下饱和铬酸钠共存苛性碱(代替单一苛性碱溶液)作为反应介质,研究了苛性碱浓度、氧气分压、铬铁矿粉粒度、反应温度、反应时间等参数对铬铁矿氧化分... 详细信息

为考察铬铁矿苛性碱氧化浸出反应体系循环苛性碱溶液对铬铁矿氧化分解行为的影响,以90℃下饱和铬酸钠共存苛性碱(代替单一苛性碱溶液)作为反应介质,研究了苛性碱浓度、氧气分压、铬铁矿粉粒度、反应温度、反应时间等参数对铬铁矿氧化分解过程的影响规律,分析了铬酸钠与苛性碱的分离效果以及铬酸钠与铝、硅杂质元素的分离效果。研究结果表明,铬铁矿氧化分解的较佳工艺条件为苛性碱浓度50wt%、氧气分压3.2 MPa、铬铁矿粒度小于48μm、反应温度250℃、反应时间240 min。在较优工艺条件下,铬铁矿中铬元素的浸出率达到95.24%;铬铁矿中浸出的铬有96.36%以铬酸钠晶体的形式在后续浸出渣溶解分离过程中进入溶晶液,而铬铁矿中浸出的铝、硅分别有84.92%和95.04%进入到浸出液中;同时,未参与反应的苛性碱有89.41%保留在浸出液中。与苛性碱单一反应介质氧化分解铬铁矿的过程相比,本工作采用的反应方式将从铬铁矿中浸出的主元素铬、杂质元素铝和硅,以及未参与反应的苛性碱分别调整到溶晶液和浸出液中,获得了较好的分离效果。

关键词：铬铁矿氧化分解苛性碱循环饱和铬酸钠杂质分离

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LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)正极材料合成对匣钵的侵蚀过程

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有色金属（冶炼部分） 2023年第4期 83-88页

作者：张丽芬万洪强王奉刚马云聪黄彦强孙振华李少鹏长沙矿冶研究院有限责任公司长沙410012 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院北京100083 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

采用工业上用于焙烧三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)的废旧匣钵为试样,通过对试样进行荧光和化学分析、X射线衍射分析、微观结构以及能谱分析,研究了三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机... 详细信息

采用工业上用于焙烧三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)的废旧匣钵为试样,通过对试样进行荧光和化学分析、X射线衍射分析、微观结构以及能谱分析,研究了三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机理。结果表明:LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)合成过程中,主要是锂离子侵蚀,侵蚀产物为LiAlO_(2),同时对原有匣钵基体破坏形成了新物相Mg_(6)Al_(2)(OH)_(18)·4.5H_(2)O;镍、钴、锰三种金属离子在高温合成过程中并未对匣钵基体侵蚀形成新物相。经过侵蚀的匣钵明显分成两层,两层之间有一个过渡带状,可能是中间形成的致密过渡层,避免匣钵进一步被破坏。

关键词：三元正极材料匣钵侵蚀机理

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全钒液流电池提高电解液浓度的研究与应用现状

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储能科学与技术 2022年第11期11卷 3439-3446页

作者：朱兆武张旭堃苏慧张健王丽娜中国科学院过程工程研究所战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院大学化工学院北京101408

全钒液流电池电解液为单一钒元素各价态离子的电解质溶液,避免了不同元素离子通过膜渗透产生的交叉污染,电池循环次数高,使用寿命长。全钒液流电池非常适合电站削峰填谷、新能源发电储能和偏远地区供电等。但受钒离子溶解度的限制,全钒... 详细信息

全钒液流电池电解液为单一钒元素各价态离子的电解质溶液,避免了不同元素离子通过膜渗透产生的交叉污染,电池循环次数高,使用寿命长。全钒液流电池非常适合电站削峰填谷、新能源发电储能和偏远地区供电等。但受钒离子溶解度的限制,全钒液流电池电解液浓度相对较低,导致电池能量密度较低、电解液储罐体积大,钒电池更适用于静态储能系统,而较难应用于电动汽车、电子产品等领域,而电解液成本高也限制了其大规模商业化应用。本工作基于各价态钒离子在不同酸度和温度条件下在传统H_(2)SO_(4)溶液中的溶解性能,总结了通过引入添加剂、改变支撑电解质和构建混合相电解液以提高钒电解液浓度和稳定性的方法及研究现状,介绍了不同种类添加剂在高温下稳定V(V)的作用机理,不同酸作为支撑电解质对V的溶解性及电解液电化学性能的影响,以及混合相电解液对于稳定电解液的内在机制。重点分析了最近研究报道的新型高浓度钒电解液,展望了大幅提高钒电解液浓度的可行性及研发方向。综合分析表明,改变传统H_(2)SO_(4)支撑电解质,如HCl/H_(2)SO_(4)等体系的开发,是大幅提高钒电解液浓度、增大电池能量密度比较有前景的研发方向。

关键词：全钒液流电池钒电解液高浓度稳定性储能

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低共熔溶剂脱除硫化氢的研究进展

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低碳化学与化工 2023年第2期48卷 78-84页

作者：马梦颖白芳许德平华超中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院过程工程研究所战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

涉及天然气、煤制气和石油裂解气等气体的生产过程会产生大量含硫酸气,其中硫化氢(H_(2)S)既是一种剧毒气体,也是重要的硫资源。随着环保和减碳政策的实施,含硫酸气中的H_(2)S脱除问题受到广泛关注,低共熔溶剂作为一种新兴的溶剂被应用... 详细信息

涉及天然气、煤制气和石油裂解气等气体的生产过程会产生大量含硫酸气,其中硫化氢(H_(2)S)既是一种剧毒气体,也是重要的硫资源。随着环保和减碳政策的实施,含硫酸气中的H_(2)S脱除问题受到广泛关注,低共熔溶剂作为一种新兴的溶剂被应用到含硫酸气的净化中。分析、总结了低共熔溶剂的合成方法及性质,综述了低共熔溶剂在H_(2)S脱除方面的机理研究及应用,讨论了H_(2)S脱除技术所面临的问题,并对低共熔溶剂作为脱硫剂的发展趋势进行了展望。

关键词：低共熔溶剂硫化氢选择性脱除合成方法分子模拟

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电石渣旋流分离制备脱硫剂及副产石膏研究

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无机盐工业 2023年第5期55卷 78-84页

作者：杨悦朱干宇张建波孟子衡刘鑫辉杨靖颜坤彭宗贵王秋剑李会泉中国科学院过程工程研究所中科院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 华能沁北发电有限责任公司河南焦作454650 北京亘源环保有限公司北京101300 中国科学院大学化学工程学院北京100049

电石渣是电石法生产乙炔过程产生的固体废渣,是替代石灰石制备低碳脱硫剂的良好原料,但应用过程存在杂质含量高、粗颗粒难以分离等问题。针对以上问题,可采用多级旋流杂质分离法分离电石渣中的杂质和大颗粒组分,在优化条件下电石渣旋流... 详细信息

电石渣是电石法生产乙炔过程产生的固体废渣,是替代石灰石制备低碳脱硫剂的良好原料,但应用过程存在杂质含量高、粗颗粒难以分离等问题。针对以上问题,可采用多级旋流杂质分离法分离电石渣中的杂质和大颗粒组分,在优化条件下电石渣旋流分离效率可达93.97%。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线光电子能谱仪(XPS)等对电石渣的形貌、组成和物相进行表征,系统分析电石渣旋流前后组成、粒度变化,并对电石渣中杂质的赋存形态和分布规律进行详细地探讨。研究结果表明,电石渣中钙主要以氢氧化钙形式存在且旋流分离前后含量相差不大,杂质主要包括三氧化二铁、氧化铝、氧化镁、二氧化硅、硫、碳和水溶性氯离子等;旋流分离后二氧化硅、氧化铝在细渣中富集,并以铝硅酸盐形式存在;三氧化二铁、碳在粗渣中富集,其中碳以单质碳和碳酸盐形式存在;氯、镁含量较低但分布均匀,铝硅分布集中,铝硫分布集中且铝硫颗粒主要嵌在电石渣颗粒上。采用电石渣旋流细渣作为脱硫剂进行烟气脱硫,工业副产脱硫石膏含水率为13.20%,石膏中二水硫酸钙质量分数为90.01%。该研究可为电石渣资源化利用提供参考和借鉴。

关键词：湿法电石渣旋流分离杂质赋存脱硫石膏

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电解锰渣资源化回收利用技术研究进展及“双碳”影响评估

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有色金属（冶炼部分） 2024年第11期 177-186页

作者：唐雪莲李会泉胡应燕李强何发钰刘作华褚建文中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 重庆大学化学化工学院重庆400044 重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国实验室重庆400044 中国科学院大学化学工程学院北京100049 长沙矿山研究院长沙410012

我国电解锰产业每年产生大量含有锰、氨氮等毒害组分的电解锰渣,传统的堆存处置方式存在较大环境风险,其资源化利用对电解锰产业环境污染治理具有重要意义。系统梳理了电解锰渣干法、火法及湿法三类资源化利用技术最新研究进展,全面解... 详细信息

我国电解锰产业每年产生大量含有锰、氨氮等毒害组分的电解锰渣,传统的堆存处置方式存在较大环境风险,其资源化利用对电解锰产业环境污染治理具有重要意义。系统梳理了电解锰渣干法、火法及湿法三类资源化利用技术最新研究进展,全面解析了技术开发中的环境风险点,深入讨论了相关技术资源化过程中的碳排放情况。最后,结合行业发展需求与“双碳”目标,提出了电解锰渣资源化利用的优先发展技术方向、过程碳排放核算、加速资源化产品市场应用等建议,旨在为推动电解锰产业绿色、低碳转型升级提供技术支撑。

关键词：电解锰渣资源化利用环境风险碳减排

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废旧金属旋转偏析纯化再生机理与方法

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矿冶 2024年第1期33卷 52-63页

作者：张厚源钱国余庞嘉晨王志济南大学水利与环境学院济南250022 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

针对传统废旧金属回收方法流程长、效率低、传质慢的问题,借助水模型试验开展旋转偏析过程杂质强化去除的机理研究,为旋转偏析技术回收废旧金属提供动力学基础。试验分别通过流场可视化处理和流速的测定对溶质在废旧金属熔体中的传输进... 详细信息

针对传统废旧金属回收方法流程长、效率低、传质慢的问题,借助水模型试验开展旋转偏析过程杂质强化去除的机理研究,为旋转偏析技术回收废旧金属提供动力学基础。试验分别通过流场可视化处理和流速的测定对溶质在废旧金属熔体中的传输进行分析,发现旋转偏析技术可以有效提高杂质原子在熔体中的传质效率,降低生长界面处杂质的传质阻力。水模型试验结果表明,旋转偏析炉内流场的循环运动模式有利于杂质向远离生长界面处运动,但在低转速条件下循环流动较弱,杂质的排除能力随着转速的增加而增加,但当转速增加到800r/min时,杂质无法有效向远结晶器端输送,不利于杂质去除;平均流速随着结晶器转速的增加而增加,结晶器转速从200r/min增加到800r/min时,各点流速平均增大2倍;流场平均流速随着结晶器浸入深度的增加而增加,结晶器转速为200r/min时,随着结晶器浸入水深的1/2增加到4/5,近结晶器液面端流速从0.02m/s增加到0.04m/s,其他各测速位点流速均有明显提高,平均流速增大1倍;流场平均流速随着结晶器直径与坩埚直径比例增大而增大,直径比从1/7增大到1/2,流场内平均流速增大了4倍左右。试验证明,适当增大转速、结晶器浸入深度以及结晶器与坩埚的直径比都能提高旋转驱动力,从而提高溶质在熔体中的传输速率,获得高效、均匀的浓度场。本研究中,在结晶器与坩埚直径比为1/3、结晶器浸入深度为4/5时,杂质的传输效果和浓度场的均匀度均较好,有利于旋转偏析过程杂质的有效脱除。在水模型基础上开展的铝熔体旋转偏析除杂研究结果表明,在结晶器转速为400r/min时,铅的去除效率最高可以达到66%,旋转偏析回收废旧金属资源可以改善传统回收方法流程长、效率低的问题,实现金属杂质的深度高效去除,满足金属资源的高值化回收利用需求。

关键词：有色金属再生杂质分离水物理模型强化传质

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全生命周期评估下钕铁硼废料高值回收的环境影响及碳足迹(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：王俊锋刘鲁静杨名王洋顾一帆胡应燕廖良芳中国恩菲工程技术有限公司中国科学院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略性金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京工业大学循环经济研究院中国循环经济协会中国南方稀土集团有限公司

钕铁硼废料作为典型稀土固废，具有较高的经济价值。本研究以钕铁硼废料为对象，研究了火法-湿法冶金工艺 (PH-M) 及其改进方案火法-湿法冶金改进工艺(PH-Mi) 的环境影响。研究结果表明，尽管PH-Mi消耗了更多的能源、电力和化学品，但PH... 详细信息

钕铁硼废料作为典型稀土固废，具有较高的经济价值。本研究以钕铁硼废料为对象，研究了火法-湿法冶金工艺 (PH-M) 及其改进方案火法-湿法冶金改进工艺(PH-Mi) 的环境影响。研究结果表明，尽管PH-Mi消耗了更多的能源、电力和化学品，但PH-Mi表现出良好的经济效益（净利润增加134.44%）与环境效益。采用生命周期评价方法量化比较两种方案的环境影响，表明PH-Mi在EP和总体环境影响方面优于PH-M，其中PH-M在碳足迹方面优于PH-Mi的原因在于技术升级后消耗了更多的电力与化学品。

关键词：钕铁硼废料熔融盐电解废料生命周期评价环境影响碳足迹

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土壤调理剂界面改性对黄灌区盐碱离子迁移特性的影响

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水土保持通报 2023年第6期43卷 98-105,114页

作者：陈翔宇魏江生马淑花王晓辉刘晨旭欧彦君内蒙古农业大学草原与资源环境学院内蒙古自治区土壤质量与养分资源重点实验室内蒙古呼和浩特010018 中国科学院绿色过程与工程重点实验室(中国科学院过程工程研究所) 北京100190 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190 中国科学院过程工程研究所战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

[目的]通过调理剂进行亲水和疏水处理,探究调理剂不同界面特性对黄灌区土壤水盐运移规律的影响,揭示粉煤灰基土壤调理剂对盐碱地的改良机理,为不同类型盐碱地改良提供科学参考。[方法]以宁夏回族自治区苏打盐碱土为例,设置土柱试验探究... 详细信息

[目的]通过调理剂进行亲水和疏水处理,探究调理剂不同界面特性对黄灌区土壤水盐运移规律的影响,揭示粉煤灰基土壤调理剂对盐碱地的改良机理,为不同类型盐碱地改良提供科学参考。[方法]以宁夏回族自治区苏打盐碱土为例,设置土柱试验探究调理剂改性前后土壤中不同盐离子在空间上的运移规律。[结果]添加未改性调理剂、亲水改性调理剂、疏水改性调理剂后,表层脱盐率分别为79.72%,59.91%和84.79%,远高于未加调理剂的12.64%。较添加未改性调理剂组相比,亲水性处理组含水量提高6.59%,全盐量提高了47.13%;疏水性处理组土壤含水量降低了0.67%,全盐量降低了25.22%;pH值分别从10.5降低至8.08,8.71;表层Na^(+)含量分别降低10.39%和30.46%,K^(+)含量分别降低10.22%和45.93%。[结论]调理剂的界面特性可显著影响土壤中水盐运移。疏水处理更能提升调理剂对盐碱地的改良效果,强化盐分随土壤水的下渗对盐碱地改良更为重要。

关键词：盐碱地界面改性粉煤灰土壤调理剂水盐运移

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