检索结果-内蒙古大学图书馆

材料导报 2021年第3期35卷 3001-3009页

作者：李世健崔振杰李文韬王东王志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湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院赣江创新研究院赣州341119

钕铁硼磁体是重要的稀土功能材料。随着新能源汽车、风力发电、电子信息等行业的快速发展,对钕铁硼磁性材料的需求量逐年增加。我国是世界上最大的钕铁硼生产国,2018年产量达17万t,占世界总产量近90%。钕铁硼在生产过程中会产生约30%的... 详细信息

钕铁硼磁体是重要的稀土功能材料。随着新能源汽车、风力发电、电子信息等行业的快速发展,对钕铁硼磁性材料的需求量逐年增加。我国是世界上最大的钕铁硼生产国,2018年产量达17万t,占世界总产量近90%。钕铁硼在生产过程中会产生约30%的废料。此外,每年也会产生大量因达到使用年限而报废的磁体。这些废料中含有20%~30%的稀土元素,是宝贵的二次资源,对其进行循环再利用,不仅有利于环境保护,同时也有助于促进稀土产业的可持续发展。不同来源的废料成分特点差别较大,因而采用的处理方法也有所差别。目前的研究方向主要有两个:(1)从废料中回收稀土元素;(2)利用废料进行磁体再生制造。其中稀土回收方法主要包括湿法和火法两大类。如何实现稀土再生产品质量与环境友好度、经济性的有机统一,是钕铁硼废料循环利用领域的热点与难点。湿法回收工艺包括盐酸全溶法、盐酸优溶法、硫酸复盐沉淀法等,其共性特点为通过控制p H值,将稀土与其他元素分离;通过多级萃取得到单一稀土化合物,之后采用沉淀剂将稀土转化为盐类,经焙烧后得到单一稀土氧化物。此类方法对原料适应性强,稀土产品纯度高,但流程长、对环境不友好。火法回收工艺包括氧化法、氯化法、液态合金提取法等,其原理是基于稀土元素、其他元素与氧、氯、合金元素结合能力的差异性。此类方法流程短、对环境相对友好,但通常得到的是混合稀土化合物,产品纯度较低,且尚未实现工业化。近年来,国内外发展了诸多回收新方法,如电化学法、离子液体法、水解法等,但均处于起步阶段。其中通过电解法、水解法得到混合稀土化合物,离子液体法具有分离效率好、体系稳定性高等优点,具有一定发展前景。短流程再生制造主要包括氢爆法、掺杂法、热压法等,此类方法流程短、对环境友好,但再生磁体磁能积往往会有一定程度降低,从而限制其进一步应用。如何保证再生磁体的磁性能是未来再生制造发展的重点。本文首先对钕铁硼废料产生的途径及成分特点进行简要介绍,然后综述了各种循环处理方法(湿法、火法、回收新方法、短流程再生制造)的研究现状及问题,并对未来的发展趋势进行了展望,以期为钕铁硼废料的综合利用提供一定参考。

关键词：钕铁硼废料循环利用湿法火法再生制造稀土资源

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EBSD-XPS法分析磷石膏中杂质物相

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光谱学与光谱分析 2022年第1期42卷 136-140页

作者：唐明珠王志英王云山包炜军杨刚孙勇河北工业大学化工学院天津300130 中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 宁波诺丁汉大学浙江省有机废弃物转化及过程强化技术重点实验室浙江宁波315100

磷石膏是湿法磷酸过程形成的固体副产物。磷石膏中含有磷、氟、硅等有害杂质组分,极大影响磷石膏制品的质量和性能,巨量磷石膏堆存严重威胁生态环境和生命安全。确定磷石膏中杂质物相的赋存状态,为磷石膏除杂净化和综合利用提供理论指导... 详细信息

磷石膏是湿法磷酸过程形成的固体副产物。磷石膏中含有磷、氟、硅等有害杂质组分,极大影响磷石膏制品的质量和性能,巨量磷石膏堆存严重威胁生态环境和生命安全。确定磷石膏中杂质物相的赋存状态,为磷石膏除杂净化和综合利用提供理论指导,非常重要。以低温干燥后的磷石膏为研究对象,利用X射线荧光光谱(XRF)分析确定磷石膏中杂质元素的组成,结果表明,磷石膏中的杂质元素含量较高的有P,Si,F和Al,含量较低的有Ba,Fe和Mg等。因二水硫酸钙物相强峰对杂质物相峰有较强遮蔽作用,X射线衍射光谱(XRD)分析不能确定磷石膏杂质的物相。利用扫描电子显微镜对磷石膏进行电子背散射衍射(EBSD)分析,根据被检样品衬度的区别探明磷石膏的杂质物相,利用X射线能谱分析(EDS)成分确定杂质物相组成;利用X射线光电子能谱(XPS)对硫酸钙晶体表面以及混合杂质物相作进一步分析。EBSD分析结果表明,磷石膏中杂质物相主要包括二氧化硅、氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟磷酸钙、氟化钙、硫酸钡、硫化铁、三氧化二铝等,此外还有硅、铝、磷、氟等杂质混合组成的复盐物相,其中二氧化硅、硫酸钡、硫化铁、氟磷酸钙和三氧化二铝为独立赋存物相,氟硅酸钠和氟硅酸钾的物相则混合分布在硫酸钙晶体之间,氟化钙杂质与硅、铝、磷、氟杂质复盐物相结合赋存。XPS分析结果表明,磷石膏中还存在硅酸钙、氟化铝、氟化镁、硫酸铝、磷酸铝、磷酸钙、磷酸氢钙和磷酸二氢钙等物相,其中磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙和氟磷酸钙四种物相的特征峰位分布极为接近。采用EBSD-XPS组合分析方法,不仅确定了磷石膏中杂质的物相,还阐明了杂质物相与硫酸钙晶体之间的构效关系。该研究为磷石膏杂质物相分析提供新途径,为磷石膏除杂净化及其综合利用提供坚实的理论依据。

关键词：电子背散射衍射 X射线光电子能谱磷石膏杂质

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废SCR脱硝催化剂中砷元素赋存形态与氧化碱浸脱除

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材料导报 2021年第5期35卷 5001-5010页

作者：赵晨武文粉孟子衡李会泉王晨晔王兴瑞中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

以燃煤电厂废SCR脱硝催化剂为研究对象,通过XPS、ICP等检测方法研究废催化剂中杂质As元素的含量及赋存形态,发现废SCR催化剂中As元素存在形态为As_(2)O_(3)与As_(2)O_(5)。采用氧化碱浸技术,将难与NaOH反应的As_(2)O_(3)氧化为更易反应... 详细信息

以燃煤电厂废SCR脱硝催化剂为研究对象,通过XPS、ICP等检测方法研究废催化剂中杂质As元素的含量及赋存形态,发现废SCR催化剂中As元素存在形态为As_(2)O_(3)与As_(2)O_(5)。采用氧化碱浸技术,将难与NaOH反应的As_(2)O_(3)氧化为更易反应的As_(2)O_(5),实现不同价态As元素的深度脱除。分别研究了氧化剂种类、氧化剂浓度、浸出剂浓度、反应温度、时间、液固比等因素对As元素脱除率的影响规律。结果表明,当反应温度为30℃、反应时间为4 h、H_(2)O_(2)浓度为5%(质量分数)、NaOH浓度为10%(质量分数)、液固比为2 mL/g时脱砷效果最佳,废催化剂中As含量由1334×10^(-6)降低至50×10^(-6),脱除率达到98.5%。所得产物为脱砷后催化剂,主要由锐钛矿型TiO_(2)与少量WO_(3)组成。通过EPR、XPS技术对H_(2)O_(2)强化浸出的反应机理进行研究,发现废SCR催化剂中V元素主要以V^(4+)、V^(5+)两种价态存在,其与NaOH反应生成的HV_(2)O_(5)^(-)、VO4^(3-)和H_(2)O_(2)引发的类Fenton反应,可产生具有强氧化性的羟基自由基,将难以脱除的As^(3+)氧化为更易溶于碱液的As^(5+),提高As元素的脱除率。

关键词：废SCR脱硝催化剂砷废物处理高级氧化工艺浸取

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CaY分子筛对乙二醇和1,2-丁二醇吸附分离性能的研究

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过程工程学报 2022年第4期22卷 448-457页

作者：仪凡贺鹏曹俊雅曹妍王利国陈家强李会泉中国矿业大学(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湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学化工学院北京100049

利用装填有CaY分子筛的固定床对乙二醇和1,2-丁二醇吸附分离进行研究,从水、甲醇、乙醇和正丙醇中筛选出正丙醇为最佳洗脱溶剂,并探究了进样流速(0.4,0.8,1.2 mL/min)及操作温度(298,318,338 K)对穿透曲线的影响,对测得的穿透曲线采用Mo... 详细信息

利用装填有CaY分子筛的固定床对乙二醇和1,2-丁二醇吸附分离进行研究,从水、甲醇、乙醇和正丙醇中筛选出正丙醇为最佳洗脱溶剂,并探究了进样流速(0.4,0.8,1.2 mL/min)及操作温度(298,318,338 K)对穿透曲线的影响,对测得的穿透曲线采用Modified Dose-Response模型进行拟合,与实验结果能够高度吻合。并采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)研究混合醇在CaY分子筛内部的竞争吸附,模拟了乙二醇和1,2-丁二醇在CaY分子筛内部的吸附位点,发现其吸附位点几乎重合,且CaY分子筛对乙二醇的吸附量要大于1,2-丁二醇,此模拟结果为实验结果提供了微观理论支撑。

关键词： CaY分子筛吸附分离乙二醇 1 2-丁二醇

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废旧航空铝材涂层的热分解与成分调控再生

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材料导报 2021年第1期35卷 23-29页

作者：钱国余王志孙峙刘春伟严鹏程中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室中科院绿色过程与工程重点实验室北京100190 波音(中国)投资有限公司北京100027

废旧航空铝合金混合废料中的无机盐涂层和合金中锌含量高是造成其绿色、高效再生利用难的主要原因,采用热重、焙烧-洗涤等手段研究了含无机盐涂层特征及热分解去除机理,利用计算、真空-电磁耦合强化等方法探究了真空-电磁场下铝合金熔... 详细信息

废旧航空铝合金混合废料中的无机盐涂层和合金中锌含量高是造成其绿色、高效再生利用难的主要原因,采用热重、焙烧-洗涤等手段研究了含无机盐涂层特征及热分解去除机理,利用计算、真空-电磁耦合强化等方法探究了真空-电磁场下铝合金熔体中锌(Zn)挥发去除规律,提出了焙烧-洗涤与真空-电磁强化回收废旧航空铝材的新方法。涂层特征及分解研究表明,含BaCrO 4和SrCrO 4等无机盐涂层热分解经历高分子有机物-烧焦物-无机薄膜的过程,无机薄膜与龟裂状铝合金表面紧密附着造成了其难以通过清水洗涤去除,通过15%稀硝酸对龟裂状表面破坏以及对无机盐的侵蚀,实现了无机盐涂层的深度去除,铝合金表面Cr、Ba和Sr等无机组分平均含量降低到0.1%以下。真空-电磁除Zn研究表明,在除Zn过程会同时去除有益元素镁(Mg),升高温度(750~900℃范围内)会强化Zn和Mg去除,Zn相对Mg更易去除,900℃下保温60 min时二者质量分数分别降低至0.03%和0.05%左右。进一步对比研究了50 Hz和200 Hz两种频率,发现200 Hz高频与高功率(10 kW)更有利于Zn的快速深度去除,Zn的去除速率在10 min内分别增加至0.28%/min(50 Hz时为0.28%/min)。以2024和7075废旧航空铝材质量比为1∶1的混合废料为对象,采用焙烧-洗涤与真空-电磁强化回收废旧航空铝材的新方法,制备出满足2024铝合金成分要求的铝合金。

关键词：废旧航空铝合金 2024铝合金无机盐涂层真空除Zn 电磁强化控氧熔炼精炼

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低品位含铌矿物中铌的提取工艺研究进展

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化工学报 2021年第4期72卷 1847-1862页

作者：孙林泉王丽娜于宏东苏慧陈德胜齐涛中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 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京100049

随着电子、材料等尖端行业的迅速发展,铌因其独特的物化性质已被视为关键战略性金属资源,其需求量逐年递增,铌的冶金提取技术也受到越来越多的关注。我国白云鄂博地区铌资源丰富,但因铌品位低、矿相复杂、选矿分离难度大,目前尚未有效... 详细信息

随着电子、材料等尖端行业的迅速发展,铌因其独特的物化性质已被视为关键战略性金属资源,其需求量逐年递增,铌的冶金提取技术也受到越来越多的关注。我国白云鄂博地区铌资源丰富,但因铌品位低、矿相复杂、选矿分离难度大,目前尚未有效地开发利用。研究开发适用于我国低品位铌资源的提铌技术,具有重要的研究价值和战略意义。综述了主要的低品位铌资源提铌技术的研究现状,包括火法还原法、酸分解法、碱分解法、氯化法和火法-湿法联合法等,探讨了各种技术工艺的优势和特点,以及铌低品位条件对提铌效果的影响。近年来开发的亚熔盐法和焙烧-酸浸联合法也用于低品位铌资源提铌,这两类方法展现了良好的提取效果和应用价值,具有较为广阔的前景。前者由于分解率高、环境负担小而具有较大的潜力。现有研究表明后者可以较为高效地分解低品位铌矿,铌浸出率可达到98%。最后,对目前低品位铌资源提铌方法存在的问题和未来研究发展方向进行了总结和展望。

关键词：铌资源低品位回收还原分解污染联合法

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粉煤灰基土壤调理剂作用下盐碱土壤微观结构变化规律

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过程工程学报 2022年第3期22卷 357-365页

作者：董少文马淑花初茉王晓辉王月娇刘晨旭韩凤兰中国矿业大学(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湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 北方民族大学材料科学与工程学院宁夏银川750021

以宁夏银北地区典型盐碱土壤为研究对象,采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、比表面全自动物理吸附仪(BET)以及扫描电子显微镜(SEM)等测试技术对粉煤灰基土壤调理剂作用下盐碱土壤颗粒微观结构进行研究和系统表征。结果表明,利用调理... 详细信息

以宁夏银北地区典型盐碱土壤为研究对象,采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、比表面全自动物理吸附仪(BET)以及扫描电子显微镜(SEM)等测试技术对粉煤灰基土壤调理剂作用下盐碱土壤颗粒微观结构进行研究和系统表征。结果表明,利用调理剂改良后土壤矿物的主要成分未发生改变,但是添加调理剂后土壤有新晶相方解石生成;土壤的pH值大幅降低,由9.01降低到7.66;土壤红外吸收变化较小,Si-O-Si和有机质吸收峰略有增强;随着调理剂的增加,土壤小颗粒开始团聚,孔隙率逐渐增加,以添加2.5wt%组为例,15天后样品孔隙率达到21.30%,30天后样品孔隙率达到25.29%,约为未添加调理剂组的两倍;土壤颗粒的比表面积略有增加,30天后由初始的23.06 m;/g增加到25.55 m;/g。

关键词：盐碱地土壤结构粉煤灰土壤调理剂

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硫化铁铜双金属复合材料的制备及除铬机制

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环境科学 2021年第5期42卷 2370-2377页

作者：屈敏王源陈辉霞王兴润徐红彬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 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

以零价铁为原料,利用液相置换法制备铁铜双金属(Fe-Cu),对其硫化改性后,得到一种除铬效率更高的硫化铁铜双金属铁基复合材料(S-Fe-Cu).探讨了Cu/Fe质量比、S/Fe摩尔比、p H值和氯离子对S-Fe-Cu去除水体中Cr(Ⅵ)效果的影响.采用扫描电子... 详细信息

以零价铁为原料,利用液相置换法制备铁铜双金属(Fe-Cu),对其硫化改性后,得到一种除铬效率更高的硫化铁铜双金属铁基复合材料(S-Fe-Cu).探讨了Cu/Fe质量比、S/Fe摩尔比、p H值和氯离子对S-Fe-Cu去除水体中Cr(Ⅵ)效果的影响.采用扫描电子显微镜与能谱分析仪(SEM-EDX)、比表面积分析仪(BET)和X射线电子能谱(XPS)等表征手段分析了S-Fe-Cu的表面结构及元素组成,并研究了其除铬机制.结果表明,S-Fe-Cu表面成功负载上了Fe Sx,理论最佳S/Fe摩尔比为0.056,理论最佳Cu/Fe质量比为0.025.与Fe-Cu相比,S-Fe-Cu的比表面积增大了2.1倍,pH为5时除铬效率提高了6.1倍;p H值增大,S-Fe-Cu除铬效果下降,但其碱性条件下的除铬效果仍是Fe-Cu的两倍.氯离子能够促进材料在反应过程中Fe(Ⅱ)的释放,分析认为氯离子能够渗透表面钝化层,使钝化层产生缺陷,从而促进零价铁的直接氧化,提高S-Fe-Cu除铬性能.XPS与EDX表面元素分析表明,材料除铬机制主要包含还原、吸附或共沉淀.

关键词：硫化铁铜双金属铁基材料六价铬除铬机制

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动态扩散渗析法回收盐酸的实验与模型分析

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过程工程学报 2021年第1期21卷 57-63页

作者：孙帅孙宏骞宋静曲景奎王勇齐涛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绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190

近些年来,工业废酸的处理和回收逐渐成为困扰研究者的难题,膜分离技术以诸多优势成为研究重点。扩散渗析作为一种低能环保的膜分离技术,在废酸回收领域运用广泛,酸回收率一直是扩散渗析过程的重要指标。本工作以0.5~5 mol/L盐酸为原料... 详细信息

近些年来,工业废酸的处理和回收逐渐成为困扰研究者的难题,膜分离技术以诸多优势成为研究重点。扩散渗析作为一种低能环保的膜分离技术,在废酸回收领域运用广泛,酸回收率一直是扩散渗析过程的重要指标。本工作以0.5~5 mol/L盐酸为原料进行动态扩散渗析实验,考察进料酸浓度、进料流量(6~20 m L/min)、水酸流量比(0.6~1.4)等操作参数对酸回收率的影响。通过无因次方法,针对特定的DF-120膜建立盐酸浓度和膜内渗透系数的经验公式,简化传质模拟,最终得到可以预测扩散渗析过程盐酸回收率的参数模型。对实验数据点进行分析,验证了数学模型的准确性。该模型也被用于更详细的实验操作条件下的预测,为实际工业生产提供了参考方法和理论依据。

关键词：扩散渗析酸回收阴离子交换膜盐酸渗透系数

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碳中和下水泥行业低碳发展技术路径及预测研究

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环境科学研究 2022年第6期35卷 1527-1537页

作者：罗雷郭旸旸李寅明张增寿朱廷钰中国科学院过程工程研究所湿法冶金与清洁生产技术国家工程实验室北京100190 北京建筑材料科学研究总院有限公司固废资源化利用与节能建材国家重点实验室北京100041

为探究水泥行业的碳中和实现路径,从我国的国情出发,结合水泥行业生产特点,对水泥行业未来低碳发展进行了预测.结果表明:①在碳中和背景下,水泥行业仍会存在约2×10^(8)~3×10^(8) t的CO_(2)排放,产能减量是主要的CO_(2)减排手... 详细信息

为探究水泥行业的碳中和实现路径,从我国的国情出发,结合水泥行业生产特点,对水泥行业未来低碳发展进行了预测.结果表明:①在碳中和背景下,水泥行业仍会存在约2×10^(8)~3×10^(8) t的CO_(2)排放,产能减量是主要的CO_(2)减排手段,结合现阶段我国较低的水泥集约化程度和较短的熟料生产线服役年限,产能减量政策的推荐和实施应在合理的规划和政策下推进,低碳技术的发展仍是实现碳中和的关键.②通过能效提升节能技术可实现CO_(2)减排约1.19×10^(8) t/a.③未来在替代原燃料来源、种类及替代率得到全面提升的情况下,原燃料替代技术可基本实现行业10%的CO_(2)减排量.④目前,低碳水泥每年产量不足水泥总产量的5%,未来仍需通过产品技术创新,提高其生产及使用占比.⑤CCUS(CO_(2)捕集、利用与封存)技术是水泥行业实现碳中和的必要路径,混凝土固碳、钙循环等在水泥行业具有典型行业优势的技术可与生产工艺紧密结合,成为未来水泥行业CCUS技术的重要发力点.研究显示:结合水泥行业CO_(2)减排预测及技术路径分析,短期内我国水泥行业降碳主要思路为控制源头排放,包括流程智能化、余热利用、原燃料替代和产业结构调整等路径,实现碳达峰及CO_(2)减排;中期随着生产线服役年限临近及低碳水泥制备技术的发展,支撑行业碳的大幅削减;后期通过CCUS、富氧燃烧、可再生能源利用等技术来实现水泥行业碳中和的目标.

关键词：碳中和水泥行业 CO_(2)减排技术技术路径发展预测

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