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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二次铝灰中氟氮物相的光谱分析

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光谱学与光谱分析 2022年第11期42卷 3588-3594页

作者：黄形中武文粉李占兵李会泉刘青青李少鹏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京100049

二次铝灰是电解铝、铝加工、铝回收行业产生的危险废物,不同生产过程排放的二次铝灰具有矿相复杂、化学组成波动大的特点,造成现有处置技术对各类二次铝灰的处理效果差异较大,资源化利用率低。通过明确典型铝合金生产过程排放二次铝灰... 详细信息

二次铝灰是电解铝、铝加工、铝回收行业产生的危险废物,不同生产过程排放的二次铝灰具有矿相复杂、化学组成波动大的特点,造成现有处置技术对各类二次铝灰的处理效果差异较大,资源化利用率低。通过明确典型铝合金生产过程排放二次铝灰中含氮、含氟物相等毒害组分的赋存形态及分布规律,判断氟氮物相形成途径,有利于开发高适性的二次铝灰无害化技术,实现二次铝灰中毒害组分和有价组分的高效分离,有效解决其资源化利用难题。结合化学与仪器分析,利用X射线衍射、X射线荧光光谱定量研究了生产过程中不同系列三种铝合金产生的二次铝灰中含氟物相、含氮物相等物相含量,采用X射线光电子能谱、扫描电子显微镜与能谱系统分析氟、氮元素的结合形态和分布特征。结果表明,使用光谱分析方法与化学分析方法对二次铝灰中氮化物、氟化物的定量检测结果基本相符。铝-硅、铝-镁、铝-镁-硅三种系列铝合金生产过程得到的二次铝灰中含氮物相含量为4.30%~5.48%,含氮物相均主要以AlN形式存在,由生产过程中铝熔体与氮气反应生成物进入二次铝灰。AlN主要分布在体相中,颗粒形貌呈球端条状或棱块状,以游离单独颗粒或与含铝物相连生的形式存在;二次铝灰中含氟物相含量为1.04%~2.29%,铝-硅系列合金生产过程得到的二次铝灰中含氟物相以NaF,CaF_(2),MgF_(2)和Na_(3)AlF_(6)形式存在,在铝-镁、铝-镁-硅合金生产得到的二次铝灰中含氟物相以CaF_(2),MgF_(2)和KF形式存在;含氟物相均作为添加剂在铝产品生产过程中进入二次铝灰,在二次铝灰生成过程中未发生其他反应生成新相。三种样品中含氟物相在表面富集,形貌呈团絮状或不规则块状,以附着、包覆大颗粒,与其他组分连生、游离单独颗粒的形式存在。本研究可为二次铝灰中氟、氮等毒害杂质的脱除提供理论依据及基础支撑。

关键词：二次铝灰氟化物氮化物物相分析赋存形态

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几种单层桨搅拌槽内宏观混合特性的比较

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化工学报 2019年第1期70卷 32-38页

作者：李挺贾卓泰张庆华杨超毛在砂山东大学化学与化工学院山东济南250100 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北京100190

为了丰富对向心桨的混合特性的认识,比较了向心桨、Rushton桨、三斜叶桨和穿流桨的单层桨搅拌槽内的宏观混合特性,考察了搅拌转速、桨叶离底高度对搅拌槽混合时间和功率特性的影响。结果表明,四种桨的宏观混合时间均随着搅拌转速的增加... 详细信息

为了丰富对向心桨的混合特性的认识,比较了向心桨、Rushton桨、三斜叶桨和穿流桨的单层桨搅拌槽内的宏观混合特性,考察了搅拌转速、桨叶离底高度对搅拌槽混合时间和功率特性的影响。结果表明,四种桨的宏观混合时间均随着搅拌转速的增加而减少,搅拌功率均随转速的增加逐渐增大。当转速相同时,四种桨型中Rushton桨的功率消耗最大,三斜叶桨功率消耗最小,向心桨的功率消耗仅仅比三斜叶桨高。桨叶离底高度的变化对四种桨型的混合时间和功率的影响不尽相同。混合效率的影响因素大小顺序为:搅拌转速>桨型>桨叶离底高度。在考察的四种桨型中,向心桨的混合效率最高。研究成果可为向心桨等新型搅拌桨的工业应用积累实验数据,为其优化设计和放大提供理论依据。

关键词：搅拌容器向心桨混合功率混合效率优化设计

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火焰喷淬制备BaO-TiO2和La2O3-Nb2O5玻璃微球及性能研究

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稀有金属材料与工程 2020年第2期49卷 482-486页

作者：张英马晓光李晓禹李建强李江涛贺刚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 中国科学院大学北京100049 中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室北京100190

分别以BaO、TiO2和La2O3、Nb2O5为原料采用火焰喷淬法制备了不含网络形成体的BaTi2O5(BTO)和35La2O3-65Nb2O5 (LNO)玻璃微球。结果表明,所有BTO为透明的、表面光滑、无结晶痕迹的玻璃微球,粒径分布集中在8~40μm,且具有较低的非晶形成能... 详细信息

分别以BaO、TiO2和La2O3、Nb2O5为原料采用火焰喷淬法制备了不含网络形成体的BaTi2O5(BTO)和35La2O3-65Nb2O5 (LNO)玻璃微球。结果表明,所有BTO为透明的、表面光滑、无结晶痕迹的玻璃微球,粒径分布集中在8~40μm,且具有较低的非晶形成能力;而大部分的LNO为透明的、具有光滑表面的玻璃微球,粒径分布集中在10~40μm,少量粒径较大的LNO微球表面粗糙,存在微米级LaNbO4和LaNb3O9晶粒。计算结果显示,BTO和LNO玻璃微球均具有高折射率,分别为2.20和2.23,是非常有应用前景的窗口、镜头以及反光标志膜材料。

关键词：火焰喷淬玻璃微球 TiO2基玻璃 Nb2O5基玻璃

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从盐湖卤水中提取与回收锂的技术进展及展望

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材料导报 2019年第13期33卷 2119-2126页

作者：苏慧朱兆武王丽娜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中国科学院绿色过程与工程重点实验室中国科学院大学化工学院

近年来随着便携式电子设备和电动汽车的迅速发展,锂在新型能源材料领域中的应用日益显现,其开发与利用也受到了高度的关注。锂主要存在于矿石和盐湖卤水资源中,其中盐湖卤水中的锂储量高达70%以上。盐湖卤水提锂工艺简单,能耗低,省去了... 详细信息

近年来随着便携式电子设备和电动汽车的迅速发展,锂在新型能源材料领域中的应用日益显现,其开发与利用也受到了高度的关注。锂主要存在于矿石和盐湖卤水资源中,其中盐湖卤水中的锂储量高达70%以上。盐湖卤水提锂工艺简单,能耗低,省去了矿石加工分解的复杂过程,避免了大量酸性或碱性固体废渣的产生,环境友好。因此与矿石提锂工艺相比,盐湖卤水提锂工艺具有明显的技术及经济优势,是世界锂产品生产的主要途径。然而,盐湖卤水中除锂外还含有大量的钠、钾、硼、镁等元素,因此在提锂过程中需要对杂质离子加以分离净化,其中镁锂的分离最为困难。国外的盐湖卤水大多镁锂比(质量比)低(Mg/Li<20,w/w),一般采用盐田浓缩-转化法提取锂,工艺简单、成本低。而我国除了新疆扎布耶盐湖为世界唯一的低镁锂比碳酸盐型盐湖外,其他均为高镁锂比盐湖(Mg/Li>20),传统的蒸发-转化工艺失去效果,因此开发适应于高镁锂比盐湖卤水的提锂技术成为当前研究的热点。针对高镁锂比盐湖卤水研究开发了许多新工艺,如煅烧浸取法、溶剂萃取法、膜分离法、离子交换与吸附法等。其中煅烧浸取法可实现卤水中多资源的综合利用,但水蒸发量大,能耗高,产生的HCl对设备腐蚀性大,而且污染严重。溶剂萃取法操作连续、处理量大、固定投资小、运行成本低,但高酸反萃以及溶剂的损失制约了该方法的大规模应用,急需开发新的萃取体系解决这些问题。膜分离法步骤简单、试剂耗量低、清洁无污染,但膜成本较高,膜中毒以及使用寿命短的问题有待解决,而且该方法耗水量大。离子交换与吸附法选择性好、收率高,其中铝基吸附剂实现了规模化工业生产,但吸附法必须与其他方法结合进行锂的生产。分析表明,溶剂萃取法和膜分离法在解决高镁锂比盐湖卤水提锂方面更具有发展前景,而对于锂浓度较低的盐湖卤水,使用铝基吸附剂具有明显的优势。本文在分析盐湖卤水资源特点的基础上,评述了蒸发浓缩沉淀法、煅烧浸取法、溶剂萃取法、膜分离法以及吸附法与离子交换法等关键提锂技术的研究现状及特点,重点阐述了高镁锂比盐湖卤水提锂方法的理论及特点,并综述了提锂工艺中杂质离子的走向和分离步骤,探讨了清洁、高效锂产品生产过程的发展方向。

关键词：盐湖卤水锂提取高镁锂比沉淀萃取膜吸附

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Recovery of alumina from circulating fluidized bed combustion Al-rich fly ash using mild hydrochemical process

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2014年第4期24卷 1187-1195页

作者：杨权成马淑花郑诗礼张然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 华北科技学院环境工程学院北京101601

To utilize CFBC Al-rich fly ash, a mild hydrochemical extraction process was investigated for recovery of alumina. An alumina extraction efficiency of 92.31%was attained using a 45%NaOH solution, an original caustic ratio （molar ratio of Na2O to Al2O3 in the sodium aluminate solution） of 25, a molar ratio of CaO to SiO2 in the fly ash of 1.1, a liquid volume to solid mass ratio of 9, a reaction temperature of 280 ℃, and a residence time of 1 h when treating fly ash with an alumina to silica mass ratio （A/S） of 0.78 and an alumina content of 32.43%. Additionally, the alumina leaching mechanism was explored via structural and chemical analysis, which revealed that after alkaline digestion, the main solid phase containing silica was NaCaHSiO4 with a theoretical A/S of zero.

关键词： recovery of alumina fly ash phase transformation circulating fluidized bed combustion (CFBC)

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聚丙烯酸钠汲取液的正渗透性能

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过程工程学报 2014年第3期14卷 395-401页

作者：杨晶李玉平李海波曹宏斌张懿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 中国科学院大学北京100049

研究了聚丙烯酸钠溶液作为汲取液的渗透压特性,并考察了影响水通量和溶质反向渗透量的因素和机制.结果表明,聚丙烯酸钠浓度与渗透压的关系符合维里方程,第二维里系数对渗透压有较大贡献,聚丙烯酸钠溶液浓度为0.2 g/mL时的渗透压达1.3 Os... 详细信息

研究了聚丙烯酸钠溶液作为汲取液的渗透压特性,并考察了影响水通量和溶质反向渗透量的因素和机制.结果表明,聚丙烯酸钠浓度与渗透压的关系符合维里方程,第二维里系数对渗透压有较大贡献,聚丙烯酸钠溶液浓度为0.2 g/mL时的渗透压达1.3 Osmol/kg以上,水通量为14.5 L/(m2?h),略高于相同渗透压的氯化钠汲取液[14.0 L/(m2?h)];聚丙烯酸钠汲取液的溶质反向渗透量为1.6 g/(m2?h),低于常规氯化钠汲取液的16.5 g/(m2?h).升高温度能迅速提高水通量,反向溶质渗透量维持在较低水平,聚丙烯酸钠汲取液适合比常规小分子汲取液更高的操作温度.聚丙烯酸钠汲取液较高的水通量和较低的溶质反向渗透量表明正渗透性能良好.

关键词：正渗透汲取液渗透压聚丙烯酸钠

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碳酸钠溶液吸收H_2S气体的传质性能及数学模型分析

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过程工程学报 2013年第6期13卷 931-938页

作者：罗洋盛宇星曹宏斌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 中国科学院大学北京100049

采用Na2CO3溶液在填料塔中分别吸收高、低浓度H2S气体,通过测定总体积传质系数(KGa),采用基于Box-Behnken设计的响应面分析方法研究吸收液流量、浓度和气体流量对KGa的影响,建立了Na2CO3溶液吸收高、低浓度H2S的二次响应曲面模型.结果表... 详细信息

采用Na2CO3溶液在填料塔中分别吸收高、低浓度H2S气体,通过测定总体积传质系数(KGa),采用基于Box-Behnken设计的响应面分析方法研究吸收液流量、浓度和气体流量对KGa的影响,建立了Na2CO3溶液吸收高、低浓度H2S的二次响应曲面模型.结果表明,在高、低H2S吸收体系中,各因素对KGa的影响规律基本一致,在低浓度H2S吸收体系中对KGa的影响更大.KGa与3个因素之间不是简单的单调函数关系,吸收液流量和浓度具有较强的相互增效作用.处理H2S浓度为2.16%(φ)、气体流量为720 L/h的体系时,当吸收液浓度为0.082 mol/L、其流量为11.28L/h时,KGa最大;处理H2S浓度为20.1%(φ)、气体流量为720 L/h的体系时,吸收液浓度为0.764 mol/L、其流量为11.28 L/h时,KGa最大.

关键词：填料塔 H2S 吸收总体积传质系数响应面法

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浓硫酸活化五氧化二钒制备高浓度全钒液流电池正极电解液

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化工学报 2023年第S01期74卷 338-345页

作者：胡超董玉明张伟张红玲周鹏徐红彬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 燕山大学环境与化工学院河北应用化学重点实验室河北秦皇岛066004 中国科学院大学北京100049

全钒液流电池是大规模储能领域首选的化学储能技术之一。因电解液成本占比较高,通常采用成本相对较低的五氧化二钒作为原料来制备全钒液流电池电解液。针对五氧化二钒在硫酸中溶解度较小、直接使用硫酸溶解五氧化二钒难以制备出高浓度... 详细信息

全钒液流电池是大规模储能领域首选的化学储能技术之一。因电解液成本占比较高,通常采用成本相对较低的五氧化二钒作为原料来制备全钒液流电池电解液。针对五氧化二钒在硫酸中溶解度较小、直接使用硫酸溶解五氧化二钒难以制备出高浓度电解液的问题,本研究通过将硫酸与五氧化二钒进行升温活化处理,水溶后即可实现高浓度五价钒电解液的制备。采用XRD、Raman、FT-IR等手段对活化后固体的组成、结构和溶解过程进行分析。结果表明,在活化温度为180℃、活化时间为3 h、硫酸与五氧化二钒摩尔比为4时,五氧化二钒溶解质量分数高达98.5%,溶解的钒离子浓度高达3 mol·L^(-1)。硫酸与五氧化二钒升温活化后生成V2O_(3)(SO_(4))_(2),改变原有的五氧化二钒的结构,导致活化后的物质水溶时溶解性增加,并且溶解后的钒离子价态以V(Ⅴ)形式存在。溶液中高浓度的V(Ⅴ)离子会与SO_(4)^(-)络合反应生成VO_(2)SO_(4)^(-),同时溶液中VO^(+)_(2)也会发生聚合形成V_(2)O_(3)^(4+)、V2O_(4)^(2+)等多聚体。

关键词：五氧化二钒正极电解液全钒液流电池溶解度升温活化

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氧气在碱溶液中结构与扩散系数的分子动力学模拟（英文）

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物理化学学报 2015年第6期31卷 1045-1053页

作者：吕页清郑诗礼王少娜杜浩张懿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绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

采用分子动力学方法对不同温度(25-120°C)及碱浓度(1:100-1:5,摩尔比)下Na OH和KOH溶液中的氧气进行了模拟.本文考察了Na OH及KOH溶液中溶剂-溶剂、氧气-溶剂及氧气-溶质的径向分布函数,并采用爱因斯坦方程从均方位移曲线中计算得... 详细信息

采用分子动力学方法对不同温度(25-120°C)及碱浓度(1:100-1:5,摩尔比)下Na OH和KOH溶液中的氧气进行了模拟.本文考察了Na OH及KOH溶液中溶剂-溶剂、氧气-溶剂及氧气-溶质的径向分布函数,并采用爱因斯坦方程从均方位移曲线中计算得到了氧气及溶质离子的扩散系数.结果显示随着碱浓度的升高,氧气扩散系数逐渐减少;在相同条件下,氧气在Na OH溶液中扩散系数小于在KOH溶液中的扩散系数;溶质离子扩散系数的变化规律与氧气一致.通过与现有实验结果对比,发现了分子动力学方法的可靠性及用于研究实验受限领域的优越性.

关键词：分子动力学模拟氧气 NaOH KOH 扩散系数

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