检索结果-内蒙古大学图书馆

过程工程学报 2025年第1期25卷 62-69页

作者：陈天祥马海军庞凯峰王源涛张亦飞中国科学院过程工程研究所绿色制造创新研究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 中国科学院大学北京100049 三门峡科兴稀有金属材料有限公司河南三门峡472100

近年来,随着氧化铝产量急剧增加,我国可供开发利用的优质铝土矿资源严重不足,多数为难处理的高硫高碳低品位一水硬铝石型铝土矿,优质铝土矿资源贫化与低品位铝土矿利用问题已成为制约我国氧化铝行业可持续发展的主要瓶颈。因此,低品位... 详细信息

近年来,随着氧化铝产量急剧增加,我国可供开发利用的优质铝土矿资源严重不足,多数为难处理的高硫高碳低品位一水硬铝石型铝土矿,优质铝土矿资源贫化与低品位铝土矿利用问题已成为制约我国氧化铝行业可持续发展的主要瓶颈。因此,低品位铝土矿资源的有效利用对我国氧化铝行业可持续发展具有重要意义。针对这一问题,本工作提出了一种硝酸钠与低品位铝土矿预焙烧活化耦合低碱溶液溶出的新方法。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术手段对铝土矿及预焙烧制的熟料进行表征,详细研究了预焙烧铝土矿碱液溶出氧化铝的温度、溶出时间、固液比等技术参数的影响,重点研究了预焙烧铝土矿低碱溶液溶出的机理与动力学。研究结果表明,添加硝酸钠预焙烧后,促使铝土矿的微观结构变得疏松,呈现出孔洞和沟壑结构;铝硅比为3.57的铝土矿经活化预焙烧后,使用较传统拜耳法溶出浓度更低的160 g(Na2O)/L的低浓度苛性碱溶液溶出,在溶出温度为270℃、溶出时间为60 min、固液比为300 g/L的条件下,氧化铝的溶出率可达87.22%,赤泥的铝硅比可降至0.88,该方法能有效提高低品位铝土矿中氧化铝的溶出率,并突破了拜耳法理论溶出率的限制;其动力学研究表明,预焙烧熟料氧化铝溶出的表观活化能为23.21 kJ/mol,其溶出过程为混合控制。

关键词：铝土矿活化焙烧溶出动力学

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碱化膨润土-海藻酸钙固定化颗粒作为微生物载体对微污染废水的处理性能

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过程工程学报 2022年第11期22卷 1584-1592页

作者：刘晓玉张亦飞邓立聪中国科学院过程工程研究所绿色制造创新研究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 中国科学院大学北京100049

近年来,微污染景观水体表现出氨氮、化学需氧量(COD)超标的水质恶化趋势。使用吸附材料是解决该现状的有效途径之一,但是这类材料往往不具备原位长期稳定的处理性能。针对这一问题,本工作选用生物相容性良好的海藻酸钙作为固定剂,制备... 详细信息

近年来,微污染景观水体表现出氨氮、化学需氧量(COD)超标的水质恶化趋势。使用吸附材料是解决该现状的有效途径之一,但是这类材料往往不具备原位长期稳定的处理性能。针对这一问题,本工作选用生物相容性良好的海藻酸钙作为固定剂,制备得到碱化膨润土-海藻酸钙固定化颗粒,探究固定化颗粒作为微生物载体对模拟微污染水体中NH_(3)-N和COD的去除效果。通过溶胶凝胶法采用海藻酸钙固定不同浓度NaOH溶液碱化的膨润土合成系列碱化膨润土-海藻酸钙固定化颗粒。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、Zeta测试、BET比表面积测试对制备得到的系列碱化膨润土及固定化颗粒进行表征,并分析固定化颗粒作为微生物载体对微污染废水的处理性能。研究结果表明,0.5 mol/L NaOH溶液处理的膨润土具有最低的Zeta电位(-27.4 m V),其表面电负性增强,且表面片层状结构增加。制备的0.5B-CA固定化颗粒比表面积最大,为12.1m^(2)/g,比膨润土原土合成的固定化颗粒(0B-CA)比表面积增加了28%,有利于微生物附着生存。0.5B-CA固定化颗粒作为微生物载体显示出最佳的NH_(3)-N和COD去除性能。在10周期处理中,所有处理后废水的NH_(3)-N浓度和COD浓度均分别降至1和20 mg/L以下,达到了国家地表水环境Ⅲ类水标准。本工作制备的碱化膨润土-海藻酸钙固定化颗粒作为微生物载体,在污水处理中同时发挥膨润土的吸附作用与微生物的去除作用,对NH_(3)-N和COD有着优异的去除性能及长期稳定的去除能力,为其在实际场景的应用提供了可能。

关键词：微污染废水碱化膨润土海藻酸钙

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高温煅烧脱除磷酸铁中硫的研究

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过程工程学报 2022年第2期22卷 268-275页

作者：娄文博张盈张洋王晓健李建中乔珊郑诗礼张懿东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 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 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190

磷酸铁是合成磷酸铁锂电池正极材料的主要原料,目前多采用硫酸亚铁和磷酸盐共沉淀方法制备。硫酸体系内共沉淀获得的磷酸铁中硫杂质含量较高,目前采用水洗方式脱除,吨磷酸铁洗水用量需60~100吨,硫酸盐废水处理成本高。为从源头削减磷酸... 详细信息

磷酸铁是合成磷酸铁锂电池正极材料的主要原料,目前多采用硫酸亚铁和磷酸盐共沉淀方法制备。硫酸体系内共沉淀获得的磷酸铁中硫杂质含量较高,目前采用水洗方式脱除,吨磷酸铁洗水用量需60~100吨,硫酸盐废水处理成本高。为从源头削减磷酸铁脱硫过程产生的大量废水,根据硫酸盐高温分解的性质,提出磷酸铁高温煅烧脱硫新方法,开展了热力学可行性计算与高温煅烧脱硫动力学研究。结果表明,磷酸铁中硫元素主要以硫酸根形式存在,高温煅烧可有效促进含硫杂质分解,温度越高,脱硫效果越好。高温煅烧脱硫过程反应动力学级数为2,活化能为88.075 kJ/mol,属于化学反应控制。在温度1173 K、煅烧时间10 min的条件下,磷酸铁中硫杂质含量可降至0.01wt%以下。

关键词：磷酸铁高温煅烧脱硫热力学动力学

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改性粉煤灰对沙土物理特性改良效果研究

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过程工程学报 2022年第2期22卷 204-213页

作者：李明哲马淑花王建兵王晓辉姚同宇刘晨旭中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院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) 中国科学院绿色过程制造创新研究院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

针对内蒙古锡盟地区粉煤灰堆存量大、利用率低以及当地土壤荒漠化严重等系列问题,本工作提出利用粉煤灰改良荒漠土壤的新思路。首先用硫酸对惰性的粉煤灰进行表面活化改性,采用SEM和XRD等分析测试手段研究粉煤灰结构变化,采用XPS和TG分... 详细信息

针对内蒙古锡盟地区粉煤灰堆存量大、利用率低以及当地土壤荒漠化严重等系列问题,本工作提出利用粉煤灰改良荒漠土壤的新思路。首先用硫酸对惰性的粉煤灰进行表面活化改性,采用SEM和XRD等分析测试手段研究粉煤灰结构变化,采用XPS和TG分析方法分别对粉煤灰表面羟基定性分析和定量计算,以期明晰粉煤灰表面羟基化效果;其次,使用改性前后粉煤灰分别作为土壤加固剂,以现场采集沙土为加固对象,研究改性粉煤灰对砂土稳定性的影响。结果表明,使用1.5 mol/L的硫酸溶液预改性后,颗粒表面羟基数量较原始粉煤灰增大4倍。按质量比1:9将酸改性前后的粉煤灰分别与沙土复配并静置15天后对复配土的力学强度进行测定,结果显示原始沙土间的黏聚力为0.29 kPa,改性前粉煤灰-沙土复配土的黏聚力为0.88kPa,而改性后粉煤灰-沙土复配土的黏聚力提高到3.51 kPa。

关键词：粉煤灰酸法改性表面羟基土壤黏聚力

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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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莫来石-刚玉催化剂载体制备及其性能研究

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过程工程学报 2022年第1期22卷 79-88页

作者：杨建林赵璐马淑花王晓辉王月娇辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000 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

以我国特色高铝粉煤灰为原料,采用酸-碱联合法制备莫来石-刚玉催化剂载体,利用比表面积全自动物理吸附仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-OES)等系列表征手段进行了深入分析。结果表明,采用... 详细信息

以我国特色高铝粉煤灰为原料,采用酸-碱联合法制备莫来石-刚玉催化剂载体,利用比表面积全自动物理吸附仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-OES)等系列表征手段进行了深入分析。结果表明,采用酸-碱联合法制备工艺,即首先在硫酸浓度为1.5 mol/L,反应温度为85℃,液固比为7,反应时间90 min;随后在NaOH浓度为200 g/L、反应温度为95℃、液固比15、反应时间150 min条件下预处理粉煤灰,二氧化硅的脱除率达到58.51%,非晶态二氧化硅脱除率为83.49%。所获得的以莫来石和刚玉为主要成分的催化剂载体具有较高的比表面积和吸水率,分别为39.35 m^(2)/g和70.01%。耐热温度达到1100℃,颗粒大小在20~50μm之间,呈由短棒相互黏结在一起的多孔球形结构。X射线衍射表征结果显示,载体矿物相只有莫来石和刚玉,表明具有较好的化学稳定性和机械强度。孔分布分析结果表明,催化剂载体具有较宽的孔径分布,孔大小主要集中在约10 nm。

关键词：高铝粉煤灰莫来石-刚玉催化剂载体酸-碱联合法

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钕铁硼废料循环利用技术现状与展望

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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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Zn/N共掺杂碳全包覆切割废硅料用于锂离子电池负极材料

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过程工程学报 2021年第6期21卷 713-723页

作者：周琪琪公旭中王志刘俊昊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

为使光伏切割废硅料再生用于锂离子电池负极材料,设计了一种一步法实现Zn/N共掺杂碳全包覆切割废硅料的复合结构电极材料。利用PDDA络合剂"桥连"作用,解决了酚醛树脂无法在尺寸较大、形貌不规则的切割废硅料表面成核生长的问... 详细信息

为使光伏切割废硅料再生用于锂离子电池负极材料,设计了一种一步法实现Zn/N共掺杂碳全包覆切割废硅料的复合结构电极材料。利用PDDA络合剂"桥连"作用,解决了酚醛树脂无法在尺寸较大、形貌不规则的切割废硅料表面成核生长的问题。设计的复合结构缓解了硅在充放电循环过程中巨大的体积膨胀,同时提高了材料的导电性。获得的wSi@NC/Zn-2电极在0.2 A/g的电流密度下循环300圈后具有1392 mAh/g的容量保持,在0.5 A/g大电流密度下循环300圈仍有1082 mAh/g的可逆容量,还具有优异的倍率性能。

关键词：光伏切割废硅料锂离子电池负极材料硅碳负极共掺杂

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煤基固废循环利用技术与产品链构建

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资源科学 2021年第3期43卷 456-464页

作者：李会泉胡应燕李少鹏李强朱干宇张建波王兴瑞中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程中科院重点实验室北京100190 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 中国恩菲工程技术有限公司北京100038

煤基固废的大规模循环利用,对于中国西北大型能源基地的可持续发展和生态环境保护具有重要现实意义。本文以中国典型能源基地为研究对象,采用区域内固废、产业协同配置的思路,通过煤基固废制备化学品、环保材料、建材等关键技术开发,构... 详细信息

煤基固废的大规模循环利用,对于中国西北大型能源基地的可持续发展和生态环境保护具有重要现实意义。本文以中国典型能源基地为研究对象,采用区域内固废、产业协同配置的思路,通过煤基固废制备化学品、环保材料、建材等关键技术开发,构建电石渣、气化渣、废催化剂等典型煤基固废循环利用关键产品链。结果表明:(1)电石渣、气化渣、废催化剂等煤基固废可通过杂质快速分离、矿相调控和载体重构等技术的耦合集成,制备性能良好的脱硫剂、水玻璃、催化剂等系列产品,直接用于区域内煤-电-化企业生产过程;(2)煤基固废中90%以上的钙、硅、铝得到有效利用,废催化剂中钒、钨、钛金属循环利用率超过90%,气化渣中残碳被有效分离利用。以上构建的循环产品链将煤炭、水资源利用效益分别提升36%和27%,3类典型固废综合利用率由28%提升至85%左右,为煤炭固废的大规模利用提供了新路径,从而可实现煤炭及其伴生/二次资源区域内的高效循环。

关键词：煤基固废电石渣气化渣废催化剂产品链西北地区

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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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