2024年第11期目录
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    专刊
  • 邱定蕃
    摘要:
    重金属对人类健康的影响具有正反两方面,科学家有必要认真研究人们日常接触的重金属是如何影响人类的健康,和如何避免它们的负面影响。文章从重金属的定义入手,论述了有毒有害元素(不能笼统地称为重金属元素)对人体健康影响的双重特性,既要关注有毒有害元素的含量,也要关注这些元素的形态,适量的一定形态的重金属元素对人体健康是有益的,将“重金属”作为污染物的代名词是不适宜的。为实现社会、经济的可持续发展,需要冶金、化工、环境、医疗卫生和管理等不同专业的人员紧密合作,在下述方向进行深入研究:1)有毒有害污染物分类;2)有毒有害污染物资源化或无害化;3)有毒有害污染物进入三废的极限值和形态;4)有毒有害污染物通过水、动植物进入人体的途径,以及它们在人体内的生物化学反应及其影响。
  • 韩桂洪,孙虎,车玉思,何季麟
    摘要:
    钽铌是至关重要的战略性金属。随着高端制造业对先进材料的需求不断增加,以及绿色发展理念的深刻践行,产品纯化精制和过程清洁循环已成为钽铌湿法冶金的重要转型目标。本文概述了我国钽铌原生资源及二次资源的特点与利用现状,系统介绍了钽铌原料绿色分解技术、钽铌溶液分离与纯化技术、钽铌冶金废水增值利用技术的新进展,结合工业实际对比分析了各技术优缺点,并从资源保障、技术发展方向及污染物全面治理等方面提出了展望和建议,以期为钽铌冶金工业的可持续高质量发展提供支持。
  • 张仁杰,张文海
    摘要:
    “闪速炼铁”是基于学科融合思维,将有色冶金行业成熟的闪速熔炼方法拓展用于炼铁的一项非高炉炼铁工艺与工程技术,目标是实现低能耗、低投资、规模化的近零碳炼铁。本文综述了闪速炼铁技术(简称闪铁)已完成的实验室试验及中试试验成果,同时,就该技术的未来产业化进行评估。结果显示,闪铁可高效处理低品位复杂矿,取消球团烧结、球化、焦化等原料预处理工段,可实现零碳排放,易于规模化,可实现一步炼钢,综合能耗指标优于现有高炉炼铁工艺(闪铁吨钢351 kgce<高炉吨铁553 kgce)。
  • 黄敏,申丽,赵红波,邱冠周
    摘要:
    在“双碳”目标和环境保护的多重要求下,生物冶金正逐步成为我国稀土资源开发利用研究的热点,筛选稀土高性能浸出菌株及其稀土提取机理研究是一个重要的方向。本文从稀土矿区土壤中筛选获得一株Burkholderia cepacia XN4D0119,该菌株具有产有机酸、溶解磷酸盐和耐受稀土胁迫的能力。在优化条件下,菌体对模拟液中La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Er3+、Y3+的吸附率大于98%。利用该菌株的发酵液浸出离子型稀土矿,在液固比为10︰1、温度28 ℃、转速180 r/min的条件下,总稀土浸出率为33.80%,Y的浸出率为51.86%。本研究筛选出一株新型稀土高效浸出菌,对稀土元素高效提取和回收具有重要的实践意义。
  • 王猛,李博,郝海青,赵龙胜,赵岩岩,夏超,冯宗玉,邢振兴,黄小卫
    摘要:
    氟碳铈矿属氟碳酸盐类型稀土矿,常伴生有钡、锶、钙、铁、钍等元素,作为世界上工业应用最主要的稀土矿产资源之一,其冶炼分离技术的发展对稀土工业化进程具有重要影响。首先介绍了氟碳铈矿冶炼分离产业的发展现状,重点分析了工业上冶炼氟碳铈稀土精矿普遍采用的氧化焙烧—盐酸浸出—碱转优溶主流工艺特点和存在的问题,进一步介绍了低温氧化焙烧—盐酸配位浸出、盐酸—硫酸联合法等氟碳铈矿冶炼分离新工艺研究进展及技术特点。最后,针对现阶段氟碳铈矿冶炼分离工艺的发展现状,从技术绿色化提升、生产数智化转型等方面提出了发展建议。
  • 柴立元,刘恢,邬俊,沈锋华,向开松,陈昊
    摘要:
    汞是国际公约重点管控的重金属,其原生矿产开采即将全面禁止,但汞及其化合物在化工、军工等领域中发挥着重要作用。有色冶金行业是我国主要的汞排放源之一,面临巨大的汞污染减排压力,将汞污染物转化为汞资源,不仅能够最大限度地减少汞污染物的危害,而且能够有效保障国家汞资源安全及相关产业可持续发展。本文结合团队在有色冶金“高温、高硫”烟气中高浓度汞污染物控制与资源回收方面的最新研究成果,全面梳理总结了国内外有色冶金行业汞污染排放控制和资源回收技术现状及研究进展,旨在为有色冶金行业绿色发展和汞资源经济性循环利用提供参考和指导。
  • 雷云涛,周思琦,王帅,刘思遥,霍湘阳,孙丰龙,赵中伟
    摘要:
    资源转型、能源消耗和环境保护等方面对冶金工业的约束日益趋紧,亟待对现有落后的冶金工艺进行升级改造和技术创新,实现清洁绿色、节能减排和高效高值的生产目的。借鉴是创新的重要途径。一方面,借鉴已有冶金工艺来开发新冶金技术无疑是最直接的手段,特别是已工业化的冶炼工艺在“科学—技术—工程”方面提供了多维度的参考。另一方面,不同学科的交叉与融合更有可能产生颠覆性技术,例如地球化学、矿物加工学、电化学(电池)等学科对冶金的借鉴。
  • 王青芬,孙伟成,沈政昌,陈强,张明,段莉莉
    摘要:
    在矿物加工过程中,搅拌设备是工艺过程中不可缺少的流程装备。目前国内外研究机构开发的搅拌叶轮逐渐朝着低搅拌功耗与定制化的方向发展,结合不同的搅拌需求,如强剪切分散、高循环流动或强化固液悬浮等。高水平的搅拌设备以满足搅拌工艺特性为目标。目前不同用途的搅拌槽设备,已经根据现代搅拌流体力学理论,如叶轮剪切力计算理论、搅拌湍流涡理论等,结合计算流体力学和试验数据,对调浆搅拌槽、搅拌储槽、粗粒悬浮搅拌等展开定制化设计研究。对于工业尺度的搅拌设备,评价调浆搅拌效果、离底悬浮效果等仍然存在一定的空白,仍然需要进一步深入开展理论分析与试验研究。通过CFD的数值模拟方法,矿用搅拌器的转子动力学和流固耦合方法,目前已经能够预测临界转速、轴系受力和变形,但是对于复杂矿浆工况的研究无法做到数值模拟的完全复现或理论计算精确考虑。搅拌设备的测试方法在实验室尺度已较为完善,能够获取全解析的速度场或相含率分布,但是如何将试验研究成果应用到工业尺度,如何直接在工业尺度搅拌槽进行测量和评估仍然是研究难题。选矿搅拌设备设计的未来将向一个定制化、智能化和绿色化方向发展。
  • 蒋继穆,李东波,李兵
    摘要:
    1949年至今,我国重有色金属冶炼技术大体历经三个发展阶段,即中华人民共和国成立后依靠苏联援助艰难起步、改革开放后引进国外技术带动高速发展、进入新世纪自主创新取得多项突破。展望未来,要进一步提高行业的集中度,加强应用基础研究,加大数字智能技术研究。
  • 唐谟堂,唐朝波,杨建广,陈永明,杨声海
    摘要:
    锑是一种储量稀少且很难再生回收的战略性稀有金属,从供应端来看,近年来随着我国国内矿山资源的枯竭及环保要求的提高,锑资源储采比逐年降低,2023年储采比为6年,锑资源呈现长期供应趋紧的趋势,我国对国外锑资源的依赖度不断提高。另一方面,随着双碳战略的实施,光伏产业迅猛发展,光伏玻璃澄清剂的消费量迅速增长,2023年焦锑酸钠消费量超过6.24万t(折合锑金属量3.06万t),占锑总需求比例超过20%,已成为仅次于阻燃剂的第二大需求。未来随着双碳战略的实施和全球能源转型,光伏将成为未来全球主导能源之一,对焦锑酸钠的需求还将成倍增长,预计将超出目前锑产业供应的总量,这将对我国锑产业构成严峻挑战,我国应从资源勘探、采选冶、及资源回收等锑产业链各环节采取措施,以满足双碳战略下光伏行业对锑资源的增长需求。
  • 刘元辉,杨斌,徐宝强,蒋文龙,查国正,罗欢
    摘要:
    稀散金属硒由于独特的光电性质被广泛应用于高新技术领域。世界上90%以上的硒产生于铜阳极泥的综合处理过程,少部分从汞炱、烟尘、酸泥以及半导体等废料中提取。本文概述了硒资源的状况,重点阐述了硒的提取与提纯研究现状。硒的提取方法目前主要有全湿法、火法—湿法联合法。硫酸化焙烧法因设备较简单,提取率较高,操作方便,逐步成为提取硒的主导工艺。硒提纯主要方法有物理法、化学法、物理-化学联合法。预处理—物理提纯法具有原料适应性强、金属回收率高、产品质量好等特性被广泛应用,在大规模生产精硒方面具有较强的工业应用前景。
  • 李劼,施辉洪,彭晨,陈灿,陈开斌,罗英涛,张亚楠,王怀江,张红亮
    摘要:
    随着工业信息化的深入发展,铝电解生产过程中产生的数据量日益庞大,传统的数据分析方法在应对复杂的工业环境时显得不足。提出了一套基于边缘端?云端实时感知系统的铝电解大数据分析方案,集成了在线监测、人工离线检测及记录数据。首先使用经典统计分析方法对铝电解槽寿命及工艺参数进行了初步研究,发现平均寿命为2 064 d,运行时长超过2 000 d的槽占58%。接着,应用探索性数据分析(EDA)方法对数据进行了缺失、噪声和特征缩放等预处理,并通过可视化方法揭示了工艺参数的分布特征及其相关性。最终,提取出关键变量,为铝电解槽寿命预测模型的建立提供了基础数据。
  • 郭真,陈杭,于建国
    摘要:
    脉冲萃取塔作为一种高效的液液萃取设备,是湿法冶金技术塔式萃取设备开发的重要方向之一。系统综述了脉冲萃取塔的开发过程,重点探讨了传递过程规律的研究、数学模型的构建、以及计算流体力学(CFD)在设备开发中的应用。回顾了脉冲萃取塔操作与结构参数对流体力学,以及传质性能的影响,揭示了传质、传动量等过程中的规律性和影响因素。在此基础上,介绍了CFD模拟和其他计算技术的应用,进一步优化塔的设计与性能。最后,总结了脉冲萃取塔内构件和塔型式的改进方案,指出了未来研究的方向和潜在应用场景,旨在为今后的研究与应用提供有价值的参考。
  • 张一敏,郑秋实,薛楠楠,刘涛,谭利平,段国庆,何野
    摘要:
    基于分离化学冶金理论,采用第一性原理模拟计算研究方法,开展了钒页岩界面溶液化学反应基础研究,发展出湿法提取矿物结构弛豫机制、多元溶液体系竞争配位机理、有机官能团选择性富集原理等理论成果,厘清了钒从晶格溶解释放到溶液调控迁移全过程的核心反应机制,为新一代全湿法提取技术开发提供指导和支撑。
  • 唐雪莲,李会泉,胡应燕,李强,何发钰,刘作华,褚建文
    摘要:
    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。
  • 蒋开喜,王海北,王玉芳,刘三平
    摘要:
    资源、能源和环境是制约有色金属工业可持续发展的重要问题,针对我国有色冶炼资源禀赋差、综合回收率低、环境污染重等问题,提出了最小化学反应量原理,从资源、环境、能源、原辅材料消耗、投资、成本等多角度进行工艺分析及优化,实现主金属及伴生元素提取的最大化,原辅材料消耗及环境影响最小化,提高企业的经济效益。以最小化学反应量原理为指导,开发了复杂难处理资源可控加压浸出、难处理氧化矿选冶新工艺等多项技术体系,并在铜、锌、镍、钴、锂、钼等多领域进行了创新及应用,同时综合回收镓、锗、铼、金、银等伴生有价金属,实现了战略金属高效清洁提取和广泛工业应用。
  • 桑孟超,彭竣,王宇峰,孙伟,韩海生
    摘要:
    砷碱浸出渣与陶粒主要组分SiO2、Al2O3和碱性金属氧化物的原料组成具有一定相似性,其火法脱砷工艺与陶粒烧制工艺也极为相近。提出砷碱浸出渣脱砷收锑无害化制备陶粒的思路,通过还原焙烧将砷、锑挥发脱除后在烟气中进行捕集,捕集产物可直接返回锑冶炼系统,并在此基础上进行陶粒制备工艺探索。研究结果表明:在控制石英与氧化铝质量比Si/Al=6.5,碱金属氧化物(Na2O、CaO、Fe2O3、K2O、MgO,下同)在陶粒原料(指砷碱浸出渣、石英、氧化铝)中的质量总占比为15%,外配炭量质量分数5%时,采用随炉升温、随炉降温的方式在氩气气氛中970 ℃保温30 min,最终得到表观密度1 022 kg/m3,压裂力为461 N的陶粒,砷、锑残留量分别为0.020%和0.44%,砷、锑挥发率分别达到99.19%和92.5%。研究结果为砷碱浸出渣及其他含砷固废的高值化利用提供了借鉴。
  • 张廷安,王龙,李鸿乂,豆志河,刘燕
    摘要:
    特殊冶金是物理外场或新型介质应用冶金过程衍生出的重要的冶金学科分支,是冶金学科最活跃的前沿领域之一,对突破传统冶金“双碳”技术瓶颈、强化冶金过程和提升冶金技术与装备水平具有特别重要的意义。本文系统阐述了特殊冶金的定义、原理、方法与分类,追溯了特殊冶金发展历史与演变过程,特别介绍我国在微波冶金、自蔓延冶金、超声波冶金、超重力冶金、真空与相对真空冶金、氯化冶金、富氧冶金(熔炼)、加压湿法冶金和电渣冶金等特殊冶金领域取得的进展与突破,凝练了特殊冶金未来发展所面临的科学问题,展望了特殊冶金的未来应用场景和未来发展方向。
  • 刘风琴,王胜楠,刘玉宝,王杰,李荣斌,张全军,黄海涛,赵洪亮
    摘要:
    稀土电解槽是熔盐电解法制备稀土金属的核心设备,优化槽型结构对制备稀土的电解工艺向着高效化、大型化方向发展具有重要意义。为了全面深入了解现有稀土电解槽流场、电场、温度场等研究现状,从上插式稀土电解槽流场、上插式稀土电解槽电热耦合场、大型稀土电解槽和底部阴极式稀土电解槽的仿真现状四个方面进行概述。总结基于数值模拟方法对稀土电解槽开发设计及结构优化,提出仍需改进或补充的仿真工作,并展望稀土电解槽未来的发展方向。
  • 潘从明,高向乾,王得瑜,廉会良,杨丽虹,陈文斌,方潇,张云菲
    摘要:
    针对传统工艺处理复杂铂铱铑合金过程中存在的溶解效率低、精炼周期长等问题,开展了合金活化溶解--TBP萃取分离--阳离子交换--还原制备铑粉的工艺路线及条件探索工作,试验结果表明:采用铝粉为活化剂、合金与活化剂质量比为1:9、反应温度1300℃、反应时间3h,活化后铂铱铑的溶解率可以达到99.9%以上;采用TBP为萃取剂,控制萃前液铂铱浓度为15~20g/L,电位为1100mv,可实现铑与铂铱的高效分离;采用甲酸配合聚乙烯吡咯烷酮还原法可快速制备出铑粉,铑粉的平均粒径为1-3μm,晶体结构为面心立方,与矿产一次资源中提取的铑粉性质相同。
  • 陈建立,梅建军,潜伟,刘海峰
    摘要:
    20世纪70年代开始,中国冶金考古进入大发展时期。多学科学者纷纷参与中国冶金考古研究,在冶铜术起源与青铜冶铸体系形成、钢铁技术形成与发展、金银铅锡锌等有色金属冶炼技术、古代金属流通与国家治理等方面取得了一系列重要成果,但在田野冶金考古与信息采集标准规范、古代金属材质与工艺及其流通研究关键技术、古代冶金与文明和国家起源发展机制等方面的研究仍具有极大空间,有待于今后开展更多的冶金考古理论与方法、关键科学问题研究。本文对1974年以来的重大成果进行简要回顾与总结,分析存在的问题,提出未来发展建议。
  • 王海北,刘三平,郑朝振,苏立峰
    摘要:
    本文分析了全球镍钴资源分布状况,归纳总结了镍钴冶炼技术现状。近年来,新发现的大型硫化镍钴矿较少,红土镍矿冶炼技术进步比硫化镍矿要快,特别是回转窑-电炉(RKEF)生产镍铁技术和高温高压浸出技术(HPAL)得到推广应用以来,红土镍矿获得大规模开发利用。钴产量主要来源于铜钴矿和红土镍矿湿法冶炼副产的钴,铜钴分离和镍钴富集技术也已得到广泛应用。最后对我国镍钴冶炼技术未来发展趋势进行了预测。
    专刊
  • 邱定蕃
    摘要:
    重金属对人类健康的影响具有正反两方面,科学家有必要认真研究人们日常接触的重金属是如何影响人类的健康,和如何避免它们的负面影响。文章从重金属的定义入手,论述了有毒有害元素(不能笼统地称为重金属元素)对人体健康影响的双重特性,既要关注有毒有害元素的含量,也要关注这些元素的形态,适量的一定形态的重金属元素对人体健康是有益的,将“重金属”作为污染物的代名词是不适宜的。为实现社会、经济的可持续发展,需要冶金、化工、环境、医疗卫生和管理等不同专业的人员紧密合作,在下述方向进行深入研究:1)有毒有害污染物分类;2)有毒有害污染物资源化或无害化;3)有毒有害污染物进入三废的极限值和形态;4)有毒有害污染物通过水、动植物进入人体的途径,以及它们在人体内的生物化学反应及其影响。
  • 韩桂洪,孙虎,车玉思,何季麟
    摘要:
    钽铌是至关重要的战略性金属。随着高端制造业对先进材料的需求不断增加,以及绿色发展理念的深刻践行,产品纯化精制和过程清洁循环已成为钽铌湿法冶金的重要转型目标。本文概述了我国钽铌原生资源及二次资源的特点与利用现状,系统介绍了钽铌原料绿色分解技术、钽铌溶液分离与纯化技术、钽铌冶金废水增值利用技术的新进展,结合工业实际对比分析了各技术优缺点,并从资源保障、技术发展方向及污染物全面治理等方面提出了展望和建议,以期为钽铌冶金工业的可持续高质量发展提供支持。
  • 张仁杰,张文海
    摘要:
    “闪速炼铁”是基于学科融合思维,将有色冶金行业成熟的闪速熔炼方法拓展用于炼铁的一项非高炉炼铁工艺与工程技术,目标是实现低能耗、低投资、规模化的近零碳炼铁。本文综述了闪速炼铁技术(简称闪铁)已完成的实验室试验及中试试验成果,同时,就该技术的未来产业化进行评估。结果显示,闪铁可高效处理低品位复杂矿,取消球团烧结、球化、焦化等原料预处理工段,可实现零碳排放,易于规模化,可实现一步炼钢,综合能耗指标优于现有高炉炼铁工艺(闪铁吨钢351 kgce<高炉吨铁553 kgce)。
  • 黄敏,申丽,赵红波,邱冠周
    摘要:
    在“双碳”目标和环境保护的多重要求下,生物冶金正逐步成为我国稀土资源开发利用研究的热点,筛选稀土高性能浸出菌株及其稀土提取机理研究是一个重要的方向。本文从稀土矿区土壤中筛选获得一株Burkholderia cepacia XN4D0119,该菌株具有产有机酸、溶解磷酸盐和耐受稀土胁迫的能力。在优化条件下,菌体对模拟液中La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Er3+、Y3+的吸附率大于98%。利用该菌株的发酵液浸出离子型稀土矿,在液固比为10︰1、温度28 ℃、转速180 r/min的条件下,总稀土浸出率为33.80%,Y的浸出率为51.86%。本研究筛选出一株新型稀土高效浸出菌,对稀土元素高效提取和回收具有重要的实践意义。
  • 王猛,李博,郝海青,赵龙胜,赵岩岩,夏超,冯宗玉,邢振兴,黄小卫
    摘要:
    氟碳铈矿属氟碳酸盐类型稀土矿,常伴生有钡、锶、钙、铁、钍等元素,作为世界上工业应用最主要的稀土矿产资源之一,其冶炼分离技术的发展对稀土工业化进程具有重要影响。首先介绍了氟碳铈矿冶炼分离产业的发展现状,重点分析了工业上冶炼氟碳铈稀土精矿普遍采用的氧化焙烧—盐酸浸出—碱转优溶主流工艺特点和存在的问题,进一步介绍了低温氧化焙烧—盐酸配位浸出、盐酸—硫酸联合法等氟碳铈矿冶炼分离新工艺研究进展及技术特点。最后,针对现阶段氟碳铈矿冶炼分离工艺的发展现状,从技术绿色化提升、生产数智化转型等方面提出了发展建议。
  • 柴立元,刘恢,邬俊,沈锋华,向开松,陈昊
    摘要:
    汞是国际公约重点管控的重金属,其原生矿产开采即将全面禁止,但汞及其化合物在化工、军工等领域中发挥着重要作用。有色冶金行业是我国主要的汞排放源之一,面临巨大的汞污染减排压力,将汞污染物转化为汞资源,不仅能够最大限度地减少汞污染物的危害,而且能够有效保障国家汞资源安全及相关产业可持续发展。本文结合团队在有色冶金“高温、高硫”烟气中高浓度汞污染物控制与资源回收方面的最新研究成果,全面梳理总结了国内外有色冶金行业汞污染排放控制和资源回收技术现状及研究进展,旨在为有色冶金行业绿色发展和汞资源经济性循环利用提供参考和指导。
  • 雷云涛,周思琦,王帅,刘思遥,霍湘阳,孙丰龙,赵中伟
    摘要:
    资源转型、能源消耗和环境保护等方面对冶金工业的约束日益趋紧,亟待对现有落后的冶金工艺进行升级改造和技术创新,实现清洁绿色、节能减排和高效高值的生产目的。借鉴是创新的重要途径。一方面,借鉴已有冶金工艺来开发新冶金技术无疑是最直接的手段,特别是已工业化的冶炼工艺在“科学—技术—工程”方面提供了多维度的参考。另一方面,不同学科的交叉与融合更有可能产生颠覆性技术,例如地球化学、矿物加工学、电化学(电池)等学科对冶金的借鉴。
  • 王青芬,孙伟成,沈政昌,陈强,张明,段莉莉
    摘要:
    在矿物加工过程中,搅拌设备是工艺过程中不可缺少的流程装备。目前国内外研究机构开发的搅拌叶轮逐渐朝着低搅拌功耗与定制化的方向发展,结合不同的搅拌需求,如强剪切分散、高循环流动或强化固液悬浮等。高水平的搅拌设备以满足搅拌工艺特性为目标。目前不同用途的搅拌槽设备,已经根据现代搅拌流体力学理论,如叶轮剪切力计算理论、搅拌湍流涡理论等,结合计算流体力学和试验数据,对调浆搅拌槽、搅拌储槽、粗粒悬浮搅拌等展开定制化设计研究。对于工业尺度的搅拌设备,评价调浆搅拌效果、离底悬浮效果等仍然存在一定的空白,仍然需要进一步深入开展理论分析与试验研究。通过CFD的数值模拟方法,矿用搅拌器的转子动力学和流固耦合方法,目前已经能够预测临界转速、轴系受力和变形,但是对于复杂矿浆工况的研究无法做到数值模拟的完全复现或理论计算精确考虑。搅拌设备的测试方法在实验室尺度已较为完善,能够获取全解析的速度场或相含率分布,但是如何将试验研究成果应用到工业尺度,如何直接在工业尺度搅拌槽进行测量和评估仍然是研究难题。选矿搅拌设备设计的未来将向一个定制化、智能化和绿色化方向发展。
  • 蒋继穆,李东波,李兵
    摘要:
    1949年至今,我国重有色金属冶炼技术大体历经三个发展阶段,即中华人民共和国成立后依靠苏联援助艰难起步、改革开放后引进国外技术带动高速发展、进入新世纪自主创新取得多项突破。展望未来,要进一步提高行业的集中度,加强应用基础研究,加大数字智能技术研究。
  • 唐谟堂,唐朝波,杨建广,陈永明,杨声海
    摘要:
    锑是一种储量稀少且很难再生回收的战略性稀有金属,从供应端来看,近年来随着我国国内矿山资源的枯竭及环保要求的提高,锑资源储采比逐年降低,2023年储采比为6年,锑资源呈现长期供应趋紧的趋势,我国对国外锑资源的依赖度不断提高。另一方面,随着双碳战略的实施,光伏产业迅猛发展,光伏玻璃澄清剂的消费量迅速增长,2023年焦锑酸钠消费量超过6.24万t(折合锑金属量3.06万t),占锑总需求比例超过20%,已成为仅次于阻燃剂的第二大需求。未来随着双碳战略的实施和全球能源转型,光伏将成为未来全球主导能源之一,对焦锑酸钠的需求还将成倍增长,预计将超出目前锑产业供应的总量,这将对我国锑产业构成严峻挑战,我国应从资源勘探、采选冶、及资源回收等锑产业链各环节采取措施,以满足双碳战略下光伏行业对锑资源的增长需求。
  • 刘元辉,杨斌,徐宝强,蒋文龙,查国正,罗欢
    摘要:
    稀散金属硒由于独特的光电性质被广泛应用于高新技术领域。世界上90%以上的硒产生于铜阳极泥的综合处理过程,少部分从汞炱、烟尘、酸泥以及半导体等废料中提取。本文概述了硒资源的状况,重点阐述了硒的提取与提纯研究现状。硒的提取方法目前主要有全湿法、火法—湿法联合法。硫酸化焙烧法因设备较简单,提取率较高,操作方便,逐步成为提取硒的主导工艺。硒提纯主要方法有物理法、化学法、物理-化学联合法。预处理—物理提纯法具有原料适应性强、金属回收率高、产品质量好等特性被广泛应用,在大规模生产精硒方面具有较强的工业应用前景。
  • 李劼,施辉洪,彭晨,陈灿,陈开斌,罗英涛,张亚楠,王怀江,张红亮
    摘要:
    随着工业信息化的深入发展,铝电解生产过程中产生的数据量日益庞大,传统的数据分析方法在应对复杂的工业环境时显得不足。提出了一套基于边缘端?云端实时感知系统的铝电解大数据分析方案,集成了在线监测、人工离线检测及记录数据。首先使用经典统计分析方法对铝电解槽寿命及工艺参数进行了初步研究,发现平均寿命为2 064 d,运行时长超过2 000 d的槽占58%。接着,应用探索性数据分析(EDA)方法对数据进行了缺失、噪声和特征缩放等预处理,并通过可视化方法揭示了工艺参数的分布特征及其相关性。最终,提取出关键变量,为铝电解槽寿命预测模型的建立提供了基础数据。
  • 郭真,陈杭,于建国
    摘要:
    脉冲萃取塔作为一种高效的液液萃取设备,是湿法冶金技术塔式萃取设备开发的重要方向之一。系统综述了脉冲萃取塔的开发过程,重点探讨了传递过程规律的研究、数学模型的构建、以及计算流体力学(CFD)在设备开发中的应用。回顾了脉冲萃取塔操作与结构参数对流体力学,以及传质性能的影响,揭示了传质、传动量等过程中的规律性和影响因素。在此基础上,介绍了CFD模拟和其他计算技术的应用,进一步优化塔的设计与性能。最后,总结了脉冲萃取塔内构件和塔型式的改进方案,指出了未来研究的方向和潜在应用场景,旨在为今后的研究与应用提供有价值的参考。
  • 张一敏,郑秋实,薛楠楠,刘涛,谭利平,段国庆,何野
    摘要:
    基于分离化学冶金理论,采用第一性原理模拟计算研究方法,开展了钒页岩界面溶液化学反应基础研究,发展出湿法提取矿物结构弛豫机制、多元溶液体系竞争配位机理、有机官能团选择性富集原理等理论成果,厘清了钒从晶格溶解释放到溶液调控迁移全过程的核心反应机制,为新一代全湿法提取技术开发提供指导和支撑。
  • 唐雪莲,李会泉,胡应燕,李强,何发钰,刘作华,褚建文
    摘要:
    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。
  • 蒋开喜,王海北,王玉芳,刘三平
    摘要:
    资源、能源和环境是制约有色金属工业可持续发展的重要问题,针对我国有色冶炼资源禀赋差、综合回收率低、环境污染重等问题,提出了最小化学反应量原理,从资源、环境、能源、原辅材料消耗、投资、成本等多角度进行工艺分析及优化,实现主金属及伴生元素提取的最大化,原辅材料消耗及环境影响最小化,提高企业的经济效益。以最小化学反应量原理为指导,开发了复杂难处理资源可控加压浸出、难处理氧化矿选冶新工艺等多项技术体系,并在铜、锌、镍、钴、锂、钼等多领域进行了创新及应用,同时综合回收镓、锗、铼、金、银等伴生有价金属,实现了战略金属高效清洁提取和广泛工业应用。
  • 桑孟超,彭竣,王宇峰,孙伟,韩海生
    摘要:
    砷碱浸出渣与陶粒主要组分SiO2、Al2O3和碱性金属氧化物的原料组成具有一定相似性,其火法脱砷工艺与陶粒烧制工艺也极为相近。提出砷碱浸出渣脱砷收锑无害化制备陶粒的思路,通过还原焙烧将砷、锑挥发脱除后在烟气中进行捕集,捕集产物可直接返回锑冶炼系统,并在此基础上进行陶粒制备工艺探索。研究结果表明:在控制石英与氧化铝质量比Si/Al=6.5,碱金属氧化物(Na2O、CaO、Fe2O3、K2O、MgO,下同)在陶粒原料(指砷碱浸出渣、石英、氧化铝)中的质量总占比为15%,外配炭量质量分数5%时,采用随炉升温、随炉降温的方式在氩气气氛中970 ℃保温30 min,最终得到表观密度1 022 kg/m3,压裂力为461 N的陶粒,砷、锑残留量分别为0.020%和0.44%,砷、锑挥发率分别达到99.19%和92.5%。研究结果为砷碱浸出渣及其他含砷固废的高值化利用提供了借鉴。
  • 张廷安,王龙,李鸿乂,豆志河,刘燕
    摘要:
    特殊冶金是物理外场或新型介质应用冶金过程衍生出的重要的冶金学科分支,是冶金学科最活跃的前沿领域之一,对突破传统冶金“双碳”技术瓶颈、强化冶金过程和提升冶金技术与装备水平具有特别重要的意义。本文系统阐述了特殊冶金的定义、原理、方法与分类,追溯了特殊冶金发展历史与演变过程,特别介绍我国在微波冶金、自蔓延冶金、超声波冶金、超重力冶金、真空与相对真空冶金、氯化冶金、富氧冶金(熔炼)、加压湿法冶金和电渣冶金等特殊冶金领域取得的进展与突破,凝练了特殊冶金未来发展所面临的科学问题,展望了特殊冶金的未来应用场景和未来发展方向。
  • 刘风琴,王胜楠,刘玉宝,王杰,李荣斌,张全军,黄海涛,赵洪亮
    摘要:
    稀土电解槽是熔盐电解法制备稀土金属的核心设备,优化槽型结构对制备稀土的电解工艺向着高效化、大型化方向发展具有重要意义。为了全面深入了解现有稀土电解槽流场、电场、温度场等研究现状,从上插式稀土电解槽流场、上插式稀土电解槽电热耦合场、大型稀土电解槽和底部阴极式稀土电解槽的仿真现状四个方面进行概述。总结基于数值模拟方法对稀土电解槽开发设计及结构优化,提出仍需改进或补充的仿真工作,并展望稀土电解槽未来的发展方向。
  • 潘从明,高向乾,王得瑜,廉会良,杨丽虹,陈文斌,方潇,张云菲
    摘要:
    针对传统工艺处理复杂铂铱铑合金过程中存在的溶解效率低、精炼周期长等问题,开展了合金活化溶解--TBP萃取分离--阳离子交换--还原制备铑粉的工艺路线及条件探索工作,试验结果表明:采用铝粉为活化剂、合金与活化剂质量比为1:9、反应温度1300℃、反应时间3h,活化后铂铱铑的溶解率可以达到99.9%以上;采用TBP为萃取剂,控制萃前液铂铱浓度为15~20g/L,电位为1100mv,可实现铑与铂铱的高效分离;采用甲酸配合聚乙烯吡咯烷酮还原法可快速制备出铑粉,铑粉的平均粒径为1-3μm,晶体结构为面心立方,与矿产一次资源中提取的铑粉性质相同。
  • 陈建立,梅建军,潜伟,刘海峰
    摘要:
    20世纪70年代开始,中国冶金考古进入大发展时期。多学科学者纷纷参与中国冶金考古研究,在冶铜术起源与青铜冶铸体系形成、钢铁技术形成与发展、金银铅锡锌等有色金属冶炼技术、古代金属流通与国家治理等方面取得了一系列重要成果,但在田野冶金考古与信息采集标准规范、古代金属材质与工艺及其流通研究关键技术、古代冶金与文明和国家起源发展机制等方面的研究仍具有极大空间,有待于今后开展更多的冶金考古理论与方法、关键科学问题研究。本文对1974年以来的重大成果进行简要回顾与总结,分析存在的问题,提出未来发展建议。
  • 王海北,刘三平,郑朝振,苏立峰
    摘要:
    本文分析了全球镍钴资源分布状况,归纳总结了镍钴冶炼技术现状。近年来,新发现的大型硫化镍钴矿较少,红土镍矿冶炼技术进步比硫化镍矿要快,特别是回转窑-电炉(RKEF)生产镍铁技术和高温高压浸出技术(HPAL)得到推广应用以来,红土镍矿获得大规模开发利用。钴产量主要来源于铜钴矿和红土镍矿湿法冶炼副产的钴,铜钴分离和镍钴富集技术也已得到广泛应用。最后对我国镍钴冶炼技术未来发展趋势进行了预测。
    专刊
  • 邱定蕃
    摘要:
    重金属对人类健康的影响具有正反两方面,科学家有必要认真研究人们日常接触的重金属是如何影响人类的健康,和如何避免它们的负面影响。文章从重金属的定义入手,论述了有毒有害元素(不能笼统地称为重金属元素)对人体健康影响的双重特性,既要关注有毒有害元素的含量,也要关注这些元素的形态,适量的一定形态的重金属元素对人体健康是有益的,将“重金属”作为污染物的代名词是不适宜的。为实现社会、经济的可持续发展,需要冶金、化工、环境、医疗卫生和管理等不同专业的人员紧密合作,在下述方向进行深入研究:1)有毒有害污染物分类;2)有毒有害污染物资源化或无害化;3)有毒有害污染物进入三废的极限值和形态;4)有毒有害污染物通过水、动植物进入人体的途径,以及它们在人体内的生物化学反应及其影响。
  • 韩桂洪,孙虎,车玉思,何季麟
    摘要:
    钽铌是至关重要的战略性金属。随着高端制造业对先进材料的需求不断增加,以及绿色发展理念的深刻践行,产品纯化精制和过程清洁循环已成为钽铌湿法冶金的重要转型目标。本文概述了我国钽铌原生资源及二次资源的特点与利用现状,系统介绍了钽铌原料绿色分解技术、钽铌溶液分离与纯化技术、钽铌冶金废水增值利用技术的新进展,结合工业实际对比分析了各技术优缺点,并从资源保障、技术发展方向及污染物全面治理等方面提出了展望和建议,以期为钽铌冶金工业的可持续高质量发展提供支持。
  • 张仁杰,张文海
    摘要:
    “闪速炼铁”是基于学科融合思维,将有色冶金行业成熟的闪速熔炼方法拓展用于炼铁的一项非高炉炼铁工艺与工程技术,目标是实现低能耗、低投资、规模化的近零碳炼铁。本文综述了闪速炼铁技术(简称闪铁)已完成的实验室试验及中试试验成果,同时,就该技术的未来产业化进行评估。结果显示,闪铁可高效处理低品位复杂矿,取消球团烧结、球化、焦化等原料预处理工段,可实现零碳排放,易于规模化,可实现一步炼钢,综合能耗指标优于现有高炉炼铁工艺(闪铁吨钢351 kgce<高炉吨铁553 kgce)。
  • 黄敏,申丽,赵红波,邱冠周
    摘要:
    在“双碳”目标和环境保护的多重要求下,生物冶金正逐步成为我国稀土资源开发利用研究的热点,筛选稀土高性能浸出菌株及其稀土提取机理研究是一个重要的方向。本文从稀土矿区土壤中筛选获得一株Burkholderia cepacia XN4D0119,该菌株具有产有机酸、溶解磷酸盐和耐受稀土胁迫的能力。在优化条件下,菌体对模拟液中La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Er3+、Y3+的吸附率大于98%。利用该菌株的发酵液浸出离子型稀土矿,在液固比为10︰1、温度28 ℃、转速180 r/min的条件下,总稀土浸出率为33.80%,Y的浸出率为51.86%。本研究筛选出一株新型稀土高效浸出菌,对稀土元素高效提取和回收具有重要的实践意义。
  • 王猛,李博,郝海青,赵龙胜,赵岩岩,夏超,冯宗玉,邢振兴,黄小卫
    摘要:
    氟碳铈矿属氟碳酸盐类型稀土矿,常伴生有钡、锶、钙、铁、钍等元素,作为世界上工业应用最主要的稀土矿产资源之一,其冶炼分离技术的发展对稀土工业化进程具有重要影响。首先介绍了氟碳铈矿冶炼分离产业的发展现状,重点分析了工业上冶炼氟碳铈稀土精矿普遍采用的氧化焙烧—盐酸浸出—碱转优溶主流工艺特点和存在的问题,进一步介绍了低温氧化焙烧—盐酸配位浸出、盐酸—硫酸联合法等氟碳铈矿冶炼分离新工艺研究进展及技术特点。最后,针对现阶段氟碳铈矿冶炼分离工艺的发展现状,从技术绿色化提升、生产数智化转型等方面提出了发展建议。
  • 柴立元,刘恢,邬俊,沈锋华,向开松,陈昊
    摘要:
    汞是国际公约重点管控的重金属,其原生矿产开采即将全面禁止,但汞及其化合物在化工、军工等领域中发挥着重要作用。有色冶金行业是我国主要的汞排放源之一,面临巨大的汞污染减排压力,将汞污染物转化为汞资源,不仅能够最大限度地减少汞污染物的危害,而且能够有效保障国家汞资源安全及相关产业可持续发展。本文结合团队在有色冶金“高温、高硫”烟气中高浓度汞污染物控制与资源回收方面的最新研究成果,全面梳理总结了国内外有色冶金行业汞污染排放控制和资源回收技术现状及研究进展,旨在为有色冶金行业绿色发展和汞资源经济性循环利用提供参考和指导。
  • 雷云涛,周思琦,王帅,刘思遥,霍湘阳,孙丰龙,赵中伟
    摘要:
    资源转型、能源消耗和环境保护等方面对冶金工业的约束日益趋紧,亟待对现有落后的冶金工艺进行升级改造和技术创新,实现清洁绿色、节能减排和高效高值的生产目的。借鉴是创新的重要途径。一方面,借鉴已有冶金工艺来开发新冶金技术无疑是最直接的手段,特别是已工业化的冶炼工艺在“科学—技术—工程”方面提供了多维度的参考。另一方面,不同学科的交叉与融合更有可能产生颠覆性技术,例如地球化学、矿物加工学、电化学(电池)等学科对冶金的借鉴。
  • 王青芬,孙伟成,沈政昌,陈强,张明,段莉莉
    摘要:
    在矿物加工过程中,搅拌设备是工艺过程中不可缺少的流程装备。目前国内外研究机构开发的搅拌叶轮逐渐朝着低搅拌功耗与定制化的方向发展,结合不同的搅拌需求,如强剪切分散、高循环流动或强化固液悬浮等。高水平的搅拌设备以满足搅拌工艺特性为目标。目前不同用途的搅拌槽设备,已经根据现代搅拌流体力学理论,如叶轮剪切力计算理论、搅拌湍流涡理论等,结合计算流体力学和试验数据,对调浆搅拌槽、搅拌储槽、粗粒悬浮搅拌等展开定制化设计研究。对于工业尺度的搅拌设备,评价调浆搅拌效果、离底悬浮效果等仍然存在一定的空白,仍然需要进一步深入开展理论分析与试验研究。通过CFD的数值模拟方法,矿用搅拌器的转子动力学和流固耦合方法,目前已经能够预测临界转速、轴系受力和变形,但是对于复杂矿浆工况的研究无法做到数值模拟的完全复现或理论计算精确考虑。搅拌设备的测试方法在实验室尺度已较为完善,能够获取全解析的速度场或相含率分布,但是如何将试验研究成果应用到工业尺度,如何直接在工业尺度搅拌槽进行测量和评估仍然是研究难题。选矿搅拌设备设计的未来将向一个定制化、智能化和绿色化方向发展。
  • 蒋继穆,李东波,李兵
    摘要:
    1949年至今,我国重有色金属冶炼技术大体历经三个发展阶段,即中华人民共和国成立后依靠苏联援助艰难起步、改革开放后引进国外技术带动高速发展、进入新世纪自主创新取得多项突破。展望未来,要进一步提高行业的集中度,加强应用基础研究,加大数字智能技术研究。
  • 唐谟堂,唐朝波,杨建广,陈永明,杨声海
    摘要:
    锑是一种储量稀少且很难再生回收的战略性稀有金属,从供应端来看,近年来随着我国国内矿山资源的枯竭及环保要求的提高,锑资源储采比逐年降低,2023年储采比为6年,锑资源呈现长期供应趋紧的趋势,我国对国外锑资源的依赖度不断提高。另一方面,随着双碳战略的实施,光伏产业迅猛发展,光伏玻璃澄清剂的消费量迅速增长,2023年焦锑酸钠消费量超过6.24万t(折合锑金属量3.06万t),占锑总需求比例超过20%,已成为仅次于阻燃剂的第二大需求。未来随着双碳战略的实施和全球能源转型,光伏将成为未来全球主导能源之一,对焦锑酸钠的需求还将成倍增长,预计将超出目前锑产业供应的总量,这将对我国锑产业构成严峻挑战,我国应从资源勘探、采选冶、及资源回收等锑产业链各环节采取措施,以满足双碳战略下光伏行业对锑资源的增长需求。
  • 刘元辉,杨斌,徐宝强,蒋文龙,查国正,罗欢
    摘要:
    稀散金属硒由于独特的光电性质被广泛应用于高新技术领域。世界上90%以上的硒产生于铜阳极泥的综合处理过程,少部分从汞炱、烟尘、酸泥以及半导体等废料中提取。本文概述了硒资源的状况,重点阐述了硒的提取与提纯研究现状。硒的提取方法目前主要有全湿法、火法—湿法联合法。硫酸化焙烧法因设备较简单,提取率较高,操作方便,逐步成为提取硒的主导工艺。硒提纯主要方法有物理法、化学法、物理-化学联合法。预处理—物理提纯法具有原料适应性强、金属回收率高、产品质量好等特性被广泛应用,在大规模生产精硒方面具有较强的工业应用前景。
  • 李劼,施辉洪,彭晨,陈灿,陈开斌,罗英涛,张亚楠,王怀江,张红亮
    摘要:
    随着工业信息化的深入发展,铝电解生产过程中产生的数据量日益庞大,传统的数据分析方法在应对复杂的工业环境时显得不足。提出了一套基于边缘端?云端实时感知系统的铝电解大数据分析方案,集成了在线监测、人工离线检测及记录数据。首先使用经典统计分析方法对铝电解槽寿命及工艺参数进行了初步研究,发现平均寿命为2 064 d,运行时长超过2 000 d的槽占58%。接着,应用探索性数据分析(EDA)方法对数据进行了缺失、噪声和特征缩放等预处理,并通过可视化方法揭示了工艺参数的分布特征及其相关性。最终,提取出关键变量,为铝电解槽寿命预测模型的建立提供了基础数据。
  • 郭真,陈杭,于建国
    摘要:
    脉冲萃取塔作为一种高效的液液萃取设备,是湿法冶金技术塔式萃取设备开发的重要方向之一。系统综述了脉冲萃取塔的开发过程,重点探讨了传递过程规律的研究、数学模型的构建、以及计算流体力学(CFD)在设备开发中的应用。回顾了脉冲萃取塔操作与结构参数对流体力学,以及传质性能的影响,揭示了传质、传动量等过程中的规律性和影响因素。在此基础上,介绍了CFD模拟和其他计算技术的应用,进一步优化塔的设计与性能。最后,总结了脉冲萃取塔内构件和塔型式的改进方案,指出了未来研究的方向和潜在应用场景,旨在为今后的研究与应用提供有价值的参考。
  • 张一敏,郑秋实,薛楠楠,刘涛,谭利平,段国庆,何野
    摘要:
    基于分离化学冶金理论,采用第一性原理模拟计算研究方法,开展了钒页岩界面溶液化学反应基础研究,发展出湿法提取矿物结构弛豫机制、多元溶液体系竞争配位机理、有机官能团选择性富集原理等理论成果,厘清了钒从晶格溶解释放到溶液调控迁移全过程的核心反应机制,为新一代全湿法提取技术开发提供指导和支撑。
  • 唐雪莲,李会泉,胡应燕,李强,何发钰,刘作华,褚建文
    摘要:
    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。
  • 蒋开喜,王海北,王玉芳,刘三平
    摘要:
    资源、能源和环境是制约有色金属工业可持续发展的重要问题,针对我国有色冶炼资源禀赋差、综合回收率低、环境污染重等问题,提出了最小化学反应量原理,从资源、环境、能源、原辅材料消耗、投资、成本等多角度进行工艺分析及优化,实现主金属及伴生元素提取的最大化,原辅材料消耗及环境影响最小化,提高企业的经济效益。以最小化学反应量原理为指导,开发了复杂难处理资源可控加压浸出、难处理氧化矿选冶新工艺等多项技术体系,并在铜、锌、镍、钴、锂、钼等多领域进行了创新及应用,同时综合回收镓、锗、铼、金、银等伴生有价金属,实现了战略金属高效清洁提取和广泛工业应用。
  • 桑孟超,彭竣,王宇峰,孙伟,韩海生
    摘要:
    砷碱浸出渣与陶粒主要组分SiO2、Al2O3和碱性金属氧化物的原料组成具有一定相似性,其火法脱砷工艺与陶粒烧制工艺也极为相近。提出砷碱浸出渣脱砷收锑无害化制备陶粒的思路,通过还原焙烧将砷、锑挥发脱除后在烟气中进行捕集,捕集产物可直接返回锑冶炼系统,并在此基础上进行陶粒制备工艺探索。研究结果表明:在控制石英与氧化铝质量比Si/Al=6.5,碱金属氧化物(Na2O、CaO、Fe2O3、K2O、MgO,下同)在陶粒原料(指砷碱浸出渣、石英、氧化铝)中的质量总占比为15%,外配炭量质量分数5%时,采用随炉升温、随炉降温的方式在氩气气氛中970 ℃保温30 min,最终得到表观密度1 022 kg/m3,压裂力为461 N的陶粒,砷、锑残留量分别为0.020%和0.44%,砷、锑挥发率分别达到99.19%和92.5%。研究结果为砷碱浸出渣及其他含砷固废的高值化利用提供了借鉴。
  • 张廷安,王龙,李鸿乂,豆志河,刘燕
    摘要:
    特殊冶金是物理外场或新型介质应用冶金过程衍生出的重要的冶金学科分支,是冶金学科最活跃的前沿领域之一,对突破传统冶金“双碳”技术瓶颈、强化冶金过程和提升冶金技术与装备水平具有特别重要的意义。本文系统阐述了特殊冶金的定义、原理、方法与分类,追溯了特殊冶金发展历史与演变过程,特别介绍我国在微波冶金、自蔓延冶金、超声波冶金、超重力冶金、真空与相对真空冶金、氯化冶金、富氧冶金(熔炼)、加压湿法冶金和电渣冶金等特殊冶金领域取得的进展与突破,凝练了特殊冶金未来发展所面临的科学问题,展望了特殊冶金的未来应用场景和未来发展方向。
  • 刘风琴,王胜楠,刘玉宝,王杰,李荣斌,张全军,黄海涛,赵洪亮
    摘要:
    稀土电解槽是熔盐电解法制备稀土金属的核心设备,优化槽型结构对制备稀土的电解工艺向着高效化、大型化方向发展具有重要意义。为了全面深入了解现有稀土电解槽流场、电场、温度场等研究现状,从上插式稀土电解槽流场、上插式稀土电解槽电热耦合场、大型稀土电解槽和底部阴极式稀土电解槽的仿真现状四个方面进行概述。总结基于数值模拟方法对稀土电解槽开发设计及结构优化,提出仍需改进或补充的仿真工作,并展望稀土电解槽未来的发展方向。
  • 潘从明,高向乾,王得瑜,廉会良,杨丽虹,陈文斌,方潇,张云菲
    摘要:
    针对传统工艺处理复杂铂铱铑合金过程中存在的溶解效率低、精炼周期长等问题,开展了合金活化溶解--TBP萃取分离--阳离子交换--还原制备铑粉的工艺路线及条件探索工作,试验结果表明:采用铝粉为活化剂、合金与活化剂质量比为1:9、反应温度1300℃、反应时间3h,活化后铂铱铑的溶解率可以达到99.9%以上;采用TBP为萃取剂,控制萃前液铂铱浓度为15~20g/L,电位为1100mv,可实现铑与铂铱的高效分离;采用甲酸配合聚乙烯吡咯烷酮还原法可快速制备出铑粉,铑粉的平均粒径为1-3μm,晶体结构为面心立方,与矿产一次资源中提取的铑粉性质相同。
  • 陈建立,梅建军,潜伟,刘海峰
    摘要:
    20世纪70年代开始,中国冶金考古进入大发展时期。多学科学者纷纷参与中国冶金考古研究,在冶铜术起源与青铜冶铸体系形成、钢铁技术形成与发展、金银铅锡锌等有色金属冶炼技术、古代金属流通与国家治理等方面取得了一系列重要成果,但在田野冶金考古与信息采集标准规范、古代金属材质与工艺及其流通研究关键技术、古代冶金与文明和国家起源发展机制等方面的研究仍具有极大空间,有待于今后开展更多的冶金考古理论与方法、关键科学问题研究。本文对1974年以来的重大成果进行简要回顾与总结,分析存在的问题,提出未来发展建议。
  • 王海北,刘三平,郑朝振,苏立峰
    摘要:
    本文分析了全球镍钴资源分布状况,归纳总结了镍钴冶炼技术现状。近年来,新发现的大型硫化镍钴矿较少,红土镍矿冶炼技术进步比硫化镍矿要快,特别是回转窑-电炉(RKEF)生产镍铁技术和高温高压浸出技术(HPAL)得到推广应用以来,红土镍矿获得大规模开发利用。钴产量主要来源于铜钴矿和红土镍矿湿法冶炼副产的钴,铜钴分离和镍钴富集技术也已得到广泛应用。最后对我国镍钴冶炼技术未来发展趋势进行了预测。

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