专刊
王海北,邹小平,刘三平,郑朝振,何文洁,谢铿,郭纵,牛犁,孟晓飞,王宇蔷
摘要:
介绍了我国有色金属工业原生资源冶炼厂和再生资源处理工厂的技术装备现状,以及面临的形势和存在的主要问题。阐明了加快构建原生与再生资源协同利用技术体系的战略意义,最后介绍了围绕该方向开展的主要研究工作及取得的结果。2024年我国十种主要有色金属产量7 919万t,冶炼厂处理各类精矿或矿石约2.5亿t。2024年全国产出约116亿t固体废弃物,其中约40亿t为工业固体废弃物,12亿t不同程度含有价金属,具有再次回收利用价值。我国已建立了完善的有色金属工业体系,有色金属产量和消费量均超过全球的30%。再生资源量越来越大,但仍存在小、散、乱的局面,技术装备参差不齐。随着国际产能合作不断发展,以及再生金属比例不断提高,原生资源冶炼厂面临原料短缺和转型发展问题,是否有必要再单独建立再生资源工业体系是未来面临的重要选择。为避免重复建设、消化现有工业过剩产能,亟需构建原生与再生资源协同利用工业体系。矿冶科技集团提出该方向并开展了系列技术装备开发,初步形成了以铜、铅、镍、铁冶炼过程为基本特征的协同利用技术体系。
闵小波,王鑫,任浩宇,王萌,陈功夫,田秉东,王云燕,米贵良,王唯任,彭聪,柯勇,李云
摘要:
随着高品质硫化锌精矿逐渐减少,未来锌冶炼原料将从高品位硫化矿转向低质高杂铅锌混合矿、氧化矿、氧硫混合矿及含锌二次资源等。针对原料变动带来的挑战,总结了当下铅锌资源现状,主流的锌冶炼方法,分析了其技术特点及适用性,重点论述了未来原料变动、环保政策、无废低碳等新挑战下,现有复杂锌资源回收方法原理及其局限性。结合未来绿色低碳冶金发展趋势,探讨了目前火法短流程直接炼锌技术在处理复杂含锌物料上的机遇与挑战。依托现代熔池熔炼强化冶金技术优势,分析了火法熔池直接炼锌技术可行性,展望了未来复杂含锌物料熔池炼锌技术发展前景与待突破的技术瓶颈,为未来锌冶炼行业发展提供参考与借鉴。
郑熠,邹伟民,李青竹,李圣图,侯双乐,柯勇,杨卫春,王云燕
摘要:
随着新能源行业的飞速发展,全球锂盐需求迅猛增长。现有锂矿石提锂工艺产生大量锂渣,我国锂渣年排放量已超过1 500万吨,综合利用率较低,主要利用方向为水泥、混凝土等建材领域,但随着相关标准逐步严格,如何规模化利用锂渣成为亟待解决的问题。在讨论锂渣用于制备建筑材料、合成无机材料的基础上,进一步分析锂渣中金属资源回收、制备沸石分子筛等高值利用方式以及锂渣土壤化大规模生态回归消纳途径,为锂渣的资源化利用与大规模消纳提供建议,为锂盐行业的蓬勃发展保驾护航。
朱强,杨建广,唐施阳,南天翔,刘将,叶文龙,唐朝波
摘要:
锑属于我国战略优势金属,主要源自硫化锑矿冶炼提取,其化合物在阻燃材料、合金制造以及光伏玻璃等领域发挥着不可或缺的作用。当前我国主要采用“鼓风炉挥发—反射炉还原”工艺生产金属锑,由于其焦率大、氧浓度低,冶炼过程产生大量低浓度SO2烟气,造成环境污染问题严重。在我国“双碳”战略目标实施和生态环境综合治理背景下,能否实现低碳、清洁环保炼锑现已成为我国锑冶炼产业可持续发展的关键问题。综述锑冶炼在绿色工艺开发方面最新成果,全面梳理总结硫化锑矿冶炼方面技术现状和研究进展,重点介绍了熔盐电解脱硫炼锑新技术,旨在为锑冶炼行业绿色可持续发展提供建议与指导。
舒宣朝,谢昊天,黄宇坤,范阳阳
摘要:
湿法冶金是从矿石、废料以及矿渣中提取金属的有效方法,金属的浸出和萃取是其中重要的组成部分。离子液体因其性质独特,能够在浸出过程中代替传统浸出剂,在萃取过程中取代会产生大量残留物和挥发损失的有机挥发性溶剂,对环境友好,有助于促进“绿色”冶金的发展。综述了离子液体在浸出以及萃取分离上的研究,同时对负载金属离子的离子液体的反萃及再生的研究进行了介绍。
罗永健,王云燕,徐慧,彭聪,李云,柯勇,闵小波
摘要:
工业生产作为全球发展和进步不可或缺的一部分得到了蓬勃发展。然而,生产原料中的有价成分在生产过程中并未得到充分利用,以浸出残渣或炉渣的形式残留,如锌、铁等。铁酸锌是锌冶金和钢铁冶金渣尘中锌铁的主要赋存形式,因其性质稳定,难以回收,造成大量资源损失。对现有的铁酸锌分解技术作了综合评述,并展望了未来技术发展前景。经对火法、湿法、火法-湿法联合处理工艺作比较后,且考虑锌冶金发展现状,发现热酸浸出工艺是一种较好的铁酸锌分解方法。但是,沉铁渣产量大、处理难度大等问题限制了该工艺的进一步发展。为解决现有问题,提出将热酸浸出工艺与还原浸出工艺有机结合,可投加少量具有还原性的原料或中间产物,在保证铁酸锌分解效率的同时,降低体系硫酸浓度、反应温度,实现工艺的高效性和经济性。对于热酸浸出工艺向还原浸出工艺的转变,虽反应条件更温和、除铁过程锌铁共沉淀减少,但实际应用中还原剂的选择仍需妥善解决。
任茯霖,李靖,刘硕,包申旭
摘要:
开展二次铜资源综合利用有助于改善国内铜资源紧张的局面。含铜废水的无序排放不仅会对人类、动植物和环境造成严重损害,亦是对铜资源的严重浪费。经济高效地处理含铜废水有助于废水资源与金属资源的循环利用,对社会可持续发展至关重要。综述了包括沉淀、电解、膜分离、离子交换和吸附在内的主要处理技术,分析了相应技术的机制、优缺点及应用前景。基于此,建立并分析多技术耦合的组合应用工艺,强调多技术组合是未来处理含铜废水乃至重金属的主要趋势,能绿色高效实现含铜废水的无害化处置与资源化利用。
林才顺,王翔
摘要:
吸收剂的选择对于化学吸收法捕集二氧化碳至关重要。详细综述了化学吸收法捕集CO2的研究进展,重点介绍了碳酸盐溶液、氨溶液、胺基溶液、离子液体、氨基酸盐溶液、相变溶剂和纳米流体等化学吸收剂的结构、原理和特点,阐明了高吸收速率、高吸收容量、低再生能耗既是吸收剂的开发方向,也是实现低能耗碳捕集的关键因素。并在此基础上对化学吸收法捕集CO2加以展望,以期为工业规模高效绿色碳捕集提供新的思路,助力实现低碳经济下的绿色循环发展。
李晔,赵恒泽,齐艺裴,张渝
摘要:
钢渣具有密度大、比表面积高,固液分离快等特点,在废水处理领域受到广泛关注。基于对近年来钢渣吸附去除废水中重金属离子相关研究的调研,总结归纳钢渣的吸附机理以及钢渣吸附剂的研究现状,提出钢渣吸附剂在废水中重金属离子处理中的问题及发展趋势。研究表明:钢渣的吸附机理主要表现为化学吸附,其对废水中重金属阳离子具有较好的吸附效果。影响钢渣吸附重金属离子的主要因素包括溶液pH、重金属离子初始浓度、重金属离子种类、吸附时间、钢渣用量、钢渣粒径、钢渣的选择性等。由于钢渣本身的吸附性能不高,可以通过改性、复合等方法制备出具有更高吸附率的钢渣吸附剂。但目前该类钢渣吸附剂中钢渣的利用率偏低。此外,针对钢渣基吸附剂在应用中存在的问题,如后续无害化处理、吸附剂的循环再利用、真实工业废水吸附等,提出了切实可行的解决方案。本研究可为钢渣在废水处理领域的利用提供参考,为钢渣基吸附剂的改性制备提供借鉴。
王云燕,张富,王静雯,柯勇,吴禧龙,彭聪,李云,闵小波
摘要:
为了探明铜熔炼渣中铅/砷的环境活性、分布规律及其赋存含量与熔炼渣组分的关系,为熔炼过程铅、砷的调控及铜熔炼渣/尾矿渣铅砷污染防控奠定基础,采用ICP-OES、XRF、XRD、化学分析、化学物相分析、SEM、MLA等技术方法,深入分析四种来源的典型铜熔炼渣中铅、砷的赋存特征。结果表明:熔炼渣以铁、硅为主,由铁橄榄石和磁铁矿组成,其中铅占比0.2%~2%,砷占比0.02%~0.6%。铅、砷主要以残渣态形式存在,70%以上的铅以其他铅的化学物相形式存在,90%以上的砷以砷酸盐和玻璃体砷的化学物相形式存在。铅、砷的浸出毒性浓度随着熔炼渣粒径减小和晶型变差而增加,部分粒径-0.074 mm的熔炼渣中铅、砷浸出浓度均超过U.S.EPA标准限值(5 mg/L)。此外,铅、砷主要赋存于硅酸盐玻璃体矿物相中,玻璃体中铅与碱度、砷与碱度以及铅、砷含量之间存在显著的正相关性。
李聪聪,王晨晔,李会泉,胡文斌,厉岩,郭占成,刘明坤
摘要:
加氢脱硫催化剂(HDS)在石油品质提升中发挥着重要作用,但其长期使用后因烧结和失活而转化为废弃催化剂,属于HW50危险废物。我国废HDS催化剂的产生量庞大,对环境污染风险显著。金属钒(V)和钼(Mo)是废HDS催化剂的关键成分,而传统的钠化焙烧工艺虽能有效回收这些金属,但过程耗碱量大且需高温(>800 °C),亟需开展低碳回收方式探索。通过热力学计算和试验研究,揭示了在温和碱介质中,电化学条件变化对废HDS催化剂中V、Mo浸出机制的影响。研究发现,通过调节体系的氧化还原电位(Eh)和pH,可以实现V和Mo的迁移转化,其在碱介质中以Na2V2O7和Na2Mo2O7的形式稳定存在。试验优化结果显示,在浸出温度20 °C、电压3 V、浸出时间6 h、NaOH浓度1 mol/L和液固比10﹔1的条件下,V和Mo的浸出率分别达到了85.43%和82.47%。浸出过程符合传质控制动力学模型,电化学条件调控有效促进了活性氧的生成,显著提升了固体表面低价金属的浸出效率。研究结果为在温和条件下高效回收废HDS催化剂中有价金属提供了一种创新的技术途径。
唐静,彭圣娟,顾卫华,白建峰,赵静,马倩
摘要:
目前聚丙烯塑料生物降解相关研究还处在代谢菌株资源分离阶段,可研究和应用的聚丙烯塑料降解菌株严重缺乏。利用前期从土壤中筛选得到的一株枯草芽孢杆菌进行聚丙烯塑料颗粒降解,发现14 d后聚丙烯塑料表面存在明显被微生物侵蚀的痕迹。探究了聚丙烯塑料对枯草芽孢杆菌生长情况和总蛋白含量的影响,并且聚丙烯的产物对枯草芽孢杆菌出现了抑制作用,同时红外分析检测到短链烃类物质的生成,说明对聚丙烯塑料实现了断链降解。该结论为后续深入分析枯草芽孢杆菌降解聚丙烯塑料的机理、进一步升级改造全细胞降解体系、实现废弃聚丙烯废塑料高效绿色降解及回收利用提供科学依据。
王晓乐,吴佳蕙,张文超,王云燕,史美清,柯勇,王庆伟,颜旭
摘要:
湿法炼锌浸出液除铁过程会产生铁矾渣、针铁矿渣等铁渣危废,渣量大且毒性强,其处理易引发二次污染等问题。创新提出了磁铁矿转化新方法,并研发“预酸洗除杂—亚铁诱导转化—磁选分离”的铁渣处理新工艺。通过酸洗处理,可有效去除铁渣中的可溶态及微溶态杂质,如硫酸钙、硫酸锌,极大避免了杂质对转化过程的抑制作用。对于亚铁诱导转化过程,通过控制碱性环境下加入一定配比的亚铁离子(Fe2+),可使渣中含铁物相高效转化为磁铁矿。进一步通过磁选分离,可得到磁铁矿精矿和多金属尾矿。其中,多金属尾矿中主要富集了Mg、Al、Mn、Ca、Zn等杂质金属,其含量为磁铁矿精矿的2倍以上;磁铁矿精矿中铁含量可达61%,远高于转化前铁渣中铁的含量(31.6%~42.8%),具有资源化利用的潜力。该技术实现了铁渣的减量化和资源化,兼具操作简单、反应温和、不引入杂质的优点,具有较好的应用前景。
木新兰,王雅宁,夏隆巩
摘要:
新能源产业的蓬勃发展持续推动镍冶金产业的发展,红土镍矿等资源在镍生产原料中的占比不断增大。高压酸浸(HPAL)是一种高效的湿法冶金技术,且易与硫酸镍等电池材料产业进行链接,是国内外处理红土镍矿的主流技术。高压反应釜是HPAL工艺的核心设备,但釜体内表面易在红土镍矿浸出过程结垢,该问题严重影响生产连续性,制约生产效率,并潜藏安全风险。通过工业结垢样品解析和浸出结垢试验探究了红土镍矿HPAL过程反应釜结垢机理,提出并验证了结垢调控策略。系统探讨了浆液密度、酸矿比、搅拌速度等关键因素对垢层生长的影响,研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂对抑制垢层生长方面的有效性。结果表明,垢层的主要成因是水合氢铝明矾((H3O)Al3(SO4)2(OH)6)、赤铁矿(Fe2O3)等低溶度积物质在釜体内表面快速成核和生长。在优化试验条件下,添加SDBS可有效限制垢层生长速度,同样条件下垢层沉积量从47.47 g显著减少到2 g。研究结果为垢层形成机理解析提供了基础数据,提出并验证了SDBS作为红土镍矿HPAL工艺垢层抑制剂的可行性,系统提升了高压酸浸作业效率。
周朝锋,周林,朱军强,章峰峰,孙毓,王忠兵,陈浩,胡文静,玉增蒙,王惠倩
摘要:
以锂云母为原料,焦硫酸钾为改性剂,研究了各因素对锂云母改性效果的影响。结果表明:控制焦硫酸钾与锂云母的质量比为1︰1、焙烧温度900 ℃、保温90 min,可将锂云母矿中稳定态锂转化为可浸出态硫酸锂,锂提取率可达到95.57%以上。同时,推测出锂焙烧改性机制过程为:随着温度升高,K2S2O7首先发生脱水反应,随后发生分解反应,释放出吸附态SO2、SO3等活性气体微颗粒,这些活性气体微颗粒首先吸附在锂云母颗粒表面,在晶体结构中锂离子异性电子云牵引下,形成S—Li—O化学键,并晶型化形成硫酸盐结构。
张壮,谢锋,王伟
摘要:
开发了基于甲基磺酸-过氧化氢选择性浸出废铅膏中非硫含铅组分的新型工艺,研究了搅拌速度、温度、时间、过氧化氢添加、液固比、粒度等因素对废铅膏非硫含铅组分浸出的影响,优化了甲基磺酸-过氧化氢体系下对废铅膏的浸出条件,研究了废铅膏中含硅杂质的存在形态及浸出渣的形貌与化学组成,提出了废铅膏非硫含铅组分选择性浸出的工艺流程。结果表明,采用预调浆工艺能通过归中反应浸出废铅膏中的铅和部分二氧化铅,减少还原剂过氧化氢的用量,搅拌速率、浸出温度和废铅膏粒度对于废铅膏浸出过程影响较小,还原剂的加入对于二氧化铅的浸出具有关键影响。在搅拌速度400 r/min、浸出温度25 ℃、液固比5 mL/g、甲基磺酸浓度2.23 mol/L条件下,废铅膏中非硫含铅组分的浸出率可在90 min内达到99%。废铅膏中的含硅杂质主要以短纤维形态存在,部分含铅物质以约1 μm的颗粒形式附着在硅杂质表面,浸出渣主要由硫酸铅和含硅纤维组成。
巩燕飞,杨斌,闵小波,李俞良,李彦龙,程亮,陶成,鲁兴武
摘要:
以西北某铅锌冶炼厂湿法炼锌浸出过程黄钾铁矾工艺除铁产出的铁矾渣为研究对象,通过化学多元素分析、MLA、SEM、TG-DSC等测试分析方法,对铁矾渣的化学组成、矿物成分、铁、锌等有价矿物的赋存状态以及铁矾渣碳热还原过程进行了详细研究。结果表明,铁矾渣中的主要有价元素有铁、锌、铅等,铁主要赋存于铁矾中,锌主要以硫酸锌和铁酸锌存在,铅主要以白铅矿、铅铁矾、硫化铅、硫酸铅分散分布于铁矾渣中;通过TG-DSC测试分析,1 400 ℃内,铁矾渣中的铁、锌、铅等物相可发生分解,通过碳热还原可实现各有价金属的回收利用。
陈学刚,党辉,郭亚光,周国治,张国华,苟海鹏,宋言
摘要:
以高镁铬铁合金烟尘为原料,通过热力学分析、小试及扩大试验对不同条件下锌的还原率进行研究。结果表明:当熔渣参数分别为MgO质量分数25%、二元碱度(CaO/SiO2质量比)0.5,MgO质量分数25%、二元碱度0.6,MgO质量分数20%、二元碱度0.8时,可获得较低的液相线温度及适合的黏度体系组成。以上述热力学最优参数进行小试试验发现,熔炼温度升高、保温时间延长和配碳比提高对锌挥发有促进作用,而增加CO浓度则会降低锌的挥发效果,这与气固反应速率较慢有关。在合适的工艺条件下,样品中残留的锌含量均低于0.005 %。最优条件为:反应温度1 450 ℃、反应时间2 h、MgO质量分数25 %、二元碱度0.5、炭黑与物料的质量比0.04。扩大试验验证了侧吹浸没燃烧熔池熔炼技术和烟化炉工艺处理铬铁冶炼烟灰的可行性,在1 400~1 450 ℃条件下可实现物料的良好熔化及锌的回收,尾渣锌的质量分数最低可降至0.1%以下,富锌烟灰中锌质量分数最高达到41%。
虞宏洋,曾平生,江旭,孙子金,伍东玲
摘要:
针对某企业ISP生产工艺中回转窑干燥能力不足的问题,对回转窑的能质流进行了详细分析,发现搭配处理高湿物料、使入窑物料的含水率显著增加是造成回转窑能力不足的主要原因。分析了ISP工艺流程余热资源的品位与特点,提出了利用热风炉烟气余热预干燥高湿物料的思路;并给出了基于热风炉烟气预干燥高湿物料的工艺流程以及多通道交叉逆流式干燥设备结构的初步方案。
刘昊,陈喜平,汤方恒
摘要:
废阴极炭块和阳极炭渣作为铝工业危废,其资源化利用通常单独进行,处理环节多,成本高,资源化利用效率低。采用协同处置的方式进行研究,对废阴极炭块和阳极炭渣的混合原料进行焙烧—水浸处理,通过物相表征、热力学计算、单因素试验、正交试验对协同处置各影响因素进行分析。结果表明,在药剂比1.25、焙烧温度900 ℃、焙烧时间2 h最佳条件下,协同原料氟化物反应率达89.52%,石墨粉碳含量达80.15%。本工艺证实了铝电解碳危废协同处置的可行性,进一步优化条件后可应用于工业生产,减少铝电解二次污染风险。
陈延进
摘要:
研究了不同含硫化合物还原剂的还原除硒效果。确定了二价有机硫化合物作为铜冶炼含硒废水除硒用还原药剂,考察了还原剂添加量、反应温度、反应酸度和反应时间等对除硒效果的影响。确定了二价有机硫化合物还原沉硒最佳工艺条件为:酸度控制在80 g/L,药剂添加量1.0 g/L,80 ℃下反应4 h,反应后废水硒含量降低至<0.1 mg/L,满足生产环保要求。
段宇坤,邱小玲,苏国晖,张文泽,迟晓鹏,翁威,衷水平
摘要:
碳酸锶是维持锌电解顺行的关键添加剂之一。通过盐酸浸出含锶阳极泥获得含锶浸出液,进一步添加碳酸钠析出碳酸锶,实现了从含锶阳极泥回收碳酸锶并返用于锌电解液的新工艺。探究了反应温度、反应时间、液固比、碳酸钠添加量等条件的优化。在浸出温度65 ℃、浸出时间3 h、液固比30 mL/g、碳酸钠添加量为硫酸锶摩尔量的1.5倍时,阳极泥中锶的回收率为37.6%,所获碳酸锶产品含锶42.9%(等同71.5% SrCO3),主要杂质为锌、锰。考虑到Zn2+及Mn2+均为锌电解液的主要离子,因此在所获碳酸锶产品作为添加剂返用于电解液时上述杂质不会对电解过程造成负面影响。研究结果有望为锌冶炼阳极泥中锶资源的回收利用提供参考。
李俞良,殷勤生,鲁兴武,王宏伟,刘瑛鑫,何乃勇,牛振华
摘要:
针对铁矾渣中金属元素的复杂赋存状态,采用高温还原对铁矾渣进行了熔炼,设定铁硅比、钙硅比、配碳量、氧气浓度等反应条件,通过对反应得到的合金相和熔渣中铁、铜、银、砷等量和物相与质量的分析,得出碳和氧气浓度是元素迁移的主要控制因素;通过SEM-EDS分析,得出合金相中主要成分为金属铁,其次是FeS,金属Ag以单质的形式分布在金属铁晶体界面,铜以Cu2S的形式赋存,夹杂在FeS相中,形成铜锍。
吴坤,崔水情,万慧珍,张昱琦,冯嘉慧,李子攀,陈宗香,肖雨欣,王奕傢,王忠兵
摘要:
采用氯化铝低温焙烧—水浸工艺无酸耗提取废铝电解质中的锂,考察了焙烧条件和水浸条件对锂浸出率的影响。结果表明,在六水合氯化铝添加量0.9 g/g、焙烧温度150 ℃、焙烧时间120 min、浸出温度30 ℃、液固比6 mL/g、浸出时间30 min的最佳条件下,锂的浸出率达到92.8%。氟和铝以Al2(OH)(6—x)Fx?H2O的形式固定在浸出渣中,碱浸出后可回收制备冰晶石,实现了废铝电解质的资源化利用。
赵浩含,蔡龙浩,李祥龙,周瑞,童翠婷,吴昊,许江斌,黄硕,沈璟昊,曾桂生,刘春力
摘要:
废旧锂离子电池的资源化回收具有环保和经济双重效益,然而目前研究主要集中在正极回收,对负极石墨的回收报道相对较少。提出一种负极石墨低温氟化氢铵焙烧—水浸深度除杂的新工艺,系统考察了不同工艺条件对杂质去除的影响规律。发现在优化条件下,负极石墨中的锂、镍、钴、锰、铝、铜去除率分别达到99.78%、99.84%、99.99%、99.94%、95.18%、92.35%,除杂后石墨纯度高于99.9%。此外,还研究了浸出液中的杂质离子分步去除规律。结果发现,先通过联合利用同离子效应和溶析结晶方法,浸出液中杂质铝离子去除率可达到88%,再通过铁粉还原处理,浸出液中铜离子的去除率达到76%;接着通过pH调控实现浸出液中钴、镍、锰等金属的被高效去除;最后,浸出液经过蒸发结晶可回收得到氟化氢铵固体,从而实现除杂剂的再生循环利用。
刘方侃,刘科成,刘柳
摘要:
底吹炼铅熔池熔炼工艺为我国自主知识产权的先进炼铅工艺。该工艺的关键设备铅底吹熔炼炉炉内熔体与富氧空气间的多相流动行为对于底吹炼铅熔池熔炼过程至关重要。因此,以铅底吹熔炼炉为原型,建立熔炼炉物理模型与炉内气-液两相流动的数学模型,进行铅底吹熔炼炉内基准工况的数值模拟与分析,得到炉内关键参数及其影响规律。结果表明:富氧空气在熔池中的平均停留时间为0.35 s;熔池内流体平均运动速度为0.18 m/s,平均湍动能为0.092 m2/s2,气相平均上升速度约为4 m/s;熔炼炉的活性反应区主要分布在氧枪附近、靠近熔池液面的区域,稳定后该区域的气含率为5.02%;氧枪区域上方炉顶的熔体喷溅现象较为严重。
陈思远,张江山,刘猛,孙贯永,刘青,杨树峰,李京社
摘要:
搅拌器广泛应用在矿冶领域如Cu、Pb、Zn等的提取以及铁水预脱硫中,CFD仿真是设计和优化搅拌器的重要手段,然而仿真过程中前处理阶段几何模型建立与结构化网格划分通常效率较低。通过使用编程语言Python和开源软件OpenFOAM,开发了一种适用于搅拌器参数自动生成几何模型与高质量结构化网格的前处理程序,仅需输入与搅拌器相关的几何参数,即可自动完成模型与高质量结构化网格的生成,整个过程速度快且自动化程度高。以多种叶片类型的搅拌器为例,完成了模型和结构化网格的快速生成与修改更新;其中,生成KR搅拌器模型与14万结构化网格只需4 s,且网格的质量均在0.7以上,使用该网格进行CFD仿真的效率和精度都高于文献中报道的结果,显著提高了搅拌器CFD仿真的效率,有望助力我国研发设计类工业软件的自主研发和搅拌器的高效化生产。
孔俊杰,李耀山,刘远,吴超,王铧泰,解万文
摘要:
基于Metcal建立的锌氧压浸出—浸出液中和除铁流程模型对全流程物料进行了计算。结果表明,在锌精矿投入量25 t/h、焙砂加入量合计2.69 t/h时,产出中和渣约1.04 t/h,含Zn 20.928%、Pb 4.211%、Fe 34.919%。中和渣返回一段反应釜后所需氧气为3 588.98 m3/h(标态,下同),一段氧压氧气利用率为55%左右。二段氧压浸出所需氧气为2 141.24 m3/h,二段氧压氧气利用率为26.9%。除铁过程中氧气利用率为11.8%。通过与现场物料化验结果对比分析,一段底流样品中Zn、Pb、S、Fe模拟计算结果与化验结果相对偏差分别为4.96%、6.27%、7.59%、5.51%。二段底流样品中Zn、Pb、S、Fe模拟计算结果与化验结果相对偏差分别为8.75%、0.73%、4.70%、2.48%。中和渣样品中Zn、Pb、Fe模拟计算结果与化验结果相对偏差分别为3.29%、9.44%、6.56%,表明模型具有良好的可靠性。利用模型调整中和渣加入量,结果表明,中和渣的加入对氧气单耗基本没影响,随着中和渣加入量的增加,废酸单耗由4.47 m3/t增加至4.61 m3/t,Zn浸出率由80%降低至78.19%,Fe浸出率由15.38%降低至14.62%,中和渣的加入对锌浸出率有影响。
孟玉琴,尹亮,杨锦锋,邓可华,马永宏,黄伟军
摘要:
混合稀土高温硫酸焙烧时,烟气成分复杂,现有烟气处理系统对H2S气体未能有效处理。基于此,考察硫酸与黄铁矿在不同条件下的分解与H2S的生成机理。浓硫酸在还原条件下H2S与SO2的生成量随着温度下降、流量与气体中氧含量减少而增加,但是SO3生成条件与H2S、SO2的相反,因此为有效控制硫酸生成H2S的量,应提高供气量、降低反应温度与增加气体中氧含量。降低反应温度或增加空气流量会降低炉内温度,导致稀土矿物与钍矿物反应不彻底,得不到目标矿相。因此,在生产中可以适当提高鼓风中氧气含量,即富氧鼓风,可有效避免硫酸还原生成H2S的现象。室温下黄铁矿与稀硫酸生成硫酸亚铁、硫磺及硫化氢气体;在使用浓硫酸时,黄铁矿生成硫酸铁、二氧化硫、单质硫,没有产生硫化氢气体,这主要是由于浓硫酸具有较强的氧化性。空气气氛下硫化铁、浓硫酸与碳混合物在500 ℃反应,生成磁铁矿与硫化氢,而在富氧空气中仍然生成硫化氢、氧化铁。因此,在还原剂存在的条件下减少原料中黄铁矿的含量可有效减少H2S的产生。
高文成,路远航,田炳阳,尚鹤,温建康
摘要:
对于高盐废水中硫酸钠的回收,工业上常采用蒸发结晶的方式进行回收,但存在硫酸钠结晶行为不明、纯度不高、操作条件难控制等问题。以含硫酸钠的某高盐废水为原料,针对硫酸钠回收,首先系统测定了硫酸钠-氯化钠-水体系相平衡数据;接着在考虑到解离反应的基础上,采用ENRTL方程回归该体系的溶解度数据,得到新的离子间的作用参数,以建立该体系的相平衡图;最后,绘制硫酸钠分步结晶的操作线,并进行硫酸钠结晶回收试验,得到纯度为98.6%的硫酸钠晶体。
专刊
王海北,邹小平,刘三平,郑朝振,何文洁,谢铿,郭纵,牛犁,孟晓飞,王宇蔷
摘要:
介绍了我国有色金属工业原生资源冶炼厂和再生资源处理工厂的技术装备现状,以及面临的形势和存在的主要问题。阐明了加快构建原生与再生资源协同利用技术体系的战略意义,最后介绍了围绕该方向开展的主要研究工作及取得的结果。2024年我国十种主要有色金属产量7 919万t,冶炼厂处理各类精矿或矿石约2.5亿t。2024年全国产出约116亿t固体废弃物,其中约40亿t为工业固体废弃物,12亿t不同程度含有价金属,具有再次回收利用价值。我国已建立了完善的有色金属工业体系,有色金属产量和消费量均超过全球的30%。再生资源量越来越大,但仍存在小、散、乱的局面,技术装备参差不齐。随着国际产能合作不断发展,以及再生金属比例不断提高,原生资源冶炼厂面临原料短缺和转型发展问题,是否有必要再单独建立再生资源工业体系是未来面临的重要选择。为避免重复建设、消化现有工业过剩产能,亟需构建原生与再生资源协同利用工业体系。矿冶科技集团提出该方向并开展了系列技术装备开发,初步形成了以铜、铅、镍、铁冶炼过程为基本特征的协同利用技术体系。
闵小波,王鑫,任浩宇,王萌,陈功夫,田秉东,王云燕,米贵良,王唯任,彭聪,柯勇,李云
摘要:
随着高品质硫化锌精矿逐渐减少,未来锌冶炼原料将从高品位硫化矿转向低质高杂铅锌混合矿、氧化矿、氧硫混合矿及含锌二次资源等。针对原料变动带来的挑战,总结了当下铅锌资源现状,主流的锌冶炼方法,分析了其技术特点及适用性,重点论述了未来原料变动、环保政策、无废低碳等新挑战下,现有复杂锌资源回收方法原理及其局限性。结合未来绿色低碳冶金发展趋势,探讨了目前火法短流程直接炼锌技术在处理复杂含锌物料上的机遇与挑战。依托现代熔池熔炼强化冶金技术优势,分析了火法熔池直接炼锌技术可行性,展望了未来复杂含锌物料熔池炼锌技术发展前景与待突破的技术瓶颈,为未来锌冶炼行业发展提供参考与借鉴。
郑熠,邹伟民,李青竹,李圣图,侯双乐,柯勇,杨卫春,王云燕
摘要:
随着新能源行业的飞速发展,全球锂盐需求迅猛增长。现有锂矿石提锂工艺产生大量锂渣,我国锂渣年排放量已超过1 500万吨,综合利用率较低,主要利用方向为水泥、混凝土等建材领域,但随着相关标准逐步严格,如何规模化利用锂渣成为亟待解决的问题。在讨论锂渣用于制备建筑材料、合成无机材料的基础上,进一步分析锂渣中金属资源回收、制备沸石分子筛等高值利用方式以及锂渣土壤化大规模生态回归消纳途径,为锂渣的资源化利用与大规模消纳提供建议,为锂盐行业的蓬勃发展保驾护航。
朱强,杨建广,唐施阳,南天翔,刘将,叶文龙,唐朝波
摘要:
锑属于我国战略优势金属,主要源自硫化锑矿冶炼提取,其化合物在阻燃材料、合金制造以及光伏玻璃等领域发挥着不可或缺的作用。当前我国主要采用“鼓风炉挥发—反射炉还原”工艺生产金属锑,由于其焦率大、氧浓度低,冶炼过程产生大量低浓度SO2烟气,造成环境污染问题严重。在我国“双碳”战略目标实施和生态环境综合治理背景下,能否实现低碳、清洁环保炼锑现已成为我国锑冶炼产业可持续发展的关键问题。综述锑冶炼在绿色工艺开发方面最新成果,全面梳理总结硫化锑矿冶炼方面技术现状和研究进展,重点介绍了熔盐电解脱硫炼锑新技术,旨在为锑冶炼行业绿色可持续发展提供建议与指导。
舒宣朝,谢昊天,黄宇坤,范阳阳
摘要:
湿法冶金是从矿石、废料以及矿渣中提取金属的有效方法,金属的浸出和萃取是其中重要的组成部分。离子液体因其性质独特,能够在浸出过程中代替传统浸出剂,在萃取过程中取代会产生大量残留物和挥发损失的有机挥发性溶剂,对环境友好,有助于促进“绿色”冶金的发展。综述了离子液体在浸出以及萃取分离上的研究,同时对负载金属离子的离子液体的反萃及再生的研究进行了介绍。
罗永健,王云燕,徐慧,彭聪,李云,柯勇,闵小波
摘要:
工业生产作为全球发展和进步不可或缺的一部分得到了蓬勃发展。然而,生产原料中的有价成分在生产过程中并未得到充分利用,以浸出残渣或炉渣的形式残留,如锌、铁等。铁酸锌是锌冶金和钢铁冶金渣尘中锌铁的主要赋存形式,因其性质稳定,难以回收,造成大量资源损失。对现有的铁酸锌分解技术作了综合评述,并展望了未来技术发展前景。经对火法、湿法、火法-湿法联合处理工艺作比较后,且考虑锌冶金发展现状,发现热酸浸出工艺是一种较好的铁酸锌分解方法。但是,沉铁渣产量大、处理难度大等问题限制了该工艺的进一步发展。为解决现有问题,提出将热酸浸出工艺与还原浸出工艺有机结合,可投加少量具有还原性的原料或中间产物,在保证铁酸锌分解效率的同时,降低体系硫酸浓度、反应温度,实现工艺的高效性和经济性。对于热酸浸出工艺向还原浸出工艺的转变,虽反应条件更温和、除铁过程锌铁共沉淀减少,但实际应用中还原剂的选择仍需妥善解决。
任茯霖,李靖,刘硕,包申旭
摘要:
开展二次铜资源综合利用有助于改善国内铜资源紧张的局面。含铜废水的无序排放不仅会对人类、动植物和环境造成严重损害,亦是对铜资源的严重浪费。经济高效地处理含铜废水有助于废水资源与金属资源的循环利用,对社会可持续发展至关重要。综述了包括沉淀、电解、膜分离、离子交换和吸附在内的主要处理技术,分析了相应技术的机制、优缺点及应用前景。基于此,建立并分析多技术耦合的组合应用工艺,强调多技术组合是未来处理含铜废水乃至重金属的主要趋势,能绿色高效实现含铜废水的无害化处置与资源化利用。
林才顺,王翔
摘要:
吸收剂的选择对于化学吸收法捕集二氧化碳至关重要。详细综述了化学吸收法捕集CO2的研究进展,重点介绍了碳酸盐溶液、氨溶液、胺基溶液、离子液体、氨基酸盐溶液、相变溶剂和纳米流体等化学吸收剂的结构、原理和特点,阐明了高吸收速率、高吸收容量、低再生能耗既是吸收剂的开发方向,也是实现低能耗碳捕集的关键因素。并在此基础上对化学吸收法捕集CO2加以展望,以期为工业规模高效绿色碳捕集提供新的思路,助力实现低碳经济下的绿色循环发展。
李晔,赵恒泽,齐艺裴,张渝
摘要:
钢渣具有密度大、比表面积高,固液分离快等特点,在废水处理领域受到广泛关注。基于对近年来钢渣吸附去除废水中重金属离子相关研究的调研,总结归纳钢渣的吸附机理以及钢渣吸附剂的研究现状,提出钢渣吸附剂在废水中重金属离子处理中的问题及发展趋势。研究表明:钢渣的吸附机理主要表现为化学吸附,其对废水中重金属阳离子具有较好的吸附效果。影响钢渣吸附重金属离子的主要因素包括溶液pH、重金属离子初始浓度、重金属离子种类、吸附时间、钢渣用量、钢渣粒径、钢渣的选择性等。由于钢渣本身的吸附性能不高,可以通过改性、复合等方法制备出具有更高吸附率的钢渣吸附剂。但目前该类钢渣吸附剂中钢渣的利用率偏低。此外,针对钢渣基吸附剂在应用中存在的问题,如后续无害化处理、吸附剂的循环再利用、真实工业废水吸附等,提出了切实可行的解决方案。本研究可为钢渣在废水处理领域的利用提供参考,为钢渣基吸附剂的改性制备提供借鉴。
王云燕,张富,王静雯,柯勇,吴禧龙,彭聪,李云,闵小波
摘要:
为了探明铜熔炼渣中铅/砷的环境活性、分布规律及其赋存含量与熔炼渣组分的关系,为熔炼过程铅、砷的调控及铜熔炼渣/尾矿渣铅砷污染防控奠定基础,采用ICP-OES、XRF、XRD、化学分析、化学物相分析、SEM、MLA等技术方法,深入分析四种来源的典型铜熔炼渣中铅、砷的赋存特征。结果表明:熔炼渣以铁、硅为主,由铁橄榄石和磁铁矿组成,其中铅占比0.2%~2%,砷占比0.02%~0.6%。铅、砷主要以残渣态形式存在,70%以上的铅以其他铅的化学物相形式存在,90%以上的砷以砷酸盐和玻璃体砷的化学物相形式存在。铅、砷的浸出毒性浓度随着熔炼渣粒径减小和晶型变差而增加,部分粒径-0.074 mm的熔炼渣中铅、砷浸出浓度均超过U.S.EPA标准限值(5 mg/L)。此外,铅、砷主要赋存于硅酸盐玻璃体矿物相中,玻璃体中铅与碱度、砷与碱度以及铅、砷含量之间存在显著的正相关性。
李聪聪,王晨晔,李会泉,胡文斌,厉岩,郭占成,刘明坤
摘要:
加氢脱硫催化剂(HDS)在石油品质提升中发挥着重要作用,但其长期使用后因烧结和失活而转化为废弃催化剂,属于HW50危险废物。我国废HDS催化剂的产生量庞大,对环境污染风险显著。金属钒(V)和钼(Mo)是废HDS催化剂的关键成分,而传统的钠化焙烧工艺虽能有效回收这些金属,但过程耗碱量大且需高温(>800 °C),亟需开展低碳回收方式探索。通过热力学计算和试验研究,揭示了在温和碱介质中,电化学条件变化对废HDS催化剂中V、Mo浸出机制的影响。研究发现,通过调节体系的氧化还原电位(Eh)和pH,可以实现V和Mo的迁移转化,其在碱介质中以Na2V2O7和Na2Mo2O7的形式稳定存在。试验优化结果显示,在浸出温度20 °C、电压3 V、浸出时间6 h、NaOH浓度1 mol/L和液固比10﹔1的条件下,V和Mo的浸出率分别达到了85.43%和82.47%。浸出过程符合传质控制动力学模型,电化学条件调控有效促进了活性氧的生成,显著提升了固体表面低价金属的浸出效率。研究结果为在温和条件下高效回收废HDS催化剂中有价金属提供了一种创新的技术途径。
唐静,彭圣娟,顾卫华,白建峰,赵静,马倩
摘要:
目前聚丙烯塑料生物降解相关研究还处在代谢菌株资源分离阶段,可研究和应用的聚丙烯塑料降解菌株严重缺乏。利用前期从土壤中筛选得到的一株枯草芽孢杆菌进行聚丙烯塑料颗粒降解,发现14 d后聚丙烯塑料表面存在明显被微生物侵蚀的痕迹。探究了聚丙烯塑料对枯草芽孢杆菌生长情况和总蛋白含量的影响,并且聚丙烯的产物对枯草芽孢杆菌出现了抑制作用,同时红外分析检测到短链烃类物质的生成,说明对聚丙烯塑料实现了断链降解。该结论为后续深入分析枯草芽孢杆菌降解聚丙烯塑料的机理、进一步升级改造全细胞降解体系、实现废弃聚丙烯废塑料高效绿色降解及回收利用提供科学依据。
王晓乐,吴佳蕙,张文超,王云燕,史美清,柯勇,王庆伟,颜旭
摘要:
湿法炼锌浸出液除铁过程会产生铁矾渣、针铁矿渣等铁渣危废,渣量大且毒性强,其处理易引发二次污染等问题。创新提出了磁铁矿转化新方法,并研发“预酸洗除杂—亚铁诱导转化—磁选分离”的铁渣处理新工艺。通过酸洗处理,可有效去除铁渣中的可溶态及微溶态杂质,如硫酸钙、硫酸锌,极大避免了杂质对转化过程的抑制作用。对于亚铁诱导转化过程,通过控制碱性环境下加入一定配比的亚铁离子(Fe2+),可使渣中含铁物相高效转化为磁铁矿。进一步通过磁选分离,可得到磁铁矿精矿和多金属尾矿。其中,多金属尾矿中主要富集了Mg、Al、Mn、Ca、Zn等杂质金属,其含量为磁铁矿精矿的2倍以上;磁铁矿精矿中铁含量可达61%,远高于转化前铁渣中铁的含量(31.6%~42.8%),具有资源化利用的潜力。该技术实现了铁渣的减量化和资源化,兼具操作简单、反应温和、不引入杂质的优点,具有较好的应用前景。
木新兰,王雅宁,夏隆巩
摘要:
新能源产业的蓬勃发展持续推动镍冶金产业的发展,红土镍矿等资源在镍生产原料中的占比不断增大。高压酸浸(HPAL)是一种高效的湿法冶金技术,且易与硫酸镍等电池材料产业进行链接,是国内外处理红土镍矿的主流技术。高压反应釜是HPAL工艺的核心设备,但釜体内表面易在红土镍矿浸出过程结垢,该问题严重影响生产连续性,制约生产效率,并潜藏安全风险。通过工业结垢样品解析和浸出结垢试验探究了红土镍矿HPAL过程反应釜结垢机理,提出并验证了结垢调控策略。系统探讨了浆液密度、酸矿比、搅拌速度等关键因素对垢层生长的影响,研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂对抑制垢层生长方面的有效性。结果表明,垢层的主要成因是水合氢铝明矾((H3O)Al3(SO4)2(OH)6)、赤铁矿(Fe2O3)等低溶度积物质在釜体内表面快速成核和生长。在优化试验条件下,添加SDBS可有效限制垢层生长速度,同样条件下垢层沉积量从47.47 g显著减少到2 g。研究结果为垢层形成机理解析提供了基础数据,提出并验证了SDBS作为红土镍矿HPAL工艺垢层抑制剂的可行性,系统提升了高压酸浸作业效率。
周朝锋,周林,朱军强,章峰峰,孙毓,王忠兵,陈浩,胡文静,玉增蒙,王惠倩
摘要:
以锂云母为原料,焦硫酸钾为改性剂,研究了各因素对锂云母改性效果的影响。结果表明:控制焦硫酸钾与锂云母的质量比为1︰1、焙烧温度900 ℃、保温90 min,可将锂云母矿中稳定态锂转化为可浸出态硫酸锂,锂提取率可达到95.57%以上。同时,推测出锂焙烧改性机制过程为:随着温度升高,K2S2O7首先发生脱水反应,随后发生分解反应,释放出吸附态SO2、SO3等活性气体微颗粒,这些活性气体微颗粒首先吸附在锂云母颗粒表面,在晶体结构中锂离子异性电子云牵引下,形成S—Li—O化学键,并晶型化形成硫酸盐结构。
张壮,谢锋,王伟
摘要:
开发了基于甲基磺酸-过氧化氢选择性浸出废铅膏中非硫含铅组分的新型工艺,研究了搅拌速度、温度、时间、过氧化氢添加、液固比、粒度等因素对废铅膏非硫含铅组分浸出的影响,优化了甲基磺酸-过氧化氢体系下对废铅膏的浸出条件,研究了废铅膏中含硅杂质的存在形态及浸出渣的形貌与化学组成,提出了废铅膏非硫含铅组分选择性浸出的工艺流程。结果表明,采用预调浆工艺能通过归中反应浸出废铅膏中的铅和部分二氧化铅,减少还原剂过氧化氢的用量,搅拌速率、浸出温度和废铅膏粒度对于废铅膏浸出过程影响较小,还原剂的加入对于二氧化铅的浸出具有关键影响。在搅拌速度400 r/min、浸出温度25 ℃、液固比5 mL/g、甲基磺酸浓度2.23 mol/L条件下,废铅膏中非硫含铅组分的浸出率可在90 min内达到99%。废铅膏中的含硅杂质主要以短纤维形态存在,部分含铅物质以约1 μm的颗粒形式附着在硅杂质表面,浸出渣主要由硫酸铅和含硅纤维组成。
巩燕飞,杨斌,闵小波,李俞良,李彦龙,程亮,陶成,鲁兴武
摘要:
以西北某铅锌冶炼厂湿法炼锌浸出过程黄钾铁矾工艺除铁产出的铁矾渣为研究对象,通过化学多元素分析、MLA、SEM、TG-DSC等测试分析方法,对铁矾渣的化学组成、矿物成分、铁、锌等有价矿物的赋存状态以及铁矾渣碳热还原过程进行了详细研究。结果表明,铁矾渣中的主要有价元素有铁、锌、铅等,铁主要赋存于铁矾中,锌主要以硫酸锌和铁酸锌存在,铅主要以白铅矿、铅铁矾、硫化铅、硫酸铅分散分布于铁矾渣中;通过TG-DSC测试分析,1 400 ℃内,铁矾渣中的铁、锌、铅等物相可发生分解,通过碳热还原可实现各有价金属的回收利用。
陈学刚,党辉,郭亚光,周国治,张国华,苟海鹏,宋言
摘要:
以高镁铬铁合金烟尘为原料,通过热力学分析、小试及扩大试验对不同条件下锌的还原率进行研究。结果表明:当熔渣参数分别为MgO质量分数25%、二元碱度(CaO/SiO2质量比)0.5,MgO质量分数25%、二元碱度0.6,MgO质量分数20%、二元碱度0.8时,可获得较低的液相线温度及适合的黏度体系组成。以上述热力学最优参数进行小试试验发现,熔炼温度升高、保温时间延长和配碳比提高对锌挥发有促进作用,而增加CO浓度则会降低锌的挥发效果,这与气固反应速率较慢有关。在合适的工艺条件下,样品中残留的锌含量均低于0.005 %。最优条件为:反应温度1 450 ℃、反应时间2 h、MgO质量分数25 %、二元碱度0.5、炭黑与物料的质量比0.04。扩大试验验证了侧吹浸没燃烧熔池熔炼技术和烟化炉工艺处理铬铁冶炼烟灰的可行性,在1 400~1 450 ℃条件下可实现物料的良好熔化及锌的回收,尾渣锌的质量分数最低可降至0.1%以下,富锌烟灰中锌质量分数最高达到41%。
虞宏洋,曾平生,江旭,孙子金,伍东玲
摘要:
针对某企业ISP生产工艺中回转窑干燥能力不足的问题,对回转窑的能质流进行了详细分析,发现搭配处理高湿物料、使入窑物料的含水率显著增加是造成回转窑能力不足的主要原因。分析了ISP工艺流程余热资源的品位与特点,提出了利用热风炉烟气余热预干燥高湿物料的思路;并给出了基于热风炉烟气预干燥高湿物料的工艺流程以及多通道交叉逆流式干燥设备结构的初步方案。
刘昊,陈喜平,汤方恒
摘要:
废阴极炭块和阳极炭渣作为铝工业危废,其资源化利用通常单独进行,处理环节多,成本高,资源化利用效率低。采用协同处置的方式进行研究,对废阴极炭块和阳极炭渣的混合原料进行焙烧—水浸处理,通过物相表征、热力学计算、单因素试验、正交试验对协同处置各影响因素进行分析。结果表明,在药剂比1.25、焙烧温度900 ℃、焙烧时间2 h最佳条件下,协同原料氟化物反应率达89.52%,石墨粉碳含量达80.15%。本工艺证实了铝电解碳危废协同处置的可行性,进一步优化条件后可应用于工业生产,减少铝电解二次污染风险。
陈延进
摘要:
研究了不同含硫化合物还原剂的还原除硒效果。确定了二价有机硫化合物作为铜冶炼含硒废水除硒用还原药剂,考察了还原剂添加量、反应温度、反应酸度和反应时间等对除硒效果的影响。确定了二价有机硫化合物还原沉硒最佳工艺条件为:酸度控制在80 g/L,药剂添加量1.0 g/L,80 ℃下反应4 h,反应后废水硒含量降低至<0.1 mg/L,满足生产环保要求。
段宇坤,邱小玲,苏国晖,张文泽,迟晓鹏,翁威,衷水平
摘要:
碳酸锶是维持锌电解顺行的关键添加剂之一。通过盐酸浸出含锶阳极泥获得含锶浸出液,进一步添加碳酸钠析出碳酸锶,实现了从含锶阳极泥回收碳酸锶并返用于锌电解液的新工艺。探究了反应温度、反应时间、液固比、碳酸钠添加量等条件的优化。在浸出温度65 ℃、浸出时间3 h、液固比30 mL/g、碳酸钠添加量为硫酸锶摩尔量的1.5倍时,阳极泥中锶的回收率为37.6%,所获碳酸锶产品含锶42.9%(等同71.5% SrCO3),主要杂质为锌、锰。考虑到Zn2+及Mn2+均为锌电解液的主要离子,因此在所获碳酸锶产品作为添加剂返用于电解液时上述杂质不会对电解过程造成负面影响。研究结果有望为锌冶炼阳极泥中锶资源的回收利用提供参考。
李俞良,殷勤生,鲁兴武,王宏伟,刘瑛鑫,何乃勇,牛振华
摘要:
针对铁矾渣中金属元素的复杂赋存状态,采用高温还原对铁矾渣进行了熔炼,设定铁硅比、钙硅比、配碳量、氧气浓度等反应条件,通过对反应得到的合金相和熔渣中铁、铜、银、砷等量和物相与质量的分析,得出碳和氧气浓度是元素迁移的主要控制因素;通过SEM-EDS分析,得出合金相中主要成分为金属铁,其次是FeS,金属Ag以单质的形式分布在金属铁晶体界面,铜以Cu2S的形式赋存,夹杂在FeS相中,形成铜锍。
吴坤,崔水情,万慧珍,张昱琦,冯嘉慧,李子攀,陈宗香,肖雨欣,王奕傢,王忠兵
摘要:
采用氯化铝低温焙烧—水浸工艺无酸耗提取废铝电解质中的锂,考察了焙烧条件和水浸条件对锂浸出率的影响。结果表明,在六水合氯化铝添加量0.9 g/g、焙烧温度150 ℃、焙烧时间120 min、浸出温度30 ℃、液固比6 mL/g、浸出时间30 min的最佳条件下,锂的浸出率达到92.8%。氟和铝以Al2(OH)(6—x)Fx?H2O的形式固定在浸出渣中,碱浸出后可回收制备冰晶石,实现了废铝电解质的资源化利用。
赵浩含,蔡龙浩,李祥龙,周瑞,童翠婷,吴昊,许江斌,黄硕,沈璟昊,曾桂生,刘春力
摘要:
废旧锂离子电池的资源化回收具有环保和经济双重效益,然而目前研究主要集中在正极回收,对负极石墨的回收报道相对较少。提出一种负极石墨低温氟化氢铵焙烧—水浸深度除杂的新工艺,系统考察了不同工艺条件对杂质去除的影响规律。发现在优化条件下,负极石墨中的锂、镍、钴、锰、铝、铜去除率分别达到99.78%、99.84%、99.99%、99.94%、95.18%、92.35%,除杂后石墨纯度高于99.9%。此外,还研究了浸出液中的杂质离子分步去除规律。结果发现,先通过联合利用同离子效应和溶析结晶方法,浸出液中杂质铝离子去除率可达到88%,再通过铁粉还原处理,浸出液中铜离子的去除率达到76%;接着通过pH调控实现浸出液中钴、镍、锰等金属的被高效去除;最后,浸出液经过蒸发结晶可回收得到氟化氢铵固体,从而实现除杂剂的再生循环利用。
刘方侃,刘科成,刘柳
摘要:
底吹炼铅熔池熔炼工艺为我国自主知识产权的先进炼铅工艺。该工艺的关键设备铅底吹熔炼炉炉内熔体与富氧空气间的多相流动行为对于底吹炼铅熔池熔炼过程至关重要。因此,以铅底吹熔炼炉为原型,建立熔炼炉物理模型与炉内气-液两相流动的数学模型,进行铅底吹熔炼炉内基准工况的数值模拟与分析,得到炉内关键参数及其影响规律。结果表明:富氧空气在熔池中的平均停留时间为0.35 s;熔池内流体平均运动速度为0.18 m/s,平均湍动能为0.092 m2/s2,气相平均上升速度约为4 m/s;熔炼炉的活性反应区主要分布在氧枪附近、靠近熔池液面的区域,稳定后该区域的气含率为5.02%;氧枪区域上方炉顶的熔体喷溅现象较为严重。
陈思远,张江山,刘猛,孙贯永,刘青,杨树峰,李京社
摘要:
搅拌器广泛应用在矿冶领域如Cu、Pb、Zn等的提取以及铁水预脱硫中,CFD仿真是设计和优化搅拌器的重要手段,然而仿真过程中前处理阶段几何模型建立与结构化网格划分通常效率较低。通过使用编程语言Python和开源软件OpenFOAM,开发了一种适用于搅拌器参数自动生成几何模型与高质量结构化网格的前处理程序,仅需输入与搅拌器相关的几何参数,即可自动完成模型与高质量结构化网格的生成,整个过程速度快且自动化程度高。以多种叶片类型的搅拌器为例,完成了模型和结构化网格的快速生成与修改更新;其中,生成KR搅拌器模型与14万结构化网格只需4 s,且网格的质量均在0.7以上,使用该网格进行CFD仿真的效率和精度都高于文献中报道的结果,显著提高了搅拌器CFD仿真的效率,有望助力我国研发设计类工业软件的自主研发和搅拌器的高效化生产。
孔俊杰,李耀山,刘远,吴超,王铧泰,解万文
摘要:
基于Metcal建立的锌氧压浸出—浸出液中和除铁流程模型对全流程物料进行了计算。结果表明,在锌精矿投入量25 t/h、焙砂加入量合计2.69 t/h时,产出中和渣约1.04 t/h,含Zn 20.928%、Pb 4.211%、Fe 34.919%。中和渣返回一段反应釜后所需氧气为3 588.98 m3/h(标态,下同),一段氧压氧气利用率为55%左右。二段氧压浸出所需氧气为2 141.24 m3/h,二段氧压氧气利用率为26.9%。除铁过程中氧气利用率为11.8%。通过与现场物料化验结果对比分析,一段底流样品中Zn、Pb、S、Fe模拟计算结果与化验结果相对偏差分别为4.96%、6.27%、7.59%、5.51%。二段底流样品中Zn、Pb、S、Fe模拟计算结果与化验结果相对偏差分别为8.75%、0.73%、4.70%、2.48%。中和渣样品中Zn、Pb、Fe模拟计算结果与化验结果相对偏差分别为3.29%、9.44%、6.56%,表明模型具有良好的可靠性。利用模型调整中和渣加入量,结果表明,中和渣的加入对氧气单耗基本没影响,随着中和渣加入量的增加,废酸单耗由4.47 m3/t增加至4.61 m3/t,Zn浸出率由80%降低至78.19%,Fe浸出率由15.38%降低至14.62%,中和渣的加入对锌浸出率有影响。
孟玉琴,尹亮,杨锦锋,邓可华,马永宏,黄伟军
摘要:
混合稀土高温硫酸焙烧时,烟气成分复杂,现有烟气处理系统对H2S气体未能有效处理。基于此,考察硫酸与黄铁矿在不同条件下的分解与H2S的生成机理。浓硫酸在还原条件下H2S与SO2的生成量随着温度下降、流量与气体中氧含量减少而增加,但是SO3生成条件与H2S、SO2的相反,因此为有效控制硫酸生成H2S的量,应提高供气量、降低反应温度与增加气体中氧含量。降低反应温度或增加空气流量会降低炉内温度,导致稀土矿物与钍矿物反应不彻底,得不到目标矿相。因此,在生产中可以适当提高鼓风中氧气含量,即富氧鼓风,可有效避免硫酸还原生成H2S的现象。室温下黄铁矿与稀硫酸生成硫酸亚铁、硫磺及硫化氢气体;在使用浓硫酸时,黄铁矿生成硫酸铁、二氧化硫、单质硫,没有产生硫化氢气体,这主要是由于浓硫酸具有较强的氧化性。空气气氛下硫化铁、浓硫酸与碳混合物在500 ℃反应,生成磁铁矿与硫化氢,而在富氧空气中仍然生成硫化氢、氧化铁。因此,在还原剂存在的条件下减少原料中黄铁矿的含量可有效减少H2S的产生。
高文成,路远航,田炳阳,尚鹤,温建康
摘要:
对于高盐废水中硫酸钠的回收,工业上常采用蒸发结晶的方式进行回收,但存在硫酸钠结晶行为不明、纯度不高、操作条件难控制等问题。以含硫酸钠的某高盐废水为原料,针对硫酸钠回收,首先系统测定了硫酸钠-氯化钠-水体系相平衡数据;接着在考虑到解离反应的基础上,采用ENRTL方程回归该体系的溶解度数据,得到新的离子间的作用参数,以建立该体系的相平衡图;最后,绘制硫酸钠分步结晶的操作线,并进行硫酸钠结晶回收试验,得到纯度为98.6%的硫酸钠晶体。
专刊
王海北,邹小平,刘三平,郑朝振,何文洁,谢铿,郭纵,牛犁,孟晓飞,王宇蔷
摘要:
介绍了我国有色金属工业原生资源冶炼厂和再生资源处理工厂的技术装备现状,以及面临的形势和存在的主要问题。阐明了加快构建原生与再生资源协同利用技术体系的战略意义,最后介绍了围绕该方向开展的主要研究工作及取得的结果。2024年我国十种主要有色金属产量7 919万t,冶炼厂处理各类精矿或矿石约2.5亿t。2024年全国产出约116亿t固体废弃物,其中约40亿t为工业固体废弃物,12亿t不同程度含有价金属,具有再次回收利用价值。我国已建立了完善的有色金属工业体系,有色金属产量和消费量均超过全球的30%。再生资源量越来越大,但仍存在小、散、乱的局面,技术装备参差不齐。随着国际产能合作不断发展,以及再生金属比例不断提高,原生资源冶炼厂面临原料短缺和转型发展问题,是否有必要再单独建立再生资源工业体系是未来面临的重要选择。为避免重复建设、消化现有工业过剩产能,亟需构建原生与再生资源协同利用工业体系。矿冶科技集团提出该方向并开展了系列技术装备开发,初步形成了以铜、铅、镍、铁冶炼过程为基本特征的协同利用技术体系。
闵小波,王鑫,任浩宇,王萌,陈功夫,田秉东,王云燕,米贵良,王唯任,彭聪,柯勇,李云
摘要:
随着高品质硫化锌精矿逐渐减少,未来锌冶炼原料将从高品位硫化矿转向低质高杂铅锌混合矿、氧化矿、氧硫混合矿及含锌二次资源等。针对原料变动带来的挑战,总结了当下铅锌资源现状,主流的锌冶炼方法,分析了其技术特点及适用性,重点论述了未来原料变动、环保政策、无废低碳等新挑战下,现有复杂锌资源回收方法原理及其局限性。结合未来绿色低碳冶金发展趋势,探讨了目前火法短流程直接炼锌技术在处理复杂含锌物料上的机遇与挑战。依托现代熔池熔炼强化冶金技术优势,分析了火法熔池直接炼锌技术可行性,展望了未来复杂含锌物料熔池炼锌技术发展前景与待突破的技术瓶颈,为未来锌冶炼行业发展提供参考与借鉴。
郑熠,邹伟民,李青竹,李圣图,侯双乐,柯勇,杨卫春,王云燕
摘要:
随着新能源行业的飞速发展,全球锂盐需求迅猛增长。现有锂矿石提锂工艺产生大量锂渣,我国锂渣年排放量已超过1 500万吨,综合利用率较低,主要利用方向为水泥、混凝土等建材领域,但随着相关标准逐步严格,如何规模化利用锂渣成为亟待解决的问题。在讨论锂渣用于制备建筑材料、合成无机材料的基础上,进一步分析锂渣中金属资源回收、制备沸石分子筛等高值利用方式以及锂渣土壤化大规模生态回归消纳途径,为锂渣的资源化利用与大规模消纳提供建议,为锂盐行业的蓬勃发展保驾护航。
朱强,杨建广,唐施阳,南天翔,刘将,叶文龙,唐朝波
摘要:
锑属于我国战略优势金属,主要源自硫化锑矿冶炼提取,其化合物在阻燃材料、合金制造以及光伏玻璃等领域发挥着不可或缺的作用。当前我国主要采用“鼓风炉挥发—反射炉还原”工艺生产金属锑,由于其焦率大、氧浓度低,冶炼过程产生大量低浓度SO2烟气,造成环境污染问题严重。在我国“双碳”战略目标实施和生态环境综合治理背景下,能否实现低碳、清洁环保炼锑现已成为我国锑冶炼产业可持续发展的关键问题。综述锑冶炼在绿色工艺开发方面最新成果,全面梳理总结硫化锑矿冶炼方面技术现状和研究进展,重点介绍了熔盐电解脱硫炼锑新技术,旨在为锑冶炼行业绿色可持续发展提供建议与指导。
舒宣朝,谢昊天,黄宇坤,范阳阳
摘要:
湿法冶金是从矿石、废料以及矿渣中提取金属的有效方法,金属的浸出和萃取是其中重要的组成部分。离子液体因其性质独特,能够在浸出过程中代替传统浸出剂,在萃取过程中取代会产生大量残留物和挥发损失的有机挥发性溶剂,对环境友好,有助于促进“绿色”冶金的发展。综述了离子液体在浸出以及萃取分离上的研究,同时对负载金属离子的离子液体的反萃及再生的研究进行了介绍。
罗永健,王云燕,徐慧,彭聪,李云,柯勇,闵小波
摘要:
工业生产作为全球发展和进步不可或缺的一部分得到了蓬勃发展。然而,生产原料中的有价成分在生产过程中并未得到充分利用,以浸出残渣或炉渣的形式残留,如锌、铁等。铁酸锌是锌冶金和钢铁冶金渣尘中锌铁的主要赋存形式,因其性质稳定,难以回收,造成大量资源损失。对现有的铁酸锌分解技术作了综合评述,并展望了未来技术发展前景。经对火法、湿法、火法-湿法联合处理工艺作比较后,且考虑锌冶金发展现状,发现热酸浸出工艺是一种较好的铁酸锌分解方法。但是,沉铁渣产量大、处理难度大等问题限制了该工艺的进一步发展。为解决现有问题,提出将热酸浸出工艺与还原浸出工艺有机结合,可投加少量具有还原性的原料或中间产物,在保证铁酸锌分解效率的同时,降低体系硫酸浓度、反应温度,实现工艺的高效性和经济性。对于热酸浸出工艺向还原浸出工艺的转变,虽反应条件更温和、除铁过程锌铁共沉淀减少,但实际应用中还原剂的选择仍需妥善解决。
任茯霖,李靖,刘硕,包申旭
摘要:
开展二次铜资源综合利用有助于改善国内铜资源紧张的局面。含铜废水的无序排放不仅会对人类、动植物和环境造成严重损害,亦是对铜资源的严重浪费。经济高效地处理含铜废水有助于废水资源与金属资源的循环利用,对社会可持续发展至关重要。综述了包括沉淀、电解、膜分离、离子交换和吸附在内的主要处理技术,分析了相应技术的机制、优缺点及应用前景。基于此,建立并分析多技术耦合的组合应用工艺,强调多技术组合是未来处理含铜废水乃至重金属的主要趋势,能绿色高效实现含铜废水的无害化处置与资源化利用。
林才顺,王翔
摘要:
吸收剂的选择对于化学吸收法捕集二氧化碳至关重要。详细综述了化学吸收法捕集CO2的研究进展,重点介绍了碳酸盐溶液、氨溶液、胺基溶液、离子液体、氨基酸盐溶液、相变溶剂和纳米流体等化学吸收剂的结构、原理和特点,阐明了高吸收速率、高吸收容量、低再生能耗既是吸收剂的开发方向,也是实现低能耗碳捕集的关键因素。并在此基础上对化学吸收法捕集CO2加以展望,以期为工业规模高效绿色碳捕集提供新的思路,助力实现低碳经济下的绿色循环发展。
李晔,赵恒泽,齐艺裴,张渝
摘要:
钢渣具有密度大、比表面积高,固液分离快等特点,在废水处理领域受到广泛关注。基于对近年来钢渣吸附去除废水中重金属离子相关研究的调研,总结归纳钢渣的吸附机理以及钢渣吸附剂的研究现状,提出钢渣吸附剂在废水中重金属离子处理中的问题及发展趋势。研究表明:钢渣的吸附机理主要表现为化学吸附,其对废水中重金属阳离子具有较好的吸附效果。影响钢渣吸附重金属离子的主要因素包括溶液pH、重金属离子初始浓度、重金属离子种类、吸附时间、钢渣用量、钢渣粒径、钢渣的选择性等。由于钢渣本身的吸附性能不高,可以通过改性、复合等方法制备出具有更高吸附率的钢渣吸附剂。但目前该类钢渣吸附剂中钢渣的利用率偏低。此外,针对钢渣基吸附剂在应用中存在的问题,如后续无害化处理、吸附剂的循环再利用、真实工业废水吸附等,提出了切实可行的解决方案。本研究可为钢渣在废水处理领域的利用提供参考,为钢渣基吸附剂的改性制备提供借鉴。
王云燕,张富,王静雯,柯勇,吴禧龙,彭聪,李云,闵小波
摘要:
为了探明铜熔炼渣中铅/砷的环境活性、分布规律及其赋存含量与熔炼渣组分的关系,为熔炼过程铅、砷的调控及铜熔炼渣/尾矿渣铅砷污染防控奠定基础,采用ICP-OES、XRF、XRD、化学分析、化学物相分析、SEM、MLA等技术方法,深入分析四种来源的典型铜熔炼渣中铅、砷的赋存特征。结果表明:熔炼渣以铁、硅为主,由铁橄榄石和磁铁矿组成,其中铅占比0.2%~2%,砷占比0.02%~0.6%。铅、砷主要以残渣态形式存在,70%以上的铅以其他铅的化学物相形式存在,90%以上的砷以砷酸盐和玻璃体砷的化学物相形式存在。铅、砷的浸出毒性浓度随着熔炼渣粒径减小和晶型变差而增加,部分粒径-0.074 mm的熔炼渣中铅、砷浸出浓度均超过U.S.EPA标准限值(5 mg/L)。此外,铅、砷主要赋存于硅酸盐玻璃体矿物相中,玻璃体中铅与碱度、砷与碱度以及铅、砷含量之间存在显著的正相关性。
李聪聪,王晨晔,李会泉,胡文斌,厉岩,郭占成,刘明坤
摘要:
加氢脱硫催化剂(HDS)在石油品质提升中发挥着重要作用,但其长期使用后因烧结和失活而转化为废弃催化剂,属于HW50危险废物。我国废HDS催化剂的产生量庞大,对环境污染风险显著。金属钒(V)和钼(Mo)是废HDS催化剂的关键成分,而传统的钠化焙烧工艺虽能有效回收这些金属,但过程耗碱量大且需高温(>800 °C),亟需开展低碳回收方式探索。通过热力学计算和试验研究,揭示了在温和碱介质中,电化学条件变化对废HDS催化剂中V、Mo浸出机制的影响。研究发现,通过调节体系的氧化还原电位(Eh)和pH,可以实现V和Mo的迁移转化,其在碱介质中以Na2V2O7和Na2Mo2O7的形式稳定存在。试验优化结果显示,在浸出温度20 °C、电压3 V、浸出时间6 h、NaOH浓度1 mol/L和液固比10﹔1的条件下,V和Mo的浸出率分别达到了85.43%和82.47%。浸出过程符合传质控制动力学模型,电化学条件调控有效促进了活性氧的生成,显著提升了固体表面低价金属的浸出效率。研究结果为在温和条件下高效回收废HDS催化剂中有价金属提供了一种创新的技术途径。
唐静,彭圣娟,顾卫华,白建峰,赵静,马倩
摘要:
目前聚丙烯塑料生物降解相关研究还处在代谢菌株资源分离阶段,可研究和应用的聚丙烯塑料降解菌株严重缺乏。利用前期从土壤中筛选得到的一株枯草芽孢杆菌进行聚丙烯塑料颗粒降解,发现14 d后聚丙烯塑料表面存在明显被微生物侵蚀的痕迹。探究了聚丙烯塑料对枯草芽孢杆菌生长情况和总蛋白含量的影响,并且聚丙烯的产物对枯草芽孢杆菌出现了抑制作用,同时红外分析检测到短链烃类物质的生成,说明对聚丙烯塑料实现了断链降解。该结论为后续深入分析枯草芽孢杆菌降解聚丙烯塑料的机理、进一步升级改造全细胞降解体系、实现废弃聚丙烯废塑料高效绿色降解及回收利用提供科学依据。
王晓乐,吴佳蕙,张文超,王云燕,史美清,柯勇,王庆伟,颜旭
摘要:
湿法炼锌浸出液除铁过程会产生铁矾渣、针铁矿渣等铁渣危废,渣量大且毒性强,其处理易引发二次污染等问题。创新提出了磁铁矿转化新方法,并研发“预酸洗除杂—亚铁诱导转化—磁选分离”的铁渣处理新工艺。通过酸洗处理,可有效去除铁渣中的可溶态及微溶态杂质,如硫酸钙、硫酸锌,极大避免了杂质对转化过程的抑制作用。对于亚铁诱导转化过程,通过控制碱性环境下加入一定配比的亚铁离子(Fe2+),可使渣中含铁物相高效转化为磁铁矿。进一步通过磁选分离,可得到磁铁矿精矿和多金属尾矿。其中,多金属尾矿中主要富集了Mg、Al、Mn、Ca、Zn等杂质金属,其含量为磁铁矿精矿的2倍以上;磁铁矿精矿中铁含量可达61%,远高于转化前铁渣中铁的含量(31.6%~42.8%),具有资源化利用的潜力。该技术实现了铁渣的减量化和资源化,兼具操作简单、反应温和、不引入杂质的优点,具有较好的应用前景。
木新兰,王雅宁,夏隆巩
摘要:
新能源产业的蓬勃发展持续推动镍冶金产业的发展,红土镍矿等资源在镍生产原料中的占比不断增大。高压酸浸(HPAL)是一种高效的湿法冶金技术,且易与硫酸镍等电池材料产业进行链接,是国内外处理红土镍矿的主流技术。高压反应釜是HPAL工艺的核心设备,但釜体内表面易在红土镍矿浸出过程结垢,该问题严重影响生产连续性,制约生产效率,并潜藏安全风险。通过工业结垢样品解析和浸出结垢试验探究了红土镍矿HPAL过程反应釜结垢机理,提出并验证了结垢调控策略。系统探讨了浆液密度、酸矿比、搅拌速度等关键因素对垢层生长的影响,研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂对抑制垢层生长方面的有效性。结果表明,垢层的主要成因是水合氢铝明矾((H3O)Al3(SO4)2(OH)6)、赤铁矿(Fe2O3)等低溶度积物质在釜体内表面快速成核和生长。在优化试验条件下,添加SDBS可有效限制垢层生长速度,同样条件下垢层沉积量从47.47 g显著减少到2 g。研究结果为垢层形成机理解析提供了基础数据,提出并验证了SDBS作为红土镍矿HPAL工艺垢层抑制剂的可行性,系统提升了高压酸浸作业效率。
周朝锋,周林,朱军强,章峰峰,孙毓,王忠兵,陈浩,胡文静,玉增蒙,王惠倩
摘要:
以锂云母为原料,焦硫酸钾为改性剂,研究了各因素对锂云母改性效果的影响。结果表明:控制焦硫酸钾与锂云母的质量比为1︰1、焙烧温度900 ℃、保温90 min,可将锂云母矿中稳定态锂转化为可浸出态硫酸锂,锂提取率可达到95.57%以上。同时,推测出锂焙烧改性机制过程为:随着温度升高,K2S2O7首先发生脱水反应,随后发生分解反应,释放出吸附态SO2、SO3等活性气体微颗粒,这些活性气体微颗粒首先吸附在锂云母颗粒表面,在晶体结构中锂离子异性电子云牵引下,形成S—Li—O化学键,并晶型化形成硫酸盐结构。
张壮,谢锋,王伟
摘要:
开发了基于甲基磺酸-过氧化氢选择性浸出废铅膏中非硫含铅组分的新型工艺,研究了搅拌速度、温度、时间、过氧化氢添加、液固比、粒度等因素对废铅膏非硫含铅组分浸出的影响,优化了甲基磺酸-过氧化氢体系下对废铅膏的浸出条件,研究了废铅膏中含硅杂质的存在形态及浸出渣的形貌与化学组成,提出了废铅膏非硫含铅组分选择性浸出的工艺流程。结果表明,采用预调浆工艺能通过归中反应浸出废铅膏中的铅和部分二氧化铅,减少还原剂过氧化氢的用量,搅拌速率、浸出温度和废铅膏粒度对于废铅膏浸出过程影响较小,还原剂的加入对于二氧化铅的浸出具有关键影响。在搅拌速度400 r/min、浸出温度25 ℃、液固比5 mL/g、甲基磺酸浓度2.23 mol/L条件下,废铅膏中非硫含铅组分的浸出率可在90 min内达到99%。废铅膏中的含硅杂质主要以短纤维形态存在,部分含铅物质以约1 μm的颗粒形式附着在硅杂质表面,浸出渣主要由硫酸铅和含硅纤维组成。
巩燕飞,杨斌,闵小波,李俞良,李彦龙,程亮,陶成,鲁兴武
摘要:
以西北某铅锌冶炼厂湿法炼锌浸出过程黄钾铁矾工艺除铁产出的铁矾渣为研究对象,通过化学多元素分析、MLA、SEM、TG-DSC等测试分析方法,对铁矾渣的化学组成、矿物成分、铁、锌等有价矿物的赋存状态以及铁矾渣碳热还原过程进行了详细研究。结果表明,铁矾渣中的主要有价元素有铁、锌、铅等,铁主要赋存于铁矾中,锌主要以硫酸锌和铁酸锌存在,铅主要以白铅矿、铅铁矾、硫化铅、硫酸铅分散分布于铁矾渣中;通过TG-DSC测试分析,1 400 ℃内,铁矾渣中的铁、锌、铅等物相可发生分解,通过碳热还原可实现各有价金属的回收利用。
陈学刚,党辉,郭亚光,周国治,张国华,苟海鹏,宋言
摘要:
以高镁铬铁合金烟尘为原料,通过热力学分析、小试及扩大试验对不同条件下锌的还原率进行研究。结果表明:当熔渣参数分别为MgO质量分数25%、二元碱度(CaO/SiO2质量比)0.5,MgO质量分数25%、二元碱度0.6,MgO质量分数20%、二元碱度0.8时,可获得较低的液相线温度及适合的黏度体系组成。以上述热力学最优参数进行小试试验发现,熔炼温度升高、保温时间延长和配碳比提高对锌挥发有促进作用,而增加CO浓度则会降低锌的挥发效果,这与气固反应速率较慢有关。在合适的工艺条件下,样品中残留的锌含量均低于0.005 %。最优条件为:反应温度1 450 ℃、反应时间2 h、MgO质量分数25 %、二元碱度0.5、炭黑与物料的质量比0.04。扩大试验验证了侧吹浸没燃烧熔池熔炼技术和烟化炉工艺处理铬铁冶炼烟灰的可行性,在1 400~1 450 ℃条件下可实现物料的良好熔化及锌的回收,尾渣锌的质量分数最低可降至0.1%以下,富锌烟灰中锌质量分数最高达到41%。
虞宏洋,曾平生,江旭,孙子金,伍东玲
摘要:
针对某企业ISP生产工艺中回转窑干燥能力不足的问题,对回转窑的能质流进行了详细分析,发现搭配处理高湿物料、使入窑物料的含水率显著增加是造成回转窑能力不足的主要原因。分析了ISP工艺流程余热资源的品位与特点,提出了利用热风炉烟气余热预干燥高湿物料的思路;并给出了基于热风炉烟气预干燥高湿物料的工艺流程以及多通道交叉逆流式干燥设备结构的初步方案。
刘昊,陈喜平,汤方恒
摘要:
废阴极炭块和阳极炭渣作为铝工业危废,其资源化利用通常单独进行,处理环节多,成本高,资源化利用效率低。采用协同处置的方式进行研究,对废阴极炭块和阳极炭渣的混合原料进行焙烧—水浸处理,通过物相表征、热力学计算、单因素试验、正交试验对协同处置各影响因素进行分析。结果表明,在药剂比1.25、焙烧温度900 ℃、焙烧时间2 h最佳条件下,协同原料氟化物反应率达89.52%,石墨粉碳含量达80.15%。本工艺证实了铝电解碳危废协同处置的可行性,进一步优化条件后可应用于工业生产,减少铝电解二次污染风险。
陈延进
摘要:
研究了不同含硫化合物还原剂的还原除硒效果。确定了二价有机硫化合物作为铜冶炼含硒废水除硒用还原药剂,考察了还原剂添加量、反应温度、反应酸度和反应时间等对除硒效果的影响。确定了二价有机硫化合物还原沉硒最佳工艺条件为:酸度控制在80 g/L,药剂添加量1.0 g/L,80 ℃下反应4 h,反应后废水硒含量降低至<0.1 mg/L,满足生产环保要求。
段宇坤,邱小玲,苏国晖,张文泽,迟晓鹏,翁威,衷水平
摘要:
碳酸锶是维持锌电解顺行的关键添加剂之一。通过盐酸浸出含锶阳极泥获得含锶浸出液,进一步添加碳酸钠析出碳酸锶,实现了从含锶阳极泥回收碳酸锶并返用于锌电解液的新工艺。探究了反应温度、反应时间、液固比、碳酸钠添加量等条件的优化。在浸出温度65 ℃、浸出时间3 h、液固比30 mL/g、碳酸钠添加量为硫酸锶摩尔量的1.5倍时,阳极泥中锶的回收率为37.6%,所获碳酸锶产品含锶42.9%(等同71.5% SrCO3),主要杂质为锌、锰。考虑到Zn2+及Mn2+均为锌电解液的主要离子,因此在所获碳酸锶产品作为添加剂返用于电解液时上述杂质不会对电解过程造成负面影响。研究结果有望为锌冶炼阳极泥中锶资源的回收利用提供参考。
李俞良,殷勤生,鲁兴武,王宏伟,刘瑛鑫,何乃勇,牛振华
摘要:
针对铁矾渣中金属元素的复杂赋存状态,采用高温还原对铁矾渣进行了熔炼,设定铁硅比、钙硅比、配碳量、氧气浓度等反应条件,通过对反应得到的合金相和熔渣中铁、铜、银、砷等量和物相与质量的分析,得出碳和氧气浓度是元素迁移的主要控制因素;通过SEM-EDS分析,得出合金相中主要成分为金属铁,其次是FeS,金属Ag以单质的形式分布在金属铁晶体界面,铜以Cu2S的形式赋存,夹杂在FeS相中,形成铜锍。
吴坤,崔水情,万慧珍,张昱琦,冯嘉慧,李子攀,陈宗香,肖雨欣,王奕傢,王忠兵
摘要:
采用氯化铝低温焙烧—水浸工艺无酸耗提取废铝电解质中的锂,考察了焙烧条件和水浸条件对锂浸出率的影响。结果表明,在六水合氯化铝添加量0.9 g/g、焙烧温度150 ℃、焙烧时间120 min、浸出温度30 ℃、液固比6 mL/g、浸出时间30 min的最佳条件下,锂的浸出率达到92.8%。氟和铝以Al2(OH)(6—x)Fx?H2O的形式固定在浸出渣中,碱浸出后可回收制备冰晶石,实现了废铝电解质的资源化利用。
赵浩含,蔡龙浩,李祥龙,周瑞,童翠婷,吴昊,许江斌,黄硕,沈璟昊,曾桂生,刘春力
摘要:
废旧锂离子电池的资源化回收具有环保和经济双重效益,然而目前研究主要集中在正极回收,对负极石墨的回收报道相对较少。提出一种负极石墨低温氟化氢铵焙烧—水浸深度除杂的新工艺,系统考察了不同工艺条件对杂质去除的影响规律。发现在优化条件下,负极石墨中的锂、镍、钴、锰、铝、铜去除率分别达到99.78%、99.84%、99.99%、99.94%、95.18%、92.35%,除杂后石墨纯度高于99.9%。此外,还研究了浸出液中的杂质离子分步去除规律。结果发现,先通过联合利用同离子效应和溶析结晶方法,浸出液中杂质铝离子去除率可达到88%,再通过铁粉还原处理,浸出液中铜离子的去除率达到76%;接着通过pH调控实现浸出液中钴、镍、锰等金属的被高效去除;最后,浸出液经过蒸发结晶可回收得到氟化氢铵固体,从而实现除杂剂的再生循环利用。
刘方侃,刘科成,刘柳
摘要:
底吹炼铅熔池熔炼工艺为我国自主知识产权的先进炼铅工艺。该工艺的关键设备铅底吹熔炼炉炉内熔体与富氧空气间的多相流动行为对于底吹炼铅熔池熔炼过程至关重要。因此,以铅底吹熔炼炉为原型,建立熔炼炉物理模型与炉内气-液两相流动的数学模型,进行铅底吹熔炼炉内基准工况的数值模拟与分析,得到炉内关键参数及其影响规律。结果表明:富氧空气在熔池中的平均停留时间为0.35 s;熔池内流体平均运动速度为0.18 m/s,平均湍动能为0.092 m2/s2,气相平均上升速度约为4 m/s;熔炼炉的活性反应区主要分布在氧枪附近、靠近熔池液面的区域,稳定后该区域的气含率为5.02%;氧枪区域上方炉顶的熔体喷溅现象较为严重。
陈思远,张江山,刘猛,孙贯永,刘青,杨树峰,李京社
摘要:
搅拌器广泛应用在矿冶领域如Cu、Pb、Zn等的提取以及铁水预脱硫中,CFD仿真是设计和优化搅拌器的重要手段,然而仿真过程中前处理阶段几何模型建立与结构化网格划分通常效率较低。通过使用编程语言Python和开源软件OpenFOAM,开发了一种适用于搅拌器参数自动生成几何模型与高质量结构化网格的前处理程序,仅需输入与搅拌器相关的几何参数,即可自动完成模型与高质量结构化网格的生成,整个过程速度快且自动化程度高。以多种叶片类型的搅拌器为例,完成了模型和结构化网格的快速生成与修改更新;其中,生成KR搅拌器模型与14万结构化网格只需4 s,且网格的质量均在0.7以上,使用该网格进行CFD仿真的效率和精度都高于文献中报道的结果,显著提高了搅拌器CFD仿真的效率,有望助力我国研发设计类工业软件的自主研发和搅拌器的高效化生产。
孔俊杰,李耀山,刘远,吴超,王铧泰,解万文
摘要:
基于Metcal建立的锌氧压浸出—浸出液中和除铁流程模型对全流程物料进行了计算。结果表明,在锌精矿投入量25 t/h、焙砂加入量合计2.69 t/h时,产出中和渣约1.04 t/h,含Zn 20.928%、Pb 4.211%、Fe 34.919%。中和渣返回一段反应釜后所需氧气为3 588.98 m3/h(标态,下同),一段氧压氧气利用率为55%左右。二段氧压浸出所需氧气为2 141.24 m3/h,二段氧压氧气利用率为26.9%。除铁过程中氧气利用率为11.8%。通过与现场物料化验结果对比分析,一段底流样品中Zn、Pb、S、Fe模拟计算结果与化验结果相对偏差分别为4.96%、6.27%、7.59%、5.51%。二段底流样品中Zn、Pb、S、Fe模拟计算结果与化验结果相对偏差分别为8.75%、0.73%、4.70%、2.48%。中和渣样品中Zn、Pb、Fe模拟计算结果与化验结果相对偏差分别为3.29%、9.44%、6.56%,表明模型具有良好的可靠性。利用模型调整中和渣加入量,结果表明,中和渣的加入对氧气单耗基本没影响,随着中和渣加入量的增加,废酸单耗由4.47 m3/t增加至4.61 m3/t,Zn浸出率由80%降低至78.19%,Fe浸出率由15.38%降低至14.62%,中和渣的加入对锌浸出率有影响。
孟玉琴,尹亮,杨锦锋,邓可华,马永宏,黄伟军
摘要:
混合稀土高温硫酸焙烧时,烟气成分复杂,现有烟气处理系统对H2S气体未能有效处理。基于此,考察硫酸与黄铁矿在不同条件下的分解与H2S的生成机理。浓硫酸在还原条件下H2S与SO2的生成量随着温度下降、流量与气体中氧含量减少而增加,但是SO3生成条件与H2S、SO2的相反,因此为有效控制硫酸生成H2S的量,应提高供气量、降低反应温度与增加气体中氧含量。降低反应温度或增加空气流量会降低炉内温度,导致稀土矿物与钍矿物反应不彻底,得不到目标矿相。因此,在生产中可以适当提高鼓风中氧气含量,即富氧鼓风,可有效避免硫酸还原生成H2S的现象。室温下黄铁矿与稀硫酸生成硫酸亚铁、硫磺及硫化氢气体;在使用浓硫酸时,黄铁矿生成硫酸铁、二氧化硫、单质硫,没有产生硫化氢气体,这主要是由于浓硫酸具有较强的氧化性。空气气氛下硫化铁、浓硫酸与碳混合物在500 ℃反应,生成磁铁矿与硫化氢,而在富氧空气中仍然生成硫化氢、氧化铁。因此,在还原剂存在的条件下减少原料中黄铁矿的含量可有效减少H2S的产生。
高文成,路远航,田炳阳,尚鹤,温建康
摘要:
对于高盐废水中硫酸钠的回收,工业上常采用蒸发结晶的方式进行回收,但存在硫酸钠结晶行为不明、纯度不高、操作条件难控制等问题。以含硫酸钠的某高盐废水为原料,针对硫酸钠回收,首先系统测定了硫酸钠-氯化钠-水体系相平衡数据;接着在考虑到解离反应的基础上,采用ENRTL方程回归该体系的溶解度数据,得到新的离子间的作用参数,以建立该体系的相平衡图;最后,绘制硫酸钠分步结晶的操作线,并进行硫酸钠结晶回收试验,得到纯度为98.6%的硫酸钠晶体。