中国有色冶金

摘要:水系锌离子电池因其低成本、安全环保等优点在大规模储能领域有着广泛的应用前景，开发出高性能的正极材料至关重要。本文采用简易的水热法制备(NH₄)₂V₄O₉正极材料，分析不同pH值条件下所合成材料的结构及储锌性能。试验结果显示，pH值对材料的结晶度与相纯度有着较大影响，其中pH=45时样品的结晶度和相纯度最高，展现出最佳的电化学性能：在01、02、05、1、2和5A·g^-1 电流密度下的可逆容量分别达到3851、3388、2767、23200、1995和1581mAh·g^-1，并且在5A·g^-1 大电流密度下循环5000次后仍保有1218mAh·g^-1的放电容量，容量保持率高达865%；研究结果表明，纯相(NH₄)₂V₄O₉优良的循环稳定性及倍率特性得益于其晶体结构中NH⁺₄对VO层的支撑作用及其在大电流密度下的较高赝电容贡献率。

摘要:表面活性剂在材料合成时具有形貌控制方面的重要作用，为提高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的综合电化学性能，本文通过在正极材料前驱体LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂合成过程中加入不同的表面活性剂来控制三元材料的形貌，并对煅烧后所得的高镍三元产物材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂进行形貌和电化学性能分析，结果表明：利用表面活性剂合成的产物材料有着更加规整的形貌和晶体结构稳定性；分别添加十二烷基苯磺酸钠、蔗糖、十六烷基三甲基溴化铵以及聚乙二醇之后，首次充电比容量分别可以达到2322mAh·g ^-1、2481mAh·g ^-1、2313mAh·g ^-1以及2161mAh·g ^-1，其中十六烷基三甲基溴化铵的样品首次放电比容量达到1939mAh·g ^-1，且循环性能良好，这表明表面活性剂的辅助合成有利于材料的形貌控制与电化学性能的提高。

摘要:超高镍正极材料作为富镍层状氧化物正极材料的发展方向之一，因为其具有较高的比容量和较低的成本，有望成为下一代锂离子电池正极材料。超高镍正极材料镍含量最高，一方面可以提高能量密度，但另一方面其循环性能与热稳定性随之恶化。本文简要分析了超高镍正极材料容量衰退机理，并结合国内外文献，对元素掺杂、表面包覆、形态设计及晶体设计等改性手段进行了总结，指出目前的改性手段在一定程度上会提高超高镍正极材料的循环稳定性，但仍然存在能量密度与结构稳定不匹配问题，以及如何从实验室阶段到大规模产业化生产等问题，需要深入探究替代元素影响机制、掺杂量范围及掺杂工艺，结合多种改性方法来解决能量密度与结构稳定不匹配问题。

摘要:随着小型电子设备以及新能源汽车产业的蓬勃发展，退役锂离子电池数量逐年递增，废旧锂离子电池的回收成为目前新能源产业重要的发展方向。我国作为全球新能源汽车生产和消费大国，产业链相关企业纷纷布局锂离子电池回收以响应国家战略，其中，钴酸锂作为应用范围最广、应用最成功的正极材料之一，其回收工艺研发备受科研人员的关注。本文结合钴酸锂正极材料行业现状，对采用不同工艺处理废旧钴酸锂正极材料的经济效益以及环境友好性进行分析，为企业的前沿布局提供借鉴和参考。

摘要:本文介绍了赤泥的排放情况及理化特性，总结了国内赤泥综合利用技术的产业化现况，指出赤泥综合利用产业化项目在应用实施过程中面临的问题是赤泥利用主体责任不强、资源化处置技术成本过高、产品标准缺失、市场认可度差、规模化应用受限、跨领域协同利用少等。最后，提出推进赤泥综合利用的几点建议：构建完善赤泥综合利用相关标准体系；加大产学研用联合攻关，进一步降低赤泥处置成本；搭建区域间固废合作平台，推动跨行业协同处置赤泥示范线建设。

摘要:中国作为氧化铝生产大国，每年排放的赤泥高达1亿t，但由于缺乏大规模综合利用赤泥的有效方法，累计堆存量已超过10亿t。2022年印发的《加快推动工业资源综合利用实施方案》和《防范化解尾矿库安全风险工作方案》对赤泥综合利用均提出了要求，赤泥的大规模综合利用迫在眉睫。本文基于前期研究工作基础以及文献调研，系统地对赤泥理化特性、产生现状和当前利用情况进行总结分析，并结合赤泥特性，综合梳理赤泥在冶金、建筑、环境和消防四个领域的重点研究方向及存在问题，并提出发展建议，为赤泥未来资源化利用提供参考。

摘要:氧化铝冶炼过程中产生大量赤泥，赤泥的高碱性制约了其大规模消纳应用。本文采用活性白土废酸对赤泥进行脱碱试验，考察了浸出温度、浸出时间、固液比及搅拌速度对赤泥中氧化钠去除率的影响，并分析了赤泥酸浸前后的成分、粒度和物相，得出以下结论：赤泥脱碱的较佳条件为温度55℃、时间2h、固液比150g/L、搅拌速度260r/min、单位赤泥活性白土废酸加入量00022mol/g，该条件下，赤泥中氧化钠去除率达90%以上，浸出后赤泥氧化钠含量为046%，符合赤泥规模消纳要求；酸浸后的赤泥粒度粗化、表面光滑、空隙减少，钠硅渣相消失，酸过量时有棒状石膏晶体生成；脱碱后的赤泥可用来制备水泥、硅钙硫镁肥、土壤改良剂等。该工艺同时处理了活性白土废酸和赤泥两种危废，达到了以废治废的目的。

摘要:针对电炉冶炼钒钛矿渣中含有TiC导致渣金分离效果差的问题，本文提出碳热预还原-硅热还原熔分新方法，即在还原工艺后期，采用硅代替碳进行还原反应，以避免TiC的生成，并进行了条件试验及产物和炉渣检测分析。碳热预还原条件试验表明，通过控制反应时间和配碳量（16倍~19倍理论配碳）可在1200℃下获得低碳（C=012%~022%）预还原产物。硅热还原熔分条件试验表明，V收率随着Si配比增加而增大，Fe收率随Si配比增加而增大；相同Si配比条件下，预还原阶段C配比越低，Fe收率越低，V收率越高；Si配比增加至18Si时，不同碳配比条件下V收率为7771%~8162%，Fe收率为9723%~9989%，而且渣金分离效果良好。炉渣X射线衍射图谱表明，炉渣中主要物相为钛酸铝镁（Mg₄Al₂Ti₉O₂₅）和镁铝尖晶石（MgAl₂O₄），不含TiC；根据图谱分析和能谱分析，推算得出随着Si配比的增加，渣中TiO2品位上升，18Si配比时渣中TiO₂品位可以控制在2728%~3486%。该方法采用Si代替C进行深度还原，显著提升V收率，多回收的钒可弥补硅消耗带来的成本增加，且潜在经济效益显著。

摘要:针对石灰乳沉淀得到的MHP，研究了采用硫酸作为浸出剂进行酸浸，然后利用MHP物料本身的碱性特点，直接对酸浸后液进行中和的工艺过程。考察了温度、终点pH值、MHP放置时间对MHP酸浸过程中镍、钴、锰浸出行为的影响。结果表明：在温度85℃、终点pH值10、MHP放置时间3d的条件下进行酸浸，MHP中镍、钴、锰浸出率分别达到了9950%、9884%和3858%。为避免MHP中的钴和氢氧化锰中的锰因长时间暴露在空气中而被氧化、提高钴和锰的浸出率、减少还原剂的加入量，工业化生产时，压滤得到MHP应直接浆化后送酸浸工序。同时，考察了温度和终点pH值对采用新鲜的MHP中和过程中金属浸出率的影响，发现在温度为70~80℃、终点pH值20~30的条件下，镍、钴、锰的浸出率变化不明显，分别达到了995%、985%和35%。本工艺可以实现MHP中镍、钴的高效浸出与锰的选择性浸出，可为红土镍矿湿法全流程制备硫酸镍项目提供参考。

摘要:钪在红土镍矿中含量虽然不高，但由于红土镍矿处理量大，镍提取工艺中钪副产品产量较其他钪资源高得多。本文针对红土镍矿加压酸浸（HPAL）生产氢氧化镍钴中间产品（MHP）的典型工艺流程进行统计研究，分析各个关键工艺位置参数调整对钪分配的影响。研究结果表明：HPAL浸出红土镍矿过程中钪的浸出率很高，可以认为全部进入液相；钪主要分配在一段除铁铝渣、二段除铁铝渣和MHP产品中，三者均可作为钪提取的原料，各物相中钪的分配比例与工艺pH值有关；降低一段除铁铝后液和二段除铁铝后液的pH值有利于钪在MHP产品中的富集，但会导致杂质元素铁、铝进入MHP产品，增加后续精炼处理成本，实际生产中应定量考虑杂质元素带来的后续负面影响。

摘要:在当前能源紧缺、碳达峰与碳中和的背景下，生物浸出技术因其成本低、污染小、操作简便等优点而被广泛地应用于各种矿产资源的提取，但因浸出速率缓慢，严重影响其实际应用。因此本文讨论了外加电场对生物浸出的强化效果，以外加电场对微生物细胞胞外电子传递、细胞渗透性以及群落的影响为例，分析了外加电场强化微生物浸出的机理。最后分析了外加电场对浸出过程中金属溶解率、溶液溶质和微生物的渗流能力的影响，提出了如何从电化学强化的角度提升生物浸出效率，为今后该领域的研究提供借鉴与参考。

摘要:本文对南方离子型稀土矿开展了新型无铵绿色环保浸矿剂探索试验，研究了浸矿剂浓度、液固比和pH值对硫酸铵、硫酸镁和SAK(一种含K和Al的复盐) 3种浸矿剂浸矿的影响，并综合比较了该3种浸矿剂的浸矿效果。结果表明，RE和Fe、Si、Al、Ca杂质元素浸出率随着浸矿剂浓度和液固比增加呈现先增后趋于平缓趋势，随着pH值增大而呈现递减趋势；在浸矿剂浓度2%、液固比06∶1、硫酸铵和硫酸镁pH值50、SAK pH值30的条件下，进行稀土矿中金属浸出试验，Al浸出率大小顺序为硫酸铵＞硫酸镁＞SAK；Fe、Si和Ca则为SAK＞硫酸铵＞硫酸镁；相比硫酸镁，硫酸铵和SAK浸矿速度较大，洗水用量较少。从无氨氮绿色环保、浸矿效果方面考虑，确定SAK为新型浸矿剂，最优浸矿工艺参数为浸矿剂浓度2%，液固比06∶1，pH值30，此条件下稀土浸出率为9693%，Al浸出率为1378%。

摘要:本文采用数值模拟的方法，选择标准k-ε湍流模型和VOF模型，对放大后的底吹炉在四种不同放大准则下产生的放大效应进行研究。放大准则分别为单位体积功率消耗-（P/V）、修正弗劳德数（Fr′）、雷诺数（Re）以及单位体积流量（Q/V）。结果表明：不同放大准则下的底吹炉内速度场分布特征基本不变。不同监测点位置的混合时间也不同，但在较大的流速下受测量位置的影响减小；等雷诺数的放大，混合时间长，气含率小，等单位体积流量的放大，混合时间更短，气含率较大，但气含率的波动范围较大，且单位体积功耗大幅上升，均不适合作为放大准则；等单位体积功耗和等修正弗劳德数的放大，两者均具有较高的气含率和较少的混合时间。综合来看，等修正弗劳德数的气含率及混合时间的放大效果更好，优于其他 3 种放大准则，更适合作为底吹炉的放大准则。

摘要:本研究采用盐酸和硫脲从负载钯吸附剂中分离钯，通过对反应进行热力学分析探明含钯产物的化学形态及其分布特征，揭示解吸过程机理；利用动力学模型分析解吸行为；通过试验考察时间、盐酸浓度、硫脲浓度和解吸剂体积对分离效果的影响及再生次数对吸附剂再生性能的影响。热力学分析结果表明，解吸时负载钯吸附剂中的PdCl 2-4与Cl ^-发生离子交换后再与硫脲配合，含钯产物以PdCl₃[SC(NH₂)₂] -形态存在；解吸动力学分析表明，准二级动力学模型是最优模型；试验表明，在负载钯吸附剂10mg、温度25℃、解吸时间60min、解吸剂（10mol·L ^-1盐酸和06mol·L ^-1硫脲）20mL的条件下，钯的最大解吸率为9626%；吸附剂再生性结果表明，最佳的再生次数为4。

摘要:为了研究加压浸出过程中加压釜内流场特征及影响规律，基于CFD方法，采用标准湍流模型及多重参考系方法，设置操作压强为10MPa，对加压浸出过程流体动力学进行数值模拟，分析了搅拌桨高度及桨叶倾斜角度对流场及流形的影响规律，搅拌速度与流场分布及湍动能、湍流耗散率的关系，并用PIV实验验证了模型的可靠性。结果表明：使用三斜叶式搅拌桨时加压釜内流形呈双回路结构，搅拌桨高度对流场流形及漩涡位置有较大影响；随着桨叶倾角增大，釜搅拌功率降低，釜内主流向轴向流偏移，当倾角为45°时，釜内循环效果较好；增大转速，搅拌功率指数上升，当转速为600r/min时，搅拌死区范围最小，再增大转速无法有效提升釜循环混合能力；流场湍动能在桨叶区域存在峰值，且随转速增加而增大，并在釜上部分迅速衰减，湍流耗散主要集中在桨叶尾涡区域，随转速增大呈指数增长。

摘要:阳极效应在铝电解生产中最为频发，对其进行准确预测能够稳定电解铝生产，降低能耗，减少事故。本文从深度学习入手，提出一种基于堆叠降噪自动编码器和长短时记忆网络的预测模型，利用堆叠降噪自动编码器挖掘关键故障特征信息，同时利用长短时记忆网络实现故障诊断。本文通过采集某铝厂的历史生产数据对模型进行性能验证，结果表明，该模型预测准确率和F1分数分别为9756%和09686。对比分析BP神经网络、广义回归神经网络、LSTM和SDAE-RF，本文构建的SDAE-LSTM的模型表现最佳，能准确地对阳极效应进行预报，在铝电解实际生产中具有重要的指导意义。

摘要:基于复合结构原则，构建ZSM-5分子筛与氧化铈的核壳结构催化剂，研究核壳结构对于NH₃-SCR催化性能的影响，特别是抗水抗硫以及水热稳定性的探究。研究发现Cu/(ZSM-5@CeO₂)核壳催化剂不仅表现出良好的NH₃SCR性能，还具有较好的SO₂耐受性。结合系列表征分析发现核壳催化剂中铈与铜的协同作用能改善催化剂的脱硝性能，同时ZSM-5分子筛能提供大量的酸性位点，有利于NH₃的吸附和转化。CeO₂外壳不仅能够稳定铜离子的存在并减少CuO_x团聚物的生成，还能产生更多的氧空穴及吸附氧物种，有利于改善低温段催化活性。此外，SO₂耐受性试验也证明了CeO₂外壳可以有效抑制硝酸盐和硫酸铵类物质的形成，表现为较高的SO₂耐受性。因此，核壳结构催化剂的构建对推动脱硝催化剂的市场化应用很有意义。

摘要:膨润土常被用于放射性核素铀的吸附与固化，但天然膨润土的硅氧结构具有较强的亲水性，导致对污染物的吸附效果较差。本文以DTAB为有机改性剂，膨润土为原料，采用共沉淀方法制备DTAB有机改性膨润土，并进行表征对比分析，并考察pH值、改性膨润土用量、温度、吸附时间、铀废水初始浓度等因素对DTAB有机改性膨润土吸附模拟废水中U(VI)的影响。得出以下结论：改性后的膨润土孔道扩大，间距扩大，而且增加了大量的疏水官能团，吸附效果得到大幅改善；试验最佳吸附条件为pH值40、改性膨润土用量01g（2g/L）、温度33315K、铀废水初始浓度10mg/L、吸附时间240min，此条件下铀去除率大于99%；动力学拟合表明，该材料吸附动力学模型符合准二级动力学模型，表明该吸附以化学吸附为主；等温吸附模型拟合表明，该吸附模型更符合Langmuir等温吸附模型，拟合最大吸附量为3445mg/g。