中国有色冶金

摘要:废铝电解质中除了主要成分冰晶石外还含有7%Li，锂回收工艺包括火法工艺和湿法工艺，火法工艺主要用于废铝电解质预处理，湿法工艺通过浸出将锂富集到浸出液，并制备锂盐。传统浸出技术路线包括硫酸浸出、硝酸浸出、碱浸等，以产出碳酸锂为主要目的，部分技术路线同时副产冰晶石，实现了废铝电解质中有价组分的综合回收。在传统浸出技术路线的基础上，又有火法-湿法相结合、碱浸-酸浸结合、无机盐或有机酸浸出等创新性技术的出现。分析含锂废铝电解质综合回收技术研究趋势，可以看出以湿法处理工艺占据主导地位，虽然其普遍存在流程较长、工序较复杂的情况，但能实现Li、F、Al等有价组分的综合回收。本文详细介绍了各种处理工艺的优缺点及工程化应用所面临的挑战，指出在浸出回收锂的同时，以可操作、具有经济性、最大程度回收废铝电解质中其他有价组分为前提的技术路线具有更现实的意义。

摘要:为提高电能的利用效率，降低铝电解的能耗，根据贵州某铝厂真实的生产数据，通过灰色关联分析法来选取影响铝电解能耗较大的7个参数（槽电压U、电解温度Tb、下料间隔tNB、铝水平hm、电解质水平hg、分子比rm和出铝量q），构建了以最大电流效率和最小吨铝能耗为多目标的铝电解工艺参数优化模型。采用改进非支配排序遗传算法（NSGA-II），对比分析了60组实际值与传统NSGA-II算法及改进NSGA-II算法理论值的差异，使用30组实际生产数据验证了算法性能，利用MATLAB软件迭代计算得到了帕累托前沿。结果表明，改进NSGA-II算法最优的一组电流效率为95.66%，吨铝能耗为 12424.54kWh；与传统NSGA-II算法相比，电流效率提升了0.31%，吨铝能耗降低了22.11kWh，达到节能降耗效果，验证了改进NSGA-II算法在提高铝电解工艺参数优化方面的有效性和适用性，可为铝电解节能优化和生产设计等提供参考。

摘要:聚乙二醇（PEG）是电解铜箔制备过程中常用的润湿剂，具有细化晶粒、整平镀层的作用，同时还可调节镀层的力学性能，现有文献针对PEG浓度大小对电解铜箔性能影响研究较多，而系统研究PEG分子量大小对电解铜箔性能影响鲜有报道。本研究使用分子量为200、1000、4000和8000的聚乙二醇（PEG）作为电解铜箔的添加剂，在Cl-存在的情况下，制备出添加不同分子量PEG的电解铜箔，探究PEG分子量的大小对铜的电沉积行为、铜箔的表观形貌、质重和厚度、M面亮度和粗糙度以及抗拉强度和延伸率的影响。结果表明，当PEG分子量为200时，对铜的电沉积表现为促进作用，制备出的电解铜箔与未添加PEG相比，表面晶粒尺寸稍大，粗糙度升高，抗拉强度和延伸率有所降低；当PEG分子量为1000、4000和8000时，对铜的电沉积表现为抑制作用，且抑制效果为4000＞1000＞8000，此时制备的铜箔表面晶粒尺寸减小且变得平整均匀，粗糙度降低，抗拉强度和延伸率也有所提升，尤其是当PEG分子量为4000时，制备出的电解铜箔的性能最优，M面粗糙度由3.79降至2.79，抗拉强度和延伸率分别提升了43%和114%；不同分子量PEG对铜箔的质重、厚度及M面亮度影响不大。本研究结果为电解铜箔时选择适宜分子量PEG提供了参考。

摘要:氧压水浸工艺处理辉钼矿，钼回收率达95%以上，此工艺中，采用氨水浸出氧压水浸渣会导致氨浸渣中存在部分难溶钼酸盐，降低了钼回收率。本文尝试采用NaOH或Na₂CO₃为浸出介质对氧压水浸渣进行浸出实验，考察浸出剂用量、温度、液固比及浸出时间等参数对钼浸出率的影响，并结合浸出渣的物相组成和热力学分析阐明浸出过程反应机理，得到以下主要结论。辉钼矿氧压水浸渣中含有CaMoO₄这一物相，采用NaOH浸出时，无法有效将CaMoO⁴中的Mo浸出，但Na₂CO₃浸出时，在温度20℃以上，即可自发实现CaMoO₄的分解，且温度越高，分解越容易；采用Na₂CO₃作为浸出剂时，最佳工艺条件为浸出温度90℃、Na₂CO₃用量系数1.2、液固比4∶1、浸出时间90min、搅拌转速400r/min，此条件下钼浸出率为97.15%；采用NaOH作为浸出剂，最佳工艺条件下的浸出率为93.98%。试验结果表明，采用Na₂CO₃作为浸出剂可有效提升钼的浸出率。

摘要:锌电解阳极泥中含有大量的锰，目前企业常用的处理方法为返回浸出工序再利用，但该法会导致系统溶液中锰离子浓度偏高，影响电解。本研究利用SO₂还原特性，探究了锌电解阳极泥在SO₂-H₂O体系中锰的还原浸出行为，并考察了工艺条件对锰浸出率及钾、钙溶出率的影响。结果表明，在初始酸度0g/L、液固比4.0、SO₂用量3.5mol、反应温度40℃、反应时间1.5h、搅拌转速400r/min的条件下，Mn浸出率达到99.7%，钾、钙的溶出率分别为89.7%、28.6%，富锰液中钾、钙等杂质通过化学沉淀法除去后可用于制备工业级硫酸锰；浸出渣的主要化学成分为铅37.79%、银1480g/t、锶12.49%和硅6.07%，分别以PbSO₄、SrSO₄和SiO₂等形式存在，后续可通过火法工艺还原挥发渣中铅、银和锶至烟尘中，再进一步分离。本文处理锌电解阳极泥的方法实现了锰的高效浸出回收，避免了锰返回浸出工序造成电解系统锰离子浓度过高影响生产的问题，同时实现了浸出渣中有价金属元素铅、银、锶的富集，富集倍数约为9，提高了浸出渣的附加值。

摘要:K_xV₂O₅材料具有优异的电化学性能，可作为水系锌离子电池的优良正极材料，该材料的可控合成至关重要。本研究探讨水热法过程中草酸（C₂H₂O₄·₂H₂O）和五氧化二钒（V₂O₅）的物质的量比对材料的结构、形貌及电化学性能的影响规律，实现了钒酸钾（K_0.486V₂O₅）的可控制备。研究结果表明，当C₂H₂O₄·₂H₂O/V₂O₅的物质的量比约为5∶2时，钒酸钾具有较高的结晶度和更规整的纳米棒状形貌，显著的赝电容效应赋予其卓越的倍率性能和优异的动力学特性，展现出高容量及良好的循环稳定性，在0.1、0.2、0.5、1、2、5和10A·g^-1电流密度下，放电比容量分别为395.3、366.9、323.4、283.5、247.7、181.8和127.3mAh·g-1，在5A·g^-1的大电流密度下循环2000圈的可逆容量仍保留196.5mAh·g^-1，容量保持率达127.9%。K_0.486V₂O₅的电化学储能过程由离子扩散过程和表面电容行为共同控制，随着扫描速率增大，Zn²⁺的存储主要受电容行为控制，显著的赝电容效应是材料获得卓越倍率性能和优异电化学反应动力学的关键因素。

摘要:在高纯稀土分析中，通常利用C272微型柱分离或TODGA分离基体富集待测元素，但此方法效率低、操作难度大，容易引入外部杂质和洗脱不完全导致结果出现偏差。本文建立了三重四级杆电感耦合等离子体质谱（ICP-MS/MS）对高纯三氧化二铈（Ce₂O₃）中杂质稀土元素测试方法，利用碰撞模式测定稀土氧化铈中的Y、La、Nd、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，质量转移模式测定氧化铈中的Pr、Gd、Tb。测试采用0.1%基体进样，在MS/MS模式下，以笑气（N₂O）为反应气，通过O原子和N原子的质量转移反应，可以有效克服高基体对待测元素带来质谱干扰，实现高纯Ce₂O₃中14种杂质稀土元素准确测定。试验结果表明，在优化试验条件下，14种元素的检出限为0.001~0.020mg/kg，加标回收率在81.2%~105.3%之间。该方法仅使用N₂O一种反应气，且无需基体分离，可以快速、准确测定高纯稀土氧化物中杂质元素，为高纯稀土杂质元素分析提供思路。

摘要:由于铋精矿中含有大量的硫元素和硅元素，测定铋精矿中银的含量时，王水无法将其完全消解，导致样品溶解不完全，使得测量结果偏低。本研究采取在样品前处理加入高氯酸与氟化氢铵的方法来消解硫元素和硅酸盐化合物，然后采用火焰原子吸收光谱仪（AAS）测定铋精矿中银的含量，有效解决了铋精矿中较高的硫含量和硅含量对样品溶解及测定过程中的影响。试验过程中，采用2.0mL高氯酸、0.2g氟化氢铵、王水体系溶解铋精矿，在体积比20%HCl介质条件下，利用火焰原子吸收光谱仪测得铋精矿样品中的银含量，结果表明，本试验方法检出限为0.0066μg/mL，低于测定下限0.022μg/mL，表明本试验方法可行，能够满足铋精矿中银含量的测定要求；利用该方法测定样品中银含量，相对标准偏差（RSD，n=7）为0.20%~1.95%，加标回收率为97.7%~105.0%；综合元素干扰测定过程中没有产生明显的基体效应干扰。该方法适用于铋精矿中50.0~10000.0g/t银的测定，为企业和检测机构开展铋精矿中银含量的测定提供了一种更为简便、实用性更强的分析检测方法。

摘要:锌电解液中硫酸和锌离子含量直接影响到锌的纯度及产品质量，目前电解液中硫酸和锌离子含量的检测均依赖于离线检测，自动化程度较低，联合测定装置的研究应用较少。本文对光度滴定在线检测系统进行了介绍，并通过优化检测参数，利用吸光度突变对硫酸和锌离子含量进行测定。在取样速度为30mL/min、取液后等待时间2s的条件下，可保证样品取样精度；锌离子测定采用EDTA络合滴定，以二甲酚橙作为指示剂，用量为0.2mL，六次甲基四胺缓冲溶液用量为50mL，在525nm波长下对锌离子测定；硫酸测定采用酸碱滴定，以甲基红-次甲基蓝指示剂，用量为0.2mL，控制在420nm波长下测定，通过指示剂颜色变化判定滴定终点。试验结果表明，以优化后的试验条件运行，利用光度传感器采集信号，根据吸光度突变判定滴定终点方法可行，试验中分别对标准样品进行稳定性测试，实际值与认定值基本相符，表明装置及方法准确可靠，按照方法进行实际样品精密度（n=7）及加标回收率测试，并对比人工离线检测，其精密度整体RSD＜1.2%，加标回收率分别为98.4%~101%和99.1%~99.8%。使用t检验证明，仪器测试结果与人工检测并无差异性，该装置可实现自动化分析，操作简单，分析项目同时进行，可满足在线连续生产检测需求。

摘要:火法冶金工序中，含铊物料易挥发进入烟气洗涤工序，从而产生了大量含铊废水，带来环境污染风险；同时，铅锌行业每年产出总量达数百万吨以ZnFe2O4为主要成分的浸出渣废料，需要妥善处置。基于此，本文提出以锌浸出渣为原料，通过酸浸法提取其中的有价值元素锌和铁，通过氨络合选择性沉铁工艺实现锌铁分离，最后将沉铁产物经过冷冻干燥处理，制得铁基铊吸附剂。稀硫酸逆流浸出法处理锌浸出渣可实现较高的锌、铁浸出效率，分别达到97.05%、99.31%，得到的浸出液中锌、铁浓度分别为86.54g/L、77.86g/L；采用本研究提出的络合沉淀法选择性沉铁工艺可以将浸出液中99.78%的铁沉淀分离，且锌损失率控制在0.5%；冻干处理后的沉铁产物是优秀的铁基铊吸附剂，3g/L铊的水溶液中铊去除率为98.9%，采用pH值1.5的稀盐酸可以洗脱95%的吸附铊，为铊的进一步回收和资源化利用提供了有利条件。该工艺不仅实现了对锌浸出渣的绿色、高值化回收利用，而且成功制备出性能优异的铊吸附剂。

摘要:氯离子（Cl-）的高效脱除是有色冶金污酸废水资源化领域的一项瓶颈难题。近年来，高级氧化技术在废水除氯方面表现出极大的应用潜力，本文围绕二氧化铅（PbO₂）、铋酸钠（NaBiO₃）和过硫酸氢钾（PMS）三种强氧化剂的除氯效率、机制、成本和运营管理展开了对比分析，指出PbO₂、NaBiO₃和PMS的投加量分别为理论值的4、1.5及1.5倍，反应温度分别为50、20和60℃时，剩余Cl-浓度低于200mg/L，达到污酸回用的要求。将除氯固体产物与氯气吸收液混合反应，实现了PbO₂和NaBiO3的再生，再生药剂5次循环试验的除氯效率高于90%。PbO₂、NaBiO₃和PMS除氯过程涉及羟基自由基（·OH）、硫酸根自由基（·SO^-₄）、氯自由基（·Cl）等高活性中间物种的参与，其中直接氧化、·OH间接氧化和·SO^-₄间接氧化对PMS脱氯的贡献分别约为84%、9%和7%。综合评价实际应用价值，NaBiO₃因其可再生、副产物回收价值高且反应温度低，在成本和能耗方面更具优势，PMS因未引入杂质，在操作管理方面更为简单。

摘要:废锂离子电池不仅富含锂、钴、镍等重要金属资源，还含有重金属、有机污染物等，现有文献的协同浸出方案通常会引入磷、稀土等杂质元素，使金属分离过程更加复杂。本研究以具有氧化性的钴酸锂废料和还原性的钴白合金废料为研究对象，开展了钴酸锂废料-钴白合金协同浸出的试验研究，考察了钴白合金和钴酸锂废料质量比、硫酸浓度、浸出温度、浸出时间等因素对协同浸出的影响，探讨浸出过程机理。结果表明，在质量比0.25、硫酸浓度1mol/L、浸出温度60℃、浸出时间1h、固液比50g/L、搅拌速率375r/min条件下，Li、Co、Cu和Fe浸出效率分别可达99.83%、97.51%、95.36%和75.6%；协同浸出过程钴白合金溶解产生的Fe²⁺起还原作用，促进LiCoO₂的溶解，同时产生的Fe³⁺可以形成FeOOH沉淀。该方法在实现协同浸出的同时，还减少了化学试剂的引入，为废锂离子电池和钴白合金的清洁高效利用提供了理论和技术支持。

摘要:高硒碲铜阳极泥在硫酸化焙烧过程中，产出的焙砂易烧结成大块状，且硒蒸出率较低。针对此问题，本研究利用高铜渣中单质铜含量高的特征，探索了铜阳极泥协同高铜渣硫酸化焙烧工艺，并进行了条件试验。试验结果表明，采用高铜渣协同硫酸化焙烧工艺处理铜阳极泥可行，在铜阳极泥与高铜渣质量比（以干重计）1∶0.1，硫酸与混合物浆化质量比0.85∶1，浆化时间60min，四段焙烧温度分别为300℃、480℃、570℃、610℃，焙烧时间120min等较佳工艺条件下，焙砂中硒含量可以降至0.1%以下。工业试验表明，产出的焙砂颗粒小且内部呈蜂窝状，铜阳极泥中硒得到有效蒸出，焙砂中硒平均含量由原来的6.67%降到0.09%，脱除率达98.65%。硫酸化焙烧过程中生成的粗硒纯度大于96%，可用于生产高纯度硒或者直接外售；生成的焙砂可通过球磨水浸分铜，分铜渣氯化分金回收金，分金渣氨浸分银回收银，最后将分银渣火法熔炼进一步回收有价金属。相较常规铜阳极泥硫酸化焙烧方法，本工艺实现了铜阳极泥中硒的深度蒸出，也实现了高铜渣的有效处理，具有推广价值。

摘要:化学镀镍废液排放量大、成分复杂，其合理处置有利于减轻环境污染和提高资源回收利用率，目前该废液的处置工艺缺少对硫、钠、磷、碳等元素的回收。本研究以除镍后化学镀镍废液和醋酸钡为原料，利用废液中柠檬酸根离子对钡离子的络合作用，采用共沉淀法制备了BaSO4粉体。研究了溶液pH值、柠檬酸根离子与钡离子摩尔比、反应温度和反应时间对硫酸根离子去除率、BaSO4产率及其形貌的影响。结果表明，在溶液pH=9、柠檬酸根离子与钡离子摩尔比为1∶3、反应温度55℃、反应时间10h的条件下，硫酸根离子去除率达到99.7%以上，BaSO4产率达到98.9%以上；所得BaSO4粉体呈类球形，粒径分布范围窄，纯度高。该工艺实现了化学镀镍废液中硫酸根的增值化利用，符合绿色循环经济发展理念。

摘要:研究固-液混合特性对生产效率、能耗等指标的优化具有重要意义，实际生产中立式搅拌釜应用较多，本文采用CFD方法和DEM方法从颗粒密度、粒径、搅拌速度和初始液面高度等4个方面对立式搅拌釜的颗粒混合特性进行了数值模拟研究，并且从速度场、湍动能分布和颗粒混合度3个维度来评判颗粒的混合特性。结果表明，在这些影响因素中，颗粒密度和搅拌速度对混合特性的影响最大，特别是当颗粒密度为1200kg/m³时，相对标准差值达到0.5左右，说明混合程度较好；搅拌速度越大，混合性能越好；颗粒粒径对混合性能的影响较小，但粒径越小，越容易悬浮，粒径增大，混合程度降低；初始液面高度的改变导致固含率的改变，但是对固液混合性能基本不产生影响。

摘要:本文旨在利用流体体积(Volume of Fluid, VOF)方法捕捉和界面重构，对单个三维气泡在搅拌槽中的运动进行了数值模拟，研究两相相互作用过程中气泡在搅拌槽中的运动及变形。在考虑表面张力和重力的情况下，实时计算了质量和动量守恒方程。压力-速度耦合通过SIMPLE方案实现，界面重构采用几何重构PLIC方案。本文分析了在搅拌槽中搅拌速度、气泡尺寸、表面张力、密度比、气泡初始位置对气泡运动与变形的影响。结果表明，搅拌产生的液体流动能够改变气泡的形状，而增加搅拌速度则能加速气泡的运动和变形过程；表面张力能够维持气泡的形状，阻止其发生变形；气泡初始尺寸与密度比影响气泡的速度，初始尺寸与密度比越大，速度越大，变形越明显；气泡的初始位置对气泡的运动轨迹和变形有影响，距离搅拌轴越近，所受液体流动的作用力逐渐增大，导致气泡的变形更加显著，到达搅拌区域的时刻更早。本文研究结果可对优化浮选工艺参数，提高矿物浮选效率提供理论参考依据。

摘要:鉴于目前对于湿颗粒密相气力输送的研究缺乏成熟的体系与结论，本文探究了湿颗粒密相气力输送的流动机理与流动形态，为气力输送的优化设计提供理论支持。研究采用计算流体力学(computational fluid dynamics， CFD)和离散元法(discrete element method， DEM)双向耦合的数值模拟方法，对水平管道中干湿颗粒料栓的运动形式和颗粒运动轨迹进行了分析，深入研究了颗粒含水率对输送流型、输送效率以及输送压降的影响。结果表明，同等气速下，湿颗粒可以形成段塞流，而干颗粒先是段塞流，随后料栓被气体击穿演变为沙丘流，最后成为管底流；随着气体速度的增大，单位长度的水平管道压降数值呈现先降低后增长的趋势，在质量流率0.5kg/s、含水率5%的工况下，输送速度为9m/s时管道压降数值最低，为最佳经济速度值；湿颗粒的压力曲线一直处于波动较大的不稳定状态，当两个监测点位于段塞外部时，轴向压差几乎为零，而当两个监测点位于段塞内部时，轴向压差可以达到-600Pa。通过对湿颗粒输送时的压降变化进行分析和监测，可及时发现设备故障的迹象，预警可能的问题并采取预防措施，避免设备损坏和生产中断。

摘要:旋转溜槽是高炉布料系统的重要部件，通过改变溜槽角度和转速可以影响物料在溜槽出口端的速度和分布，从而影响炉料的下落轨迹。本文以旋转溜槽作为研究对象，采用离散单元法对物料流动进行模拟仿真，分析了溜槽设计、角度以及颗粒种类和形状对炉料颗粒下落轨迹、溜槽出口端位置颗粒的尺寸分布和速度分布以及颗粒偏析的影响。计算结果表明：溜槽下料过程中不可避免地会出现颗粒偏析情况；溜槽角度对布料过程的影响显著，角度越大料流越稳定；炉料粒径越大，颗粒形状对下料过程的影响越明显；方形溜槽能够有效地聚拢下料过程中的料流宽度，从而达到精准布料的效果；耐磨衬板的加入在一定程度上也能达到精准布料的效果。