中国有色冶金

摘要:固体氧化物电解池（SOEC）可以高效、清洁地与可再生能源进行耦合并将其转化为化学能，是一种高效、环保的能量转化装置，但是存在长期运行性能衰减问题，这个问题也是固体氧化物电解水制氢实现大规模商业化的关键所在。本文简要介绍了SOEC的发展历程、类别及其组成和运行原理；详细阐述了该项技术的优、缺点及运行成本；重点对SOEC性能衰减的因素进行了分析，SOEC的组成、运行模式、连接板材料及运行条件等是造成性能衰减的主要因素；最后通过论文和专利数量分析了固体氧化物电解池的研究现状和未来发展趋势，认为虽然固体氧化物燃料电池（SOFC）发展较为成熟，但迫于目前环境需求，为了充分利用清洁能源，降低碳排放，SOEC制氢技术的大规模商业化必然是未来行业的发展方向，目前SOEC性能的稳定及低成本制备是该技术发展面临的主要问题。

摘要:电解水过程中产生的气泡会影响电解槽的稳定运行，了解气泡的成核、生长和脱离的规律是对气泡进行有效管理的前提。气泡生长是一个通过相界面的传质过程，从单气泡尺度模拟其演化行为，可以帮助深入理解电极表面气液传质过程，以及气泡的生成对局部流场和浓度场的影响关系，从而实现控制电解槽稳定运行、降低能耗以及提高电流效率等目的。实现单气泡生长行为的可视化，微电极的制备是必不可少的，微电极能够稳定且呈周期性的产生单个气泡。目前制备微电极的方法主要为铂丝嵌入环氧树脂法、光刻和电化学共沉积法、纳米盘电极法和印刷电路板法等，本文对这几种微电极制备方法的研究现状进行了阐述分析，不同学者制备微电极的实验结论存在差异，需要实验进行验证；目前微电极制备技术仍然无法对气泡的成核阶段进行可视化研究。未来，研究在电化学控制下气泡成核过程的可视化，并使用更快的电化学仪器来研究气泡的成核动力学将是重点。

摘要:我国赤泥堆存量已超过10亿t，主要类型为拜耳法赤泥，该赤泥中含铁量高达30%以上，是经济价值较高的铁资源。目前回收赤泥中铁资源的方法主要是高温还原焙烧-磁选，还原剂以固态碳基还原剂和气基还原剂为主，需大量能耗和成本。我国是农业大国，主要农作物秸秆年产量在7亿t以上，这些生物质具有碳中性、反应活性高、灰分含量低、储量高、可再生等优点，而且热解温度远远低于固态碳质还原剂，其还原三价铁的温度仅为300~800℃，属于低温热解，采用生物质还原焙烧赤泥可大幅降低能耗和成本。本文重点对固态碳质还原剂、气基还原剂和生物质还原剂还原三价铁的参数进行对比，并详细阐述了生物质热解过程及还原赤泥中Fe₂O₃的机理，认为生物质还原焙烧-磁选技术可以实现赤泥和农业秸秆等固体废弃物的减量化和高值化利用，具有极高的经济价值和环境效益。最后对未来研究赤泥中铁资源回收提出以下建议：加强探究技术耦合实现赤泥产业化处置；回收利用生物质热解产气及热量；探究尾渣综合利用途径；增强对铁铝矿物的分离研究，以实现铁精矿的连续动态化生产。

摘要:以铝工业赤泥作为原料制备工业脱硫剂，具有来源丰富、价格低廉、理论硫容高等优点，在低成本脱硫的同时，达到了“以废制废”的目的。本文总结了铝工业赤泥在脱硫方面的应用，全面综述了赤泥干法、湿法脱除SO₂和H₂S的技术现状，从活性组分利用效率、能量消耗、工艺复杂程度、后续环境问题等几个维度分析对比了几种研究方向各自的优劣，并展望了未来工业化应用可能遇到的问题和进一步研究方向。指出在湿法浆液脱除烟气中SO₂方面，仍需克服管道堵塞、低效率、高能耗、以及由此产生的大量稀盐处理等技术性难题，同时应对其含有的过渡金属的反应机理和活化手段进行研究；在干法脱除H₂S方面，需进一步从低成本活化氧化铁的途径、极端工况环境下的适用性、废脱硫剂的资源化、以及与其他工业固废的协同处理等方面展开研究。

摘要:高铁赤泥中氧化铁含量在30%以上，是重要的铁资源来源。为了规模化、资源化、无害化消纳高铁赤泥，作者所在课题组在实验室进行了高铁赤泥涡流熔融还原试验，并得到了最佳工艺参数。本文在实验室研究基础上进行了中试扩大试验，采用工业试剂替代了实验室分析纯试剂，取得了较好的效果。在试验温度1500℃、配碳比1.3、保温时间30min、搅拌转速125r/min、碱度1.0、氟化钙添加量为氧化钙添加量的10%的试验条件下，可回收赤泥中97.12%的铁；获得的生铁产品中磷和硫的含量低，成分满足炼钢用生铁国标L03的要求；还原渣中的主要物相为钙铝黄长石、钛酸钙和霞石，是生产水泥熟料的有效组分。该中试放大试验为工业大规模应用提供了相关数据参考，有利于实现高铁赤泥的规模化资源化利用。目前该生产采用间歇式生产模式，未来可通过设计连续式反应装置实现连续加料、连续出渣和出铁。

摘要:镓、锗是重要的稀散金属，从锌冶炼过程中综合回收镓、锗成为该原生金属产量的重要来源。目前主要采用酸浸工艺从镓锗置换渣回收镓、锗，回收率较低，资源利用率低。本文利用镓、锗两性物质的属性，采用碱浸-还原挥发工艺进行了回收镓锗置换渣中镓、锗的试验研究，得到以下主要结论。碱浸试验单因素最佳工艺条件为NaOH浓度4mol/L、反应温度90℃、液固比8mL/g、搅拌速度400r/min，在此条件下，镓锗置换渣中镓、锗浸出率分别达到91.25%和78.95%；强化球磨浸出对镓、锗的浸出率没有改善作用；还原挥发试验的单因素最佳工艺条件为温度1200℃、粉煤配入量30%、挥发时间4h，在此条件下，碱性浸出残渣中锗的挥发率达到91.02%。该工艺产生的挥发残渣和砷酸钙渣返回火法炼铅系统综合回收铜、砷等有价金属，实现了渣的无害化处理。本文回收镓、锗的方法可为同类企业从锌冶炼工序中回收镓、锗提供参考。

摘要:采用电积置换法回收铜镉渣中镉时，电积过程会产生漂浮海绵镉，导致镉回收效率低，且不利于后续的压团冶炼。本文在分析镉电积的原理基础上，利用超声波的空化作用，进行了超声波辅助镉电积试验，考察了电流密度、温度、超声功率、阴阳极面积比和电积时间等因素对镉回收率的影响，得到以下主要结论。循环伏安测试结果表明，在硫酸盐体系中，电积可将电解液中的镉置换出来，且镉优于锌先电积析出，随着电积的进行，镉外层的锌会部分返溶；有无超声波辅助的镉电积对比试验表明，无超声波辅助时镉回收率为16.25%，且电积出的镉组织蓬松、孔隙多，易漂浮，180W超声波辅助下镉回收率为25.11%，且电积出的金属镉致密，易掉落；单因素试验结果表明，在电流密度150A/m²、温度35℃、超声功率240W、阴阳极板面积比1∶3、电积时间2.5h条件下，浸出液中镉回收率能达到100%；不同温度的电化学试验表明，温度升高有利于镉的析出，而且析出的金属锌易被氧化溶解，金属镉难被氧化溶解，从而提高镉的回收率和纯度。

摘要:电解铜箔因其具有强度高、延展性良好等优势被广泛应用于新能源领域，目前对于5μm电解铜箔性能的影响因素研究较少。本文采用单一变量法考察了PEG、HVP和HP等添加剂对Cu电沉积的影响，通过正交试验探究PEG、HVP和HP复合添加剂对5μm电解铜箔性能的影响，并对比了不同添加剂对5μm电解铜箔外观形貌的影响，得到如下结论：PEG和HVP具有增强极化的作用，且随着浓度的增加极化作用增强，HP具有去极化的作用，且随着浓度的增加去极化作用增强；通过正交试验得出的最优复合添加剂的浓度为PEG 0.36g/L、HVP 0.12g/L、HP 0.05g/L，在此条件下得到的较佳性能为抗拉强度485.17MPa、延伸率3.72%、粗糙度1.31；相比于单一添加剂，最优配比复合添加剂下的复合镀层表面更加均匀平整，且颗粒细小。

摘要:由于低铷锂云母中的Rb赋存形态差异较大，且含量低，提Rb工艺参数稳定性差，难以实现工业化生产。本文以澳大利亚富铷锂云母矿为原料，采用NaCl-CaCl₂焙烧-水浸法进行了提取Li、Rb的试验研究，考察焙烧温度、配料比、时间和浸出液固质量比、时间、温度对Li、Rb提取的影响。结果表明，在富铷锂云母矿∶NaCl∶CaCl₂的质量比为1∶0.6∶0.4、焙烧温度为800℃、焙烧时间为1.5h、水浸温度为25℃、液固比4∶1、浸出时间15min的条件下，Li、Rb浸出效果最佳，Li、Rb浸出率分别达87.8%和94.9%。焙砂及浸出渣的X射线衍射（XRD）分析表明，氯化焙烧后，锂云母中的Li和Rb矿相转化为可溶性的LiCl和RbCl相，同时生成KCl和难溶物CaAl₂Si₂O₈、NaAlSi₃O₈、CaF₂。ΔG^Θ_T-T和ΔH^Θ_T-T关系图表明，NaC_l-CaCl₂与碱金属氧化物的反应顺序为Rb＞K＞Li；矿石中的SiO₂与Al₂O₃参与对碱金属的氯化反应有促进作用。

摘要:攀钢西昌带式焙烧机生产线是国内第一条钒钛矿带式焙烧机球团生产线，投产后成品球平均抗压强度偏低，单个成品球团矿平均抗压强度≥1950N。本文从原料结构、造球工序、带式焙烧机工艺操作等方面分析原因，采取的优化措施包括：控制原料中TiO₂质量分数≤12%、V₂O₅质量分数≤1%、Al₂O₃质量分数＜2.0%、MgO质量分数＜1.8%，精矿粒度-200目占比75%~80%，碱度应控制0.6倍左右，膨润土配比应适当降低至1.2%~1.4%，生球粒度10~12.5mm占比≥60%；重力除尘灰配比＞1.5%，或者烧结机头除尘灰配比＞1.5%；焙烧机工艺操作制度为鼓干段温度300~330℃、抽干段温度370~390℃、预热温度梯度500℃→1200℃、焙烧段温度1230~1240℃、大烟罩内氧质量分数17.3%~18.0%。工艺优化后，单个球团平均抗压强度约2348N，达到了考核指标；排放烟气中烟尘含量2.54mg/Nm³、SO₂含量3.13mg/Nm³、NO_x含量41.42mg/Nm³、基准氧含量17.54%，均满足国家排放标准。

摘要:金镍铬铁硅硼合金粉末是一种性能优良的钎焊材料，被广泛应用于航空航天领域，建立一种准确、简便、快速的检测方法对控制金镍铬铁硅硼合金粉末的产品质量具有重要意义。现有国标方法GB/T 39138.20—2020对溶解条件要求严苛，不易掌握。本文称取0.2g合金粉末试样，采用聚四氟乙烯消化罐，在温度140℃±10℃，硝酸-盐酸-氢氟酸介质条件下，对合金粉末试样密闭消解60min后，硼酸络合过量的氢氟酸，使用电感耦合等离体发射光谱（ICP-OES)对其中的Cr、Si、Fe含量进行同时测定，选取分析谱线Cr284.325、Fe238.204、Si288.158进行结果计算，测定结果与国标方法GB/T 39138.20—2020测定结果吻合，加标回收率为97.2%~101.1%，相对标准偏差（RSD）为0.97%~1.41%，试验数据说明该方法具有可信度。该方法克服了现有国标方法溶解条件要求严苛的缺陷，使得溶解更加完全，不易造成Si损失，降低了试样前处理难度，是一种易于掌握、结果准确度高、环境友好的分析检测方法。

摘要:针对目前电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定磷铁样品杂质元素含量存在的样品溶解问题，本文采用氢氧化钠+碳酸钠对被检测磷铁进行一次熔样，然后使用电感耦合等离子体发射光谱仪对样品中的硅、锰、钛、钒、铬进行测定。测定结果表明，本文测定各元素检出限为0.0016%~0.0080%，测定下限为0.0064%~0.032%，结果与标准样品各元素含量相对误差RE均小于5%，加标回收率为95.1%~102.4%，相对标准偏差小于5%，且三个实际样品RSD均小于5%，故表明此方法精密度及准确度良好，能够满足检测要求。该方法克服了磷铁样品难溶解的特点，并在短时间内获得理想检测结果，而且测定结果具有很高稳定性、精密度和准确度。本试验方法具有可重复性，流程短、成本低，适用于大批量样品的快速分析，可成为检测磷铁产品的一种更简单、快速、经济的重要手段。

摘要:废阴极炭是铝电解工业生产过程中产生的固体废弃物，数量庞大，目前主要处理方法是堆存。废阴极炭成分主要是碳（60%~70%），还含有部分Na₃AlF₆、NaF、CaF₂及NaCN等，其中的氰化物和氟化物会对环境造成严重危害，属于危险废弃物。现已有利用废阴极炭替代碳质还原剂进行炼铁的研究，用来还原红土镍矿的相关研究还没有发现。本文以云南元江红土镍矿为原料，废阴极炭为还原剂，CaCO₃为添加剂，对废阴极炭还原红土镍矿的还原效果及固氟效果进行试验研究。试验结果表明：在废阴极炭的添加量14%、还原温度1250℃、还原时间75min、CaCO₃添加量8%的较佳条件下，还原焙烧产物镍和铁品位分别为5.82%和66.23%，镍回收率为94.04%；固氟率为94.9%，此时毒性浸出溶液中F-浓度为30mg·L^-1，远小于100mg·L^-1的排放要求；还原焙烧条件下，废阴极炭中的CN-生成CO₂和N₂，F-以CaF₂形式留在焙烧矿中，且可作为助熔剂降低镍铁合金熔点，有利于后期焙烧矿的处理。本文研究为废阴极炭的无害化处理提供了一个新思路。

摘要:阳极炭渣是铝电解过程产出的危废，主要成分是冰晶石、亚冰晶石和碳，目前主要以堆存的方式暂存，不但污染环境，而且造成资源浪费。本文以甘肃某电解铝厂提供的阳极炭渣为原料，对其进行了表征分析，并在焙烧温度范围内热力学分析和TG-DSC分析的基础上，进行了单因素焙烧试验，得到以下主要结论：阳极炭渣中电解质含量较低区域，电解质附着在颗粒的表面和间隙，较高区域则包裹碳质材料；化学反应吉布斯自由能变分析表明，焙烧法回收阳极炭渣中电解质可行；单因素试验得到的较佳焙烧工艺为温度800℃、升温速率5℃/min、保温时间1.5h，此条件下，阳极炭渣的失重率为24.3%，电解质碳脱除率为96.32%，回收率为90.63%；回收电解质中出现K₂NaAlF₆和LiF新相，Na、Al、F、Mg、Ca、K元素分布均匀且含量增加，电解质初晶温度为921.5℃，可满足铝电解工业应用要求。

摘要:为综合回收锌冶炼烟尘及电解废液中的有价金属，本研究进行了利用锌电解废液浸出锌冶炼烟尘试验，通过一段浸出、碳酸钠中和沉锌及氢氧化钠中和沉镁等工序获得了沉锌产品和沉镁产品，通过两段浸出、萃取反萃、中和沉铟等工序获得了富铟渣及副产物铅银渣。试验最佳工艺条件：一段浸出为液固比4∶1，浸出温度80℃，浸出时间75min，在此条件下，锌浸出率可达78.69%，铟浸出率仅为8.4%；锌镁分离最佳终点pH值区间为6.86~7.80；二段浸出最佳工艺条件为终点pH值1.08，液固比3∶1，浸出温度75℃，浸出时间10h，在此条件下，铟浸出率可达86.84%。该研究可为炼锌厂开路除杂及综合回收有价金属提供新思路。

摘要:PCB板（印刷电路板）剪裁铣削渣中含有金属铜和铝，且塑料含量高，采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点，具有广阔的应用前景，但其电化学机理尚不明确，本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极，采用钛板为阴极，在NH₃-(NH₄)₂SO₄体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验，包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH₃-(NH₄)₂SO₄体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明，氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低，电积时电耗较低，且该体系中氢的析出电位均较负，可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应；NH₃-(NH₄)₂SO₄体系中Cu²⁺在钛电极表面的电沉积反应为不可逆过程，且为双电子一步转移过程，控制步骤为扩散控制；Cu²⁺在钛电极上的成核机理接近于瞬时成核。该研究成果可为NH₃-(NH₄)₂SO₄体系隔膜电解铜工艺提供理论参考。

摘要:由于钒钛磁铁矿提钒尾渣中Na₂O含量高，作为炼铁配矿使用时会造成高炉结瘤问题，难以规模化利用。本文针对此问题，以承钢钒钛磁铁矿提钒尾渣为原料，进行了钙化碱浸-偏钒酸铵沉钒试验，目的是对提钒尾脱碱的同时提取其中有价金属钒。试验主要考察了浸出温度、碱浓度、氧化钙添加量和液固比对钠和钒浸出率的影响，结果表明，在浸出温度160℃、碱浓度100g·L^-1、氧化钙添加量15%、液固比6∶1、浸出时间60min的条件下，钒和钠的浸出率分别达到82.25%和85.36%；对含钒碱浸液进行偏钒酸铵沉钒，得到了纯度大于97%的V₂O₅产品；终渣中Na₂O含量小于0.5%，Fe₂O₃含量达到30.10%，结合承钢高炉的碱金属平衡数据，可满足高炉炼铁配矿使用。本文研究结果可为相关企业钒钛磁铁矿提钒尾渣的规模化利用提供参考。

摘要:随着锂电池隔膜涂层用勃姆石产品市场需求量逐年提高，勃姆石产品有了很好的应用价值，以氢氧化铝为前驱体水热制备亚微米勃姆石技术研究是最有利于产业化生产的技术方案。本文开展了前驱体料浆固含、水热反应温度、水热反应时间、氢氧化铝前驱体粒度等反应条件对水热过程勃姆石转化率的影响规律试验研究，并对生成机理进行了分析。试验结果表明，水热反应温度对生成的勃姆石转化率影响最为明显，随着水热过程反应温度的升高，所需反应时间逐渐减少。当水热温度为180℃时，60min内几乎不发生相变；当水热温度为200℃，反应时间大于45min时，氢氧化铝可以全部发生相变，转化为勃姆石；当反应温度为220℃时，反应15min即可全部发生转相。水热反应生成的勃姆石原晶粒度都是很细的四角菱形体，最终生成的勃姆石是由原晶粒度团聚而成的团聚体。本研究可为以砂状氢氧化铝为前驱体水热法制备锂电池用勃姆石产品提供最基础的反应规律技术数据。

摘要:在粗铅冶炼工艺中，铅精矿和其他含铅物料中的砷、镉、铊分布于各工序环节，不利于有价金属资源的回收，而且加大了冶炼废弃物的处理难度，另外还对人体健康和环境造成负面影响。现有文献对于砷、镉、铊在粗铅冶炼过程中的分布及趋向还未见报道，本文根据某冶炼企业实际生产情况，统计了2021年及2022年分别为期14d的两套物料平衡数据，对砷、镉、铊在各冶炼工序的分布进行了分析，得到以下结论。砷的分布情况：在底吹炉工序中，约85%砷进入高铅渣，约9%砷进入烟灰，约6%砷进入硫酸净化污酸系统；在还原炉工序，约70%以上砷形成铅铜锍进入粗铅，约20%砷进入还原炉烟灰，10%以下的砷通过还原渣进入烟化炉。镉、铊的分布情况：高度富集于底吹炉和侧吹炉烟灰中，其中底吹炉烟灰中富集比例为85%~95%，只有5%~15%进入高铅渣转至还原炉工序，极少部分进入硫酸系统。企业采用开路底吹炉烟尘方式减少粗铅冶炼系统中砷、镉、铊的含量，开路标准是烟尘含镉超过20%时从收尘系统开路，当烟尘含镉低于15%停止开路，取出的烟尘可直接作为回收镉的原料外售。本文分析结果及解决方法可为同类企业控制冶炼系统中砷镉铊的分布提供参考。