中国有色冶金

摘要:目前，铅酸电池存在能量密度低、循环寿命短、电池体积和重量大等缺点，因此在国内储能领域的应用占比较低。铅炭电池是炭材料改性负极的改进型铅蓄电池，相比铅酸蓄电池可以有效延缓失效现象，循环寿命有较好提升。由于铅炭电池具备原材料成本低、回收率高、安全性高等其他电池不可替代的优势，更适用于大规模和长时储能。在再生铅产业良性发展的时代背景下，发挥铅炭电池技术优势，扩大铅炭电池生产，拓展储能领域应用，是优化能源调峰及储用，优化局域能源结构的重要发展方向。未来，在以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设开展新型铅炭电池储能试点示范，同时配套建设铅冶炼企业和铅炭电池产业链，有望实现原料端—冶炼端—深加工端—应用需求端—综合回收端的全产业链闭环。

摘要:清洁能源的发展和“双碳”目标的实施推动了能源结构调整和电网系统升级，这必将催生巨大的万亿长时储能需求，麦肯锡预测2030年全球可再生能源占比将升至60%~70%，长时储能比2025年增加5~10倍（预计2025年30~40GW）。全钒液流电池相比其他电化学储能具有安全长寿、灵活可靠、资源丰富等优点，2018~2023年国家和地方发布了多项清洁能源储能配置标准的政策性文件，在此背景下钒储能电池行业企业持续高速增长，行业集中度提升，宏观领域表现为我国钒储能产业正处在加速发展期。目前，钒储能电池总体成本较高，主要原因是钒原料价格高，降低成本的核心环节是钒资源提取成本和电解液生产制造成本。中国恩菲研发的短流程制备钒电解液技术相对于传统钒电解液制备技术具有流程短、钒利用率高的特点，制造成本降低了30%~50%，后期随着钒资源开发和新工艺的研发成功，钒储能产业降本优势将愈发突出。在国家政策支持下，钒液流电池储能系统有望在短期内实现规模化、商业化应用，成为储能领域的重要选择。未来，钒液流电池储能系统仍需从多方面进行优化，如重视技术创新和研发、健全回收利用体系等，以实现钒液流电池长时储能产业的可持续发展。

摘要:探究底吹熔炼过程中Pb、Zn、As等杂质元素在产物中的分布特征，以及熔炼参数与杂质元素分布规律的关系，对低品位、高杂质复杂铜精矿的冶炼具有重要意义。本文采用热力学计算软件Factsage理论分析与实际生产数据分析相结合的方法，探讨了Pb、Zn、As在产物中的分布特征及其影响机理，得到以下主要结论。温度升高，有利于Pb、Zn挥发进入烟尘降低其在渣和铜锍中的占比，也有利于促进渣中As向烟尘中转化脱除，但会导致As在铜锍中占比增加；渣铁硅比增加，会使得Pb、Zn在渣中分布占比逐渐降低，在铜锍和渣中占比逐渐升高，而As在渣中的占比会增加；渣中CaO含量升高，会使得Pb、Zn在渣中分布占比降低，在烟尘和铜锍中增加，As在渣中的占比会增加，在烟尘中占比降低；实际生产操作中，可通过提高冶炼温度促进部分杂质元素挥发，在适当降低渣铁硅比提高Pb、Zn脱除率的同时，可配合添加CaO促进As向渣中迁移。实际生产数据统计表明，Pb在铜锍、渣、烟尘中的分布占比分别为23.86%、33.12%、43.02%，Zn分别为4.47%、88.54%、6.99%，As分别为16.58%、15.34%、68.08%。

摘要:高砷高硫金精矿中的金矿物被毒砂（As₂O₃）和黄铁矿(FeS₂)包裹，直接氰化浸出浸出率较低，其预处理工艺一直是研究关注的热点。本文以塔吉克斯坦高砷高硫金精矿为研究对象，在热重分析和热力学分析的基础上采用二段焙烧法进行预处理，脱除大部分砷、硫、有机碳等有害杂质，并对工艺参数进行优化。试验考察了添加剂及焙烧温度、时间对金精矿中碳、硫、砷脱除率的影响，并在最终焙烧产物物相分析基础上进行了焙烧-氰化浸出验证试验，得到以下主要结论。一段焙烧采用弱氧焙烧气氛焙烧脱砷，不需使用添加剂，较优工艺参数为焙烧温度500~550℃、焙烧时间2h；二段焙烧采用富氧气氛焙烧脱硫，较优工艺参数为焙烧温度650~700℃、时间2h；在上述较优工艺参数下的焙烧-氰化浸出的碳脱除率、硫脱除率和砷脱除率分别为91.16%、96.93%和92.52%，金浸出率达到95.30%。该结果相对于直接氰化浸出，金浸出率提高了20%，一定程度上实现了资源的高值化利用，为难处理金精矿高效提金提供了技术依据。

摘要:全溶解法回收废铂催化剂在实际生产过程中仍有难溶物沉积，造成二次污染及铂族资源浪费。本研究将难溶颗粒进行破碎细磨后，取300目左右粉体焙烧，然后将所得粉体在HCl-DCEA体系中进行浸出，考察反应时间、反应温度、液固比、盐酸浓度及DCEA浓度对铂浸出率的影响，并选择具有显著影响的液固比、盐酸浓度及DCEA浓度因素进行响应曲面优化试验。结果表明，对铂浸出率影响的显著顺序为DCEA浓度＞液固比≈盐酸浓度；优化后的工艺条件为浸出时间2h、浸出温度70℃、液固比6∶1、盐酸浓度2.35mol/L、DCEA浓度0.09mol/L，该条件下对废铂催化剂进行回收处理，总回收率达到99.64%。

摘要:Ruthner型喷雾焙烧反应器具有节能、环保和副产物可回收利用等诸多优点，其已被广泛应用于回收钢铁工业酸洗液，但在CeO₂颗粒制备领域还没有应用。当前对实心球形CeO₂颗粒的需求不断扩大，使得应用Ruthner型喷雾焙烧反应器规模化生产CeO₂颗粒具有诱人的前景。由于焙烧反应过程难以通过试验表征，使用ANSYS Fluent仿真软件对焙烧反应过程进行仿真模拟，可直观表现出CeCl₃热解生成CeO2颗粒的过程。本研究首先通过热重试验，验证了铁元素的氯化物和铈元素的氯化物的热解过程完全一致，只是温度不同：CeCl₃液滴在200℃时完全失去自由水，在500℃时完全反应；FeCl₂液滴在180℃完全失去自由水，在420℃时完全反应；FeCl₃液滴在160℃完全失去自由水，在410℃时完全反应，因此使用处理酸洗液的反应器生产CeO₂颗粒理论上可行。进一步，通过使用仿真软件包中的两相流、组分输运等模型，探究反应器内温度场、速度场和浓度场等分布，结果表明在反应器内部，某区域内温度越高，对应的气流、颗粒运动速度就越快。

摘要:铅锌氧化渣熔融还原是得到金属铅和锌的重要步骤，但氧化渣中锌含量升高和铅含量降低会导致熔化温度增加，使得还原工艺条件发生较大变化。本文对高锌含量铅锌渣（Zn≈25%）的还原工艺条件和渣型制度进行了研究，主要考察了还原煤量、还原温度、还原时间、Fe/SiO₂、CaO/SiO₂对铅锌氧化渣中Pb、Zn、Cu回收率的影响。试验结果表明，铅锌渣Pb、Zn、Cu金属回收率随着还原煤量、还原温度、还原时间的增加而增加，但过高的煤比和还原温度不利于Pb、Cu回收率的提高；铅锌渣Pb、Zn、Cu金属回收率随着Fe/SiO₂和CaO/SiO₂的增加而增加，但Fe/SiO₂增加至0.78，CaO/SiO₂增加至0.8时，继续增加Fe/SiO₂和CaO/SiO₂将降低Pb、Zn、Cu金属回收率。试验用铅锌渣的适宜还原条件为煤比1.2~1.4、还原温度1623~1673K、还原时间90~120min、Fe/SiO₂=0.78~1.17，CaO/SiO₂=0.5~0.8。在上述工艺条件下，铅锌氧化渣中Pb、Zn、Cu回收率分别可达84.01%、94.51%、85.8%以上。

摘要:稀土电解槽导电板的分布位置对稀土电解槽的物理场会有影响，为探究稀土电解槽中导电板分布的最优位置，在本次仿真实验中为该导电板的分布引入一个等差数列的分布梯度，通过对不同分布梯度下的槽内物理场仿真数值进行比较，进而得到稀土电解槽导电板最优分布模型。在仿真过程中观察到阴极底部的尖角对实验结果影响较大，在其他条件保持不变的基础上将阴极底部由圆柱优化为半球形，通过与未优化的结构进行对比，验证新型电解槽结构的合理性。仿真结果显示：随着导电板由侧边位置向中间偏移，电解反应时槽内的温度与阳极电势基本保持不变，槽盖板与阳极间的电势差逐渐减小，槽内电流密度缓慢增大。当将阴极钼棒底部由柱状结构改为球状结构后，槽内电势分布更为均匀，电流密度相较于之前的结构也有所增加，优化后的结构能改善局部过热问题，同时也使得电解效率增大。

摘要:铝酸钠溶液中的有机物对氧化铝生产危害较大，目前铝酸钠溶液中腐殖酸浓度测定操作流程繁琐、测定结果准确度低，本文创新性提出了以“萃取-沉淀法”测定的腐殖酸浓度为基础，采用“吸光光度法”快速测定腐殖酸浓度的方法，并探讨进入工业铝酸钠溶液中的腐殖酸在高温循环过程中的降解规律，得到以下主要结论。萃取-沉淀法测定的原理是在反萃溶液中加入钡盐溶液沉淀腐殖酸，然后焙烧沉淀物，通过焙烧产物的质量推算腐殖酸浓度，试验用工业铝酸钠溶液中的腐殖酸浓度为1.80g/L；吸光光度法测定的原理是先通过试验测定吸光度曲线方程Y=1.6298X-0.1628，再测定待测溶液吸光度，吸光度测量值应在0.2~2.0之间，代入方程即可计算出待测溶液中的腐殖酸浓度。温度和时间对腐殖酸的去除影响较大，温度越高，保温时间越长腐殖酸的去除率越高，280℃保温1h后，腐殖酸去除率为68.30%；温度和时间对铝酸钠溶液中的总有机碳，以及丙二酸根、甲酸根、乙酸根、丁二酸根和草酸等小分子酸的质量浓度影响不大，但是草酸根质量浓度在长时间保温后则有较大幅度的增加，工业生产中需关注草酸钠质量浓度的变化。

摘要:快速准确检测硅锆合金中硅、锆含量对于生产具有重要意义，参考行业标准《出口硅铁中硅含量测定氟硅酸钾容量法》（SN/T 1014.1—2001）对硅含量进行测定，对于锆含量较高的硅锆合金，较难完全反应，测定结果偏低；采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锆时，较适用于测定微量或痕量锆，而硅锆合金中锆质量分数大于10%，且含量范围宽，不适用于此方法，其他方法也均存在各种问题。本研究以硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸溶解硅锆合金，将硅转化为氟硅酸，然后与饱和硝酸钾溶液生成氟硅酸钾沉淀，用热水溶解沉淀，以氢氧化钠标准溶液滴定水解析出的氢氟酸，从而间接测得硅的含量；硅锆合金在酸液溶解下，在盐酸介质中，锆与苦杏仁酸生成苦杏仁酸锆沉淀，过滤，灼烧成二氧化锆，称重，通过氧化锆的含量间接换算出锆含量。6次平行测定试验表明硅和锆含量结果的相对标准偏差（n=6）为0.13%~1.39%，准确度试验中加标回收率为96.20%~104.60%，结果表明该方法具有较好的精密度和准确度，能够满足硅锆合金中硅和锆的测定要求。

摘要:本文采用钒钛高炉渣、钒渣、高钛渣、高炉渣等标准样品建立含量范围梯度大的标准曲线，同时测定氯化炉渣中Al、Si、Fe、Ca、Mg、P、Ti、Mn、K、Na、V、Cr。采用熔融制样，以四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂（67∶33）作为熔样体系，讨论了熔融制样熔剂选择、熔片温度、稀释比及脱模剂用量等条件对熔片效果的影响。使用变化理论α系数校正，谱线重叠校正对标准曲线进行校正，对方法的精密度进行了考察，其中相对标准偏差为0.21%~4.20%（n=10）。分析结果与容量法和电感耦合等离子体原子发射光谱法分析结果进行对比，结果令人满意，本方法可适用于氯化炉渣样品成分的快速分析。

摘要:由于硫化精矿中砷含量越来越高，致使烟气处理过程产生的污酸中砷含量也越来越高，同时污酸中含有铜、铁等有价金属。目前污酸除砷方法多以除砷为目的，形成的含砷渣属于危废，还需要二次处理。本研究研发了还原除砷新工艺，首先向污酸中加入硫化砷渣进行脱铜预处理并回收铜，然后用铝粉还原脱铜后液中的砷回收砷，最后向脱砷液中加入硫酸钾回收铝，还原后液回收还原剂后采用两段中和法处理。试验研究结果表明，在加入铜离子摩尔量1.1倍的硫化砷渣、反应温度85℃、反应时间3h的条件下，污酸中的铜含量由2000mg/L降至196mg/L，硫化铜渣返熔炼配料系统；在还原温度70℃、还原时间2h，还原剂用量1.8倍的条件下，砷的还原率大于96%，还原后液中的砷含量低于300mg/L，得到的砷渣品位大于95%，可用于后续制备高品位单质砷；在硫酸钾用量1.1倍、反应温度常温、反应时间2h的条件下，溶液含铝3.6g/L，得到的明矾可达到《工业硫酸铝钾》（HG/T2565—2007）一等品标准。该方法除砷效果好，且能将污酸中的砷转变为具有经济价值的砷产品，还不会产生硫化氢气体，具有应用推广价值。

摘要:铍是一种有毒金属，对人的身体会造成极大的危害，工业生产中会产生大量的含铍废水，造成极高的生态风险。本文基于前期的研究，综述了不同处理方法(沉淀法、吸附法、离子交换法、溶剂萃取法和生物法)对含铍废水中铍去除的材料用量、处理所需pH值、处理选择性、去除效率、去除机理及回收性能等方面的优劣，以期为开发出绿色高效的除铍方法及综合利用铍资源提供参考。传统的沉淀法在治理铍废水过程中会产生二次污染，并且沉淀剂的使用量较大；吸附法虽然可回收铍，但竞争离子对吸附效果有影响、吸附成本高，开发新型吸附材料、制备廉价吸附剂，才能提高其工业应用价值；离子交换法同样可以回收铍，但工艺废水难以处理，且树脂易氧化失效、费用较高；溶剂萃取法主要用于矿业加工的提取阶段，不适合用于处理工业铍废水；基于生物改性的生物吸附材料则具有使用量低、处理范围广、不易造成二次污染以及选择吸附能力强等优点。因此，研发新型处理工艺，寻求环境友好、价格低廉、处理性能优异的处理方法，是实现高效处理含铍废水的未来发展趋势。以下几点可能成为重点研究方向：制备对铍具有高选择性吸附性能的吸附剂，比如负载碳酸根、磷酸根和羟基等基团的吸附剂；开发高吸附容量的生物吸附剂；综合各种处理方法的优点，开发新型处理工艺。

摘要:稀有金属支撑着各国经济的发展和高精尖技术的进步，我国稀有金属储量大、原矿品位高，但分布稀散、人均可利用量少且提取率较低。富矿资源的消耗并不能完全满足工业生产需求，因此从低品位矿石中提取或从废矿、废弃物中回收稀有金属已成为目前研究的热点。固废的堆积严重影响地下水和表层土壤的酸碱平衡、造成严重的重金属污染、破坏生态系统原有的稳态结构。研究表明固废中富集了大量稀有金属元素，利用生物浸出技术从固废中浸提稀有金属可以极大提高固废附加值。本文介绍了多种常见固废的产量和理化性质、生物浸出机理、分类和工艺，并总结了常见固废生物浸出技术的研究进展。结果发现，目前的固废生物浸出技术仍存在智能化水平低、短期收益低、周期长、工艺链路复杂等诸多问题，有新型浸矿菌种的选育、微生物对固废的适应性、针对单一元素特异性浸提的难点和突破点，并提出了向新质生产力靠拢、发展智能化生物浸出技术、优化工艺结构的一系列建议。固废的综合利用仍处于不断发展的阶段，研究开发资源节约型、环境友好型的生物浸出技术对稀有金属资源的高效利用有重要意义。

摘要:稀土电解过程中阳极侧壁产生的气泡会改变阴阳极极间电场分布，引起极间电阻增大、电压升高、电解效率降低，从而影响电解槽的稳定运行。所以，系统分析阳极侧壁气泡的成核、长大、聚并及脱离等生长行为和规律对稀土金属的提取具有十分重要的意义。本文根据相似原理，进行水电解低温实验，按照与稀土电解槽1∶2的几何比例设计，通过铂丝嵌入环氧树脂的方法制备微电极。实验结果表明，垂直微电极侧壁面气泡成核、生长和脱离过程符合经典的气泡生长规律公式D(t)=βt^1/3；为观察气泡之间的聚并、脱离行为，在微电极表面设计三个间距为500μm的成核点位，通过高速摄像机拍摄发现，微电极表面下方和中间的两个气泡率先发生聚并变为一个气泡，聚并时间为0.05s，随后吸引上方的气泡与之发生聚并，最终三个气泡合并为一个大气泡脱离微电极，气泡的脱离时间为5.06s，脱离直径约为1352.03μm。结合数值模拟的方法，进一步解释气泡之间的聚并过程，结果表明，电极表面的缺陷大小会影响气泡的脱离时间，气泡下侧与电极表面的三相接触位置会产生一个向上的涡旋，加速气泡的脱离，正确利用气泡的聚并行为可以减小稀土电解槽的槽电压，从而提高电解效率。

摘要:针对基于微细异相净化钢液技术生产稳定控制要求，以微爆性复合球体为研究对象进行试验和数值模拟研究，基于HJC模型研究复合球体爆裂反应时动能和等效应变的影响规律，分析起爆位置、复合球体各层尺寸及原料配比等因素对爆裂反应的影响，得到如下结论：制粉过程中CaCO₃粉末分布均匀时能够均匀起爆达到最佳效果；爆裂发生时产生的动能大小与质点的飞散距离成正比，相同尺寸和密度的复合球体多点均匀起爆时动能最大，弥散效果最佳，覆盖范围最广；复合球体的外层厚度越小反应效果越佳，中间层厚度为5mm时反应产物飞散距离最远；复合球体CaCO₃与CaO的配比在1∶10时反应产物分布最广泛。

摘要:阳极炭渣是铝电解过程中产生的有害固体废物，企业多通过火法工艺燃烧炭来回收其中的电解质，但处理过程存在燃烧不充分、电解质回收率低、燃烧动力学不清晰问题。本文采用TG-DSC分析及动力学分析研究阳极炭渣燃烧性能及动力学控制条件，分析升温速率对燃烧过程的影响规律，得到如下结论。升温速率对阳极炭渣的燃烧影响较大，当升温速率为30K/min，着火温度和最大失重温度分别升高至525.79℃和1085.79℃，最大失重速率降低至0.22%/℃，可燃性指数C降低，着火指数Ci增加，着火时释放热量升高至790.38kJ/g；阳极炭渣电解质含量高，导致颗粒表面和内部温度不同步，着火模式为非均相着火，不受升温速率的影响；Coats-Redfern积分法计算结果表明，阳极炭渣在温度476~886℃的燃烧拟合结果符合化学反应函数模型g(α)=(1-α)^-1/2，限制性环节主要由化学反应控制；在温度886~1100℃的燃烧拟合结果符合一维扩散积分函数模型g(α)=α²，限制性环节主要由扩散控制。