中国有色冶金

摘要:针对攀西地区钛精矿的低钙高镁问题，本文采用补充空气和不补充空气两种方式对其进行预氧化焙烧，利用MLA矿物分析系统对不同焙烧温度、焙烧时间和氛围的钛精矿焙烧产物进行矿物组成、显微结构嵌布特征等分析，并在此基础上对物料特性进行讨论。结果表明，在不补充空气条件下，钛精矿中的磁铁矿氧化成赤铁矿，并与未氧化的钛铁矿固溶形成钛赤铁矿，具备固溶体分离结构。随着焙烧温度升高，钛铁矿的连生体矿物比例增加，单体比例减小，解离度变差。在补充空气条件下，先结晶生成的金红石呈他形，颗粒尺寸约6μm；后结晶生成的铁板钛矿呈自形与半自形，颗粒尺寸约10μm。铁板钛矿包裹金红石等矿物颗粒，具备粒状嵌晶结构，其解离效果差。钛精矿经氧化焙烧后，矿物间形成的晶界、孔洞改善了其冶金动力学及热力学条件。相比之下，补充空气氧化比不补充空气氧化效果好，适宜的氧化焙烧参数为焙烧温度1200℃、保温时间80min。

摘要:攀西钛精矿电弧炉冶炼产出的酸溶性钛渣具有钛品位低及高镁低钙的特性，目前主要应用于硫酸法制备钛白粉；为延伸攀枝花钛产业结构，本文以该酸溶性钛渣为原料，采用硅热还原法进行了Ti-(55~70)wt.%Si合金制备试验，并分析了不同试验方案的渣金分离效果和影响因素，以及合金产物的微观组织结构形貌和金属元素分布规律。结果表明，在考虑合金过热度和密度条件下，Ti-60wt.%Si合金熔体渣金分离效果最好；合金组织中最主要的物相为Si相、TiSi2相、TiFeSi₂相和Ti(Fe, Mn)Si₂相；最佳合金分离效果下，得到的实际合金成分为Ti-56.29wt.%Si-6.6wt.%Fe-0.41wt.%Mn；Ti、Fe、Si和Mn的回收率分别为：89.8%、93.5%、92.1%和94.4%。酸溶性钛渣经硅热还原后得到实际合金成分趋向于亚共晶Ti-（51.4~67.17）wt.%Si，能够为电磁定向凝固分离制备C54-TiSi₂提供原料，因此，该工艺开展能够拓展酸溶性钛渣的用途，将酸溶性钛渣的应用向钛产业链下端拓展。

摘要:本文以钛精矿和无水碳酸钾为原料，通过氧化焙烧工艺原位合成钛铁酸钾复合材料，并对不同焙烧温度条件下制备出的焙烧产物进行表征和光催化降解性能评价。通过XRD、XPS、UV-Vis和SEM对焙烧产物的物相组成、价态、光谱吸收和微观形貌进行表征。结果表明，氧化焙烧后焙烧产物主要由铁酸钾、钛酸钾和钛铁酸钾组成，铁酸钾和钛酸钾不均匀附着在钛铁酸钾晶体表面；铁和钛元素分别以Fe3+和Ti4+的形式存在。焙烧温度为750℃、850℃和950℃时，所合成的钛铁酸钾复合材料的能带间隙分别为1.25eV、1.15eV和1.45eV。光催化性能测试结果显示，随着焙烧温度的增加，焙烧产物对亚甲基蓝的光催化降解性能先升高后降低，在850℃的焙烧获得的钛铁酸钾复合材料达到最优，其降解率值可达98.3%；甲基橙作为污染物时，随着焙烧温度增加，焙烧产物降解效果越好，1000℃时其降解率值为56.6%。

摘要:本文以钛白粉为原料，钢渣为骨架，石墨为还原剂，淀粉为造孔剂，聚乙烯醇溶液为粘结剂，采用高温焙烧原位制备Black TiO₂/钢渣/石墨多孔材料，并对其光热转换性能进行了系统研究。通过XRD、SEM、XPS和UV-Vis等手段对多孔材料的物相、微观结构、表面元素组成与价态和光吸收能力进行表征，同时测试了材料的孔隙率和光热性能。研究结果显示，多孔材料的主要物相由锐钛型TiO₂、CaTiO₃、C和Ca₃Mg(SiO₄)₂组成，各物相之间边界清晰。通过高温焙烧，部分Ti⁴⁺被还原成Ti³⁺且形成氧空位，从而成功制备了Black TiO₂。孔隙率测试表明，淀粉配比为21.74%的多孔材料的孔隙率为30.5%，并拥有最小的禁带宽度。光热性能测试结果表明，随着淀粉配比的增加，多孔材料的水蒸发速率和蒸发效率均呈现出先显著提高后略有降低的规律；在TiO₂、石墨粉、聚乙烯醇溶液和钢渣质量比固定为1∶1∶1∶4，淀粉配比为18.52%时，多孔材料水蒸发速率和光热转换效率分别可达1.47kg·m^-2·h^-1和69.18%。

摘要:惰性阳极铝电解技术是未来铝工业持续低碳发展并实现碳中和目标的一项重要技术，惰性阳极材料是实现惰性阳极铝电解技术的核心之一。近年来，国内外学者对铝电解用惰性阳极材料进行了广泛研究，并取得了长足进展，本文着重整理分析了金属合金、NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极以及惰性阳极铝电解技术的最新研究进展，重点从烧结制备工艺优化、陶瓷相优化、金属相优化三个方面讨论了NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极材料性能提升的方法和研究现状，并阐明了NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极的导电机理和腐蚀机理。最后，归纳了当前惰性阳极材料研究中可以明确的重要结论，并认为采用竖式电极结构、金属陶瓷惰性阳极的铝电解技术是未来工业化的主要方向，研发需要解决的主要问题是提高惰性阳极的耐腐蚀性能，同时兼顾平衡力学性能（抗热震）和导电性能，陶瓷相优化将成为提高金属陶瓷耐蚀性和导电性的重点，金属相的优化目标是提高金属陶瓷抗热震性能以及配合陶瓷相在电解过程中形成动态致密的耐腐蚀膜层。

摘要:近些年来离子液体中电沉积制备铝及铝合金镀层的电沉积技术作为一种新型绿色工艺而备受关注，且铝及铝合金镀层在航空航天、电子、汽车等诸多领域得到广泛应用。离子液体作为电解质具有导电性高、电化学窗口宽等优点，采用离子液体电沉积铝及铝合金镀层能够有效提升镀层的耐蚀性、强度和硬度等一系列性能，这为一些耐蚀性低、力学性能差的材料的加强提供一种可行性的方法。本文系统综述了近些年来不同离子液体体系电沉积铝及铝合金的研究进展，重点介绍不同类型离子液体电沉积铝及其合金的现状和优势，并针对其缺点及改进措施进行分析和总结。AlCl3型离子液体存在稳定性较低、合成工艺复杂等缺陷，限制了其工业方面的应用；加入适量添加剂可以弥补液体稳定性不足、制备工艺复杂、制备原料昂贵等缺点，但还存在黏度大、成本高等问题。目前多功能性离子液体正在成为化学和材料科学中的一个重要研究领域，随着研究的深入和技术的发展，预计离子液体将在未来的工业生产中发挥更大的作用。

摘要:本文利用侧吹熔炼工艺对含锌粉尘开展熔融脱氟氯工艺研究，利用热力学软件FactSage计算得到了四元ZnO-Fe₂O₃-CaO-SiO₂渣型，并进一步考察了冶炼温度对侧吹熔炼渣黏度和流动性的影响。通过对冶炼产物中关键元素进行分析检测，得到了侧吹熔炼工艺条件下Zn、Pb、F、Cl、Ag等关键元素的分布及走向。试验结果表明，在采用喷吹天然气供热、铁硅比（Fe/SiO₂）为1、钙硅比（CaO/SiO₂）为0.5条件下，当冶炼温度高于1400℃时，熔渣熔化效果良好；当熔炼温度低于1400℃时，熔渣熔化效果较差。侧吹熔炼工艺处理含锌烟灰得到冶炼渣的主要物相是Ca₂ZnSi₂O₇、Fe₃O₄、Zn₂SiO₄和ZnFe₂O₄，侧吹烟尘的主要物相是ZnO、NaCl、KCl和K2ZnCl4。经侧吹熔炼工艺处理后，熔渣中氟元素含量可降低至0.057%，原料中氟元素的脱除率超过85%；熔渣中氯元素含量可降低至0.0091%，原料中氯元素的脱除率超过99%。本文利用0.28m²侧吹炉扩试装置初步验证了侧吹熔炼工艺处理含锌粉尘的可行性，为国内外企业在双碳减排战略目标下提供了处理含锌粉尘脱氟氯的新思路。

摘要:铜渣火法贫化技术的实质是在高温铜渣中加入硫铁矿或碳质还原剂，使渣中的磁性铁还原成FeO，铜则以铜锍的形式聚集，最终实现铜从渣相中分离。生物质作为一种可再生资源，是碳质还原剂的优选物料，本研究以铁硅橄榄石型熔渣为原料，通过单因素条件实验，对比了生物质和煤粉分别还原铜渣的效果，并考察了生物质配比、氧化钙配比、二氧化硅配比、还原温度、还原时间等不同冶炼条件对渣中铜回收率的影响。结果表明，在还原温度1310℃、保温时间120min、生物质配比1%、氧化钙配比0.5%、二氧化硅配比0.5%、硫铁矿配比1%的较优试验条件下，渣上层铜含量从1.49%降低至0.42%，达到了煤粉直接还原贫化铜渣的效果。从环境效益角度分析，生物质较煤粉更适合作为铜渣贫化的碳质还原剂。

摘要:在砷化镓生产过程中，产生大量废料，该废料的回收是目前镓生产的重点研究课题之一。本文综合目前各类砷化镓废料回收工艺的优点，针对目前回收过程中的问题，提出浸出-萃取-电积工艺，浸出采用洗镓盐酸液作为浸出液。研究在浸出、萃取、电积等机理分析的基础上，对相关工艺条件进行了条件试验，得到以下主要结论。浸出过程在洗镓盐酸液低酸条件（酸度为1mol/L）下通过控制升温梯度控制浸出体系电位，终点温度75℃，浸出时间4h，砷浸出率达到96%以上，镓浸出率达到97%；萃取采用P204为萃取剂，两级萃取，镓萃取率达到99%，同时P204对砷无萃取效果，镓与砷的分离效率达到99%以上；反萃使用150g/L NaOH为反萃剂，相比O/A为2/1，镓反萃率达到99.9%；通过在反萃液中添加0.15g/L EDTA，电流效率由41%提高至78%，有效提高了能源利用率；将电积后液作为反萃剂进行循环利用，经过3次循环实验，镓浸出率稳定在97%，镓萃取率稳定在99.6%，反萃率稳定在99.9%，电流效率稳定在78%，循环使用电积后液，对反萃效率以及电流效率均无明显影响，循环利用效果优异，镓直收率达到96%。该工艺过程无砷化氢剧毒气体产生，且有效回收了砷化镓废料，实现了镓与砷的高效分离，具有应用推广价值。

摘要:针对目前镓提取效率低的问题，本研究以壳聚糖为载体，通过戊二醛的交联反应，接枝丙烯酸功能单体，同时结合离子印迹技术，合成了对镓具有良好吸附性能的镓印迹壳聚糖树脂，并借助FT-IR光谱和扫描电镜表征树脂表面的官能团和形貌，通过吸附试验研究了该合成树脂在模拟溶出液中的吸附动力学过程，溶液pH及竞争离子对树脂吸附性能的影响，及合成树脂的重复利用性。结果表明，镓印迹树脂表面形成粗糙多孔的结构；该树脂对镓的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型，吸附过程是以化学吸附控制为主的单分子层吸附，饱和吸附容量为16.28mg·g^-1；该树脂的最佳使用pH值范围为5~7；镓相对于钒和铝的选择性系数分别为12.50和9.87，表现出较好的镓吸附性能；该树脂在吸附和解吸循环重复七次后，吸附容量依旧保持在原来的80%，具有较好的重复利用效果。

摘要:针对目前硫酸锰溶液除钙过程烦琐、能耗高、成本高的问题，本文采用P204萃取溶液中钙离子的方法进行了试验探索，在确定水相pH值的基础上，考察了P204皂化率、反应温度、混合时间、P204体积浓度和萃取级数等对萃余液中Ca浓度的影响，得到以下主要结论。实际萃取反应终点pH值低于最佳pH值2.5~3.0，在萃取过程中需要通过有机相的皂化率来避免pH值过低反应终止；最佳萃取工艺参数为P204皂化率10%、系统温度35℃以上、混合时间4min以上、P204体积分数20%、萃取级数大于41级，此条件下萃余液中的Ca含量指标符合《HG/T 4823—2015 电池用硫酸锰》标准中ω_Ca≤0.01%（即ω_Mn:ω_Ca≥3200）的要求；该方法一方面避免了氟离子的引入，消除氟离子对下道工序的干扰；另一方面大幅度削减酸碱使用量，实现了低成本纯化硫酸锰溶液，具有推广价值。

摘要:太阳级硅制备过程中B杂质难以去除，合金-造渣复合精炼具有较好除B效果，但因渣系中均含有氧化物，精炼温度需要控制在1500℃以上，能耗较高。本研究采用冰晶石（氟铝酸钠）作为渣系材料，利用氟铝酸钠低熔点与良好的流动性，将冶金级硅与铜结合，通过合金造渣法实现低温下高效复合精炼除B，并考察了不同冷却速率、水淬温度和渣金比条件下铜硅合金-冰晶石熔盐体系中杂质B的含量变化及赋存状态。试验结果表明，在3~0.05℃/min范围内，冷却速率越低，B平衡分配系数越大，硼由合金相偏析到冰晶石相中的能力越强，越有利于硼杂质的去除；在共晶点（810℃）到液相点（910℃）范围内，水淬温度越低，B平衡分配系数越大，B去除效果越好；在渣金比1∶2到10∶1范围内，渣金比越高，B平衡分配系数越大；样品渣相中含有B化合物，说明B杂质由合金偏析至渣相中，低温下复合精炼可以有效去除B杂质。

摘要:铜锍，也称冰铜，主要成分为Cu2S和FeS，能够捕集精矿石中金、钯、铂等贵金属，其中金、钯、铂等的测定意义重大，目前行业标准中缺少铜锍中钯、铂的测定方法。本文在铜锍样品成分分析的基础上，针对铜锍中高铜量和高硫量，优化了火试金富集参数（铜锍样品称取量10g、无水碳酸钠加入量20g、熔渣硅酸度为0.75、氧化铅加入量200g、硝酸钾加入量10g），通过加入30mg纯银作为保护剂可以有效避免铜锍中金、钯、铂等贵金属的损失，创新性采用无水硫酸钠作为覆盖剂，并采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）同时测定贵金属合粒溶液中的金、钯、铂含量。结果表明，本方法测定金、钯、铂的相对标准偏差（RSD，n=11）分别为0.46%~3.66%、0.68%~4.68%、3.19%~4.87%；测定金属的加标回收率在97.9%~105.6%之间。本研究所建立的方法无产生明显的基体效应和谱线干扰，具有较高的准确性和可操作性，可满足企业生产过程中对于铜锍中金、钯、铂的质量控制要求和第三方检测机构的日常分析检测要求。

摘要:铁钼催化剂材料在化工领域应用十分广泛，不同钼含量的铁钼催化剂在不同的催化反应中具有不同的催化性质和催化效果，钼含量的准确分析对铁钼催化剂的生产具有指导作用。目前国家标准和行业标准中针对钼含量的测定分析主要是钼铁（钼含量50%~75%）和钼精矿（钼≥40%），而铁钼催化剂中钼含量通常在20%~50%之间，且含有其他元素，样品前处理方法与国家标准和行业标准存在差别，需要建立新的分析条件参数满足生产需求。本研究考察了溶样条件、沉淀生成参数、灼烧温度等对测定结果的影响，对条件参数进行了优化，确定最佳条件为四酸（HCl+HNO₃+HF+HClO₄）溶样法溶解样品、乙酸铅沉淀剂滴加速度3~5滴/s、沉淀陈化时间45min、陈化温度70℃、沉淀洗涤次数15次、沉淀灼烧温度550℃，在此条件参数下，钼酸铅重量法可有效分析铁钼催化剂中钼的含量，相对标准偏差在0.20%以下，样品的加标回收率在98.0%~101.4%之间，能够满足铁钼催化剂中钼含量测定的准确分析要求。但由于钨对钼含量测量产生干扰，因此本试验方法不适用于含钨的铁钼催化剂试样。

摘要:有色冶炼废水中含有大量的重金属、难降解有机物、NH+4-N等，生物处理技术因其成本低和可持续性受到了广泛关注。本文在文献计量分析基础上对不同类型生物技术的性能特点进行了阐述，并对未来生物技术的发展进行了展望。文献计量分析证实采用生物技术冶炼废水是未来的主流技术，但在基础研究方面仍旧缺乏、不够深入；驯化后的MBR（Membrane bio-reactor）侧重于去除重金属污水中的氮素和有机物，BF（Biological filter）、SBR（Sequencing batch reactor）更适用于同时去除包括重金属在内的多种污染物，通过工艺改进、耦合可以有效应对含多种重金属的污水；菌剂技术更加清洁、可持续，不仅可以应对多金属共存的高浓度污水，还可以通过矿化实现有色金属回收，但是应用时需要采取措施加以固定，考察菌株之间的相互竞争、协同关系，探明最优参数；微生物电化学技术、植物-微生物耦合技术、菌藻共生技术是近年来新发展的废水处理技术，三者可以相互耦合形成高效污水处理集成技术体系。未来，构建多技术集成体系和循环经济技术体系是重要的关注方向。

摘要:炼钢粉尘是冶金工业产生的固废之一，富含Zn元素，如何将其资源化利用对冶金工业的绿色低碳发展具有重要意义。炼钢粉尘中Zn主要以ZnFe₂O₄形式存在，其结构稳定难以破坏，本研究采用CaO焙烧改质，将ZnFe₂O₄转化为ZnO，再通过稀盐酸选择性浸出Zn元素；探究了CaO改质、pH值、温度、固液比对改质炼钢粉尘中Zn等元素溶出的影响规律。CaO改质可有效地将ZnFe₂O₄转化为Ca₂Fe₂O₅和易于溶解的ZnO，从而提高了Zn的溶出率，并且使Fe元素难以溶解；随着pH值的降低改质粉尘中主要元素的浸出率都升高；提高温度和降低固液比都有利于Zn的浸出，并且温度升高会抑制Si的浸出。在pH=3、温度50℃、固液比1∶25的条件下，Zn浸出率为72.73%，而Fe不溶出，实现了Zn的选择性浸出，同时提高了浸出效率。浸出后，浸出液可通过电解沉积回收金属Zn；浸出渣主要由Ca₂Fe₂O₅组成，可作为冶金熔剂再利用。