中国有色冶金

摘要:高温合金在航天、航空、能源等高端制造业得到了广泛应用，每年产生大量的废旧料，废旧高温合金的净化与再生技术对推动我国高技术产业的健康发展具有重要意义。高温合金中的夹杂物主要来源于熔炼过程中的化学反应、服役环境中的元素污染以及加工存储过程中的外来杂质。这些夹杂物根据成分和形态可分为氧化物、硫化物、氮化物等多种类型，这些夹杂物的存在会显著降低材料的机械性能、耐腐蚀性和疲劳寿命，甚至导致关键部件失效。6种主流净化工艺包括机械滚磨、电渣重熔、真空感应熔炼、泡沫陶瓷过滤、电子束熔炼和底吹气泡浮选技术。其中，机械滚磨适用于表层夹杂物的去除，成本较低但处理深度有限；电渣重熔能有效去除大尺寸夹杂物，但存在能耗较高的问题；真空感应熔炼可显著降低氧、氮含量，但对已形成的夹杂物去除效果一般；泡沫陶瓷过滤对微米级夹杂物有良好拦截效果，但属于消耗性工艺；电子束熔炼净化效果优异但设备复杂且能耗巨大；底吹气泡浮选对小尺寸夹杂物去除效率高，但工艺稳定性有待提升。未来，废旧高温合金回收的研究应着重于开发高效低耗的新型复合净化工艺，提升工艺的连续性和自动化水平，同时建议建立完善的废料回收体系。

摘要:废旧电路板（WPCB）中含有大量有价金属及有机物和玻璃纤维，其中铜含量占比较高，对WPCB中的铜进行回收不但能缓解铜资源短缺问题，还能解决WPCB的环境污染问题。目前的研究大多集中在WPCB中有价金属资源的回收，而对非金属部分中有机物关注较少。非金属组分中溴化阻燃剂是危险致癌物质，在金属回收过程中对溴进行固定或者回收利用尤为必要。WPCB的处理方法包括火法冶金工艺、机械处理法、湿法冶金工艺、热解法、微波处理技术和生物处理技术。其中，火法冶金工艺虽然应用最广，但回收过程中会产生有毒有害物质，工艺还需完善；机械处理法分离效果并不理想，常用于WPCB的预处理；湿法冶金工艺产生较多的废水，需配备相应的废水处理系统；热解法可以回收有机物和能量，有价金属资源回收率高，而且操作简单，可抑制二噁英等有害物质产生，应用前景较好；微波处理技术和生物处理技术仍处于实验室阶段，需要在工艺参数、浸出机理的研究、工程化应用方面深入研究，推进产业化应用。未来，提高非金属物质回收利用价值、简化工艺流程、降低回收过程中产生的污染物、深入研究溴的迁移机理是WPCB回收利用的研究方向。

摘要:了解硒提纯制备专利技术是掌握硒纯化技术研究进展的重要路径，本文对硒提纯与高纯硒制备相关专利进行了统计分析，整理了国内外硒提纯与高纯硒制备技术，并探讨了各提纯工艺的优缺点。全球来看，中国和日本是硒提纯与高纯硒制备技术专利申请主要国家，我国该领域专利申请单位主要集中在云南省和广东省。湿法提纯工艺、火湿法联合工艺及真空蒸馏工艺适用于含硒物料提纯制备硒品位＜99.9%的硒产品，其中真空蒸馏与氧化除碲、熔析造渣等工艺联合可实现硒碲良好分离，同时设备简单、成本低，具有工业化应用工前景；氧化挥发工艺适用于提纯制备4N以上纯度硒产品，该工艺硒回收率高，但原料适应性差，挥发设备自动化程度低，未来自动化和环保提升是改进方向；区域熔炼工艺适用于制备5N以上高纯硒，但设备要求高、处理规模小、原料适应性低，专利申请及研究较少。未来，单一的提纯技术难以实现高纯度硒的制备，多提纯工艺联合将是未来高纯度硒制备技术发展方向，另外，设备自动化、智能化也是硒提纯及高纯硒制备领域攻关的重点。

摘要:固体氧化物燃料电池（SOFC）电解质作为离子传输的重要载体，直接决定着SOFC的运行温度和电化学效率。根据SOFC的运行温度电解质材料分为高温电解质（＞850℃）、中温电解质（650~850℃）和低温电解质（＜650℃）。氧化钇稳定氧化锆（YSZ）是高温电解质中应用最多的离子传导型电解质，其氧离子电导率偏低，高温运行条件下电池寿命短；氧化钪稳定氧化锆（ScSZ）和LaGaO3基电解质都适用于中温SOFC，ScSZ电解质因原材料成本较高限制了其商业化应用，LaGaO3基电解质由多种元素合成制备，容易引入杂质相，进而增大材料内阻；氧化铈基（GeO2）材料和具有立方萤石型结构的氧化铋（δ-Bi2O3）材料在低温环境中具有稳定的离子电导率，然而，这两种材料在氧化还原气氛下易被还原，从而导致SOFC电池内部短路；BaCeO3基质子传导型电解质的研发尚处于初级阶段，其掺杂改性机理复杂，仍需要进行深入理论分析。未来，降低电解质材料使用温度、稳定电解质材料晶相结构、提高电解质材料离子电导率和降低电解质材料的制备成本是SOFC电解质研究和发展的重要方向。

摘要:针对目前回收废旧锂离子电池工艺的高酸耗和高能耗问题，本文以电解后的废旧523型镍钴锰正极材料为原料，硫酸+盐酸羟胺作为浸出剂，进行了镍钴锰浸出试验，考察了各工艺条件对浸出率的影响，并对浸出前后的正极材料进行了表征分析，还对浸出过程进行了动力学分析，得到以下主要结论。该体系较优浸出条件为盐酸羟胺浓度1.5mol/L、硫酸浓度1mol/L、浸出温度75℃、液固比25mL/g、浸出时间60min，此时镍、钴、锰的浸出率分别为96.84%、99.87%、97.35%；XRD谱图分析表明，浸出后的物质几乎没有峰，只有微弱的NiO和MnO2的峰偏移，SEM图分析表明，浸出后正极材料呈现出小块的破碎粉末，表明其中的有价金属已被浸出；浸出动力学研究表明，本试验的浸出过程适合采用Avrami方程进行拟合，镍、钴、锰的活化能分别为8.3779kJ/mol、4.6836kJ/mol、4.9614kJ/mol，浸出温度对反应速率常数的影响不大，浸出过程受扩散控制。本研究结果为废旧锂离子电池的回收提供了有效的湿法浸出工艺，并为相关领域的理论研究与应用提供了参考。

摘要:本研究以铝湿法处理过程产生的脱盐铝灰为试验原料，通过碱性焙烧技术对脱盐铝灰进行处理，生产可供电解铝使用的原料。首先从热力学角度分析了焙烧处理技术的理论可行性，探究了不同温度条件下α-Al₂O₃、MgAl₂O₄与Na₂CO₃反应的吉布斯自由能，确定化学反应发生条件，并利用X射线粉末衍射技术对理论分析结果进行了验证。在此基础上，研究了Na₂CO₃用量、焙烧温度、焙烧时间对铝回收率的影响。结果表明：1000℃以上，脱盐铝灰中的α-Al₂O₃、MgAl₂O₄均可与Na₂CO₃反应生成NaA_lO₂，在焙烧温度1000℃、Al与Na₂CO₃质量比1∶2、焙烧时间3.5h的条件下，铝元素的回收率达到97.08%。碱性焙烧回收脱盐铝灰中的铝元素技术可行，不仅提升了脱盐铝灰的资源化利用价值，也实现了铝元素在铝行业内的循环利用。

摘要:国内部分锌浸出渣浮选银精矿锌含量高（Zn 18%~20%），对后续银提取不利。针对此问题，本文先采用配碳微波焙烧工艺对其进行了预处理，目的是提高铁酸锌的分解率，然后利用低酸条件下氧化锌优先于氧化铁溶出的特点，对焙烧后物料进行选择性浸出，以实现锌的尽可能多浸出及铁的尽可能少浸出。配碳微波焙烧的优化条件为微波功率1.2kW、配碳量8%、焙烧温度700℃、矿粉粒度-150目(0.1mm)、焙烧时间60min，此条件下获得的产物中可溶锌率可达到88.72%；选择性浸出的优化条件为浸出液终点pH值2、液固比5∶1、浸出温度70℃、浸出时间90min，在该条件下，锌和铁的浸出率分别为88.53%和41.68%；锌浸渣浮选银精矿经过微波还原焙烧和低酸浸出后，原料中约93.5%的银富集到浸出渣中，银的品位提高了约2.3倍；物料中的难溶锌主要是未分解的铁酸锌，其在微波焙烧过程中被硫酸铅和硫酸钙包裹在体积较大的颗粒中，难以浸出。

摘要:钨钼反萃液中残余有机相，不仅造成有机相的损失，还会降低钨钼收率；大孔树脂具有多孔网状结构，比表面积大，具有亲油疏水性，对有机相具有良好吸附性。本研究选择SD300大孔树脂对钨钼碱萃反萃液中残余有机相进行吸附、解吸及再生循环试验，得到以下主要结论。在吸附温度20~40℃、吸附流速2~3BV/h的条件下，树脂有机相穿透吸附量大于0.85g/mL，TOC去除率98.5%以上；在解吸温度20~40℃、解吸流速1BV/h的条件下，乙醇用量小于2.5BV，解吸率大于99%，树脂再生后有机相穿透吸附量大于0.85g/mL；树脂经过10次吸附-再生循环后，有机相穿透吸附量0.850g/mL，TOC去除98.51%，相较第1次下降比例分别为5.09%和0.41%，树脂再生性能良好；树脂解吸液与碱萃空白有机相掺搭体积比为1/100时，负载有机相钨含量35.06g/L、钼含量3.53g/L。该方法适用于钨钼含量较高的高盐溶液，且处理量大、吸附效率高、解吸操作简单、能耗少、树脂可循环利用，从根本上解决了钨钼萃取过程中难溶油性渣问题，提高了钨钼等有价离子的收率。

摘要:在铝电解生产过程中，氟化铝的添加量对维护电解的高效和稳定起着关键作用，目前多通过工艺经验决定，而实际上其与氧化铝检化验数据、铝水平、电解温度等多个因素存在复杂的非线性关系，呈现出动态变化性，仅凭经验难以进行准确决策。本文针对铝电解过程的非线性、大时滞和强耦合特点，在BiLSTM网络基础上融入软注意力机制，构建了高精度的氟化铝添加量预测模型，并进行了大量的数据训练、测试与验证，实验结果表明所提出的算法在预测氟化铝添加量上展现出很高的预测精度。该模型利用XGBoost算法获取局部特征，提升模型的预测准确性和运行效率；模型结合了双向LSTM，能同时考虑数据前后依赖关系，通过注意力机制动态调节特征权重，增强了预测精度；XGBoost-BiLSTM-Attention模型的平均误差为0.014，平均百分比误差为2.64，线性拟合度达到0.963，整体性能均超过现有模型。该预测模型展现出良好的预测效果，为铝电解生产过程中精准控制氟化铝添加量提供了重要的决策指导，模型的预测结果对提升铝电解槽生产效率、降低能耗和实现精准控制具有重要价值和意义。

摘要:粉尘、氮氧化物（NO_x）、二噁英类污染物的排放值是垃圾焚烧发电领域烟气净化的重要考核指标，结合脱硝催化剂和除尘器的功能，寻求一种可实现粉尘、氮氧化物、二噁英协同一体化脱除的功能材料，将有效缩短烟气净化工艺流程。本文基于复合结构原则构建VMo/CeTi基低温脱硝催化剂与聚四氟乙烯（PTFE）滤料耦合的复合功能滤料，并考察了该滤料的低温NH₃-SCR催化性能、二噁英模型化合物（呋喃和1,2-二氯苯）降解性能以及除尘效率，特别探究了其在含水含硫气氛条件下的稳定性。研究发现，复合功能滤料不仅表现出良好的低温NH₃-SCR催化和降解二噁英模型化合物的性能，还具有较好的水汽和SO₂耐受性。表征分析发现，复合结构功能滤料上催化剂固载稳定性较好，喷吹500次脱落率为0.2%；催化剂粉体分布均匀，易暴露更多活性位点，保留催化剂的脱硝和二噁英模型化合物的降解性能；NH₃-SCR反应过程中活性组分表面价态循环变化所引发的电子转移、羟基自由基结构的消耗与再生以及水的生成，将促进二噁英模型化合物的水解开环，实现氮氧化物和二噁英的协同脱除；柔性PTFE滤料（PTFE纤维）基体为催化剂粉体提供高分散度的同时依靠表面疏水性降低水汽对催化剂的干扰，进一步减少毒害物亚硫酸盐（硫酸盐）的生成，有利于改善复合结构功能滤料的抗水性能，提高材料使用寿命；此外，SO₂耐受性试验证明了Ce助剂添加可以有效抑制硝酸盐和硫酸氨类物质的形成，表现为较高的SO₂耐受性。本文构建的尘硝噁一体化脱除复合功能滤料对于推动短流程烟气净化技术工业化应用意义重大。

摘要:电池级四氧化三锰作为制备锂离子电池正极材料锰酸锂的关键前驱体，凭借其独特的晶体结构和电化学性能，在新能源电池行业中占据重要的位置，但传统制备方法存在生产成本高的缺点。本文以科邦锰业的菱锰矿酸浸液为原料，采用初步除杂-深度除杂-氧化沉淀工艺制备了电池级四氧化三锰，深度研究了菱锰矿酸浸液的净化工艺，并详细考察了锰净化液氧化沉淀工艺过程中各因素对电池级四氧化三锰制备的影响，结果表明，初步除杂时加入碳酸氢铵-硫酸溶液进行Mn、Mg的沉淀再溶解，Mn浓度富集至122.5g/L，Mg降低至91.5mg/L，Cl、Na、K和Si的浓度分别显著降至6.2mg/L、16.8mg/L、2.3mg/L和9.8mg/L；深度除杂工序中加入1.0g/L BaS和4.2g/L MnF₂脱除重金属以及Ca、Mg后，溶液中Mg、Ca浓度降低至21.3mg/L和11.6mg/L，重金属Pb降低至1.3mg/L，Zn、Ni、Cd和Cu均降至＜1mg/L；直接氧化法制备电池级四氧化三锰的工艺条件为，在Mn浓度为1mol/L、氧气作为氧化剂、2%氨水作为中和剂、反应温度为70℃的条件下反应时间12h，采用2%氨水对产物进行洗涤后干燥，获得Mn含量为71%、比表面积为0.813m²/g、振实密度为2.53g/cm³、中值粒径为12.5μm、杂质含量低于国家标准的类球形电池级四氧化三锰。

摘要:本研究在氯化胆碱-乙二醇体系中系统解析Co²⁺的电化学行为及其对Ni-Co合金制备的影响机制。通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)与线性扫描伏安(LSV)法分析发现，Co²⁺浓度提升可显著增强其氧化还原反应活性，且负电位区传荷电阻Rct降低，证实高浓度体系更利于电子转移促进Co²⁺还原；Levich方程拟合LSV数据显示扩散系数(D)与Co²⁺浓度呈正相关。对电化学共沉积制备的Ni-Co合金进行表征和分析，扫描电子显微镜和透射电子显微镜(SEM/TEM)分析结果显示，镀层的镍钴比随电解液镍钴浓度比增加而增加，X射线衍射仪(XRD)分析结果证实Ni-Co合金为单相固溶体结构，Co原子以置换形式占据Ni晶格位点，未形成金属间化合物相。

摘要:氟化铁（FeF₃）材料因高电压、高容量和低成本等特点成为锂离子电池正极材料的研究热点，但其高绝缘特性严重制约了储锂性能的有效发挥，而纳米结构化可缩短锂离子扩散路径，有效提升铁基氟化物的电化学活性，但目前合成法技术依赖于复杂液相反应与高温处理，难以产业化生产。本研究采用恒电位电解在氟化氢铵(NH₄HF₂)溶液中直接合成纳米氟化铁正极材料，并通过极化曲线与循环伏安技术解析金属铁在氟化氢铵溶液中的电化学氧化路径，得到以下主要结论。极化曲线与循环伏安测试结果表明，-0.58V（Fe-2e→Fe²⁺）与0.01V（Fe²⁺-e→Fe³⁺）为特征氧化电位峰值；在25℃下，控制阳极电位于0.01V恒电位电解1h合成氟化铁材料，该材料一次颗粒呈粒状和针状，粒径小于100nm；该合成材料在2~4.5V电压范围内，0.1C下首次放电比容量为220.2mAh/g，循环100次的容量保持率为91.5%，达到碳包覆材料的同等水平。

摘要:氧化铝夹杂物尺寸大小严重影响钢的性能，通过细化或去除夹杂物能够提高钢的性能。本研究在1200℃和1600℃下添加不同比例稀土氧化物La₂O₃/CeO₂和Al₂O₃来模拟夹杂物的改性过程，使用X射线衍射、拉曼光谱表征La、Ce和Al氧化物的改性过程，使用Jade 6统计XRD衍射峰半高宽数据并结合Halder-Wagner (H-W)模型计算烧结后的样品平均晶粒尺寸。结果表明：在Al₂O₃:(Al₂O₃+La₂O₃)为0.4、烧结温度1600℃的条件下，La对氧化铝夹杂物的改性最佳，产物AlLaO3特征峰明显增强，未发现La₂O₃特征峰，且Al₂O₃特征峰明显减弱，烧结产物最小晶粒尺寸为0.1347μm；在Al₂O₃:(Al₂O₃+CeO₂)为0.4、烧结温度1600℃的条件下，Ce对氧化铝夹杂物的改性最佳，主要烧结产物为CeAlO₃、CeO₂和Al₂O₃，产物CeAlO₃特征峰明显增强，烧结产物最小晶粒尺寸为0.5261μm；La与Ce可以有效改善Al₂O₃夹杂物，经历包裹、逐步取代和相变过程，最终将不规则、棱角状的Al₂O₃转变为近圆形、椭圆形或块状的稀土铝酸盐夹杂物，La比Ce对氧化铝夹杂物具有更好的改性效果。

摘要:为分析PbO-Fe_xO-CaO-SiO₂-ZnO系合成渣（利用化学试剂配制的渣）和预熔渣（企业实际冶炼熔融后的渣）的高温性能测定结果存在较大差异的根本原因，本研究借助FactSage计算和热重分析探讨了PbO质量比61.3%的企业预熔渣和同配比合成渣的高温挥发规律，并结合挥发后铅渣的XRD和SEM-EDS分析探讨了两种铅渣的挥发机理。结果表明，高铅合成渣比预熔渣挥发现象更剧烈，合成铅渣在熔融之前已挥发了12.7%，挥发后主要物相为高熔点尖晶石；而预熔渣中铅为硅酸盐态，受限于硅酸盐中三维扩散控制，在到达熔化温度时仅有少量挥发。预熔铅渣和合成铅渣的高温失重过程机理函数分别满足三维扩散的球形对称Jander方程和Z-L-T方程，其表观活化能平均值分别为478.6kJ·mol^-1和352.9kJ·mol^-1。

摘要:吸附法被广泛应用于含铀废水的处理，而生物炭因其成本低、无二次污染、稳定性好、比表面积大等优势被用于制作吸附剂。有多位学者采用核桃壳制备生物炭用于去除水体中污染物，但原始生物炭由于结合位点有限且吸附速率缓慢，其对放射性核素的吸附能力有限，需采用复合材料的技术来提升生物炭吸附能力。本文采用具有较强还原性的零价锰对核桃壳生物炭进行改性，制备了生物炭负载纳米零价锰复合材料(nZVMn-WBC)，并通过条件试验考察了其对铀的去除能力，通过吸附动力学、还原动力学和等温吸附模型及现代表征技术SEM、XPS和 XRD 等探讨了该复合材料的除铀机理，得到以下主要结论。在试验最佳条件pH值5.5、材料投加量0.01g、吸附时间90min、初始铀浓度300mg·L^-1及室温下，nZVMn-WBC最大吸附容量达到了473.48mg·g^-1，表明其对U(Ⅵ)的高效去除具有良好的应用前景；稳定性试验表明，nZVMn-WBC具有优异的抗干扰性能，前4次除铀性能较好，第5次除铀性能下降可能是因为试验过程中材料损耗及解析剂对表面官能团的破坏，实际应用中可通过增大投加量来弥补这一影响；分析nZVMn-WBC吸附铀前后理化性质的变化，认为对铀的去除过程主要依赖于化学吸附，属于表面单层吸附方式并存在还原过程，且伴有静电吸附及Mn-OH与U(Ⅵ)的表面络合作用。

摘要:有研究表明TiO₂在水泥熟料烧制过程中可降低液相黏度并稳定β-C₂S相。当前，我国存有大量富含TiO₂及水泥材料成分的含钛高炉渣，本文以含钛高炉渣和水泥生料为原料，制备了具有优良干缩和抗化学侵蚀性能的贝利特水泥熟料（其主要成分为β-C₂S，含少量C₃S），并探讨了含钛高炉渣添加量对熟料相组成、显微结构与水化特性的影响规律，深入研究了Ti⁴⁺在熟料中的分布规律，得到以下主要结论：高炉渣的掺入有利于提高熟料的水化活性，增加抗压强度，空白水泥胶砂试样养护3d、7d、28d、90d的抗压强度分别为20.3MPa、27.2MPa、42.3MPa、53.8MPa，掺入4%高炉渣，抗压强度分别升至34.6MPa、40.5MPa、57.6MPa、68.3MPa；高炉渣提高熟料水化活性的机理为渣中的TiO2与MgO可以减少和破坏富硅液相的硅氧网络结构，从而减低液相的黏度；结构性差异因子D与半径差异百分比C值计算结果说明，相比熟料中的其他离子，Ti⁴⁺倾向取代Fe³⁺固溶于贝利特熟料物相，以C4AF为代表的中间相；Ti⁴⁺的固溶不仅可使得熟料中物相晶格发生畸变，水化活性得到提高，还能抑制β-C₂S转变为无水化活性的γ-C₂S，促进f-CaO与β-C₂S反应生成C₃S。该研究为含钛高炉渣的高效清洁利用提供了理论研究基础。

摘要:钡渣作为一种水泥熟料的矿化剂被广泛使用，诸多学者探讨了BaSO₄对水泥熟料结构与性能的影响规律，但钡渣作为一种危险废弃物，目前还未有文献研究其对熟料矿物组成及制品环境安全性的影响。本研究以某企业钡渣为添加剂，制备普通硅酸盐水泥熟料，并分析钡渣调控水泥熟料相组成、显微结构及其水化性能的机理，探索Ba²⁺在水泥熟料中的分布形式及硅酸盐水泥熟料固化Ba²⁺浸出的机理。钡渣的引入降低了液相的高温黏度，促进C₃S的生成，进而促进高水化活性2BaO·SiO₂（B₂S）生成，显著改善硅酸盐水泥熟料的水化性能；Ba²⁺取代Ca²⁺固溶于β-C2S激发其水化活性，促进高水化活性α-C₂S相的生成；钡渣的引入显著增强了水泥胶砂的抗压强度，掺入4.5%钡渣后，试样的3d、28d与90d抗压强度分别升至37.55MPa、58.47MPa与73.55MPa；引入钡渣的水泥胶砂结构致密，能抑制酸液沿孔隙渗入样品内部溶出Ba²⁺，且BaO·SiO₂·H2O与Ba(OH)2被水化硅酸钙凝胶物理包裹，同时水化硅酸钙能化学结合Ba²⁺，两者协同抑制Ba2+浸出，使得胶砂试样的可溶性Ba²⁺低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3—2007)标准的极限（100mg·L^-1）。本研究为钡渣的清洁无害化利用提供了依据。