• 2026年第55卷第2期文章目次
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    • >铝灰资源化(专题)
    • 铝灰渣焙烧矿相重构-磁选除杂试验研究

      2026, 55(2):1-8. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.001

      摘要 (44) HTML (0) PDF 2.92 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:铝灰渣属于铝工业产生的危险废弃物,其中含有大量的 Al,而 Ca、Si、Mg等杂质元素限制了其高值化利用。依据 Fe、Ca、Si、Mg等元素可以生成辉石类磁性物质进而可以磁选去除的机理,本文采用焙烧-磁选工艺对铝灰渣进行除杂研究。采用热力学软件进行分析,得到生成辉石类磁性物质的合适元素配比,进而根据配比配制铝灰渣;然后考察温度对配制铝灰渣焙烧产物的影响,并通过热重-差热分析、表征分析探讨物相重构特征;最后进行磁性分析验证辉石类磁性物质的生成。研究结果:含铁辉石类磁性物质主要生成的温度区间集中在1 100~1 300℃范围内,在1 250℃和1 350℃的焙烧温度条件下, 配制铝灰渣焙烧产物分别为 Ca(Fe,Mg)Si2O6和 Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6;对生成的辉石类物质进行磁性分析,结果显示其具备软磁性材料特征,在1 250℃和1 350℃温度下,剩余磁化强度分别为0.12 T和 0.07 T,可满足磁选分离的工艺要求。采用铝灰渣进行焙烧验证,试验结果与配制铝灰渣焙烧结果吻合, 即铝灰渣中的 Ca、Si、Mg 杂质能够生成磁性物质辉石类产物,并通过磁选工艺将其与焙烧试样分离; 1 250℃和 1 350℃磁选后铝灰渣中 SiO2、CaO 和 Fe2O3 含量减少(1 250℃下磁性物质比例占比 6.5%, 1 350℃下占比5.3%),磁选后铝灰渣可以作为高铝料应用在高端陶瓷领域。本研究结果表明,铝灰渣焙烧过程能够生成具有磁性的物质,通过磁选技术可进一步实现杂质去除和品质提升,这为铝灰渣的高值化利用提供了新思路。

    • 基于液相量及挥发分控制的低盐二次铝灰焙烧结圈抑制研究

      2026, 55(2):9-16. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.002

      摘要 (41) HTML (0) PDF 1.26 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前回转窑在处理二次铝灰冶炼过程中频繁出现的结圈问题,本研究以某企业低盐二次铝灰为原料进行烧结试验研究,通过热重分析、高温形变分析、液相量及挥发与温度的关系等确定原料的致密化烧结温度和成分挥发温度,提出了两段式焙烧工艺,并进行了验证。回转窑在焙烧低盐二次铝灰时,产生结圈现象的主要原因是高温阶段生成了过量的液相。710℃下二次铝灰由于剧烈燃烧放出大量热,导致局部快速升温产生液相,促使烧结致密化,850℃时致密化完成;939.5~1 194.9℃时 Cl、F、 K、Na 等元素挥发;随着温度升高,液相总生成量呈现先增加后降低趋势,1 000℃时达到最大生成量 10.66%,1 300℃时熔盐类液相总生成量降至7.16%。两段式焙烧工艺即850℃低温焙烧3 h,用于完成物料造球致密化并让氮气平稳逸出;1 300℃高温焙烧3 h,目的是在控制液相量的前提下,集中处理并挥发 Cl、F、K、Na 等易导致结圈的盐类元素。验证试验表明,与单一温度焙烧相比,两段式焙烧(850℃,3 h; 1 300℃,3 h)结圈质量仅为 0.41 g,较方案一(850℃,3 h)减少了 28.07%,方案二(1 300℃,3 h)减少了 14.58%,抑制回转窑结圈效果明显;两段式焙烧后,样品中 Na 和 Cl含量分别降至 1.21% 和 0.03%,Al2O3 富集度提升至81.44%,此外Cl、K2O、SO3和F的质量分数也明显下降,焙烧效果更好。本研究结果为回转窑处理低盐二次铝灰过程中减轻结圈问题提供了理论指导和技术参考。

    • 二次铝灰制备堇青石复相多孔陶瓷的研究

      2026, 55(2):17-26. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.003

      摘要 (31) HTML (0) PDF 12.08 M (48) 评论 (0) 收藏

      摘要:二次铝灰存在产量大、应用附加值低、大规模高效利用基础薄弱等问题,开展其无害化处置与资源化利用研究迫在眉睫。二次铝灰的主要成分为铝、硅、镁氧化物及氮化铝等,与堇青石成分匹配度高,具备制备堇青石复相多孔陶瓷的原料优势。本研究以二次铝灰为主要原料,二氧化硅与氧化镁为添加剂,采用固相反应烧结法制备堇青石复相多孔陶瓷,先通过低温焙烧优化脱盐工艺,再系统探究烧结温度与保温时间对该陶瓷微观组织、物相组成及性能的影响规律。结果表明:(750℃,6 h)为最佳脱盐工艺,可在有效脱除可溶性盐的同时保留氮化铝造孔组分;烧结温度与保温时间显著影响陶瓷烧损率、物相及性能,(1 350℃,3 h)条件下烧损率达到最低6.38%;随烧结温度升高与保温时间延长,堇青石复相多孔陶瓷中堇青石相逐渐分解,莫来石晶须数量显著增多,材料强度大幅提升;当烧结工艺为 (1 350℃,3 h)时,所制备的堇青石复相多孔陶瓷中堇青石/莫来石的摩尔比约为6∶1,此时材料综合性能最优,其孔隙率、体积密度与抗压强度分别达49.16%、1.16 g/cm3 和12.0 MPa。本研究旨在为二次铝灰无害化与资源化利用提供新途径,为制备高气孔率、高强度堇青石复相多孔陶瓷提供理论依据与技术参考。

    • >有色综述
    • 国内铍资源开发利用现状及展望

      2026, 55(2):27-38. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.004

      摘要 (121) HTML (0) PDF 1.53 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国铍资源储量丰富,但资源禀赋差,主要以共伴生矿为主,且品位较低,总体开发利用程度不高,随着铍市场需求量的持续攀升,国内正面临着铍供应短缺的问题。主要的铍矿资源有绿柱石、羟硅铍石、稀土矿、金绿宝石等。绿柱石为国内主要的铍生产来源,多采用传统硫酸法冶炼,该方法存在工艺流程冗长、锂铍分离困难、铍损失率高、能耗大、经济性差等缺陷;氟化法虽具有能耗低、对设备腐蚀小、产品杂质少的优势,但不适用含钙量较高的矿石;其他浸出工艺还包括直接酸浸法、碱浸法等。硅铍石主要采用硫酸-萃取法分离铍铀,但仍需高温熔炼环节,因此研究重点在于省去熔炼过程,如硫酸熟化浸出法、高压碱浸固硅法等。稀土矿提铍工艺普适性差,多采用“先浸出、后分离”的工艺。金绿宝石杂质含量高、矿物晶体稳定,尚无较好的浸出方法。钨、铀、萤石等矿物的选别尾矿常含有铍,这部分铍资源多采用硫酸浸出。提铍工艺会产生大量的含铍飞灰、除杂渣等废物,其中铍含量较高,可采用 HF、 NaOH等药剂直接浸出提铍。目前,国内铍资源的提取仍面临诸多挑战,如企业需求与国家需求错配、现行工艺复杂且回收率偏低问题等,亟需从政策引导、基础研究投入、工艺技术开发及资源拓展等多方面协同发力,绿色高效开发铍资源。

    • 激光熔覆涂层微观组织形成的数值模拟研究进展

      2026, 55(2):39-50. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.005

      摘要 (39) HTML (0) PDF 4.67 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光熔覆技术在提高材料的高温耐受性、抗腐蚀性和耐磨性,以及实现材料的再利用方面, 表现出明显优势。然而,熔池内部瞬态演化过程的实验观测存在困难,制约了对微观组织形成过程的深入理解,数值模拟技术在该领域展现出明显优势。热物理参数(如温度梯度与冷却速率)对晶粒的几何特征(尺寸、形貌)具有调控效应,而熔池内流体动力学行为通过影响溶质再分布及枝晶择优生长取向, 进一步塑造微观组织形貌。此外,熔池的非平衡凝固过程诱发晶粒结构的竞争性演化,其形态演变、尺寸分布及晶体取向直接关联涂层力学性能与功能特性的各向异性。特别地,枝晶生长前沿的拓扑形貌演变不仅决定材料微观结构特征(如位错密度、相界面特性),更通过跨尺度效应影响宏观服役性能。本文综述了数值模拟中多尺度的计算模型,揭示了激光熔覆过程中熔池凝固动力学行为,重点解析了热质传输耦合作用,晶粒拓扑结构演变、溶质场非平衡分配及枝晶形貌等核心问题,提出未来该领域的研究应关注多物理场精细耦合模型、微观组织与宏观性能间的耦合及多元合金体系建模,逐步迈向高分辨率、多维度和数据驱动的数值模拟,为高性能涂层材料的开发与工艺控制提供支撑。

    • 生物质气SOFC阳极研究进展

      2026, 55(2):51-62. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.006

      摘要 (42) HTML (0) PDF 1.64 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:固体氧化物燃料电池(SOFC)因其清洁高效和燃料灵活的优势,成为推动可再生能源利用的重要方向之一。生物质气来源广阔且储量丰富,是SOFC优质阳极燃料。SOFC阳极是燃料氧化与电子传递、离子传导的核心场所,其性能直接决定电池的效率与稳定性。本文系统综述了生物质气SOFC阳极的工作原理、技术瓶颈及近年来的研究突破,指出碳沉积、硫中毒及焦油杂质干扰是制约其性能提升的三个核心挑战。针对上述难题,目前研究主要聚焦于三大改进策略:通过镍(Ni)基阳极与钙钛矿材料改性等提升抗硫毒性与抗积碳性;采用阳极结构设计优化燃料传输路径;结合模型理论计算与实验工况探究,借助热力学调控(如蒸汽重整)和动力学研究(如碱金属掺杂)抑制阳极副反应发生。未来应进一步深化多物理场耦合模型开发,开展抗毒阳极材料创新研究,并推动人工智能驱动的自适应调控系统构建与应用。

    • >冶炼工艺
    • 复杂低品位氧化铅锌矿还原工艺研究

      2026, 55(2):63-74. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.007

      摘要 (29) HTML (0) PDF 12.83 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:低品位氧化铅锌矿具有结构复杂、铅锌品位低、氧化率高、含泥量大、粒度细等特点,采用选矿工艺分离富集有价金属面临选矿成本高、分选效率低等难题,已有文献研究工艺处理此类矿石存在消纳量小、难以满足环保要求等问题。本文以云南某复杂低品位氧化铅锌矿为研究对象,采用回转窑还原挥发工艺,系统考察了反应温度、煤比、反应时间等关键冶炼参数对铅、锌、锗、银等有价金属挥发行为与综合回收的影响。研究结合FactSage热力学计算、XRD、SEM-EDS、ICP等分析手段,揭示了还原过程中物相演变规律及影响金属挥发效率的关键机制。结果表明,在温度1 200℃、煤比20%、反应时间1 h的优化条件下,锌挥发率可达 97.40%,铅挥发率为 47.87%,原矿中的锗通过还原挥发工艺进入烟尘中,银主要赋存在渣中。物相分析表明,高温下金属铁相与硫化铅物相因润湿性良好而紧密结合,抑制了铅的进一步挥发。为进一步提高铅的回收效率,可进一步开展预氧化-还原挥发联合工艺探索,以提升该类难处理资源的综合利用水平。

    • 兰炭对电炉还原熔炼制备钛渣的影响分析

      2026, 55(2):75-81. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.008

      摘要 (30) HTML (0) PDF 1.05 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳质还原剂的特性对于电炉熔炼钛渣的产品及生产指标有较大影响,而兰炭具有固定碳含量高、反应活性强、低灰分、低硫分等优势,目前尚未有采用兰炭冶炼钛渣的文献报道。为了探究兰炭对钛渣冶炼的影响,本研究分析对比了兰炭和焦粉的气化反应性测试、热重分析、与钛精矿混合后的热重分析,及石墨化度分析,并进行了全焦粉冶炼钛渣与混合还原剂冶炼钛渣的对比分析,得出以下主要结论。分析结果表明,相同时间内兰炭失重率(89.7%)明显高于焦粉(44.1%),且兰炭挥发温度更低、石墨化度更低,说明兰炭气化反应速度更快、反应活性更高,有利于加速钛渣冶炼还原过程的进行。工业试验结果表明,使用混合还原剂(焦粉∶兰炭=8∶2,质量比)后,钛渣中TiO2含量为74.93%,略低于全焦粉冶炼指标74.96%,但渣中FeO含量增加12.28%,CaO、MgO、SiO2、Al2O3等含量减少10.76%;混合还原剂冶炼产生的煤气整炉平均 CO浓度提高 2.69%,H2含量提升 0.51%,煤气质量稳定提升;混合还原剂冶炼吨渣电耗降低25.19 kWh/t,冶炼周期缩短0.61 h。在焦粉中添加适量兰炭作为钛渣冶炼还原剂,可以提升钛渣质量,缩短冶炼周期,降低冶炼成本,但由于兰炭气化反应速度更快、反应活性高,应尽量优化电炉内部气体排出条件,降低气体集中产生量;从安全方面考虑,兰炭更适合连续加料冶炼工艺。

    • 铵盐-MgO协同沉钴提升粗制氢氧化钴品位

      2026, 55(2):82-89. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.009

      摘要 (45) HTML (0) PDF 2.58 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统氧化镁(MgO)湿法沉钴工艺中粗制氢氧化钴品位低、镁离子共沉淀严重等问题,本研究提出铵盐-MgO协同沉钴工艺,通过引入硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵等铵盐,优化沉钴效率并抑制杂质夹带。试验以刚果(金)铜钴矿湿法冶金除铁液为原料,系统研究了不同铵盐种类、硫酸铵浓度(0.1~ 0.3 mol/L)及调浆时间(0~3 h)对钴沉淀率、产品品位及镁离子残留的影响,并探讨了铵盐-MgO 协同沉钴的作用机理。结果表明,硫酸铵-MgO协同体系效果最佳,在硫酸铵浓度0.2 mol/L、添加量5%、调浆时间0.5 h、温度25℃、搅拌速度及300 r/min的条件下,产品钴品位达52.45%,镁离子含量降至1.23%,较传统工艺降低78.4%,符合一级品标准(Co≥30%,Mg≤3%)。硫酸铵对MgO沉钴体系的作用机理有两方面, 一方面是通过动态 pH缓冲抑制局部碱性过高,减少氢氧化镁生成;另一方面是通过界面活化加速 MgO 水化,促进钴离子选择性沉淀,抑制镁共沉淀。该工艺解决了传统MgO沉钴过程中镁夹杂的控制难题, 为低品位钴资源的高效回收和新能源材料的可持续发展提供了创新解决方案,具有显著的经济与环境效益。

    • 多技术协同工艺深度提纯铼酸铵

      2026, 55(2):90-98. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.010

      摘要 (45) HTML (0) PDF 1.08 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:工业初级铼酸铵常伴有多种杂质,传统铼酸铵提纯方法存在效率低、成本高、设备要求严苛等问题。本研究以某粗铼酸铵产品为原料,其主要杂质为铜、硫、硒、铁、砷等,创新性采用“纯水溶解+超声辅助结晶+双氧水氧化除杂+电渗析深度除杂”多技术协同耦合的除杂工艺制备高纯铼酸铵,并进行了工艺参数优化试验及验证试验。纯水溶解除杂工序利用铼酸铵高温下极易溶解的热点,在 85℃下搅拌溶解1 h条件下,可以过滤除去不易溶于水的大部分硫化铜和硒化铜杂质。超声辅助结晶工序利用超声波的空化效应,可提升晶核的生成速率;利用其高频振动可以使杂质元素难以附着在晶核表面,此工序除去溶液中大部分砷和铁。双氧水氧化除杂工序可以氧化S2- 、Se2- 、Cu+ 等低价态杂质离子,使其生成高价态的不溶物,进而过滤去除。电渗析深度除杂工序针对溶液中难以去除的钾、钠等元素,及残留的铜、 铁等离子,利用激活膜的离子交换性能进行去除。该工艺以品位约30%的粗铼酸铵为原料,采用上述工序处理后成功制备了成分满足标准YS/T 894—2018《铼酸铵》要求的5 N高纯铼酸铵;该工艺摒弃了复杂化学药剂的使用,各除杂技术相辅相成,协同作用显著,极大提升了除杂效率;同时,该工艺能够稳定、高效地制备出高纯铼酸铵产品,为制备高纯铼酸铵开拓了一条绿色、高效且切实可行的全新路径。

    • 多价硫化砷渣与铜冶炼烟尘浸出液协同处理过程中沉铜机理研究

      2026, 55(2):99-107. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.011

      摘要 (27) HTML (0) PDF 1.91 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:光和法是处理高砷铜溶液的理想方式之一,现有文献认为硫化砷渣沉铜以As2S3与铜离子的硫化沉淀反应为主,然而现场应用的硫化砷渣中除 As2S3外,还含有大量 As2S5。为厘清多价硫化砷渣的沉铜反应机理,本研究以某企业高铜浸出液和砷滤饼为原料,考察了硫化砷用量、反应温度、反应时间等因素对沉铜浸砷的行为影响规律,并对产物进行了表征分析,得到以下主要结论。硫化砷用量、反应温度及反应时间对铜沉淀率、砷浸出率及渣含砷影响较大,总体上随着硫化砷用量增加、反应温度及反应时间延长,铜沉淀率和砷浸出率呈上升趋势,渣含砷呈下降趋势;在硫化砷渣用量1.3倍、反应温度85℃、 反应时间60 min的条件下,沉铜率大于99%,但渣含砷还能达到14.64%,需要继续延长反应时间浸砷,延长到255 min时,渣含砷4.05%。反应过程可分为沉铜阶段和浸砷阶段,沉铜阶段(15~60 min内)以As2S3 和As2S5的沉铜反应及As2S3耗硫酸沉铜反应为主,反应动力学为零级反应,为化学反应控制步骤;浸砷阶段(75~255 min)以 As2S5向低价硫化砷转化反应和 As2S3、As2S5的硫磺生成反应为主,反应动力学模型符合Boltzmann 模型,后期延长时间,砷浸出率变化幅度极小,渣含砷变化不大。本研究结果对现有的硫化砷渣沉铜机理起到了补充作用,即对于 As(Ⅴ)含量高的多价硫化砷渣,除了 As(Ⅲ)参与沉铜反应外,As(Ⅴ)也参与沉铜反应,且有向低价硫化砷转化继续沉铜的反应。

    • >材料研发
    • 攀枝花低品位钛精矿流态化焙烧制备高性能焊材用人造金红石

      2026, 55(2):108-117. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.012

      摘要 (23) HTML (0) PDF 2.86 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:钛材焊条药皮中主要利用成分是金红石型TiO2,目前该材料主要依赖进口,对外依存度超过 90%。针对此现状,本研究以攀西低品位钛资源(MgO、SiO2、Al2O3、MnO、CaO 总含量 10% 以上)为原料, 结合其特点,采用“电炉熔炼提钛-流态化强氧化焙烧”工艺成功制备了人造金红石型 TiO2,并进行了热力学分析、物相表征、微观结构观测及工业化试验,得到以下主要结论。最优工艺参数为流态化焙烧 950℃、保温 60 min,此条件下制得产品 TiO?含量 75.2%,人造金红石型 TiO?占比 92%、S≤0.028%、C≤ 0.008%,熔渣流动性提升、焊缝气孔率降至1.2%,满足高端制造领域对焊材原料的超低硫碳要求。低品位钛渣氧化焙烧重构金红石型TiO?的机制为“固溶体分解-晶型定向生长-杂质协同脱除”,焙烧过程中钛精矿中MgO、SiO?等伴生杂质以纳米级均匀分布,形成“原位造渣组元”,实现了资源化协同利用。本工艺实现了该低品位钛精矿向高端焊材用人造金红石的高效转化,TiO?资源利用率达85%,较传统工艺提升25个百分点;制得的人造金红石吨成本约2 538元,且流程短、无酸性废水排放、CO?减排40%,经济与环保优势显著。该研究结果突破了传统金红石产品制备工艺对高品位钛原料的依赖,为攀西钛资源从 “资源型”向“功能型”转化提供了理论依据与技术支撑。

    • NaClO4改性煤沥青基硬碳材料及其储钠性能研究

      2026, 55(2):118-127.

      摘要 (30) HTML (0) PDF 10.49 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤沥青(Coal tar pitch, CTP)是煤焦油加工后的产物,富含稠环芳烃,具有碳产率高、孔隙可调、成本低及易加工等特点,是制备钠离子电池硬碳负极材料理想的前驱体。然而,在高温碳化过程中, CTP的稠环芳烃结构易形成致密石墨微晶,阻碍钠离子嵌入/脱出,从而限制其在钠离子电池中的应用。 针对上述问题,本文提出“气固双干扰”调控策略,利用高氯酸钠(NaClO4 )热分解产生的气相与固相产物协同调控煤沥青前驱体的微观结构。具体作用机制为:①气相分解产物(O2 )可促进煤沥青分子链发生交联反应,有效抑制其石墨化进程;②固相分解产物(NaCl)能够阻碍沥青芳香族链间的强 π-π 共轭堆叠,缓解过度堆积,同时优化材料的孔道结构。经优化制备的CTP硬碳(P20-500-1400)表现出胶囊状纳米石墨筹结构,且富含大量孔隙结构,这种结构为钠离子的存储提供了丰富的活性位点,同时为钠离子的传输提供了便捷的通道,显著提升了材料的储钠性能。相较于未改性样品,P20-500-1400的可逆容量提升了1.8倍,达到232.5 mAh·g? 1 ,首效为84%。在1.5 A·g? 1 的大电流密度下,容量为187.4 mAh·g? 1 ;在0.3 A·g? 1 的电流密度下循环 1 000圈后容量仍能保持在 190.5 mAh·g? 1 ,容量保持率为 91%。本工作可为高性能、低成本钠离子电池负极材料的开发提供理论基础和技术参考。

    • 晶面调控促进Co基金属有机框架电催化析氧性能

      2026, 55(2):128-137. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.014

      摘要 (22) HTML (0) PDF 3.91 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:析氧反应(OER)是电解水产氢过程中的关键步骤,其电催化性能高度依赖于催化剂的组成与晶面结构。金属有机框架材料在电催化领域展现出巨大潜力,但因其导电性差、结构稳定性不足及活性位点利用率低等,限制了其反应催化活性。本研究基于界面调控及导电介质复合,采用机械研磨法, 向钴基金属有机框架(Co-MOF)中复合了纳米碳粉(C),制备了 C@Co-MOF 复合催化剂,并对产物样品进行表征分析和电化学性能测试,得到以下主要结论。研究表明,纳米碳粉(C)的引入可有效提高MOF 的导电性,进而使其表现出良好的催化性。同时还发现,通过对纳米碳粉(C)质量分数的调控,可在一定程度上实现对 Co-MOF暴露晶面结构的调控;适量掺杂 C不会破坏 Co-MOF的晶体相结构,但可有效抑制(002)和(310)晶面的生长,从而促进高活性(110)和(300)晶面的暴露;5%C@Co-MOF 暴露更多的 (110)和(300)晶面,因而表现出最佳的OER性能,10 mA·cm-2 电流密度下的过电位仅为270 mV。本研究提出了一种绿色简便的晶面工程策略,为高性能、低成本电催化剂的开发提供了新的思路与实践路径。

    • >试验研究
    • 褐铁型红土镍矿硫酸焙烧过程中铁物相转化机制研究

      2026, 55(2):138-147. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.015

      摘要 (20) HTML (0) PDF 3.30 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用硫酸化焙烧-水浸工艺提取褐铁矿型红土镍矿中镍、钴时,镍、钴的选择性浸出对后续的萃取分离工序影响重大,现有文献对铁物相转化机制及转化效率缺乏探究。本研究以缅甸褐铁矿型红土镍矿为原料,采用浓硫酸熟化焙烧-常压水浸工艺选择性提取镍、钴,通过单因素试验优化了焙烧条件,并结合热力学分析及原料和不同温度下过程产物的表征分析探究铁物相转化机制,得出以下主要结论。最佳焙烧工艺条件为硫酸浓度90%、硫酸与原料质量比0.7∶1、温度650℃、时间30 min,在此条件下铁、钴、镍浸出率分别为20.06%、84.33%、78.15%,实现了铁与钴镍的初步分离;焙烧渣表征分析表明,当硫酸焙烧温度为 300℃时,针铁矿、蛇纹石、白云石、铬铁矿及滑石转化成相应的硫酸盐,由于浓硫酸破坏了原本铁的矿物结构,使晶格中的钴、镍元素释放出来与浓硫酸反应生成硫酸钴和硫酸镍;650℃下 Fe2( SO4 )3进一步转化为不溶于水的 Fe2O3,在随后的水浸过程中保留在渣中,从而实现了镍钴的选择性浸出,硫酸铁分解转化效果决定着镍钴选择性浸出效率。本试验中铁浸出率依然高达20.06%,后续可采用流态化焙烧或者使物料处于翻滚状态来强化铁物相的转化,降低铁浸出率。

    • 阴极板包裹滤网电解制备高纯阴极铜工艺研究

      2026, 55(2):148-157. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.016

      摘要 (43) HTML (0) PDF 5.90 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前高纯铜制备方法(再生铜冶炼法和真空蒸馏法)工艺复杂、成本高,且难以大规模生产等问题,本文沿用课题组提出的在阴极板包裹滤网的方法制备高纯铜,利用 COMSOL Multiphysics 软件进行铜电解精炼过程的数值模拟,并根据模拟结果进行了验证试验。模拟结果表明:在阴极板上包裹滤网布后,电解槽内Cu2 +浓度整体分布较均匀,槽底浓度略高;铜的耗尽区不再局限于阴极表面,而是扩展到滤网与阴极板之间的整个区域;滤网与阴极板之间不受强制对流的影响,在电解液密度梯度的驱动下形成沿阴极板向上沿滤网内侧向下的顺时针循环;阴极板表面电流密度差异较大,底部相较于顶部电流密度提升了 156%,在电流密度 186 A/m2 下电解阴极铜表面出现树枝状结瘤,合适的电流密度为 93 A/m2 。验证试验表明:在滤网孔径 1 μm、电流密度 93 A/m2 的条件下进行常规电解,可以大幅提高阴极铜的纯度;阴极铜板表面顶部区域的杂质粒子浓度低于底部(Mo元素除外);将所制备铜阴极板顶部区域的成分结果与《高纯铜》国标对比,只有Ag元素含量高于国标上限,纯度达到99.999 583 56%。未来可尝试采用脉冲电流或周期反向电流电解,或者添加平整剂的方法获得更为平坦的沉积层;可预先在电解液中添加适量的盐酸除Ag,从而进一步提高阴极铜的纯度。本研究结果可为大规模生产高纯铜提供理论及技术参考。

    • 在AlCl3-TMPAC-TL离子液体中电解铝合金试验研究

      2026, 55(2):158-165. DOI: 10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2026.02.017

      摘要 (29) HTML (0) PDF 3.81 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:现行铝电解工艺存在高温、高能耗、高排放的问题,有文献探索在离子液体中电解铝的工艺, 但存在合成工艺复杂、成本高的问题。三氯化铝-苯基三甲基氯化铵(AlCl3-TMPAC)离子液体价格低廉、电化学窗口宽、可溶性好,但电导率相对较低,而甲苯(TL)可显著提高离子液体的电导率。本研究以三氯化铝-苯基三甲基氯化铵-甲苯(AlCl3-TMPAC-TL)离子液体为电解液,铜片为基体,在 80℃采用恒电流法电解铝合金,考察了甲苯含量(体积分数:0%、20%、35%、50%)对电解铝的影响。结果表明,温度的升高和甲苯含量的增加都显著提升了电解液的电导率,体系黏度随温度的升高和甲苯含量的增加而降低;循环伏安测试表明,电解液中甲苯的存在显著加快了铝的还原反应和氧化反应;电解实验表明,采用AlCl3-TMPAC-TL离子液体电解铝合金可以得到纯铝;电解液中甲苯的存在提高了阴极电流效率、降低了直流电耗;随着电解液中甲苯含量的增加,阴极产物形貌由不规则的微米片转变为杉树状结构然后过渡为微米块体;电解液中甲苯含量的增加促进了产物铝在(111)和(200)晶面的生长。

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