NaCl-CaCl2-CaWO4熔盐体系电导率的研究

电导率作为一个重要的物理化学参数,对熔盐电解选择最佳电解质及电解温度等具有重要指导意义,通过对熔盐电导率的研究,可以间接地了解熔盐体系的离子结构.因此,关于NaCl-CaCl₂-CaWO₄ 熔盐体系导电性质的研究,对深入研究其电解机理则凸显重要,实验采用 CVCC 法测定 NaCl-CaCl₂- CaWO₄ 熔盐体系的电导率,并通过正交试验分析,研究该体系电导率与温度和熔盐组成摩尔比的关系.结果表明:升高温度或是增大 NaCl 对 CaCl₂ 的摩尔比,均能提高体系电导率,而组分摩尔比是影响体系电导率的主要因素,当 n（NaCl）∶n（CaCl₂）为 1∶1 时,即体系最低共熔点附近出现了电导率的最低值,并随着 NaCl 或 CaCl₂ 的增加,电导率也增加.      

焙烧铜渣中磁铁矿的物性转变研究

为探究熔融状态下,焙烧铜渣中磁铁矿的物性转变,对铜渣进行了CO/CO₂气氛下熔融氧化焙烧实验。考察了CaO添加量与焙烧温度对于渣中Fe₂SiO₄向Fe₃O₄转变过程和Fe₃O₄迁移并富集的影响。CaO的添加促进了渣中Fe₂SiO₄向Fe₃O₄转变和Fe₃O₄迁移富集,而选择适宜的焙烧温度才能最大程度让Fe₃O₄迁移富集。最后发现在CaO添加量为铜渣质量的25 %,焙烧温度1 300 ℃,保温时间2 h,CO₂和CO体积比为190:10的条件下焙烧铜渣,铜渣中的Fe₂SiO₄基本完成了向Fe₃O₄转化,且Fe₃O₄迁移与富集程度较好。      

NaCl-CaCl2熔盐体系中电脱氧制备金属Fe的工艺研究

在NaCl-CaCl₂熔盐体系中采用FFC-剑桥工艺开展了Fe₂O₃电脱氧制备金属Fe的工艺研究。重点研究了烧结工艺和电解工艺等对熔盐中Fe₂O₃电脱氧过程的影响。采用SEM分析了烧结后Fe₂O₃的微观结构, 采用XRD分析了电解前后产物的物相组成, 得到了优化的电脱氧工艺条件为:槽电压为3.2 V, 电解时间为8 h, 烧结温度为800~900 ℃, 黏结剂用量为1.5%~2.5%和电解温度为680~722 ℃。同时, 在该熔盐体系中Fe₂O₃电脱氧机理为Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe。      

TiO2-Al2O3-CaO-SiO2低碱度高钛渣熔体黏度特性

研究了TiO₂含量、Al₂O₃含量以及二元碱度(CaO/SiO₂)对TiO₂-Al₂O₃-CaO-SiO₂低碱度高钛渣黏度的影响.实验采用旋转柱体法在1633-1873K温度范围内对渣系熔体黏度进行了测量.当TiO₂质量分数为23%-43%、Al₂O₃质量分数为3%-12%和二元碱度为0.3-0.7时,钛渣熔体黏度随TiO₂含量和碱度的增加而降低,随Al₂O₃含量的增加而增加.通过对转底炉-电炉熔分过程渣系脱硫能力计算,得知在低碱度高钛渣中TiO₂属于酸性.依据黏度测量数据和对TiO₂属性的界定,通过修正Urbain模型建立了低碱度高钛渣的熔体黏度预报模型.模型预测结果误差为11%,证明新模型对于低碱度高钛渣的黏度具有良好的预报效果.      

CaO--TiO2--Fe2O3三元系中Ca3TiFe2O8的生成机理

钒钛磁铁矿是烧结矿重要的原料之一,Ca₃TiFe₂O₈作为钒钛烧结矿中矿物被发现之后,其生成机理尚不明确.本文采用X射线衍射分析、元素能谱分析和TG-DSC分析相结合的方法,研究了Ca₃TiFe₂O₈的生成机理以及不同温度、CaO与TiO₂含量下Ca₃TiFe₂O₈的生成规律.实验结果表明,Ca₃TiFe₂O₈由Ca₂ Fe₂O₅和CaTiO₃反应生成,即CaO和Fe₂O₃反应生成Ca₂ Fe₂O₅;其后,与CaTiO₃反应生成Ca₃TiFe₂O₈.反应时间越长,Ca₃TiFe₂O₈的生成量越大,但反应温度对Ca₃TiFe₂O₈生成的影响并不明显.另外,还发现CaO含量越高,Ca₃TiFe₂O₈越易于生成,而且等摩尔Fe₂O₃和CaO下只要存在TiO₂,就会有Ca₃TiFe₂O₈生成.      

Study on Roasting Decomposition of Mixed Rare Earth Concentrate in CaO-NaCl-CaCl2

The decomposed process of bastnaesite, monazite and mixed rare earth concentrate in CaO-CaCl-CaCl2 was studied by means of TG-DTA method. The relationship among decomposition ratio, roasting temperature, and CaO-NaCl addition was studied by the quadratic regression orthogonal analysis, and then the regression equation was obtained. Through analysis, the optimum process conditions of mixed rare earth concentrate decomposed by CaO-CaCl-CaCl2 were obtained as follows: roasting temperature: 700 ℃, CaO addition: 15%, NaCl-CaCl2 addition: 10%, roasting time: 60 min, the decomposition ratio: 91.3%.     

CaO/SiO2对钢渣平衡物相的组成及含量的影响

为了提高钢渣的资源化利用率,找到合适的钢渣成分改质工艺,以CaO-SiO₂-MgO-FeO-Fe₂O₃-Al₂O₃六元渣系为研究对象,利用FactSage热力学软件计算并分析了不同w(CaO)/w(SiO₂)组成的模拟钢渣在1 600~200 ℃冷却过程中平衡物相组成和含量的变化规律。得出钢渣的平衡物相主要有Ca₂SiO₄相、Ca₂(Al,Fe)₂O₅相、MgO-FeO固溶体相、f-CaO相、少量的Ca₃MgAl₄O₁₀相以及w(CaO)/w(SiO₂)为2时钢渣中才会析出的Ca₃MgSi₂O₈相。w(CaO)/ w(SiO₂)越低,钢渣析出的有益相硅酸盐相含量越高,而铁酸盐相、MgO-FeO固溶体相和f-CaO相不利于钢渣循环利用的物相含量越低。因此,降低钢渣的w(CaO)/ w(SiO₂)可以改善钢渣在后续处理和使用过程中的易磨性以及安定性。     

曲轴钢CaO-CaF2-SiO2-Al2O3四元渣系组分活度的热力学计算

ANF-8渣系是目前曲轴钢电渣重熔工艺常用的渣系,具有很强的脱硫、脱磷以及去除非金属夹杂物能力,但是渣系碱度较高,钢液容易出现吸氢增氧问题,从而降低钢材的综合性能,而适当加入SiO₂可以减少此类问题的发生。针对SiO₂质量分数对ANF-8渣系性能影响的问题,采用共存理论,以ANF-8渣系为基础,对不同温度下、不同SiO₂质量分数的炉渣组元活度进行计算,对渣系组分的活度变化规律进行定量分析,进而达到优化高温下渣系热力学性能的目的。由计算结果可知,加入SiO₂对渣系组元的活度影响较大,渣中CaO活度下降,CaF₂、SiO₂和Al₂O₃的活度上升;温度变化对各组元活度的影响不大。对渣系方案的SiF₄平衡分压,炉渣的熔点、黏度、表面张力以及夹杂物类型进行统计分析,得出质量分数为6%的SiO₂含量能够提升炉渣的整体性能。     

Al2O3对超高碱度连铸保护渣理化性能的影响

Al₂O₃是一种两性氧化物,在高碱度条件下呈现酸性氧化物特征,而在低碱度条件下表现出碱性氧化物的行为,是冶金熔渣中常见的一种组元.以超高碱度保护渣(综合碱度R=1.75)为研究对象,分析了Al₂O₃对保护渣流动特性、熔化特性和凝固特性的影响规律.研究结果显示:渣中Al₂O₃质量分数每增加1%,熔化温度上升5℃左右,转折温度下降12℃左右,开始结晶温度平均下降11℃左右.平均结晶速率随渣中Al₂O₃质量分数的增加而减小.且随着Al₂O₃质量分数的增加,保护渣结晶矿相中晶体比例逐渐降低,但晶体保持枪晶石的种类不变.     

铜渣在CO2-CO混合气体中焙烧实验研究

铜渣是极有价值的冶金二次资源,铜渣的主要矿物成分是铁橄榄石、磁铁矿、铜锍及一些脉石组成的无定形玻璃体.本实验基于热力学分析,用CO₂和CO混合气体来控制体系内的氧势来焙烧铜渣样品.在600℃~9000℃时,焙烧产物为单质铁,此时是混合气体起还原作用.在1000℃,焙烧渣中重新出现了FeO,说明CO₂-CO混合气体体系中产生的氧起了作用.在1100℃时,焙烧4h,焙烧渣中产生了Fe₃O₄,此时焙烧铜渣磁选后全铁含量94.35%,铁的回收率达到了90.8%.在600℃~1100℃,适当条件下焙烧时,铁橄榄石的物相变化为:2FeO·SiO₂→FeO+SiO₂→Fe→FeO→Fe₃O₄, 铁的回收率是随着温度的升高而升高的.在适当范围内, 延长焙烧时间、增大分压比都有利于Fe₃O₄的生成.      

微波外场辅助液相沉淀法合成立方形Co3O4及前驱体研究

在微波外场强化作用下,以CoCl₂溶液为钴源、草酸铵为沉淀剂采用液相沉淀的方法合成立方形Co₃O₄前驱体,前驱体及热分解产物经SEM、XRD以及TG-DTA分析表征,考察加热方式、反应物浓度、反应温度和反应时间对前驱体形貌的影响.结果表明,在微波外场作用下,反应物起始浓度为0.1 mol/L、反应温度为80 ℃和反应时间为150 min的液相合成条件下,反应可制得粒径大小分布均匀,D50分布在3 μm左右的立方形Co₃O₄前驱体.      

原位硫酸焙烧浸出低品位软锰矿及元素分离

研究了一种低品位软锰矿焙烧-水浸提锰的新方法。以锰和铁的提取率为指标,通过正交试验,确定了焙烧工艺的最合适条件为酸矿比2∶1,焙烧温度650 ℃,水酸比0.2∶1,焙烧时间4 h。进一步研究溶出温度、溶出时间、溶出液固比等因素对锰、铁提取率的影响,确定了溶出试验的最合适条件为搅拌速度300 r/min,溶出温度90 ℃,溶出时间50 min,溶出液固比6∶1,此条件下锰的提取率可达98.16%,铁的提取率约为0.87%,实现了低品位软锰矿中锰元素的高效提取以及锰与铁、硅元素的有效分离。     

CaO含量对CaF2-Al2O3-CaO-Ce2O3渣系中Ce2O3行为的影响

在Fe-Cr-Al合金中添加微量的稀土元素可显著改善合金的使用性能, 文中以电渣重熔生产Fe-Cr-Al合金所用稀土渣为研究对象, 根据离子-分子共存理论(IMCT)建立了1 823 K时CaF₂-Al₂O₃-CaO-Ce₂O₃四元渣系热力学质量作用浓度模型.结果表明:当渣系中CaO和Al₂O₃的质量百分数之比维持在1:1, 即w_CaO /w_Al2O3=1时, 随着Ce₂O₃含量增加, 渣中铈铝酸盐Ce₂O₃·Al₂O₃质量作用浓度(活度)显著增加, 但炉渣物相种类没有变化.渣系中Ce₂O₃含量分别在10 %, 20 %, 30 %, 40 %时, w_CaO /w_Al2O3值对组元活度的影响各不相同但有共同特征, 表现在处于约1.0~1.8时, CaO活度增加最迅速, Ce₂O₃活度增加, Ce₂O₃·Al₂O₃活度下降, 说明渣中CaO含量增加促进了Ce₂O₃·Al₂O₃分解而导致Ce₂O₃活度增加, 选取渣系进行熔融和X射线衍射实验, 用jade 5.0软件分析物相, 实验结果与计算一致.      

用Na2SO3与NH3分银实验研究

介绍了阳极泥处理过程中, 氯化分金渣用Na₂SO₃分银与NH₃分银的工艺过程; 研究了Na₂SO₃分银Na₂SO₃用量、pH、时间对分银效果的影响, 以及甲醛还原温度、pH对银还原率的影响, 以及NH₃分银NH₃浓度、时间对分银效果的影响, 并对水合肼还原水合肼用量、时间、温度对银还原率进行了研究.结果表明, 用Na₂SO₃分银-甲醛还原, 当Na₂SO₃的用量为理论量1.3倍, pH值为9.2, 浸出时间4h时, 银浸出率可达97.39 %, 当甲醛用量为(甲醛:银=1:2.5), pH值为10.5, 反应4 h, 温度为30~40 ℃时, 银还原率可达96.33 %; 用NH3分银-水合肼还原, 当NH₃浓度为8 %~10 %, 温度为室温, 反应时间为4 h时, 银浸出率可达96.23 %, 当水合肼用量为理论量2倍, 温度60 ℃, 还原0.5 h时, 银还原率可达98.1 %.      

稀土复合固体超强酸SO42-/ZrO2- 2% Gd2O3催化合成乙酸戊酯

制备了稀土复合固体超强酸SO₄2-/ZrO_2- 2%Gd₂O₃催化剂,并对以乙酸和戊醇为原料合成乙酸戊酯的反应条件进行了研究。研究表明:当戊醇与乙酸的摩尔比为1:1.5,反应时间为6h,反应温度为130℃,催化剂用量为6%戊醇的质量时,反应酯化率最高,酯化率可达98.93%,选择性高达100%。研究发现,该催化剂可重复使用,并能活化再生。      

WO3–CaSO4在HCl–Na2SO4溶液中的平衡溶解

目前钨冶炼的碱分解工艺,存在用水量大、废水量大、加工成本高等问题,使钨冶炼企业面临着经济与环保的双重压力,不能继续满足行业发展需求。对此,在大量白钨焙烧分解工艺研究的基础上,提出了酸法焙烧思路,开发出了硫酸盐焙烧分解白钨工艺,一步转型生成WO₃。由于白钨矿焙烧产物的主要杂质为Na₂SO₄与难溶CaSO₄,可采用盐酸浸出方式进行钨钙分离,本文采用等温平衡法,考察对比了WO₃、CaSO₄与WO₃–CaSO₄在HCl–Na₂SO₄溶液中的溶解行为,结果表明:WO₃与CaSO₄在盐酸中的溶解度相差较大,CaSO₄在盐酸中溶解度随温度、盐酸浓度的升高而增大,在温度80 ℃、盐酸浓度3 mol·L–1的条件下,硫酸钙在盐酸中的溶解度达到峰值55 g·L–1,而Na₂SO₄可显著降低CaSO₄在盐酸中的溶解度,缩小CaSO₄与WO₃在盐酸中的溶解差,WO₃溶解度则维持在0.3～3 g·L–1范围内,结合目前成熟的低钨回收工艺,能将该部分溶解钨有效地回收,即控制一定的溶解条件有利于钨钙高效分离。      

残留CO2对石灰在转炉初渣中溶解的影响

 在转炉炼钢过程中,石灰快速溶解对转炉高效脱磷具有十分重要的意义,石灰溶解过程中熔渣/石灰界面处形成的2CaO·SiO₂产物层被认为是阻碍石灰溶解的关键因素。制备了具有两种不同CO₂含量的部分煅烧石灰石,采用浸泡法研究了部分煅烧石灰石在转炉初渣中的溶解行为,并与纯石灰、石灰石的溶解行为进行比较。结果表明,石灰石溶解时在液态熔渣中CaO的传质系数为石灰的2.1倍,残留CO₂质量分数为10%的部分煅烧石灰石的传质系数高达石灰石的6.7倍。在CO₂质量分数为0～43.5%时,石灰的溶解速率先增大后减小。石灰溶解过程中形成的2CaO·SiO₂层严重阻碍了FeO_x的扩散,从而减缓了石灰的溶解。与石灰不同,石灰石分解产生的CO₂能够破坏2CaO·SiO₂层并破坏自身结构,有利于熔渣的渗透,这也适用于残留CO₂的部分煅烧石灰石。制备纯石灰的过程中为了确保石灰芯部完全煅烧,因此极易导致石灰外表面发生过烧,而制备部分煅烧石灰石能在一定程度上解决表面过烧的问题。此外,与石灰石相比,部分煅烧石灰石由于表面是石灰外壳,溶解初期其表面附近的炉渣温降相对更低,能够避免溶解初期出现停滞阶段。在转炉富余热量有限的情况下,部分煅烧石灰石的石灰替换比高于石灰石,这取决于部分煅烧石灰石中的CO₂残留量。     

微波辅助液相沉淀法合成Ca(MoO4)1-x(WO4)x:Eu3+红色荧光粉

以尿素为沉淀剂，采用微波辅助液相沉淀法合成了类球状双基质Ca(MoO₄)_1-x(WO₄)_x:Eu3+红色荧光粉，通过采用XRD、SEM、荧光光谱(PL)等现代分析技术对荧光粉的结构、形貌及发光性能进行了表征.结果表明，制备的Ca(MoO₄)_1-x(WO₄)_x:Eu3+红色荧光粉晶型完整，纯度高，为白钨矿结构；掺杂WO₄2-离子后，CaMoO₄:Eu3+红色荧光粉的发光性能明显增强，当WO₄2-离子的掺杂量x=0.4时，在395 nm激发下，在616 nm处的主发射峰的发光强度达到最大，掺杂浓度过高时会出现浓度淬灭现象.其较优的煅烧温度为1 000 ℃，煅烧时间为4 h.      

废旧特斯拉电池LiNi0.815Co0.15Al0.035O2正极物料选择性焙烧转型提锂

在“碳达峰碳中和”战略目标下,新能源产业受到国家政策的大力扶持,我国锂电新能源产业迅猛发展,作为新能源汽车核心部件的锂离子电池的产量及报废量持续增加。废旧三元锂电池含大量的有价金属和危险废物,对其综合回收利用兼具经济和环境效益。传统火法工艺存在能耗高、锂损失率大、污染重等缺点,而常规湿法工艺亦存在流程长、净化工序复杂、锂综合回收率低、废水量大等问题。现阶段研究多以LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM) 三元正极材料为研究对象,而针对新型含铝特斯拉电池物料的回收鲜有报道,因此以典型的特斯拉三元正极材料LiNi_0.815Co_0.15Al_0.035O₂（NCA) 为原料,以碳和氢气为还原剂,采用“还原焙烧转型-选择性提锂”工艺对废旧锂电池中的锂进行选择性提取回收,并从还原焙烧及浸出方式、能耗和环保等方面进行对比。结果表明:采用碳还原焙烧选择性提锂工艺,在碳含量为15.0%、温度为700 ℃、焙烧时间为90 min的条件下,Li、Ni、Co、Al的提取率分别为97.84%、0.45%、0.36%、0.75%;采用氢还原焙烧选择性提锂工艺处理NCA物料,转型温度较低,在相同焙烧时间下,在焙烧温度500 ℃、氢气流速300 mL/min的条件下,Li提取率为95.97%,Al的提取率为8.65%,Ni、Co提取率均小于0.5%,同时产物中无CO、CO₂等污染气体产生。因此,氢还原焙烧具有较大的工业应用潜力。      

AlF3-(Li,Na)F-(Al2O3-Y2O3)熔盐体系物理化学性质研究

为进一步优化电解制备Al-Cu-Y合金的热、动力学条件,对AlF₃-(Li, Na)F-(Al₂O₃-Y₂O₃)熔盐体系的密度、黏度及电导率变化规律进行研究。分别采用阿基米德法、连续变化电导池常数法和旋转法测定AlF₃-(Li, Na)F-(Al₂O₃-Y₂O₃)熔盐体系在温度为900~1 000 ℃范围内,n((Li, Na)F): n(AlF₃)=2.5时的密度(ρ)、电导率(σ)、黏度(η)随温度和组分的变化规律,结果表明:在温度900~1 000 ℃范围内,AlF₃-(Li, Na)F-(Al₂O₃-Y₂O₃)体系中Al₂O₃和Y₂O₃的含量一定,密度-温度、黏度-温度和电导率-温度之间均呈线性关系。在温度为950 ℃条件下,熔盐体系的密度随Al₂O₃含量的增加而线性减小,随Y₂O₃含量的增加而线性增加; 电导率随Y₂O₃或Al₂O₃含量的增加而线性减小; 体系的黏度则随Y₂O₃或Al₂O₃含量的增加而线性增加。