热还原制备金属镁的反应热力学与工艺过程评价

真空热还原法是原镁生产的主要方法,中国是世界上最大的原镁生产国。本文通过对皮江法、铝热还原氧化镁、碳热还原氧化镁三种制备金属镁方法的热还原反应的热力学计算,综合考虑一次性资源和能源消耗量、温室气体排放量和固体废物排放量、工艺过程的环境相容性等因素,得出如下结论：真空铝热还原法制备金属镁的工艺具有一次性资源消耗量低、固体废物排放量和温室气体排放量小的优点。结合白云岩钙镁分离过程,可以实现利用白云岩资源制取金属镁过程的清洁化生产。     

真空铝热炼锂过程动力学分析与半工业试验

以碳酸锂和氧化铝为原料,研究真空铝热还原金属锂过程并进行半工业试验。动力学研究表明,随着温度升到1 150℃,还原反应受液体金属铝通过固体产物的扩散传质控制,温度升高到1 170℃以上,化学反应和扩散传质共同控制,反应平均表观活化能为254.5 k J/mol。工业试验中,通过研究还原过程冷凝控制区的温度和真空度随时间的同步变化,监控和分析反应的工艺和过程进行阶段,最终整炉试验共持续近30 h,产锂量为3.26 kg,锂回收率达79.8%。     

黄磷电尘灰真空碳热还原提镓分析及实验验证

黄磷电尘灰是黄磷生产过程中产生的一种含镓固体废弃物,其高值化综合利用对于缓解该行业产生的生态污染意义重大。本文采用真空碳热还原法对黄磷电尘灰中稀有金属镓进行回收,对各组分化学反应开展系统的热力学计算和饱和蒸汽压的研究,明确各物质在真空条件的逸出分离行为。结果表明：在碳热还原反应压力为10 Pa、反应温度1373 K时,能够有效促进镓、铅、锌等有价金属挥发回收;通过对冷凝产物采用扫描电镜分析,发现真空状态相对常压状态出现了镓富集区,且该区域中镓含量为原料的30~40倍。本研究为黄磷电尘灰真空碳热还原法提Ga提供一定的理论基础与参考意义。     

新材料、新工艺的研制

新材料、新工艺的研制北京矿冶研究总院金属材料研究所近年来开发出多种新材料、新工艺并获得成功和应用。１热还原－热分解法生产纯硼粉金属镁热还原法生产非晶态硼粉是一种成熟工艺，工艺简单、易于批量生产、无环境污染、产品价格低，但该法所产硼粉纯度不高，总用含量...     

低能耗熔盐电解金属锂电解槽的开发及研究

近年来,金属锂在全固态锂电池、铝锂合金制备中发挥着不可替代的价值,但金属锂生产成本仍然是生产企业需要解决的问题。因此,从降低能耗角度优化生产工艺及设备角度利用Solid Works三维建模电解槽结构,以及ANSYS仿真模拟软件对电解槽进行热场模拟及计算,得出最优设计方案。生产电解效率可达到91%,能耗在35 kWh/kg以下,抽氯和集锂装置可以自动运行,抽出氯气浓度90%,集锂效率可达到80%以上,且出锂量较为稳定。该设备可以更好的投入产业化生产,满足企业降低生产成本的需要,促进熔盐电解金属锂行业的发展。     

铝硅铁合金热法炼镁的研究

研究了用电热法生产的铝硅铁合金代替纯铝和硅铁作还原剂进行热法炼镁的可能性，研究和分析结果表明，铝硅铁合金可代替纯铝作还原剂，并使热法炼镁的反应温度大幅度降低，当含铁较低时，铝硅铁合金可视为铝硅二元合金。当铝含量不变时，以铁代替部分硅可使铝硅铁合铝活度增加。     

LiCl为原料酰胺基电解质体系低温电化学提取金属锂

金属锂在高能电池、轻金属合金以及受控核聚变等领域得到了广泛应用。目前熔盐电解是工业金属锂制备的主要方法,但存在流程长、能耗高、操作复杂等缺点。本研究提出一种低温溶剂冶金技术路线,可实现金属锂的常温电化学还原,拥有流程短、能耗低、操作简单、过程连续等优点。研究使用价格低廉的非质子极性分子N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,以来源丰富的LiCl为原料,直接电解LiCl制备金属锂。研究了二元DMF-LiCl体系的基础物理化学性质,计算得到不同LiCl浓度下体系的电导活化能和粘流活化能;采用循环伏安技术研究了不同LiCl浓度电解质体系的电化学特性,得出金属锂的氧化还原电位（2.5 V和–2.9 V vs. Ag/Ag+）和电解金属锂最优LiCl浓度（0.7 mol/L）;计算了0.7 mol/L LiCl浓度下锂离子扩散系数为2.6 × 10–8 cm2/s;最后在高纯锡阴极恒电位沉积得到了金属锂沉积物,并通过扫描电子显微镜对沉积物形貌进行了表征。研究可为低成本、低碳/低温电化学连续制备大块金属锂及锂基合金提供基础。     

稀土硅铁合金冶炼工艺及反应机理

综述了硅热法还原高炉渣、稀土富渣、稀土精矿及碳热法还原稀土氧化物、稀土富渣、氟碳铈精矿等生产稀土硅铁合金的工艺特点和技术进展.指出碳热还原法较硅热法具有能耗低、稀土收率高、无工业废渣等优点.分析了碳热还原法冶炼过程中的有关物理化学反应,碳热还原法工艺的关键是要强化稀土碳化物的生成.     

稀土硅铁合金冶炼工艺及反应机理

综述了硅热法还原高炉渣、稀土富渣、稀土精矿及碳热法还原稀土氧化物、稀土富渣、氟碳铈精矿等生产稀土硅铁合金的工艺特点和技术进展,指出碳热还原法较硅热法具有能耗低,稀土收率高、无工业废渣等优点,分析了碳热还原法冶炼过程中的有关物理化学反应,碳热还原法工艺的关键是要强化稀土碳化物的生成。     

废旧碱性锌锰电池综合回收钾、锌、锰

碱性锌锰电池是用量最大的原电池。废旧碱性锌锰电池被丢弃后，会对环境产生污染，其回收利用已越来越受到人们的重视。在实验室研究了水浸—煅烧—真空铝热还原处理废旧碱性锌锰电池的工艺，通过物相与元素含量分析，对处理后物料的物相存在形式及钾和锌的回收率进行了研究。研究结果表明，废旧碱性锌锰电池物料通过水浸可使99%的氢氧化钾回收；水浸渣经煅烧后得到的煅后渣主要物相为ZnO和ZnMn₂O₄；煅后渣经真空铝热还原，可将锌和锰还原，并可使98%的锌回收，还原渣的主要物相为氧化铝与铝锰合金。      

金属钙及高纯钙制备技术

简述了目前国内外工业金属钙的两种主要制备方法:电解法和热还原法,重点综述了真空蒸馏法制备高纯金属钙的工艺、设备及进展。电解法和热还原法属于化学提纯方法,难以制备出纯度较高的金属钙。以工业钙为原料,采用真空蒸馏法可以制备出纯度超过99.999%(5N)的高纯金属钙。     

高纯碲的制备方法

对制备高纯碲的两种方法———电解精炼法和真空蒸馏法 ,从理论依据到工艺参数的控制以及生产实践中存在的问题分别进行了阐述 .以二氧化碲为原料采用电解精炼法制备碲 ,其纯度为 99 99%;粗碲真空蒸馏制备高纯碲的方法具有流程短、碲回收率高、生产成本低以及劳动环境好等优点 ,此法制备的碲的纯度达 99 999%以上 .根据原料的不同及对产品碲的纯度的要求选择不同的生产方法 .     

磷酸铁锂废料中磷、铁、锂的综合回收

采用氢氧化钠溶液除去经前处理后的废旧磷酸铁锂电池、极片或边角料粉料中的铝, 采用盐酸浸出-双氧水氧化-纯碱调pH值工艺, 得到二水磷酸铁和氯化锂溶液。二水磷酸铁经洗涤后与氢氧化钠反应得到氢氧化铁产品和磷酸三钠水溶液, 磷酸三钠水溶液蒸发结晶得到十二水磷酸三钠产品。氯化锂溶液经进一步除杂和蒸发后与碳酸钠反应得到碳酸锂产品。重点研究了磷酸铁的沉淀以及由磷酸铁制备磷酸三钠的工艺。制得的产品十二水磷酸三钠达到了工业级要求, 主含量高达99.03%。实现了磷、铁、锂的全部综合回收。     

直接水解一步法制备纳米氧化锌

以氯化锌和氢氧化钠为原料 ,采用直接水解一步法制备了针状和球形纳米氧化锌。借助于XRD、TEM等测试手段 ,对纳米氧化锌粉体的制备条件及其对粉体粒度、形貌的影响进行了分析研究。研究结果表明 ,通过控制反应条件 ,可以制得不同形貌且具有纯度高、粒度分布均匀、结晶性能良好、分散性好的纳米氧化锌粉体。此方法较沉淀 -热分解二步法工艺简单 ,节约能耗 ,降低成本等 ;比水热法操作方便 ,设备简单 ,便于工业化大规模生产。     

高纯金属镱的制备工艺研究

对镧热还原法制备金属镱进行了热力学和动力学分析, 初步确定了工艺参数; 以高纯氧化镱为原料, 自制高纯金属镧为还原剂, 高真空钽片炉为反应设备, 1 200 ℃下多次蒸馏制得纯度为99.985%的金属镱, 并分析了影响金属纯度的主要因素。     

三元体系Li+, NH4+//SO42——H2O 298 K相平衡研究

四川甲基卡、李家沟等地锂辉石储量丰富,为下游锂电池储能材料等领域提供了重要的原料来源。传统锂辉石制碳酸锂工艺中,采用氢氧化钠中和法除去铁、铝等杂质,但是副产硫酸钠附加值低,导致生产成本较高,本论文研究了以氨气替代强氧化钠中和法除杂制碳酸锂工艺,发现在精制锂溶液沉淀结晶过程中存在LiNH₄SO₄复盐产生,影响了锂的收率和碳酸锂产品品质。为解决此问题,本论文采用等温溶解平衡法研究了三元体系Li+,NH₄+ //SO₄2--H₂O在298 K下的稳定相平衡关系,测定了平衡液相中各组分溶解度、密度和折光率数据,并绘制了该体系的相图、密度-组成图和折光率-组成图。结果表明该三元体系为复杂三元体系,有复盐LiNH₄SO₄形成;其稳定相图由3个固相结晶区,3条单变量曲线和2个共饱点组成,3个结晶区分别为（NH₄）₂SO₄,Li₂SO₄·H₂O和LiNH₄SO₄,且LiNH₄SO₄复盐的结晶区较大。研究结果表明,为了避免LiNH₄SO₄复盐的产生,需在锂辉石制工业级碳酸锂工艺前端通过钙离子沉淀法将锂溶液中锂硫比[Li₂SO₄·H₂O/（NH₄）₂SO₄]降到1.6以下,研究结果为四川锂辉石湿法冶金工艺中采用氨中和除杂提供了理论指导。      

粗锑白湿法制取焦锑酸钠试验研究

介绍了以粗锑白为原料, 用氧化碱性浸出、盐酸浸出、酸碱中和等三道工序制取焦锑酸钠的试验室试验和工业试验情况。以双氧水和氢氧化钠作粗锑白的浸出剂, 盐酸为碱浸渣的浸出剂, 氢氧化钠为中和剂, 脱砷率达到97.92％, 脱铅率达到95％以上, 锑回收率达到97.96％。该工艺流程短, 周期短, 添加剂品种少, 操作简单, 成本较低, 经济效益较好, 且实现了无三废排放。     

碳酸钠和氢氧化钠对锂辉石矿浮选的影响

以四川呷基卡锂矿为研究对象,采用浮选工艺分选锂辉石,主要研究了调整剂碳酸钠和氢氧化钠添加次序、作用时间与用量对浮选指标的影响。发现先添加碳酸钠后添加氢氧化钠,可大幅提高锂精矿的Li₂O品位;适当延长氢氧化钠的作用时间,可有效提升锂精矿Li₂O的回收率;高用量的碳酸钠会抑制锂辉石的上浮,高用量的氢氧化钠则会降低捕收剂对锂辉石的选择性。矿石经2粗3精1扫闭路试验,可获得Li₂O品位和回收率分别为4.48%和87.76%的锂精矿。     

钛酸锂废料回收制备电池级碳酸锂的工艺研究

采用硫酸体系对钛酸锂废料选择性提锂、浸出液除杂沉Li₂CO₃、浸出渣通过固相烧结法制备TiO₂。研究了硫酸浓度、液固比、反应时间等对锂浸出率的影响,锂离子浓度、碳酸钠添加量、反应温度等对Li₂CO₃产品质量的影响。结果表明,最佳酸浸工艺为: 硫酸浓度1.5 mol/L、液固比3∶1、95 ℃下反应2 h,此时锂浸出率为96.80%; 最佳沉锂工艺为: 在净化液Li+浓度27 g/L、碳酸钠添加量为理论值的1.10倍、沉锂温度95 ℃、反应时间40 min,此条件下得到的碳酸锂产品主含量大于99.65%,达到行业电池级碳酸锂要求。本工艺锂浸出率高,无废液产生,工艺流程短,操作简单,成本较低,可为钛酸锂废料的综合回收提供借鉴。