红土镍矿冶金技术研究进展

如今世界经济迅猛发展,金属镍的需求量也在加速增长。人们主要从硫化镍矿和红土镍矿中提炼金属镍。然而硫化镍矿资源因大规模开发而不断减少,红土镍矿未来将成为镍的主要来源。因此研究红土镍矿的高效开发利用,是当今围绕镍资源研究的热点,对实际生产具有重要的现实意义。本文简要介绍了镍的应用、开发红土镍矿的意义、红土镍矿的矿物学特性、红土镍矿世界范围内的储量和分布,并且列举并分析了红土镍矿的各种冶炼工艺及其优点与不足,同时综述了有关红土镍矿研究的新方法,为红土镍矿高附加值综合利用研究提出思路。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展

磷酸铁锂材料有着良好的循环性能、热稳定性、环保性等特点,不断在锂离子电池中流行。但是由于电导率低、锂离子扩散速率慢等缺点影响着电池行业的发展。因此本论文通过介绍了LiFePO4的基本结构、制备及改性方法包括固相合成法、水热法、表面包覆及掺杂等,对目前LiFePO4存在的问题及前景进行了综述,分析改善磷酸铁锂性能的方法,并预测未来的发展趋势。     

硅酸钠溶液水热法深度脱铝研究

以Na_2SiO_3·9H_2O、NaAlO_2和CaCl_2为原料,采用水热法将溶液中的铝转化成水化石榴石沉淀进行脱铝。通过对水热温度160℃、时间1～16h条件下得到的粉体进行X射线衍射和扫描电镜分析,得到硅酸钠溶液深度脱铝的最佳条件。结果表明,水热1h,反应体系中Ca_5Si_6O_(16)(OH)_2、Ca_5Si_6O_(16)(OH)_2·8H_2O和低铝水化石榴石Ca_5Si_5Al(OH)O_(17)·5H_2O絮状混合沉淀大量生成;当水热时间为10～12h时,体系中同时存在高铝水化石榴石Ca_(2.93)Al_(1.97)Si_(0.64)O_(2.56)(OH)_(9.44)与低铝水化石榴石Ca_5Si_5Al(OH)O_17·5H_2O物相,铝脱除率可达98.05%,可实现反应体系的深度脱铝。     

铝土矿浸出液中铝、铁的回收利用

以铝土矿浸出液为原料,通过化学沉淀法、碱溶、碳分、煅烧等工艺得到氧化铁、氧化铝粉体。本实验考察了沉淀、碱溶、碳分过程中溶液终点pH值、反应温度、反应时间等条件对反应率的影响,得到优化工艺条件。并采用化学成分分析、XRD、SEM对产品进行表征。结果表明：沉淀阶段,在最终pH值6.5,反应温度80°C,反应时间90 min条件下铝的沉淀率可达99%,铁的沉淀率达97%。碱溶阶段,在溶液终点pH值14,碱溶温度80°C,碱溶时间30 min的条件下,铝溶出率达到99.42%,铁去除率到99.63%。在碳分阶段,在溶液终点pH值9.0,碳分温度40°C,CO₂流速选择6 mL/min的条件下,铝沉淀率达到98.69%。得到的产品粉体晶型良好,颗粒均匀,符合国家标准。     

钾长石焙烧熟料的浸出动力学

以钾长石和Na2CO3焙烧熟料为原料,研究其在NaOH溶液中的浸出动力学. 考察了在不同温度和搅拌强度条件下SiO2浸出率与时间的关系. 结果表明,SiO2浸出的优化工艺条件为：浸出温度95℃、搅拌强度400 r/min、熟料粒度74~89 mm、NaOH溶液浓度0.2 mol/L和浸出时间80 min. 在该条件下,SiO2浸出率可达99%. 熟料浸出过程受无固体膜生成的化学反应和外扩散混合控制. 浸出过程分为两个阶段：0~10 min为反应前期,10~80 min为反应后期,表观活化能分别为15.24和29.94 kJ/mol. 前期和后期的浸出动力学方程分别为1-(1-a)1/3=7.074exp[-15239/(RT)]t和1-(1-a)1/3=45.85exp[-29940/(RT)]t.     

KOH低温焙烧钾长石提取SiO2

以钾长石为原料,氢氧化钾为助熔剂,采用焙烧法破坏钾长石结构,使矿石中的不溶性硅转化成可溶性硅。采用水溶工艺溶出焙烧熟料中的硅。研究了工艺参数即焙烧温度、焙烧时间和碱矿比对SiO2溶出率的影响。结果表明,碱矿比对SiO2的溶出率影响最大,并得到最佳焙烧条件为:焙烧温度500℃、焙烧时间2.5h、碱矿比2.5。在此条件下,SiO2的溶出率可高达99.5%。     

黄铵铁矾的制备及其形貌对锂离子电池磷酸铁锂正极材料性能的影响

为探索出红土镍矿杂质Fe高附加值利用的研究，以红土镍矿的硫酸铵焙烧熟料溶出液作为研究对象，以NH4HCO3作为造矾剂制备黄铵铁矾，矾水解后获得锂离子电池正极材料LiFePO4的原料Fe2O3，Fe2O3中加入Li2CO3、磷酸二氢铵NH4H2PO4及蔗糖煅烧制备出锂离子电池正极材料LiFePO4/C。获得最佳造矾条件为:反应时间4 h、反应温度95℃、终点pH值2.5、搅拌速度400 r/min，除铁率在98.35%以上，并采用XRD、SEM和化学分析手段对黄铵铁矾进行了表征；煅烧温度750℃、煅烧时间10 h制备的片状磷酸铁锂在0.1C倍率下的首次放电比容量164.12 mAh/g，0.1C、0.5C、1C、2C、5C倍率下循环10周的容量保持率较颗粒状磷酸铁锂高，表明片状磷酸铁锂有较好的电化学性能。由红土镍矿中的铁元素合成了高附加值锂离子电池LiFePO4正极材料，为红土镍矿资源高效、综合利用提供新技术及理论支持。     

钾长石碱化焙烧渣酸化溶液中铝钾钠的异步分离

以钾长石经碳酸钠焙烧得到的渣为原料,通过酸化、水浸、沉铝、净化等工艺得到钾钠混合溶液,再采用分步结晶法从混合溶液中制备出硫酸钾、硫酸钠产品。对产品的化学成分、结晶性和微观形貌等进行了分析和表征。考察了搅拌强度和结晶时间对产品结晶率的影响,得到优化工艺条件。结果表明,得到的产品粉体晶型良好,颗粒均匀,符合国家标准;在反应温度40℃、搅拌强度400 r/min、结晶时间4 h的条件下,硫酸钾的结晶率可达88. 17%;在反应温度10℃、搅拌强度400r/min、结晶时间8 h的条件下,硫酸钠的结晶率可达90. 13%。     

铝土矿酸性浸出液中铝、铁的回收

以铝土矿酸性浸出液为原料,通过化学沉淀、碱溶、碳分、煅烧等得到氧化铁和氧化铝粉体。考察了沉淀、碱溶、碳分过程中溶液终点pH值、反应温度、反应时间等参数的影响,得到优化工艺条件。结果表明,在终点pH值5.0、反应温度80℃、沉淀时间50min条件下进行沉淀,铝铁的沉淀率均达99%;在溶液终点pH值14、碱溶温度80℃、碱溶时间30min条件下,铝的溶出率可达99.42%,铁的去除率可达99.63%;在溶液终点pH值9.0、碳分温度40℃、CO2流速选择6mL/min条件下,铝的沉淀率可达98.69%。