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。     

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。     

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。     

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%。     

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%。     

LiNO3-TiO2-尿素体系燃烧合成锂离子电池负极材料Li4Ti5O12及电化学性能

以纳米TiO2和LiNO3为原料,尿素为燃料,燃烧法合成了锂离子电池负极材料Li4Ti5O12. 利用XRD、SEM和恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗对其进行表征. 结果表明,预设炉温850℃,尿素与锂摩尔比1,焙烧8 h,制备得到平均粒径小于500 nm、粒度分布均匀的纯相尖晶石型结构Li4Ti5O12,并具有良好的电化学性能,具有1.5 V充放电平台,在0.1 C倍率下(1 C=170 mA·h/g),其首次充放电容量达到168 mA·h/g,经过100次循环后放电比容量仍有162 mA·h/g,容量保持率96.4%.     

红土镍矿制备黄钠铁矾的研究

为确定红土镍矿酸化焙烧溶出液中硫酸镍溶液除铁的工艺条件,以低品位红土镍矿硫酸铵焙烧熟料溶出液为研究对象,Na2CO3为造矾试剂制备了黄钠铁矾。造矾最佳试验条件为:反应温度95℃、反应时间4 h、终点p H值为2.5,除铁率在99.5%以上,并采用XRD、SEM和化学分析手段对黄钠铁矾进行了物化表征,显示在此条件下所得到的黄钠铁矾具有分散性良好、外形规则的,包含多个光滑颗粒的花球状的结构。     

利用低品位红土镍矿制备纳米二氧化硅粉体

以低品位红土镍矿碱式水热过程中产生的硅酸钠滤液为原料,采用化学沉淀法合成纳米二氧化硅粉体。考察了硫酸浓度、熟化温度、熟化时间、搅拌速度、表面活性剂PEG种类对二氧化硅粉体粒径的影响。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪对制得的二氧化硅的物相、结构、形貌和粒径进行了表征。结果表明,反应的最佳条件为:硫酸浓度10%、熟化温度70℃、熟化时间1h、搅拌速度600r/min。在最佳条件下,当表面活性剂种类选用PEG 400时,制得的二氧化硅粒径相对较小,约为200nm,球形度较好。