钒渣钙化酸浸液制备高纯V2O5的工艺研究

钒电解液是钒电池储能系统的关键材料,钒电解液中Mn,Cr,Ti等杂质元素含量对钒电池性能影响很大。高纯V₂O₅作为钒电解液的重要原料,主要从钒渣钠化焙烧-水浸或者钙化焙烧-酸浸两种工艺获得。本文选取钙化焙烧-酸浸含钒浸出液进行研究,针对其中Mn,Cr,Ti等杂质离子的除杂,形成浸出液水解沉钒—碱溶和净化—铵盐沉钒—煅烧的工艺流程,制备高纯V₂O₅。确定优化的钒浸出液水解沉钒制备粗V₂O₅条件为:反应时间为2.0 h,反应pH值为2.2,反应温度为80℃;将获得的粗V₂O₅进行碱溶二次净化,在优化条件为:NaOH浓度为1%,碱溶终点pH值为8.0,加入阴离子型絮凝剂,温度为60℃时,Mn,Cr,Ti等杂质均得到进一步去除;以经过二次净化后的钒浸出液为原料,在条件为反应时间为60 min,pH值为2.0,温度为90℃,加铵系数(K)为1.2时制备多钒酸铵,再得到高纯V₂O₅,Mn,Cr,Ti等杂质离子都得到了有效去除。     

富钴结壳浸出液分离硫酸锰及硫循环利用

以富钴结壳SO₂还原浸出液为试验原料,开展了除铁、硫化沉淀、制备硫酸锰、硫酸锰焙烧分解、硫循环利用试验,以实现浸出液分离制备硫酸锰及硫循环应用,并确定较优工艺参数,探究锰分解回收及硫循环利用的可能性。结果表明,1)除铁过程：在pH=3.5、时间360 min、通氧气条件下,除铁率达到99%以上;2)硫化沉淀过程：以NaHS为沉淀剂,当S/Co=3时,Ni、Co沉淀率达到98%以上;3)制备硫酸锰过程：在蒸发温度120℃,搅拌速度350 r/min,时间3 h时,结晶物主要成分为MnSO₄·H₂O,Mn含量为27.95%;4)硫循环过程：硫化沉淀后液经蒸发得到的硫酸锰,在无烟煤配比7%、焙烧温度800℃、焙烧时间15～30 min时,硫酸锰分解率最高达到96.72%,分解产物为Mn₃O₄,焙烧过程产生的气体直接进行富钴结壳浸出,Ni、Co、Cu、Mn浸出率均达到95%以上,浸出效果较好,实现了硫循环利用。     

磁响应光子晶体四氧化三铁的制备及磁致变色

用三氯化铁(FeCl₃)提供铁源,分别以2种不同化学结构的聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)(poly styrene sulfonic acid-co-maleic acid PSSMA)钠盐作为表面活性剂,采用溶剂热法制备磁响应四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米颗粒。研究不同结构的PSSMA表面活性剂和反应条件对Fe₃O₄纳米颗粒形貌、粒径与光学性能的影响。结果表明,在强碱环境下,以n(SS)∶n(MA)=1∶1的PSSMA作表面活性剂制备的Fe₃O₄粒子表面粗糙,为近球形,粒径随水量增加而增大;在弱碱条件下,以n(SS)∶n(MA)=3∶1的PSSMA为表面活性剂制备的Fe₃O₄粒子表面光滑,为规则球形,粒径随Fe³⁺含量增加而增大。在弱碱环境下,由于PSSMA(3∶1)表面含有更丰富的磺酸基,更适合生成粒径均一、单分散性好且具有优异超顺磁性的Fe₃     

还原温度及原料对钴粉晶型的影响

分别以CoCO₃、CoC₂O₄·2H₂O、Co₃O₄(T)和Co₃O₄(C) 4种钴化合物为原料,在不同温度下进行氢还原法制备钴粉实验,通过XRD进行物相分析,探究还原温度及原料对钴粉晶型的影响。研究表明：上述4种原料在相同温度下进行氢还原实验,所得还原钴粉的晶型组成明显不同;通过控制还原温度和原料,存在定向制备指定晶型组成钴粉的可能;氢还原制备钴粉时,往往是多项反应共同影响产物晶型组成,CoCO₃可进行“直接还原反应”和“分解-还原反应”,CoC₂O₄·2H₂O存在“直接还原反应”、“脱水-分解反应”和“脱水分解反应”,Co₃O₄(T)和Co₃O₄(C)仅有“直接还原反应”,但亦可细分为“CoO还原反应”和“Co₂O...     

含锰磁铁矿球团氧化固结机理分析

为促进含锰磁铁矿在球团上的应用,通过造球试验,并借助X射线衍射和扫描电子显微镜等检测手段,系统地分析了Mn₃O₄对球团矿氧化固结机理的影响。结果表明,随着Mn₃O₄质量分数从0%增加至7%,球团抗压强度从2 458 N/个降到1 810 N/个,孔隙率从22.7%增大至26.2%。随着Mn₃O₄的增加,在赤铁矿晶界和硅酸盐相中形成新的MnFe₂O₄固熔体,固熔体扩大了基体中的裂纹,破坏了赤铁矿的连续结晶;硅酸盐含量增加也极大地抑制了赤铁矿晶粒的生长,使含锰球团的基体由致密变为多孔,球团矿强度降低。故对生产企业来说,Mn₃O₄对球团的固结强化有负面影响,其适宜的质量分数应在3%以内。     

含锰磁铁矿球团氧化固结机理分析

为促进含锰磁铁矿在球团上的应用,通过造球试验,并借助X射线衍射和扫描电子显微镜等检测手段,系统地分析了Mn₃O₄对球团矿氧化固结机理的影响。结果表明,随着Mn₃O₄质量分数从0%增加至7%,球团抗压强度从2 458 N/个降到1 810 N/个,孔隙率从22.7%增大至26.2%。随着Mn₃O₄的增加,在赤铁矿晶界和硅酸盐相中形成新的MnFe₂O₄固熔体,固熔体扩大了基体中的裂纹,破坏了赤铁矿的连续结晶;硅酸盐含量增加也极大地抑制了赤铁矿晶粒的生长,使含锰球团的基体由致密变为多孔,球团矿强度降低。故对生产企业来说,Mn₃O₄对球团的固结强化有负面影响,其适宜的质量分数应在3%以内。     

LiMnPO4/C复合锂离子电池正极材料超价离子掺杂改性研究

以LiH₂PO₄和金属锰粉为原料、PVA为碳源，通过机械液相活化法合成了分散均匀、反应活性较高的[Mn₃(PO₄)₂·xH₂O+Li₃PO₄]前驱体，经过一步煅烧可生成原位碳包覆LiMnPO₄材料。LiMnPO₄材料倍率性能和循环性能不好。为此，通过锰位取代掺杂制备了Li(Mn_0.95Fe_0.05)_1-xM_xPO₄/C材料(M=Cr³⁺,V⁵⁺,Ti⁴⁺),其中Ti掺杂的Li(Mn_0.95Fe_0.05)_0.99Ti_0.01PO₄/C材料具有最优的电化学活性，0.05C下的放电比容量为134...     

低温燃烧合成法制备粒径相近的MnO、Mn3O4和Mn2O3纳米颗粒

通过控制硝酸盐(硝酸锰) 与有机燃料(尿素) 的摩尔比, 采用低温燃烧合成法制备了粒径相近、形貌不同的单相MnO、Mn₃O₄和Mn₂O₃纳米粒子。扫描电子显微形貌观察结果显示, 三种纳米粒子尺寸约为100 nm, 依据Mn离子价态的不同, 三种纳米粒子的形貌分别为链状、马铃薯状和球状; 热重-差热分析表明, 样品粒径大小主要取决于有机燃料的着火点; 磁性测量结果显示, 低温时MnO和Mn₂O₃粒子表现出弱铁磁性, 这主要归因于纳米颗粒表面存在未补偿的自旋。本文为制备不同价态高纯锰氧化物纳米颗粒提供了一种环境友好、工业稳定的途径。     

自蔓延高温合成WC粉末的结晶行为

以黑钨矿(Fe(Mn)WO₄)、黄钨(WO₃)、电石(CaC₂)和高纯铝粉为主要原料,采用自蔓延高温合成法(self-propagating high-temperature synthesis,SHS)制备单晶WC粉末,研究添加铝热剂(Fe₃O₄-Al混合物,n(Fe₃O₄):n(Al)=3:8)、原料预热和投料量对WC粉末粒度和形貌特征的影响。结果表明：用SHS法制备的WC粉末晶型完整;添加铝热剂会生成大量Fe₃W₃C相,导致WC粉末的纯度降低;对坩埚内的原料粉末预热会使WC晶粒充分生长,WC粉末粒度增大,同时WC晶粒形貌由球形转变为多边形;增加反应物料投料量会使WC粉末粒径增大,粉末形貌由球形转变为多边形。     

利用双氧水为还原剂湿法浸出电解锰阳极泥中锰的研究

电解锰阳极泥是生产电解金属锰时阳极产生的副产物,其中含有大量锰、铅等资源.如何高效浸出电解锰阳极泥中的锰是实现其资源化利用的关键,本研究提出了一种H₂SO₄-H₂O₂浸出体系强化电解锰阳极泥中锰浸出的新方法,研究了H₂O₂和H₂SO₄用量、反应温度、反应时间以及固液比对电解锰阳极泥中锰浸出率的影响.研究结果表明,在阳极泥与H₂O₂质量比1∶0.8、阳极泥与H₂SO₄质量比1∶0.9、反应温度45℃、固液质量比1∶10条件下浸出反应15 min,锰的浸出率可达97.23%,浸出渣中Pb的质量分数高达53.71%.浸出机理分析表明,酸性条件下电解锰阳极泥中锰氧化物被H₂O₂还原浸出,浸出液中Mn主要以MnSO₄存在,浸出渣中Pb主要以PbSO₄...     

溶胶凝胶、碳热/硼热还原法制备ZrB2-SiC-LaB6超细复相粉体

以氧氯化锆(ZrOCl₂·8H₂O)、硼酸(H₃BO₃)、水合氯化镧(LaCl₃·7H₂O)、正规酸乙酯(TESO)和葡萄糖(C₆H₁₂O₆)为主要原料,以聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用溶胶凝胶法和碳热/硼热还原工艺制备ZrB₂-SiC-LaB₆超细复相粉体。利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱和差示扫描量热分析等对ZrB₂-SiC-LaB₆粉体进行表征,研究烧结温度、原料配比对复相粉体合成过程的影响。结果表明,当原料中n(Zr)∶n(B)∶n(Si)∶n(La)∶n(C)=1∶3∶0.7∶0.16∶8时,在氩气气氛中1 500℃保温2 h,可合成高纯ZrB₂-SiC-LaB₆超细复相粉体。颗粒平均粒径为300 nm,其中ZrB₂相为六方晶...     

Fenton法处理化学实验室有机废水

Fenton法具有氧化性强，操作便捷，反应迅速安全稳定等优点，对于高浓度有机废水有较好的实验效果。本文采用Fenton法对攀枝花学院化学实验室产生的有机废水进行处理，通过单因素实验，探讨了FeSO₄·7H₂O投加量、H₂O₂投加量、pH值、反应温度和反应时间等五个因素对有机废水COD去除率的影响。单因素实验结果表明：在pH值=3,H₂O₂投加量为2.0 mL/100mL,FeSO₄·7H₂O投加量为0.5 g/100mL,反应温度为50℃,反应时间为60 min, COD去除率达到最大为83%。在单因素的基础上，进行了正交实验，结果表明：四个影响因素对实验结果影响大小的顺序为：R2(pH)> R1(Fe²⁺/H₂O₂)>R4(反应时间)>R3(温度),四因素的最佳组合为：pH值=3,温度为50℃,Fe²⁺/H...     

草酸-草酸钠浸出焙烧氰化尾渣中赤铁矿工艺的优化研究

为了获得H₂C₂O₄-Na₂C₂O₄浸出焙烧氰化尾渣中赤铁矿的工艺条件，在单因素试验结果的基础上，采用响应面法(RSM)优化其浸出工艺。结果表明：H₂C₂O₄-Na₂C₂O₄除铁优化条件为n(H₂C₂O₄)/n(Na₂C₂O₄)0.92、C₂O^2-₄过量倍数1.25、浸出温度95℃、液固比8∶1。各因素对除铁效果影响大小排序为浸出温度、液固比、n(H₂C₂O₄)/n(Na₂C₂O₄)、C₂     

熔融制样-X射线荧光光谱法测定环境土壤中主次组分

环境土壤中组成复杂,为了能够同时检测土壤中主次组分,建立了熔融制样-X射线荧光光谱法(XRF)测定环境土壤中主次组分的方法。为了防止腐蚀铂-金坩埚,实验先对环境土壤样品进行预氧化,即在800℃马弗炉灼烧2 h;再以四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂(m(Li₂B₄O₇)∶m(LiBO₂)=67∶33)作为熔剂,确定稀释比为10∶1,以溴化锂为脱模剂,在1 050℃熔融10 min,制得玻璃熔片。选择土壤系列套标绘制校准曲线,并采用经典系数法对校准曲线进行校正,建立环境土壤中SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、Mn₃O₄、MgO、CaO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃、V₂O₅     

Pb3Mn7O15:合成、相变、转换和分解

以MnO₂和PbO为原料,采用高温固相法合成Pb₃Mn₇O₁₅,采用粉末衍射、SEM和EDS技术,系统研究Pb₃Mn₇O₁₅的合成、相变、转换和分解规律.结果表明:在使用粉末合成法制备Pb₃Mn₇O₁₅时,较为合适的合成温度为850 ℃,PbO过量度为5 %.室温下Pb₃Mn₇O₁₅为正交结构,高温下为六方结构,两者在100~200 ℃之间的相变是可逆的;亚稳相Pb₄Mn₉O₂₀在800~850 ℃不可逆的分解产生Pb₃Mn₇O₁₅;Pb₃Mn₇O₁₅在950~1 000 ℃之间发生分解,分解产物为晶态Mn₃O₄和非晶态PbO.      

废航天磁性材料Co,Ni浸出动力学研究

以废航天磁性材料为原料，研究了Co,Ni在H₂SO₄常压条件下的浸出工艺及动力学行为。结果表明：原料中Co,Ni含量总体随粒度的增大而增加，温度、硫酸浓度对Co,Ni浸出率影响较为显著，并且Co浸出速度更快。在硫酸溶液与原料液固比(体积(ml)/质量(g))为50∶1，废航天磁性材料粒度为58～106μm，初始H₂SO₄浓度为3 mol·L^-1，搅拌速率为300 r·min^-1，温度为90℃的优化条件下，反应60 min后，Co,Ni浸出率均可达到94%以上。经扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析，原料为表面疏松多孔的不规则长带(片)状结构，主要成分为AlNi₃,CoFe,Fe₂AlTi等；反应后，产物主要为Al₂O₃和Cu₂O块状固体，从形貌上看其结构较为致密，阻碍了Co,Ni的完全浸出。采用平板(片)状未反应收缩核模型和Avram...     

烧结矿应用于化学链燃烧的反应特性

本文通过热重实验研究了烧结矿作为载氧体的H₂还原反应特性,将其与通过溶解法制备的Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体进行了氧化还原反应性比较,在500~1250℃范围内研究了温度对于烧结矿还原反应过程的影响,在950℃下进行了30次循环反应实验,采用四种模型进行了反应动力学分析.结果表明,烧结矿的H₂还原转化率大于80%,可以完全再氧化,并具有良好的循环反应性能.在500~950℃范围内,随温度升高还原反应速率及最终转化率都显著增加;而当温度高于1100℃时,在反应后期还原反应速率和最终转化率有下降的趋势.在500~950℃范围内,对烧结矿的还原过程第一反应阶段(Fe₂O₃-Fe₃O₄/FeO,还原转化率< 25%)可采用二阶反应模型(M2)拟合,得到表观活化能为E=36.018 kJ·mol-1,指前因子为A₀=1.053×10-2 s -1;第二反应阶段(Fe₃O₄/FeO-Fe,还原转化率> 25%)采用收缩核模型(M4)拟合,得到的表观活化能为E=51.176 kJ·mol-1,指前因子为A₀=1.066×10-2 s -1.      

静电纺丝法制备钴酸镍及其电化学性能试验研究

研究了采用静电纺丝法制备NiCo₂O₄纳米纤维前驱体，并将煅烧后的NiCo₂O₄纤维用作锂离子电池负极材料，考察了其电化学性能。结果表明：质量比2∶1的Co(NO₃)₂和Ni(NO₃)₂经电纺可制备出直径约400 nm的NiCo₂O₄纳米纤维前驱体；以NiCo₂O₄纤维作负极材料的锂离子电池首次放电比容量为1 141 mAh/g, 100次循环后放电比容量约为415 mAh/g;电池内部成分电阻仅为3.77Ω,循环性能稳定。     

用NaClO3氧化-针铁矿法从氯化体系中去除铁试验研究

研究了以NaClO₃为氧化剂，采用针铁矿氧化还原法从氯化体系中去除Fe²⁺,考察了溶液pH、NaClO₃溶液加入量、反应时间和反应温度对铁去除率的影响。结果表明：在加入针铁矿晶种、溶液pH=2.5、NaClO₃溶液加入量20 g/L、反应时间4 h、反应温度85℃条件下，铁去除率可达99.96%,去除效果较好。     

CaSO4-WO3体系在H2SO4溶液中的溶解行为研究

采用酸式硫酸盐与钨矿焙烧的方式,可将钨矿中砷转变为易挥发的砷化物并由碱液吸收,从源头上改变砷在钨冶炼系统中易分散的走向,大大减少钨冶炼中含砷危废渣的形成;同时,钨矿经焙烧转变为MnSO₄、Fe₂(SO₄)₃+WO₃或CaSO₄+WO₃产物,下一步则需将焙烧产物中钨与杂质进行有效分离,以得到较纯的钨化合物。通常,采用廉价的硫酸即可有效溶解MnSO₄、Fe₂(SO₄)₃,但其是否同样可溶解CaSO₄和WO₃不得而知。基于此,本文系统地研究了CaSO₄-WO₃体系在硫酸中的溶解行为。结果表明：在硫酸体系中,CaSO₄溶解度显著大于WO₃溶解度,二者溶解度差异随硫酸浓度变化较小,随温度变化较大;控制一定的酸度和温度可实现CaS...