次氧化锌粉相对还原能力的研究

针对锌酸浸渣经过回转窑挥发后的产物次氧化锌粉,在国内首次提出了次氧化锌粉相对还原力的概念,并研究了次氧化锌粉中不溶硫、铁含量、铅含量、铟含量和锌含量对相对还原力的影响,还原性结果表明,Zn、In含量对物料的相对还原性影响是波动的,Pb、Fe和不溶硫含量对物料相对还原性的影响是正向关系。并通过产业化连续试验研究表明,物料的相对还原性较低时,铟渣含锌和铅渣含锌就较低,其对应的回收率较高。     

富锗褐煤干馏过程中锗的配分行为研究

为了研究不同干馏条件下富锗褐煤干馏产物分布及锗在各产物中的配分, 采用逐级化学提取法和SEM-EDX首先测定了褐煤中锗的赋存形态, 又采用钢甑反应器进行了不同热解终温(450~850℃)和保温时间(30 min和300 min)下的褐煤干馏试验。结果表明: 褐煤中锗主要以腐殖质结合态存在(占比93.64%)。影响锗挥发的主要因素是干馏温度, 高温(> 650℃)下锗挥发率受保温时间影响较小。绝大部分(>95%)锗迁移到煤气中, 焦油和热解水中锗回收率极低, 褐煤中的锗可进一步从煤气中分离获取。从锗挥发率并兼顾焦油产率的角度考虑, 较好的干馏条件为终温650℃、保温30 min, 此时锗挥发率为98.29%, 焦油产率为5.13%。另外, 还采用TG-MS研究了干馏煤气主要组分的释放行为, 初步探讨了煤气还原性组分与锗挥发率的关系。结果表明: 干馏煤气的还原性组分(CO、H₂和H₂S)体积浓度与锗挥发率存在明显的正相关性, 煤气还原性越强, 锗挥发率越高, 但高温(850℃)下可能发生过还原反应, 造成锗挥发率的降低。      

硫酸浸出次氧化锌粉动力学研究

针对酸浸渣经过回转窑挥发后的产物次氧化锌粉,采用硫酸作为浸出剂和单粒度级别的模型,研究了浸出温度和硫酸浓度对锌浸出率的影响,并获得了该反应的动力学方程。结果表明,硫酸浸出次氧化锌粉反应为化学控制过程,活化能为66.838kJ/mol,反应级数为0.33。     

酒石酸盐浸出氧化锌烟尘提锌实验研究

开展了酒石酸盐强化氧化锌烟尘回收锌工艺实验研究,分别考察了NH₃-H₂O、NH₃-(NH₄)₂O₆C₄H₄-H₂O、NH₃-C4H6O6-H₂O、NH₃-C₄H₈Na₂O₈-H₂O及(NH₄)₂O₆C₄H₄-H₂O体系对锌浸出率的影响。结果表明,NH₃-C4H6O6-H₂O体系浸出氧化锌烟尘效果较佳。进一步研究了NH₃-C4H6O6-H₂O体系下酒石酸浓度、浸出时间、搅拌速度等因素对锌浸出率的影响,研究结果表明:控制酒石酸浓度为0.7mol/L、氨水浓度为5mol/L、浸出时间为40min、搅拌速度400r/min、液固比为5∶1、浸出温度为25℃条件下,锌浸出率达到76.59%,其中酒石酸浓度、时间、搅拌速度、液固比对锌浸出率的影响显著;X射线衍射、红外光谱分析表明NH₃-C4H6O6-H₂O体系可实现ZnO的配位溶出,ZnS在酒石酸及酒石酸盐的氨性体系下难以溶出。     

利用含锌工业固废制备高纯氧化锌的工艺研究

针对氧化锌尾矿和废弃水渣等工业固废中有价锌难以回收的问题,以当地工业含锌固废为原料,利用碳热还原氧化法,制备了高纯氧化锌微粉。通过HSC Chemistry进行热力学计算和试验研究结合的方式,分析了含锌废渣中硅酸锌与碳还原反应的热力学过程。讨论了配碳量、焙烧温度、焙烧时间以及CaF₂对硅酸锌还原过程锌产率的影响。结果表明,在以CaF₂为催化剂时,1 000～1 100℃催化效果最显著。得出最佳工艺条件：在温度为1 100℃、保温时间40 min、碳含量20 wt%、CaF₂添加5 wt%的条件下锌产率(氧化锌回收率)为97.44%。对挥发产物进行结构和成分分析,其物相为六方纤锌矿结构的氧化锌晶体,粒度大小2～4μm,纯度达到了99.47%。     

某硫酸渣中铅、锌的氯化焙烧动力学研究

硫酸渣是一种大宗固体工业废弃物,铁含量较高,含量偏高的铅、锌往往是制约其作为铁资源利用的重要因素。氯化焙烧-磁化焙烧-磁选工艺则可成功脱除铅、锌,获得高铁低铅锌铁精矿。为揭示硫酸渣氯化焙烧过程中各主要相态的铅、锌发生氯化反应的限制环节,以及氯化反应的速率和氯化焙烧机理,以CaCl₂为氯化剂,对某硫酸渣进行了氯化焙烧动力学研究。结果表明：①铁、铅、锌含量分别为49.90%、0.29%和1.23%,锌绝大部分为氧化态,铅主要为氧化态,其次是硫酸铅和其他形态铅,在CaCl₂与硫酸渣的质量比为6%的情况下,延长氯化焙烧时间或提高焙烧温度,锌、铅的氯化挥发脱除率均上升,1 000 ℃时焙烧5 min,锌、铅的脱除率分别达86.99%和83.14%,为后续磁化焙烧-磁选制备高铁低杂铁精矿创造了良好的条件。②相比较而言,氯化焙烧脱锌比脱铅更容易。③900～1 050 ℃时锌氯化挥发的表观活化能为42.07×10³ J/mol,受化学反应控制;900～950 ℃时铅氯化挥发的表观活化能为43.88×10³ J/mol,受化学反应控制;1 000～1 050 ℃时铅氯化挥发的表观活化能为20.34×10³ J/mol,受扩散控制。④强化铅、锌的氯化挥发脱除,除了提高温度,还可通过增加固体氯化剂用量或提高硫酸渣固体颗粒的孔隙率和比表面积来实现。     

煤尘爆炸性与挥发分关系研究

采用大管状煤尘爆炸装置对挥发分已知的煤样进行煤尘爆炸性实验,研究结果表明:无爆炸性煤尘其挥发分<16%,<16%的煤尘超过1/3具有爆炸性。强爆炸性煤尘中,高以及特高挥发分煤尘占近90%,超过99%的中高挥发性煤尘具有爆炸性。发现了挥发分与火焰长度近似呈指数函数关系,火焰长度与抑制煤尘爆炸最低岩粉量近似呈对数函数关系。研究结果有助于理解煤尘爆炸性与挥发分的关系,为防尘抑爆提供基础数据。     

从还原挥发氧化锌烟尘中提锌、铟工艺研究

为了从还原挥发的氧化锌烟尘中提锌、铟, 设计了浓酸熟化、三段浸出、萃取提铟、中和除杂工艺流程, 经探索试验和周期试验结果表明: 锌浸出率为99.63%, 铟浸出率为95.13%, 铟萃取率为99.63%, 铁、砷、锑的脱除率(%)分别为: 85.01、95.22、94.92, 流程畅通, 运行稳定, 达到了有效回收锌、铟和脱除杂质的目的, 可为处理类似氧化锌烟尘提锌、铟建厂提供参考。     

锑金精矿挥发特性及机理研究

研究了锑金精矿在氮气、氧气和一氧化碳三种气氛中的挥发特性, 通过综合分析Sb、S两种元素的挥发行为, 结合焙砂的微观形态分析, 研究了三种气氛中的挥发反应机理。结果表明, 锑金精矿在三种不同气氛下所发生的挥发反应各不相同。氮气气氛中, Sb₂S₃直接挥发;一氧化碳气氛中, 除部分Sb₂S₃直接挥发外, 还有一部分Sb₂S₃被还原成难挥发的金属Sb以熔融态的形式残留在焙砂中, 同时生成COS气态产物进入气相;氧气气氛中,Sb₂S₃被气相中的O₂氧化, 一部分生成难挥发的Sb₂O₄残留在焙砂中, 另一部分以Sb₂O₃的形态挥发进入气相。     

氧化锌矿制备饲料级氧化锌工艺研究与生产应用

研究了以氧化锌矿为原料, 经酸浸、净化、合成、过滤、洗涤、干燥制得中间产物碱式碳酸锌, 碱式碳酸锌经煅烧制备饲料级氧化锌的工艺过程。重点考察了制备工艺中酸浸、除杂条件以及煅烧温度和时间对产品质量的影响。结果表明: 采用H₂SO₄浸取H₂O₂氧化除杂, 锌粉置换重金属可得到精制硫酸锌溶液。采用碳酸钠与硫酸锌合成可得到碱式碳酸锌; 在煅烧温度为900 ℃, 煅烧时间为4 h条件下对碱式碳酸锌煅烧, 制备的氧化锌产品可达到HG/T 2792-1996饲料级氧化锌一级品标准。应用该工艺建设了一套5 000 t/a的生产装置。     

锌-空气电池用树枝状锌粉电沉积制备研究

树枝状锌粉目前被大量用于制备新型锌-空气电池的负极材料。通过对比实验, 确定了在Zn²⁺-NH₄⁺-SO₄^2--H₂O体系中电沉积制备树枝状锌粉的试验方案。针对该体系进行了热力学平衡分析, 绘制了基本的热力学曲线, 从理论上证明了pH值、铵离子的总浓度等对电解体系配合离子浓度的影响。实验探索了电流密度、主盐浓度、温度、pH值等因素对电解过程以及制取粉末形貌、粒径的影响, 确定了最佳工艺条件为: 锌离子浓度15 g/L, 电解液pH值4.5～5.45, 电解温度25 ℃, (NH₄)₂SO₄浓度30～40 g/L。经X射线衍射分析确定沉积产物为结晶性能良好的锌粉, 物相纯净, 成分单一。扫描电镜分析表明, 所得锌粉呈树枝状, 粒度分布较为均匀。     

锌粉置换硫代硫酸盐浸金液中金试验研究

以10 μg/L金标准液与硫代硫酸钠、氨水合成浸金液, 采用锌粉置换法回收所合成浸金液中的金。结果表明: 锌粉用量增加, 金置换率提高; 选取锌粉用量为0.4 g/L, 随反应时间增加, 金置换率下降; 浸金液中铜离子和单质S、SO₄^2-、SO₃^2-等多硫化物对置换反应不利; 游离硫代硫酸盐对置换影响较小; 添加铅盐对置换反应有利。SEM-EDS分析表明, 经5%乙酸铅溶液浸泡后的锌粉表面有铅生成, 生成的铅与锌形成电偶加速置换反应, 同时, 锌粉表面变蓬松, 增大了锌粉与Au(S₂O₃)₂^3-的接触面积, 有利于置换反应的进行。     

高硅氧化锌矿制备活性氧化锌的研究

研究了以高硅氧化锌矿为原料, 经条件温和的两段循环酸浸、净化、碳铵沉锌、前驱体煅烧等工序制备活性氧化锌的工艺。重点考查了锌的两段循环浸出、碳铵沉锌中各因素的影响及煅烧过程中温度、时间对活性氧化锌粒径的影响。     

硫酸盐体系中水热法分离锌铁及制备软磁铁氧体用氧化铁粉

为了综合利用传统湿法炼锌工艺中铁资源, 研究了硫酸盐体系中水热法分离锌铁工艺。结果表明, 在210 ℃、2 h、H₂O₂用量为理论量1.8倍、搅拌速度800 r/min及不添加晶种的优化条件下, 可实现铁-锌的有效分离, 渣计及液计沉Fe率分别为85.05%和90.73%, 与铁离子结合的硫酸根可再生为硫酸返回使用。所得赤铁矿粉经洗涤和煅烧预处理脱杂后符合YHT3级别的软磁铁氧体用铁红标准, 适合制备低功耗锰锌软磁铁氧体材料。     

选择性还原法分离高炉粉尘中锌和铁的研究

采用兰炭作还原剂,对高炉粉尘进行还原焙烧,再对焙砂进行磁选,然后浸出磁选尾矿中的锌,实现锌、铁分离。在热力学计算的基础上,研究了焙烧条件对锌、铁浸出率的影响,结果表明:加碳焙烧可使高炉粉尘中的铁酸锌选择性还原为磁性氧化铁和氧化锌,较优的焙烧工艺参数为:焙烧温度800 ℃,焙烧时间2 h,配炭量50%。磁选可分离出焙砂中的磁性氧化铁。采用1 mol/L的硫酸在室温下浸出磁选尾矿1 h,锌、铁浸出率分别为75.39%和27.46%。     

纳米氧化锌的表面改性

在新开发的纳米氧化锌应用中,大多是将氧化锌直接混入有机物中,而把氧化锌直接添加到有机物中有相当大的困难,因此必须对纳米氧化锌进行表面改性。以自制纳米氧化锌为原料,采用钛酸酯偶联剂为改性剂对其进行了表面改性处理。试验发现,改性剂用量是影响改性效果的最重要影响因素,且其用量远远超出普通粉体用量,最后找出了最佳改性条件。借助于TEM、IR等测试手段,对纳米氧化锌粉体改性前后的变化进行了表征与分析。试验结果表明,最佳改性条件为:改性剂用量为40%,改性时间约为30min。     

沉淀-热分解二步法制备纳米氧化锌的试验研究

以氯化锌和碳酸钠为原料，采用沉淀－热分解二步法制备纳米氧化锌，结合TG－DTA热分析，X－射线衍射分析，透射电镜观察等表征手段研究纳米氧化锌粉体的结构和形貌。结果表明，热分解反应因素应因素的影响明显大于沉淀反应，其中热分解温度的影响最为显著。在试验工艺条件下，制备出结晶及分散性良好，粒径为10nm左右的纳米氧化锌，过程可控性好，简单易行。