氧化铝制备过程中硫酸根的脱除

研究了以工业级硫酸铝铵为原料制备氧化铝的过程中杂质SO_4~(2-)的脱除工艺,并考察了滴加顺序、硫酸铝铵初始浓度、反应温度、滴加速率、终点pH、水热介质和水热温度对SO_4~(2-)脱除的影响。结果表明:在硫酸铝铵初始浓度为0.5 mol/L、反应温度为55℃、滴加速率为4 mL/min、终点pH=9.0、反滴加、水热介质为1 mol/L的精制氨水、水热处理温度为205℃的条件下,可以制得SO_4~(2-)质量分数最低为0.001 5%的Al2O3。水热介质选用氨水可有效增大前驱体粒径,进而大大降低SO_4~(2-)的表面吸附,利于氧化铝中SO_4~(2-)含量的脱除。与传统直接煅烧硫酸铝铵法相比,该工艺煅烧前即洗掉了大量的SO_4~(2-)杂质,有效避免了煅烧不充分造成氧化铝中SO_4~(2-)含量较大的弊端。     

水热合成-低温煅烧硫铝酸钙水泥熟料矿物的形成过程EI北大核心CSCD

以水热合成-低温煅烧法制备低温型硫铝酸钙（C4A3$）-贝利特水泥熟料,用X射线衍射、热重-差热分析、扫描电镜等分析了水热合成产物种类、煅烧过程中矿物相衍变,进而分析C4A3$的低温形成机制。结果表明：90℃水热合成物的比表面积高达76 800 m^2/kg,煅烧时水化硫铝酸钙AFm和AFt在650℃生成C（12）A7,750℃开始形成C4A3$,于1 100℃形成完全,其形貌为五角十二面型聚体。煅烧过程中无明显SO3质量变化,且烧成温度比一步法低200~250℃。水热合成物及其高比表面积是C4A3$低温形成的主要原因,而低温烧成是低硫排放的主要因素。     

KOH改性活性炭吸附羰基硫及再生性能的研究

制备了KOH改性活性炭吸附剂并用于脱除低浓度羰基硫(COS),利用氮气物理吸附、X射线光电子能谱、CO_2程序升温脱附、傅里叶变换红外光谱对吸附剂进行表征。考察了浸渍液质量分数及吸附条件对改性活性炭脱除COS性能的影响,并进行了再生性能测试。实验结果表明,浸渍液质量分数为10%时吸附剂的穿透吸附量最大,为40. 64 mg/g;在一定范围内,吸附效果与原料气流速成反比,与吸附温度成正比; COS在吸附剂表面反应主要生成了硫酸盐和硫单质;经过4次再生后,10OH/AC吸附剂的穿透吸附量仍达34. 32 mg/g,表明10OH/AC吸附剂具备一定工业应用潜力。     

锂精矿中可溶性杂质的脱除机理研究

以中国某盐湖的锂精矿为原料,研究了水洗法脱除锂精矿中可溶性杂质的规律及机理。主要探索了水洗温度对可溶性杂质脱除的影响,结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和能谱仪（EDS）等表征方法,研究了可溶性杂质的赋存形式及物相转化规律。结果表明:在液固质量比为3:1、水洗温度为60 ℃、水洗时间为4 h条件下,可将锂精矿中的钠、钾、氯质量分数分别降低至2.5%、0.35%、2.65%。锂精矿中的可溶性杂质主要以氯化钠（NaCl）和复盐氯碳酸钠镁石[Mg₂Na₆（CO₃）₄Cl₂]两种物相存在。常温下水洗仅可溶解氯化钠,而复盐氯碳酸钠镁石几乎不溶。复盐氯碳酸钠镁石在40 ℃开始溶解,60 ℃及以上完全溶解。水洗过程中发生了复盐氯碳酸钠镁石向碱式碳酸镁的转变反应,且升高温度有利于该反应的正向进行。     

复合吸附脱硫剂的制备及其脱除SO_2实验

以甘肃产凹凸棒石为基体,辅以活性氧化铝、成型剂等成分,经造粒后负载过渡金属氧化物CuO,制得了一种新型复合吸附脱硫剂。通过动态脱硫实验,研究了凹凸棒石含量、焙烧温度、过渡金属浸渍液浓度及脱硫剂含水率对SO2脱除性能的影响。研究结果表明,当凹凸棒石含量（质量分数）占到60%,焙烧温度为600～700 ℃,过渡金属浸渍液质量分数为15%左右,且脱硫剂含水率为15%～30%时,该复合吸附脱硫剂具有较强的吸附性能和催化脱硫能力,其硫容最大可达17%左右。     

吸附NH3的活性焦脱除SO2的实验研究

对新鲜活性焦和吸附有NH3的活性焦脱除不同气氛中的SO2进行了实验研究。结果表明,当烟气中不含有H2O和O2时,SO2在新鲜活性焦表面的脱除主要是物理吸附。活性焦吸附NH3后,增加了焦表面的碱性,提高了活性焦对SO2的吸附能力。当烟气中含有H2O和O2时,SO2在新鲜活性焦表面的脱除包括吸附和表面反应。NH3吸附在焦表面,不仅与硫酸反应,而且焦表面碱性的增加对SO2的脱除有很大的促进作用。对活性焦样品X射线光电子能谱分析发现,NH3吸附在焦表面产生了含N官能团,此官能团增加了活性焦表面的碱性,对SO2的吸附及氧化具有促进作用。     

硫酸和硫酸氢铵混合分解磷矿的研究

对硫酸、硫酸氢铵混合分解磷矿进行了研究,考察了硫钙比和硫酸氢铵加入量对磷矿分解的影响。在此基础上,以硫钙比、硫酸氢铵加入量、成品磷酸P20,质量分数、反应时间、反应温度为主要影响因素,进行正交实验。得出最优工艺条件是：m（SO2-/4）／m（CaO）=1．02,m（NH4HSO4）：m（H2SO4）=0．20（即分解磷矿所需硫酸总量的20％由NH4HSO4提供）,反应温度80℃,成品磷酸P2O5质量分数为26％,反应时间3．5h。     

轻烧粉蒸氨液中杂离子对氢氧化镁晶体的影响

以轻烧粉精制液和氨气为原料,研究了蒸氨精制液中杂质离子对氢氧化镁形貌的影响。选取阳离子NH4+、Ca2+和阴离子SO42-作为研究对象,考察了其对氢氧化镁的形貌和颗粒大小的影响。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和激光粒度仪对产品进行表征。结果表明,NH4+、Ca2+对氢氧化镁产品的性能影响较小,而SO42-对氢氧化镁产品的形貌和粒径影响较显著。并利用氯化钡除去溶液中的SO42-,比较未除硫、除硫后与用纯氯化镁制备的产品的差别。     

高质量分数净化磷酸去除有机杂质的研究

采用活性炭吸附和化学氧化相结合的方法脱除高质量分数净化磷酸中的有机杂质,分别研究了试剂用量、反应温度、反应时问和搅拌速度对脱除有机杂质的影响。结果表明,活性炭和双氧水的用量对降低高质量分数净化磷酸中的有机物具有显著影响。在最佳工艺条件下,该法可以脱出高质量分数净化磷酸中89．4％的有机杂质,净化后磷酸中残余的有机杂质质量分数低于食品级磷酸的质量要求。     

活性焦脱硫特性及检测方法研究

为评价活性焦脱硫特性,选取现有活性焦,在微分反应装置上考察烟气组分对吸附硫容的影响及SO2浓度对吸附量、吸附速度的影响。试验结果表明:烟气组分中SO2、氧、水蒸汽体积分数增加有利于提高活性焦吸附硫容,而随床层温度的升高,活性焦吸附硫容降低。活性焦吸附符合Bangham吸附速率模型,采用较高SO2体积分数的模拟试验气体,吸附速度衰减很快,将商用大颗粒活性焦破碎至2~3 mm,在SO2为10000×10-6的模拟试验气体工况的条件下吸附,吸附4 h后,其吸附硫容增量小于5%,可将其4 h吸附SO2量作为活性焦的吸附硫容。     

煤系高岭土为硅源制备硅酸锂及其对CO_2的吸附性能

以煤系高岭土酸处理除铝后剩余的物料为硅源,与Li2CO3通过高温固相反应合成了可在高温直接吸收CO2的硅酸锂材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线粉末衍射仪（XRD）分别观察和分析了所合成材料的表面形貌与结构特征,并使用差热-热重联用分析仪（DTA-TG）研究了硅酸锂材料吸收CO2的性能。实验结果表明,该材料具有较好的吸收CO2性能,吸收量可达31.07%（质量分数）。与以市售SiO2为硅源制取的硅酸锂相比,低温时高岭土-硅酸锂具有更快的吸收速率,具有明显的低温吸收CO2优势。     

含锂脱附液制备碳酸锂

对锰系离子筛吸附法提锂所得脱附液除杂制备碳酸锂粉体,考察了浓缩级数对NaOH沉淀法除杂效果、碱耗、沉淀粒度及锂损失率的影响,并采用Na2CO3沉淀法用高压反渗透5倍浓缩除杂后的脱附液制备Li2CO3,研究了Na2CO3加入量对脱附液中Li+回收率、产品纯度和产品形貌的影响. 结果表明,浓缩倍数对脱附液除杂效果、沉淀粒度及Li+回收率有重要影响. 优化的除杂工艺为：采用高压反渗透将脱附液浓缩5倍,脱附液反应终点pH=12,加料速率72 mL/min,搅拌速率300 r/min. 该条件下可保证Mg2+和Mn2+完全除尽,Mg(OH)2和MnO2×H2O混合沉淀的平均粒径最大(28.05 mm),碱耗[NaOH/(Mn2++Mg2+)摩尔比]为3.48. 用Na2CO3直接沉淀脱附液中的Li+所制Li2CO3粉体纯度为99.51%,符合GB/T 11075-2013(工业级)一级标准,Li+回收率为71.26%,平均粒径为16.38 mm.     

负极材料Li_4Ti_5O_(12)合成中优化原料组成的研究

以不同的钛源(锐钛矿型TiO2、金红石型TiO2和无定形TiO2)和不同的锂源(Li2CO3和LiOH.H2O),采用高温固相合成法合成Li4Ti5O12,并对Li4Ti5O12的合成工艺进行了优化。经试验发现,在900℃下以锐钛矿型TiO2和Li2CO3为原料合成的Li4Ti5O12具有良好的电化学性能,Li4Ti5O12材料在Li+嵌入和脱出的过程中,其晶型不发生变化。     

二氟磷酸锂的制备及电化学性能研究

为探究二氟磷酸锂（LiPO₂F₂）的制备方法及其对锂离子电池性能的影响,尝试以六氟磷酸锂（LiPF₆）和磷酸锂（Li₃PO₄）为原料,采用固相法制备LiPO₂F₂,通过核磁共振（NMR）、X射线衍射（XRD）、离子色谱（IC）对材料做了物相研究和定性检测;通过充放电测试、循环伏安（CV）、电化学阻抗（EIS）研究了材料对电池性能的影响。测试结果表明,以LiPF₆及Li₃PO₄为原料可制得LiPO₂F₂,LiPO₂F₂作为添加剂加入电解液中使得电池电极极化现象有所减弱,电池正负极材料的成膜电阻明显减小,同时提高了电池的循环稳定性及高温存储性能。     

新型Li_4SiO_4高温吸收CO_2的动力学研究

高温固体CO2吸收剂硅酸锂材料以其较高的吸收容量、优良的循环吸收稳定性成为研究热点。文中以廉价的、具有丰富孔结构的硅藻土和碳酸锂为原料,采用高温固相法于600℃下合成了可在高温直接吸收CO2的硅酸锂材料。XRD结果分析表明所制备的材料由Li4SiO4和少量的LiAlSi2O6相组成,用同步热重分析仪(TG-DSC)研究了在等温条件下硅酸锂材料吸收CO2的性能。用双指数模型拟合了硅酸锂材料吸收CO2的过程。结果表明:吸收CO2的温度不同,硅酸锂材料吸收CO2反应的控制步也不相同。表面反应速率常数与扩散速率常数的相对大小在很大程度上影响了硅酸锂材料吸收CO2的性能。     

正极材料锰酸锂SEI膜研究

利用不同测试方法研究了锰酸锂表面SEI膜的形成条件及其主要构成。研究结果表明：锰酸锂表面SEI膜在第一周循环过程中形成,在第二周循环过程中会经历一个膜的重整过程,其膜厚度为5.08 nm;SEI膜组分是由于电极材料表面所发生的化学反应和电化学反应所产生,其主要构成为氟化锂、碳酸锂和有机锂化合物,有机锂化合物包括CH3OLi、CH3OCO2Li、CH3CH2Li、CH3CH2OLi、（CH2OCO2Li）2、LiCH2CH2OCO2Li、LiOCH2CH2OCO2Li等。     

硫酸铵法利用中低品位锂瓷土矿制备碳酸锂技术研究

针对江西宜丰地区氧化锂质量分数<2.0%以下中低品位锂瓷土矿,研究了硫酸铵法提取碳酸锂技术路线。首先,利用二步焙烧工艺,有利于脱氟、提高锂浸出率,并且能够有效防止结窑现象发生。在浸出液除杂过程中,采用成矾除铝的方法将大量溶出的铝离子转变为KAl（SO₄）₂·12H₂O、NH₄Al（SO₄）₂·12H₂O等有价值复盐,规避了传统石膏法产生的大量固废,有70%的铝离子被转变为矾盐晶体,同时带出大量的结晶水,减轻后续浓缩压力,对比传统的石膏法产生大量固废而言,其优点是显而易见的。碳化反应产品的XRD以及氧化锂含量分析表明,碳酸锂的纯度达到99%以上,全程锂收率为50%~60%。作为提锂实验对比,采用宜春414矿锂质量分数为4.0%的锂云母,由于414矿样中铝的相对含量更低,导致相同的除杂难度下得到的414矿样中浸出液锂离子浓度更高,浓缩倍数更小,414矿样的锂回收率更高。实验结果表明,中低品位锂瓷土提锂的工艺规律,通过适当改变参数,能够应用于难度更低的高品位的锂云母提锂过程。     

四元体系Li~+,K~+//CO_3~(2-),B_4O_7~(2-)-H_2O273K介稳相平衡研究

针对西藏扎布耶盐湖卤水组成,用等温蒸发平衡法研究了四元体系Li+,K+//CO23-,B4O27--H2O 273 K的相平衡,测定了平衡时各组分的溶解度及平衡液相的密度。四元体系Li+,K+//CO32-,B4O72--H2O273 K时的相图由5条溶解度单变量线、4个结晶区及2个共饱点组成。4个结晶区分别为对应于盐Li2CO3,K2CO3.1.5H2O,K2B4O7.4H2O及Li2B2O4.16H2O。2个共饱点中,一个为Li2CO3,K2CO3.1.5H2O及K2B4O7.4H2O三盐相称共饱点,另一个为Li2CO3,K2B4O7.4H2O和Li2B2O4.16H2O的三盐不相称共饱点。体系属四元水合物相图Ⅰ型,4种原始组分间未形成复盐或固溶体。对于该四元体系273 K和288 K下的介稳相图发现,碳酸锂盐的溶解度呈现较明显的负温度效应,它在273 K下的结晶相区比在288 K下的要小,且析出固相为偏硼酸锂;而碳酸钾、硼酸钾及硼酸锂结晶区则比288 K下的大。     

基于水溶性探针法测镁的高纯碳酸锂快速质检

碳酸锂生产过程及最终产品中,微量镁的掺杂会直接影响碳酸锂的产品品质及其下游产品的加工应用,而高纯碳酸锂中微量镁的快速检测仍是一个难点。研究提出利用水溶性荧光探针检测碳酸锂中微量镁的方法,以水溶性极强的三(羟甲基)氨基甲烷对2-(2-羟基苯基)苯并噁唑进行修饰,构建了具有高灵敏度和高选择性的水溶性Mg²⁺荧光探针A。该方法可实现对碳酸锂溶液中Mg²⁺的快速荧光检测,并确定了探针A被Mg²⁺所激发的荧光信号强度与Mg²⁺浓度之间的定量关系。结果表明在水溶条件下检测含镁杂质的碳酸锂时,该方法对微量镁的检出限为2.014 9μmol/L,检测工作曲线相关系数达到0.991 5,检测灵敏度高,对高纯碳酸锂中微量镁的检测时间为3.666 s,可实现对Mg²⁺的快速质检。