清洁高效的提取冶金--矿浆电解

环境污染和能源短缺是重有色金属冶炼的两大障碍。在对重有色金属湿法冶金存在主要问题进行分析的基础上研究成功的矿浆电解新技术,是一种清洁、高效的提取冶金。它具有流程短、能耗低、金属分离好和环境污染少等特点。矿浆电解的显著特点是充分利用了电积过程的阳极反应来浸出矿石,工艺能耗大大降低;在电解槽中硫化物转化为元素硫,而不产生硫酸,有利于环境保护。文章描述了国内外矿浆电解技术的发展过程及我国建立的世界上第一个矿浆电解工业生产厂的概况,指出我国在该领域处于世界领先地位和矿浆电解技术具有很好的前景。     

加压浸出生产金红石及熔盐电解制备海绵钛新工艺探索

总结了人造金红石和海绵钛生产现状及存在的主要问题，讨论了制约钛生产的关键，对加压浸出制备人造金红石进行了试验研究，得到了纯度大于96%的人造金红石，并开展了熔盐电解制备海绵钛的试验研究。     

黄铜矿细菌转化与浸出机理探讨

揭示了CuFeS2细菌氧化中的矿物转化过程,可能按如下顺序先后产生中间产物:CuFeS2→Cu9Fe9S1→6CuFeS1-x→CuS2→Cu9S5→Cu2S→CuS→Cu2O(Cu2OCl2,CuCl2,CuCl)→Cu3SO4(OH)4→CuSO4,其中Cu2O可能是黄铜矿细菌浸出过程中的关键步骤;在有或无Ag+催化的有菌和Fe(Ⅲ)的条件下,该转化过程不变;并对直接间接作用学说、Ag+催化细菌浸出机理及细菌作用模式提出了新的看法。     

新型矿浆材料脱硫现状及研究进展

以锰矿浆、磷矿浆、钒矿浆、镁渣浆、铜渣浆及赤泥为主要分析对象,综述了目前已有的矿浆脱硫技术。其中,锰矿浆、磷矿浆、钒矿浆脱硫技术已有相关中试实验或工业化应用研究;镁渣浆、铜渣浆及赤泥脱硫方法采用工业废弃物作为脱硫剂,既能解决工业废弃物的处理难题,又能实现以废治废,清洁生产。阐述及探索了矿浆中所含的碱性金属氧化物及过渡金属离子液相的催化氧化作用,并对未来矿浆(大宗工业固废如锰渣等)作脱硫剂的机理、可行性、工业化应用等研究提出展望。     

ITO废靶浸出过程研究

研究了铟锡复合氧化物(ITO)废靶回收工艺中的浸出过程,确定了最佳浸出工艺条件:温度363K;浸出后液酸度100g/L H2S04;浸出时间120 min;液固比8～12;ITO废靶粉粒度≤75μm.在此条件下,铟的浸出率大于99.5%,锡的浸出率为8.0%.     

循环流速对磁化铜电解过程的影响

用磁场的协同作用改善Cu²⁺的扩散性能和强化铜电解的自净化过程，使阴极铜的质量提高。从离子磁性和离子水合作用的角度，进行不同流速下强磁场磁化铜电解液的实验，研究了洛伦兹力和磁场梯度力对Cu²⁺扩散性能、杂质离子浓度和阴极铜表观质量的影响，分析了垂直取向磁场和水平取向磁场强化铜电解的机理。结果表明：磁场能强化对流、减弱氢键缔合程度、降低离子水合作用、提高体系能量、促进Cu²⁺扩散性能和砷锑铋等杂质离子的沉降速度，从而提高电解液的清晰度和增强阴极铜表观质量；但是，磁场增加微气泡和溶解氧量并随着循环流速的提高而增大，使电解液表面张力增大而导致磁场的协同作用失效。在磁化铜电解过程中，存在一个提高阴极铜质量的最佳循环流速。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌对低品位硫化镍矿的生物浸出

利用已驯化的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,简写Tf)进行硫化镍矿的生物浸出研究,在对矿样进行化学分析和XRD表征的基础上,考察了pH值、矿样添加量、细菌接种量等因素对镍浸出率的影响,并初步探讨生物浸出硫化镍矿的机理。研究表明,矿样主要成分包括镍黄铁矿((Fe,Ni)9S8)、镍磁黄铁矿((Fe,Ni)7S8)、黄铜矿(CuFeS2)、硫镍钴矿((Ni,Co)3S4)和硫钴铁矿((Ni,Co,Al)3S4)等,属硫化镍矿;经过酸预浸处理的矿样,在pH=1.8、矿样添加量50g/L、细菌接种量10%的最优条件下,于30℃、150r/min振荡培养,镍浸出率达81%;细菌在矿样表面吸附并对其浸蚀是浸出的关键,Fe3+对浸矿有显著促进作用。     

LY12铝合金电解着黑色方法及机理的研究

为了解决LY12铝合金电解着黑色存在的着变色和掉色问题,研究了LY12铝合金电解着黑色的工艺方法,观察了电解着黑色膜层的形貌,分析了膜层表面的成分,并用线性电位扫描法和循环伏安法探讨了电极反应过程中金属离子的电化学反应行为.结果表明,LY12铝合金在NiSO4-SnSO4盐溶液中电解着色能得到黑色膜层,元素镍和锡沉积于氧化膜孔内,其沉积反应过程为扩散控制.     

陶瓷固化体的浸出行为及其机理

高放废物(HLW)在深地质处置后, 其中的放射性核素有可能浸出并伴随地下水循环进入人类环境。这是固化体中放射性核素进入生物圈最可能的途径, 因此HLW固化体的化学稳定性是固化基材筛选的主要依据。陶瓷固化体作为第二代HLW固化体, 具有长程有序的特点, 相比玻璃固化体, 更容易定量表征, 这对于固化体浸出机理的研究有着重要的意义。然而陶瓷固化体的浸出机理与评价方法研究都处于起步阶段, 也缺乏被处置库接收的标准。为规范/建全陶瓷固化体化学稳定性评价方法, 认识放射性核素的浸出机制, 本文概述了核废物固化体化学稳定性研究方法、研究重点; 总结了相关陶瓷的水热蚀变研究现状, 分析了其中核素的浸出率; 探讨了影响因素及其影响方式; 最后归纳了目前提出的浸出机制以及存在的问题。     

锰矿矿浆颗粒粒度的超声测量方法研究

为了检测锰矿矿浆中反映矿粉特性的颗粒粒度参数,通过声学理论模型的推导和数值计算,分析颗粒粒径与超声衰减谱的关系和敏感度,实验测量体积分数达45%的高浓度锰矿矿浆在频率为3~6 MHz之间的超声衰减谱,基于预测模型,结合正则化反演算法,由实验数据计算出矿浆中颗粒粒度分布。结果表明:矿浆中矿粉颗粒的粒径分布曲线均呈现单峰分布。该结果与稀释样品的激光散射法和显微镜图像法测量结果较为吻合。     

分散剂在BaTiO3浆料中的分散机理

分散剂能降低分散体系中物质的聚集。在制备BaTiO3陶瓷浆料时加入分散剂,有利于形成分散液和悬浮液。本文分析了分散剂对浆料颗粒形状的影响机理,它是使颗粒间形成双电层的厚度增加,导致了颗粒间静电斥力变大,浆料悬浮并相对稳定。     

金属半固态浆料非枝晶微观组织形成机制与表征

半固态技术自20世纪70年代由麻省理工学院开发以来,因其独特的优势而在全球范围内得到了广泛的研究。非枝晶组织的形成机理是半固态成形技术的基石,它决定了在特定条件下应采用哪些工艺来获得优质的半固态组织,对开发新工艺具有重要的指导作用。经过近半个世纪的发展,半固态浆料制备过程中非枝晶结构的形成机理已经发展出许多不同的观点。由此衍生了丰富的半固态浆料制备技术,大大促进了半固态领域的发展。为了进一步理解凝固过程中球晶的形成机制,对各种非枝晶组织的形成机制进行了梳理,基于制备原理将半固态制浆技术分为搅拌制备技术类和低过热度制备技术类,并对常见的几种技术的原理和应用进行了总结。半固态产品的性能在很大程度上取决于其微观组织结构,但半固态形态复杂,传统的二维表征手段对材料内部空间结构的理解可能存在误差。对半固态浆料的二维微观组织和三维显微组织表征技术进行总结分析,为理解金属半固态浆料的微观结构演变和微观组织与性能之间的关系提供了理论基础。     

高铬铸铁耐泥沙磨损的机理探讨

在自制的模拟疏浚工况的立式泥沙磨损试验机上，对45钢和含碳量分别为2％和3％的高铬铸铁进行了泥沙磨损试验。运用扫描电镜观察了这几种材料在泥沙磨损条件下的磨损表面形貌，分析了它们的磨损机理。对于象45钢这类较软的材料，在泥沙磨损条件下，材料的磨损机理主要是显微切削和多次塑性变形。对于含有较多高硬度碳化物质点的高铬铸铁类材料，在泥沙磨损条件下，材料的磨损机理主要是基体组织的显微切削和碳化物颗粒的脱落。提出了在泥沙磨损条件下提高材料耐磨性的途径：一方面是如何减少基体组织的显微切削磨损；另一方面是如何使碳化物不易脱落，更好地起到保护基体的作用。     

化学镀铜活化浆料的制备及催化机理

为了能使绝缘基材高效、低成本地实现线路的金属化,制备了一种含银的化学镀铜活化浆料,将其涂在PET(聚对苯二甲酸乙二酯)薄膜上再进行化学镀铜。通过红外光谱、扫描电镜(SEM)以及结合力、导电性、开路电位-时间曲线测量等分析了活化浆料的分子结构以及化学镀铜过程中试样的表面形貌、性能,并探讨了活化浆料的催化机理等。结果表明:Ag+与聚氨酯树脂主链-NHCOO-基团中的N,O形成配位键;化学镀铜过程先得到离散均匀的铜颗粒,随时间延长最终得到均匀致密的铜层;银含量越大,缓慢生成铜活性中心的诱导时间越短,浆料活性越高;该工艺可得到结合力、导电性良好的电路图案,可在全印制电子技术中推广应用。     

High‐Temperature CO2 Electrolysis in Solid Oxide Electrolysis Cells: Developments,Challenges, and Prospects

High‐temperature CO₂ electrolysis in solid‐oxide electrolysis cells (SOECs) could greatly assist in the reduction of CO₂ emissions by electrochemically converting CO₂ to valuable fuels through effective electrothermal activation of the stable C?O bond. If powered by renewable energy resources, it could also provide an advanced energy‐storage method for their intermittent output. Compared to low‐temperature electrochemical CO₂ reduction, CO₂ electrolysis in SOECs at high temperature exhibits higher current density and energy efficiency and has thus attracted much recent attention. The history of its development and its fundamental mechanisms, cathode materials, oxygen‐ion‐conducting electrolyte materials, and anode materials are highlighted. Electrode, electrolyte, and electrode–electrolyte interface degradation issues are comprehensively summarized. Fuel‐assisted SOECs with low‐cost fuels applied to the anode to decrease the overpotential and electricity consumption are introduced. Furthermore, the challenges and prospects for future research into high‐temperature CO₂ electrolysis in SOECs are included.     

燃煤电厂脱硫废水辅助煤电解制氢

燃煤电厂脱硫工艺产生的脱硫废水具有高盐分、腐蚀性和结垢性等特点,是电厂废水处理中最难的一个环节。基于H型电解池对脱硫废水及其辅助煤电解的特性进行了研究,在脱硫废水资源化利用的同时吸纳燃煤电厂的过余电力。结果表明：脱硫废水经过酸化后电解性能明显高于水,可以降低电解制氢的电耗;仅脱硫废水不能促进煤的电氧化,仍需要添加部分铁离子作为催化剂,但未经酸化的脱硫废水可以促进铁离子的催化作用,从而进一步降低电解制氢的电耗。基于此,提出了酸化处理、直接利用和添加煤粉3种可能的电解脱硫废水制氢的工艺手段。