废锂离子电池的热处理：过程污染物迁移和转化

废锂离子电池中不仅富含我国高对外依存度的关键金属,还含有重金属、有机污染物等有毒有害物质,具有资源与环境的双重属性。推进其高效循环利用是保障新能源汽车等战略新兴产业可持续发展的关键。锂离子电池组成结构复杂,有机物成分变化大、种类多,常规的火法和湿法冶金过程容易产生二次环境危害,不利于资源的清洁循环利用。热处理作为保障废锂离子电池中有价金属资源有效回收的重要技术,近年来受到了行业的广泛关注。热处理技术具有二次污染小、设备简单、过程易放大、经济性高等诸多优势。结合热处理技术对废锂离子电池回收中的污染物进行源头治理,既能实现清洁生产,也能强化后续深度处理。本工作立足于行业现状和战略需求,重点讨论了废锂离子电池预处理中的污染物产生、迁移和转化规律,对比总结了热处理在杂质去除和污染防控等方面的技术优势。同时,对废锂离子电池的热处理工艺进行了系统分类,总结了不同热处理条件下的物质转化规律。     

废旧航空铝材涂层的热分解与成分调控再生

废旧航空铝合金混合废料中的无机盐涂层和合金中锌含量高是造成其绿色、高效再生利用难的主要原因,采用热重、焙烧-洗涤等手段研究了含无机盐涂层特征及热分解去除机理,利用计算、真空-电磁耦合强化等方法探究了真空-电磁场下铝合金熔体中锌(Zn)挥发去除规律,提出了焙烧-洗涤与真空-电磁强化回收废旧航空铝材的新方法.涂层特征及分解研究表明,含BaCrO4和SrCrO4等无机盐涂层热分解经历高分子有机物-烧焦物-无机薄膜的过程,无机薄膜与龟裂状铝合金表面紧密附着造成了其难以通过清水洗涤去除,通过15％稀硝酸对龟裂状表面破坏以及对无机盐的侵蚀,实现了无机盐涂层的深度去除,铝合金表面Cr、Ba和Sr等无机组分平均含量降低到0.1％以下.真空-电磁除Zn研究表明,在除Zn过程会同时去除有益元素镁(Mg),升高温度(750～900℃范围内)会强化Zn和Mg去除,Zn相对Mg更易去除,900℃下保温60 min时二者质量分数分别降低至0.03％和0.05％左右.进一步对比研究了50 Hz和200 Hz两种频率,发现200 Hz高频与高功率(10 kW)更有利于Zn的快速深度去除,Zn的去除速率在10 min内分别增加至0.28％/min(50 Hz时为0.28％/min).以2024和7075废旧航空铝材质量比为1:1的混合废料为对象,采用焙烧-洗涤与真空-电磁强化回收废旧航空铝材的新方法,制备出满足2024铝合金成分要求的铝合金.     

KOH-KNO3二元亚熔盐分解铬铁矿的实验研究

通过采用添加硝酸钾的方法以强化铬铁矿的KOH亚熔盐氧化分解过程。实验考察了碱矿比、盐矿比、氧分压、气体流量以及反应温度等工艺参数对铬铁矿分解过程的影响,以明确KOH-KNO3二元亚熔盐分解铬铁矿的分解条件。结果表明,反应温度与碱矿比对铬转化率影响显著,氧气分压与气体流量的影响次之。在KOH亚熔盐体系中加入KNO3后,碱矿比可由4∶1降到2∶1;铬铁矿分解过程的动力学方程符合1 2(1-x)-3(1-x)2/3=kt,表观活化能为55.63 kJ/mol,为内扩散控制过程。KNO3通过强化氧传递过程而明显促进了铬铁矿的分解。     

机械活化辅助浸出硫化镍矿中有价金属

随着高镍三元锂电池在新能源电动汽车领域的规模化应用,全球镍资源的需求量日益增加,绿色、高效、低成本地从硫化镍矿资源中提取镍的技术备受关注。本工作提出了机械活化辅助氧化浸出硫化镍矿的提取路径,在机械活化过程中通过改变硫化镍矿结构、增加晶体无序化程度、减小粒度和增加比表面积增加硫化镍矿的反应活性,再通过Na2S2O8氧化浸出实现了常压环境中硫化镍矿中有价金属的高效浸出。考察了机械活化和浸出过程中各因素对硫化镍精矿浸出的影响,确定了较优条件。在较优条件球磨转速613 r/min、球料比20:1、球磨时间120 min、酸浓度2 mol/L、过硫酸钠浓度0.42 mol/L、浸出时间60 min、液固比5:1、搅拌速率400 r/min和浸出温度80℃下,Ni, Co, Cu和Fe的浸出率分别达98.9%, 97.7%, 98.2%和98.7%。