有色金属科学与工程

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欧阳坤, 豆志河, 张廷安, 刘燕

2020, 11(2): 1-6. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.001

摘要(57) HTML (27) PDF[1324](3)

摘要:
随着烧结+鼓风炉工艺处理铅锌混合精矿能耗高和环境污染的问题日益凸显，使用熔池熔炼法替代烧结工艺成为铅锌混合精矿较好的火法冶炼工艺选择。采用静态法和XRD技术研究了O₂流量、温度、入炉炉料成分对铅锌混合矿脱硫的影响以及脱硫渣物相变化。结果表明：与烧结工艺相比，铅锌混合精矿高温熔融脱硫时间短、脱硫率高。O₂流量的增加和温度的提高有利于铅锌混合矿脱硫反应的进行，铅锌混合矿脱硫率随着ω（Fe）/ω（SiO₂）和ω（CaO）/ω（SiO₂）的增加而降低，但在1 400 ℃时ω（CaO）/>ω（SiO₂）的增加有利于脱硫速率的加快和脱硫率的增加。当反应温度为1 250 ℃时，随着熔渣中Fe/SiO₂的增加，熔渣中尖晶石相（Zn_xFe_3-xO_4+y）开始形成并增多。

新一代溶液几何模型改进及应用

石磊, 张捷宇, 周国治

2020, 11(2): 7-19. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.002

摘要(85) HTML (31) PDF[3223](4)

摘要:
文中将在新一代溶液几何模型的基础上引入正态分布函数，并采用逐项积分的方式将二元系代表点邻近区间内所有点的性质和多元系点的性质联系在一起，以达到改进模型的目的。利用改进后的新一代溶液几何模型计算了In-Sn-Zn和Ag-Bi-Sn两个液态合金体系的相关物化性质，所得预测结果与文献中的实验数据吻合较好，表明了这一改进思路的合理性。

有色金属冶炼烟气中单质汞脱除研究现状

李子良, 徐志峰, 张溪, 昝苗苗, 刘志楼

2020, 11(2): 20-26. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.003

摘要(98) HTML (36) PDF[954](5)

摘要:
由于汞具有剧毒性、易挥发性和长距离迁移性等特点，汞污染已经成为全球性的环境问题。目前，有色金属冶炼行业是我国大气汞排放的主要来源之一，占总排放量的30%左右。面对汞污染的压力，如何实现有色金属冶炼烟气中汞的高效脱除已经成为研究热点。针对有色冶炼烟气中汞排放的特征，阐述了烟气中汞形态转化和分布规律，综述了冶炼行业汞污染治理的研究现状，主要介绍冷凝法、吸附法、催化氧化法和液相吸收法等，对各种方法进行详细的描述，并对现有有色金属冶炼行业汞污染防治技术现状进行了总结和建议。

提锌二次尾渣制备微晶玻璃的工艺优化

孟昕阳, 李宇

2020, 11(2): 27-33. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.004

摘要(103) HTML (40) PDF[1589](2)

摘要:
回转窑法提锌是处理钢铁厂含锌粉尘的主要工艺，这一工艺会提取钢铁粉尘中锌等有价元素，同时也会排放大量的高温（1 200~1 300 ℃）二次尾渣。文中以该二次尾渣为研究对象，采用直接熔化、熔化还原除铁、高温(1 500 ℃)吹氧熔化和低温（1 200 ℃）吹氧熔化4种不同工艺获得熔渣，然后采用一步法工艺制备微晶玻璃。实验结果表明：采用熔化还原除铁工艺处理后的微晶玻璃有着最高的抗折强度（123.77 MPa）和吸水率（0.65%）；而采用低温吹氧熔化工艺具有最低的熔融能耗成本，所制备的微晶玻璃有着较好的抗折强度（64.48 MPa）和吸水率（0.48%）。热量平衡的进一步分析表明，在50%热利用效率条件下，吹氧温度不低于1 162 ℃，所放出热量足够使二次尾渣熔化。

利用金属尾矿制备泡沫微晶玻璃的研究现状及展望

佟志芳, 范佳乐, 曾庆钋, 贾志恒, 林鑫

2020, 11(2): 34-41. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.005

摘要(85) HTML (36) PDF[996](3)

摘要:
金属尾矿等工业废料属于可再利用的资源，其综合利用问题一直备受国内外学者的关注。文中介绍了制备泡沫微晶玻璃的工艺，综述了以金属尾矿为主要原料的泡沫微晶玻璃的国内外研究进展。从金属尾矿综合利用的角度，展望了金属尾矿泡沫微晶玻璃的发展方向及亟待解决问题。

Lewis酸型固体酸催化剂Ce-Ag-PW的制备、表征及催化酯化反应合成生物柴油性能研究

李兴鹏, 舒庆

2020, 11(2): 42-50. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.006

摘要(95) HTML (38) PDF[1914](3)

摘要:
通过超声浸渍法，经Ce³⁺和Ag⁺协同改性磷钨杂多酸（HPW）制备了一种以Lewis酸性活性位为主的固体酸催化剂Ce-Ag-PW。采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、热重（TG）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）、吡啶吸附红外光谱（Py-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段对其物理化学性能进行了表征分析。并以Ce-Ag-PW为经甲醇和油酸酯化反应来合成生物柴油的催化剂，对其的催化活性和稳定性进行了研究。结果表明，Ce-Ag-PW具有高催化活性和稳定性，以其为催化剂，当甲醇与油酸的物质的量比为14: 1，催化剂用量为反应物总质量的2%，反应温度为65 ℃，反应6 h后，油酸的转化率即高达91%。固体酸催化剂在经过4次循环使用后，油酸的转化率仍可达到80.5%。Ce-Ag-PW的高催化活性和稳定性可归因于Ag⁺可置换HPW中的质子，以及Ce³⁺的强吸电子作用，使其由Brönsted酸型催化剂转化为以Lewis酸型为主的催化剂。由于Brönsted酸位易与酯化反应过程中生成的水发生水合反应而失活，因而Lewis酸位的形成有助于减少催化剂的失活现象发生。因此，当通过油酸与甲醇酯化反应合成生物柴油时，Ce-Ag-PW是一种具有高催化活性和稳定性的以Lewis酸性活性位为主的固体酸催化剂。

两种不同类型废轮胎热分解特性及其溶胀性能

刘兵权, 毛胜强, 欧阳任萍, 欧阳少波, 熊道陵, 马冲冲, 陈霁凡, 舒庆

2020, 11(2): 51-58. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.007

摘要(86) HTML (29) PDF[1608](2)

摘要:
文中针对自行车和汽车废轮胎的热分解特性和溶胀性能进行了详细地研究。废轮胎热分解特性利用热重分析法对其热分解过程进行动力学分析, 结果发现, 由于组成不同, 两者热失重曲线存在明显的差异, 热失重过程符合一级动力学模型, 在温度230~320℃时, 汽车废轮胎和自行车废轮胎的热分解活化能为25kJ/mol, 350~450℃温度段活化能分别为80.5kJ/mol和49.1kJ/mol。溶胀性能的研究主要考察了苯、乙酸乙酯和二硫化碳, 在不同温度下对不同尺寸的块状废轮胎的溶胀效果的影响, 结果表明, 溶胀过程不完全遵守溶解度参数原则, 但符合准一级动力学模型, 三种有机溶剂对自行车废轮胎的溶胀过程活化能较小, 溶胀更易发生; 根据SEM分析, 溶胀干燥后废轮胎表面具有更多孔隙, 能提升传质效果。

铁硫合金制备工艺的优化

谢文东, 陈雯, 沈强华, 张周, 彭忠平, 肖祥

2020, 11(2): 59-63. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.008

摘要(67) HTML (37) PDF[1064](2)

摘要:
在火法炼铜过程中，用密度和熔点合适的铁硫合金消除沉降电炉过厚的炉结是较为理想的方法。结合前期研究，对制备铁硫合金工艺进行了优化。运用金相显微镜、XRF进一步探索了制备铁硫合金的过程中，二元碱度（R=m（CaO）/m（SiO₂））、碳粒度及碳添加比对铁硫合金密度和汇聚率的影响。结果表明：二元碱度为1.3、碳粒度为0.25~ < 0.42 mm、碳添加比为1时，制备出的铁硫合金密度和汇聚率较优；较优制备条件下铁硫的实际利用率为85.11%，损失在渣中的铁远高于硫，因此制备出的铁硫合金实际硫含量偏高。

废旧硬质合金回收方法及其研究进展

谢小豪, 王云, 汪艳亮, 陈颢

2020, 11(2): 64-70. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.009

摘要(129) HTML (37) PDF[1778](8)

摘要:
随着硬质合金应用领域的拓展, 我国硬质合金产量也逐年提高, 生产及使用过程中产生的硬质合金废料也逐渐增多, 这些废料中钨含量(指质量分数, 下同)约40%~95%, 钴含量约3%~20%。因此, 如何高效地回收钨和钴不仅具有重要的经济价值, 对缓解我国钨、钴资源需求压力也有重要意义, 成为备受关注的课题。文中综述了锌熔法、机械破碎法、电化学法、氧化法和酸浸法的研究现状, 基本原理, 回收工艺以及对回收方法进行了展望, 指出改善现有的回收技术, 多种工艺相结合开发出回收成本低, 污染小, 高品质回收料的工艺是未来主要的研究方向。

调整价态萃取-陶瓷膜过滤联合除锑制取超高纯氧化铌

张何鹏, 孙思聪, 梅宝龙, 梁梁

2020, 11(2): 71-75. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.010

摘要(58) HTML (45) PDF[587](1)

摘要:
萃取分离是制取高纯氧化铌主要方法, 在一定条件下, 可以达到制取高纯氧化铌目的, 但随着原料杂质复杂化, 尤其是难分离杂质Sb的超标, 单纯依靠萃取制取高纯氧化铌变得尤其困难, 需要运用新的方法加以解决Sb超标问题。为此联合运用调整价态萃取与陶瓷膜过滤法, 通过调整价态萃取最大限度降低Sb含量, 再利用Nb与Sb在一定条件下溶解度各不相同原理, 通过特种溶解试剂溶解、陶瓷膜过滤除Sb, 可以最大限度地过滤分离Nb与Sb, 达到制取超高纯氧化铌（ω（Sb）＜5×10^-6。即5ppm）的目的。

某发动机用Cu-Ni-Si生产工艺的确定

吴文博, 崔书辉, 郑学清, 邢美山

2020, 11(2): 76-81. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.011

摘要(76) HTML (32) PDF[1460](2)

摘要:
利用公司化学成分合格的材料, 对所需要的大电流连接器用Cu-Ni-Si合金进行工艺研发, 通过查阅文献和现有工艺结合的方式, 初步选择50%和65%两个不同的冷轧加工率、时效工艺选择460、480、500 ℃三个温度。通过正交实验, 对得出的所有结果进行汇总, 对材料显微组织、力学性能及电性能的变化规律进行分析, 结合不同加工工艺下的力学性能和电性能的检测结果, 同时考虑公司设备能力、生产效率等各种因素, 最终确定了某发动机大电流连接器用Cu-Ni-Si合金较优工艺为:冷加工率为50%、时效工艺为500 ℃×3 h, 综合性能达到HV_{(0.3 kg)}为195~521、抗拉强度:630~710 MPa、屈服强度在470~600 MPa、延伸率大于13.5%、导电率大于45%IACS, 完全满足某发动机大电流连接器用Cu-Ni-Si合金带材的使用要求。

P2型层状钠离子电池正极材料的研究

李婷婷, 钟盛文, 周苗苗, 黄吉丽

2020, 11(2): 82-88. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.012

摘要(92) HTML (14) PDF[2052](5)

摘要:
采用溶胶-凝胶法合成前驱体, 再结合高温固相法得到P2型层状结构钠离子电池正极材料Na_0.5Ni_0.25Mn_0.75O₂, 并研究该材料的最佳制备条件。研究结果表明, 在空气气氛下900℃煅烧16h制备的材料具有最佳的性能。电镜结果显示结构呈现P2型层状结构、形貌呈现为片状, 粒径大小均匀。电化学性能显示, 1.5~4.2V电压范围内, 在0.1C电流下, 首次放电比容量达到205mAh/g, 首次充放电效率达99.86%, 且循环性能良好, 循环60次后容量达到130mAh/g, 充放电效率为100%, 容量保持率约为65%。

铌掺杂对镍基正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂电化学性能影响

刘芝君, 彭弯弯, 李之锋, 王春香, 张骞, 钟盛文

2020, 11(2): 89-96. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.013

摘要(82) HTML (36) PDF[1471](7)

摘要:
解决镍基正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的电化学循环稳定性和高温循环性能是其产业化推广应用的关键。研究了掺杂铌改性高镍正极材料，优化材料的电化学性能，提升循环稳定性。首先以硫酸盐为原料，在N₂保护气氛下，采用共沉淀法合成三元球形Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1（OH）₂前驱体，通过高温固相反应与LiOH·H₂O，Nb₂O₅合成Li（Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1）_1-xNb_xO₂（x=0，0.01，0.02，0.03）系列正极材料。X射线衍射结果表明，Nb⁵⁺离子可少量进入正极材料晶格，并在正极材料表面形成化学稳定性好的Li₃NbO₄。当x=0.02时，在室温25 ℃，电压2.75~4.2 V，0.2 C倍率下首次放电比容量为172.9 mAh/g，100次循环后容量保持率为97.47%，在50 ℃，0.5 C倍率下循环20次容量基本不变，平均放电比容量为183.7 mAh/g，且该样品具有较好的倍率性能。

漂白粉浸出贵州难浸金矿的正交试验研究

黄成戈, 唐道文, 蔡鹏源, 熊华康, 黄彪

2020, 11(2): 97-103. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.014

摘要(105) HTML (29) PDF[1297](5)

摘要:
通过正交试验研究了漂白粉用量、浸出时间、液固比、碱耗量等4个因素在3个水平条件下的正交试验结果, 确定了较优浸出条件为40 g原矿在25 ℃条件下, 25 g漂白粉和9 g氢氧化钠, 液固比8:1浸出5 h为较优浸出条件, 金的浸出率可达65.53%。试验结果表明, 漂白粉对贵州难浸金矿有一定的浸出效果, 且浸出成本低, 值得进一步研究。

SBR中混合接种不同储存方式的好氧颗粒污泥的恢复

张斌超, 黄思浓, 曾敏静, 林树涛, 张立楠, 曾玉, 程媛媛, 龙焙

2020, 11(2): 104-111. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.015

摘要(74) HTML (29) PDF[1969](2)

摘要:
考察了混合接种不同储存时间及储存方式的好氧颗粒污泥(AGS)的恢复效果。储存后的AGS表现出不同的形态特征:常温湿式储存两年的AGS形态松散, 出现了明显的解体现象;常温湿式储存一年的AGS未出现明显的解体现象, 但颜色明显变黑;琼脂包埋干式储存五个月的硝化颗粒污泥颜色、形态及沉降性能变化不大。重新曝气后, 污泥的MLSS(4.85~10.51 g/L)与MLVSS/MLSS(0.6~0.75)、EPS(15.05~38.36 mg/g MLSS)、平均粒径(0.61~1.12 mm)及颗粒化率(80.92%~97.60%)迅速增大, COD及氨氮去除率也分别在19天与15天上升至90%以上。恢复过程中, 颗粒污泥经历了先破裂后重新颗粒化的过程。根据恢复过程中颗粒污泥的理化特性可知, 混合污泥在21天内成功实现了稳定性及效果恢复。研究结果表明混合部分储存后的硝化颗粒污泥有效提高了硝化细菌的富集速度, 为应用时AGS中硝化细菌的快速富集提供了一种新思路。

稀土矿区低碳氨氮废水短程硝化SBR过程研究

刘佛财, 罗玲, 李丹, 钟常明

2020, 11(2): 112-118. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.016

摘要(99) HTML (42) PDF[1297](8)

摘要:
采用SBR工艺处理稀土矿区低碳氨氮废水, 对活性污泥进行驯化培养并考察了曝气量、曝气时间及碳氮比对短程硝化系统的影响。试验结果表明:温度为(28±1) ℃、曝气量为65 L/h, pH值为8的条件下, 经过69 d的驯化培养后, 系统对氨氮的去除率达92%, 亚硝态氮积累率稳定在90%以上, 对短程硝化过程启动前后样品进行高通量测序, 结果表明:污泥中微生物种类减少, 多样性降低, 亚硝化单胞菌属成为优势种群, 占比达11.5%。提高曝气量至120 L/h并在此条件下运行7 d后, 亚硝态氮积累率下降至82%;维持C/N在3.5~7.6之间, 系统中NH₄⁺-N的去除率均能稳定在95%左右, NO₂^--N积累率也均可达93%以上;过度曝气会破坏短程硝化系统, 过度曝气至第8天, 亚硝态氮的积累率降至48.89%。

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2020年第11卷第2期

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