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<正>《湿法冶金》(双月刊)创刊于1982年,全国中文核心期刊,由中国核工业集团有限公司主管、核工业北京化工冶金研究院主办,主要内容涉及有色金属、稀有金属、稀散金属、稀土金属、贵金属的选矿及湿法冶金工艺,相关材料(萃取剂、离子交换树脂、吸附剂、絮凝剂等)的合成工艺,冶金过程自动控制系统,设备及仪器仪表的研发技术,分析测试方法,三废治理、二次资源综合回收流程,是一本湿法冶金技术综合性刊物,可供相关科研、设计、生产人员及高校师生参阅。
铀纯化转化废液的处理流程涉及中和、萃取、反萃等多单元构成的连续循环系统,其稳定性高度依赖于各环节微小流量的精确控制,但依赖经验采用试凑法整定PID控制器参数易引发系统超调与振荡,从而导致系统紊乱。针对上述问题,提出以关键设备“贫有机相输送泵”为控制对象建立数学模型,对经典ZieglerNichols(Z-N)法、引入设定点加权的改进Z-N法、基于ISTE准则的最优设定法、临界比例带法及继电反馈自整定法等5种PID参数整定方法进行了对比研究,通过MATLAB与Simulink进行了仿真分析,并将最优方法应用于现场进行试验验证。试验结果表明:相较于传统Z-N法,基于ISTE准则的最优设定法整定的PI控制器表现最佳,在现场流量阶跃变化时,其关键性能指标均优于其他方法,能完全满足工艺流程的严格要求;对于铀纯化转化废液处理中的微小流量控制系统,采用该法进行PI参数整定,能有效抑制超调、加快响应并确保精度,显著提升整个工艺流程的稳定性和可靠性。该研究可为同类工业过程的控制器优化提供参考。
研究了采用空白焙烧—炭浸工艺从某低品位金氰化尾渣中提取金,考察了焙烧温度、焙烧时间、“金蝉”选矿剂用量、浸出时间和液固体积质量比对金浸出率的影响,且在小型试验基础上进行了扩大试验。结果表明:焙烧优化工艺参数为焙烧温度550℃、焙烧时间20min;炭浸优化工艺参数为“金蝉”选矿剂用量500g/t、浸出时间12h、矿浆pH=12、底炭密度15g/L、液固体积质量比2∶1;在优化的焙烧—炭浸工艺条件下,Au浸出率可达60%以上,比氰化浸出渣在未焙烧下直接用“金蝉”浸出所得金浸出率有明显提升;回转窑焙烧扩大试验连续作业时,每个焙砂流程样中Au品位及相应的浸出渣中Au品位波动均不大,相应的Au浸出率在59.79%~62.11%之间,连续作业指标稳定。该法可为低品位金氰化尾渣中金的回收提供技术参考。
粉煤灰作为一种富含有价元素的大宗工业固废,从中回收铝及其他元素是有色冶金行业的关注热点,在推动资源实现更合理分配的同时,对促成整体环境状况的改善也至关重要。首先分析了粉煤灰的组成与理化性能,接着阐述了焙烧活化粉煤灰中有价元素的原理,随后系统总结了采用焙烧活化—浸出技术从粉煤灰中浸出铝、铁、锂、镓、钒等元素的研究进展,最后提出了未来应深入优化焙烧活化工艺参数,并开发绿色高效的后续分离技术,以推动粉煤灰的高效、高值、可持续利用。
锂离子电池(LIBs)凭借其高能量效率、高功率密度、长循环寿命及低自放电率等优点,在新能源和储能领域具有广阔的应用前景。由于锂电池寿命有限,导致产生大量废旧电池。锂电池正极材料中的锂、钴等金属属于战略资源,对其加以回收利用不仅有助于缓解原生资源开采压力,减少环境污染,还能实现金属资源的闭环循环利用。介绍了锂电池组成和回收流程,重点总结了无机酸浸出、有机酸浸出、生物浸出、深共晶溶剂浸出对锂电池正极材料中金属回收的研究进展,旨在为废旧锂电池中有价金属回收提供技术指导。
研究了采用氨化碳化法从含镁废水中回收镁并制备高纯氧化镁。考察了碳化温度、镁初始质量浓度、CO2分压、搅拌转速、热分解温度及时间、焙烧温度等因素对镁回收过程的影响。结果表明:在碳化温度23℃、镁初始质量浓度15.4g/L、CO2分压0.6MPa、搅拌转速560r/min条件下,控制碳化终点pH=7、碳化时间20min,即可实现完全碳化;热分解阶段于90℃下恒温90min,可获得结晶形态良好的碱式碳酸镁;进一步在700℃下焙烧2h,最终可制得结晶度高、纯度达99.55%的氧化镁产品,其性能符合《工业轻质氧化镁》(HG/T 2573—2012)标准要求。
研究了采用气液反应结晶法从稀土熔盐电解渣碱浸液中提取锂元素。考察了温度、CO2通入流量、pH、通气时间及搅拌转速等因素对碳化率的影响。结果表明:在温度90℃、CO2通入流量1 000mL/min、通气时间20min、搅拌转速450r/min优化条件下,碳化率约为83%;碳化率随CO2通入流量增大和通气时间延长呈先升后降趋势;反应所得产物为无杂质、高结晶度的碳酸锂。该法克服了传统沉淀法易产生局部过饱和、晶体粒度不均等问题,可为复杂碱性含锂废水资源化处理提供一种全新的技术路径,推动稀土冶炼行业向绿色、循环、高值化的方向发展。
针对传统无机酸浸出法回收废旧磷酸铁锂电池正极粉末存在的强腐蚀性与环境污染等问题,研究了以葡萄糖酸、酒石酸混合有机酸为浸出剂、3mol/L过氧化氢为氧化剂,超声强化浸出废旧磷酸铁锂电池正极粉末中的锂和铁。考察了超声波功率、葡萄糖酸浓度、酒石酸浓度、浸出时间、浸出温度对锂、铁浸出率的影响。结果表明:在葡萄糖酸浓度0.5mol/L、酒石酸浓度1.0mol/L、超声波功率600 W、液固质量体积比6∶1、浸出时间90min、浸出温度60℃最佳条件下,锂、铁浸出率分别为99.1%与2.5%;超声强化对浸出渣的化学成分无明显影响,浸出渣经热处理后,形成了结晶度较好的磷酸铁,浸出过程主要受化学反应控制,浸出效果较好。
研究了采用“浓硫酸低温焙烧—水浸”工艺提取铌精矿中的铌和稀土,考察了硫酸用量、焙烧温度、焙烧时间、水浸液固体积质量比、水浸时间、水浸温度等条件对铌和稀土浸出率的影响。结果表明,在硫酸用量120%、焙烧温度180℃、焙烧时间4h、水浸液固体积质量比4∶1、水浸时间4h、水浸温度25℃优化条件下,铌浸出率为91.4%,稀土浸出率为93.9%。该工艺能实现铌精矿中铌和稀土的高效提取。