粉煤灰盐酸法制备氧化铝是具有重要工业应用潜力的工艺之一,研究粉煤灰酸浸液的离子结构对于该工艺中的除铁工序具有重要意义。将热力学计算法、量子化学计算方法和Raman光谱法相结合,研究了在pH分别为1.0、1.5、2.0条件下,粉煤灰盐酸浸出液中AlCl₃-FeCl₃-FeCl₂-HCl-H₂O体系的离子结构。结果表明:在pH=1.0时,体系中Fe和Al配合离子主要以[FeCl]⁺、[FeCl₂]⁺、[AlCl]²⁺等形式存在;在pH升至1.5和2.0时,体系中[FeCl]⁺、[FeCl₂]⁺、[AlCl]²⁺向水解产物[FeOH]⁺、[FeOH]²⁺、[AlOH]²⁺等羟基配体转变;波函数分析结果表明,在低pH下,由于氯离子因浓度较高而占据优势,使得氯化物配合物更稳定;随pH升高,氢氧根离子浓度升高,同时高配位羟基配合物因具备更高的金属-氧键级与更低的吉布斯自由能,其形成过程变得更加容易。

研究了以氯化胆碱/抗坏血酸/乙二醇三元深共熔溶剂为浸出剂,从废旧磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂,考察了氯化胆碱/抗坏血酸/乙二醇的物质的量比、液固体积质量比、反应温度和时间对铁、锂浸出率的影响,并通过动力学分析和SEM表征探讨了浸出机制。结果表明:在氯化胆碱/抗坏血酸/乙二醇物质的量比1∶1∶3、液固体积质量比0.1 mL/1 mg、反应温度80 ℃、反应时间1 h最佳浸出条件下,锂和铁浸出率分别达96%和98%;浸出过程主要受化学反应控制。该法高效、环保,能实现从废旧磷酸铁锂电池中绿色回收铁、锂。

研究了采用碳热还原—酸浸联合回收工艺从退役锰酸锂电池中回收有价成分锰和锂。对锰酸锂和石墨混合粉体进行碳热还原焙烧,采用XRD、XRF、SEM、TG-DTA等技术对焙烧产品进行表征。结果表明:在650 ℃下焙烧180 min效果最佳,焙烧产品中锰酸锂完全转化成一氧化锰和碳酸锂;样品粉末中碳酸锂可以通过水浸提取,碳酸锂浸出率为86.15%;利用硫酸酸浸提取锰离子,在酸浸浓度3.5 mol/L、酸浸温度60 ℃、酸浸时间3 h、液固体积质量比8/1的条件下,锰离子浸出率最高为88%。该方法可以实现从正极材料中同步高效回收锰和锂的目的,具有一定推广应用价值。

研究了采用双酮/磷酸酯萃取体系从废旧锂电池正极浸出液中分离有价元素,通过平衡萃取确定了双酮/磷酸酯萃取体系萃取分离钴、镍、锰、锂的最佳工艺条件。结果表明:双酮/磷酸酯萃取体系可通过工艺调控,有效实现废旧锂电池浸出液中钴镍锰和锂的分离;在优化条件下,钴、镍、锰萃取率均可达99%,锂收率可达95%以上。该法实现了单一萃取体系分离回收钴、镍、锰、锂,可为废旧三元锂电回收提供一条新的工艺路线。

复杂组分砂岩铀矿主要由砾岩、砂岩和泥板岩构成,铀矿物主要为铀石和钛铀矿,包含少量沥青铀矿。研究了复杂组分砂岩铀矿的工艺矿物学,并对浸出工艺进行了优化。结果表明:矿石中大部分铀以四价形式存在,且含有较多的钙、镁、铝、铁和碳酸盐。酸法浸出、强化浸出和柱浸试验结果表明:酸法浸出工艺效果更好,用40~50 g/L H₂SO₄作为浸出剂时,酸法柱浸的渣计浸出率均大于90%。综合考虑,建议工业生产采用-10 mm粒度矿石堆浸工艺,浸出剂H₂SO₄质量浓度优选为40 g/L。

研究了采用HNO₃+H₂O₂浸出体系从含银废催化剂中浸出银,利用液-固相反应的收缩核模型分析了浸出动力学,考察了浸出温度和硝酸浓度对银浸出率的影响。结果表明:在硝酸浓度1.1 mol/L、浸出温度50 ℃、搅拌速度300 r/min、n(H₂O₂)∶n(Ag)=1.5∶1、浸出时间50 min、液固体积质量比4 mL/1 g最佳条件下,银浸出率达94.18%;浸出受内扩散模型控制,反应表观活化能为15.45 kJ/mol,氢离子反应级数为1.131。该法可为含银废催化剂高效资源化研究提供借鉴。

为解决湿法冶金设备操作过程中参数优化的实时性与精准性难题,将改进的POPOA方法和改进的JITL在线学习方法相结合,提出了一种基于实时数据采集的操作量优化设定补偿方法。结果表明:与传统方法相比,改进JITL方法的重训练时间明显缩短,优化率明显提升,能耗显著降低;改进POPOA方法对实时数据的处理性能明显提升,处理时间较传统方法缩短约40%;改进POPOA方法在多任务并发运行时,系统负载率较传统方法显著降低。该方法能有效提升运行性能评估的准确性、系统的实时响应能力,以及模型的泛化能力,并降低能耗和运行成本,具有一定应用前景。

研究了采用焙烧—酸浸工艺从难处理结合铜氧化铜矿中提取铜,考察了焙烧与浸出条件对铜浸出率的影响。结果表明:在磨矿细度-200目占比70%、焙烧温度850 ℃、焙烧时间1 h、煤添加量8%、液固体积质量比2/1、H₂SO₄浓度15%、浸出温度60 ℃、浸出时间3 h的最佳焙烧—浸出工艺条件下,铜浸出率可达91.03%。该工艺能从难处理结合铜氧化铜矿中经济高效提取铜,具有一定推广应用价值。

研究了采用蒸馏—吹扫捕集/气相色谱-冷原子荧光光谱法测定水中烷基汞,确定了方法的检出限、精密度、准确度,以及影响蒸馏处理效果的因素及最佳试验条件。结果表明:甲基汞检出限为0.003 1 ng/L,乙基汞检出限为0.002 8 ng/L,二者的加标回收率在99.4%~104%范围内,相对标准偏差(RSD)为1.02%~1.34%;影响蒸馏效果的因素为盐酸和饱和硫酸铜加入量,针对40 mL纯水,浓盐酸、饱和硫酸铜最佳加入量分别为80、200 μL;在烷基汞加入量分别为4.00、40.0、400 pg时,加标回收率均符合质控要求;实际湖水经蒸馏处理后,烷基汞加标回收率均能得到明显提高。

为解决目前的故障诊断模型较为简单、泛化能力较弱等问题,采用改进CNN-Bi-LSTM模型进行湿法冶金流程故障诊断,再根据故障诊断的结果数据,采用改进随机森林模型进行湿法冶金全流程的评价。结果表明:故障诊断准确率达90.7%,远超该工厂原有基于经验规则的诊断系统的准确率(78.4%),且模型的故障检测响应时间控制在2 s内,确保了工艺过程中的实时监控和快速响应。