铂及其复合粉因具有独特的性能,广泛应用于电子信息、能源、汽车等高端制造领域。随着我国高端装备制造业的高质量、快速发展,对铂及其复合粉性能提出了更高的要求,需求也日益增大。综述了目前制备铂及其复合粉应用最广泛的液相法的研究现状,重点总结了溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、液相化学还原法的研究进展,以及各制备方法的优势及面临的问题,并对铂等贵金属超细粉体的高效制备发展方向进行了展望。

阐述了氟对湿法磷酸生产工艺的影响,综述了针对湿法磷酸的主要脱氟工艺的原理、应用现状及优缺点。指出了目前湿法磷酸脱氟工艺存在的问题,并分析了未来的研究发展方向,以期为我国湿法磷酸中氟资源的综合利用提供参考。

研究了采用氧化浸出法从黑铜泥中综合回收铜砷,考察了酸度、双氧水用量、温度、浸出时间、液固体积质量比对铜和砷浸出率的影响。结果表明:在酸度200 g/L、双氧水用量30%、温度80 ℃、浸出时间2.0 h、液固体积质量比9∶1条件下,铜、砷浸出率达99.53%和98.24%;氧化酸浸液按n(NaHS)/n(Cu)=1.1加入硫氢化钠进行沉铜,铜砷分离后液中铜质量浓度低于0.01 g/L,砷质量浓度大于40 g/L,铜砷得到有效分离;富砷液通入二氧化硫还原,可得到三氧化二砷和还原后液,还原后液可返回氧化浸出。

研究了用硫酸从印尼某高铁低品位红土镍矿中加压酸浸镍、钴、铁,并探讨了浸出渣中铁品位变化及常压、加压下的浸出动力学。结果表明:在酸矿比260 kg/t、温度250 ℃(对应水蒸气压力4.0 MPa)、液固体积质量比3/1、搅拌速度300 r/min、粒度100目、反应时间1 h条件下,镍、钴、铁浸出率分别为98.1%、98.3%、4.7%,铁品位可达51.3%;加压和常压下,镍、钴浸出过程均符合界面化学反应控制的收缩核模型,加压下反应活化能分别为116、91 kJ/mol,常压下反应活化能分别为41、53 kJ/mol;常压下主要是针铁矿的浸出,高压下主要是铬铁矿、磁铁矿等矿相的浸出。

为实现固体和液体废弃物的高值化利用,研究了用钛白废酸从提钒尾渣中提取钒。通过正交试验考察了浸出温度、浸出时间、固液质量体积比、钛白废酸浓度等工艺参数对钒浸出率的影响,优化了浸出条件。为进一步提高钒浸出率,探讨了助浸剂(萤石)和氧化剂(双氧水)的适宜添加量。结果表明:各工艺参数对钒浸出率的影响顺序为浸出温度>浸出时间>固液质量体积比>钛白废酸浓度;在温度80 ℃、浸出时间2 h、固液质量体积比1∶5、废酸浓度5%优化试验条件下,钒浸出率为53%左右;加入7%萤石和5%双氧水后,钒浸出率可提高至71.09%。

为促进钢渣中有价资源的回收利用,研究了转炉钢渣中各元素在混合酸(枸橼酸+硝酸)体系中的浸出行为,考察了混合酸浓度、浸出时间、浸出温度、液固体积质量比及渣样粒径等对各有价元素浸出率的影响。结果表明:酸浓度、反应时间、液固体积质量比、渣样粒径对钙、镁、铁、锰、磷浸出率有较大影响,反应温度对各元素浸出率的影响不大;在钢渣粒径65 μm、浸出温度298 K、浸出时间30 min、液固体积质量比300∶1、搅拌速度800 r/min条件下,用0.01 mol/L硝酸+20.8 mmol/L枸橼酸浸出钢渣,磷浸出率为88.15%,磷可得到有效浸出。

研究了用硫酸浸出电解锰渣中的锰,通过单因素试验和正交试验优化了工艺参数,并对电解锰渣浸出前后的物相、结构、形貌,以及浸出锰动力学进行了分析,建立了锰浸出模型,探究了浸出机制。结果表明:在粒径200目、搅拌速度为400 r/min、浸出温度95 ℃、硫酸浓度1.5 mol/L、浸出时间120 min、液固体积质量比11/1优化条件下,Mn浸出率达97.90%;锰浸出动力学符合液-固未反应收缩核模型,受化学反应控制;在浸出锰过程中,可以通过控制液固体积质量比、温度提高Mn浸出率。

研究了采用氧压水浸法浸出辉钼矿中的钼,考察了矿石粒级、氧分压、温度、搅拌速度对辉钼矿氧化的影响,探讨了氧化产物在固、液两相中的分配规律。结果表明:矿石粒度的减小,以及氧分压、温度、搅拌速度的提高均可促进辉钼矿氧化;氧化产物首先进入液相,当液相中$\mathrm{MoO}_{4}^{2-}$达到饱和后,氧化产物会以MoO₃形式进入渣相;辉钼矿氧压水浸过程中钼的氧化过程可用未反应核收缩模型描述,反应速率受混合控制模型控制,表观活化能为40.55 kJ/mol。

研究了溶液配位环境对P204萃取钒(Ⅳ)的影响,考察了氯离子、氟离子和硫酸根离子在不同pH条件下对钒萃取效果的影响及其与钒的配位情况。结果表明:在有机相组成为20%P204+5%TBP+75%磺化煤油、相比V_O/V_A=1/2、萃取时间8 min条件下,氯离子可有效强化钒的萃取;在pH=1.0、[Cl^-]=5 mol/L条件下,钒萃取率达87.93%;pH=1.4~2.2时,一定浓度范围内的氟离子能促进萃取,[F^-]=0.05 mol/L时促进萃取效果最佳,[Cl^-]大于0.2 mol/L会抑制萃取;pH=1.8、2.2时,[$\mathrm{SO}_{4}^{2-}$]对钒萃取效果影响不大,但pH=1.0、[$\mathrm{SO}_{4}^{2-}$]=1.5 mol/L时,钒萃取率仅为52.22%,高浓度$\mathrm{SO}_{4}^{2-}$会明显抑制钒的萃取;热力学研究表明,VOCl⁺和VOF⁺配位阳离子可强化钒萃取过程,[F^-]高于0.2 mol/L时,VO²⁺与多个F^-形成配位阴离子VOF₃阻碍了P204阳离子交换反应的进行。

研究了用DIBK(二异丁基酮,HA)和TBP(磷酸三丁酯,B)协同萃取体系分离和富集氯化物体系中的金,考察了萃取体系及组成、萃取时间和温度、水相中氯离子浓度、萃取相比(V_O/V_A)对金萃取分离性能的影响,并采用斜率法初步探究萃取机制。结果表明:在协同萃取体系为TBP-DIBK、萃取剂总浓度1.5 mol/L、n(TBP)∶n(DIBK)=1∶4、萃取时间20 min、萃取温度20 ℃、V_O/V_A=2/1、水相中氯离子浓度6 mol/L条件下,金萃取率可达98.82%,最大金/铜萃取分离系数为1 189.05;斜率法研究表明,萃合物组成可能为[AuCl₆·3A·B],其萃取化学反应式可改写为Au³⁺+6Cl^-+3HA+B→[AuCl₆·3A·B]+3H⁺。

研究了用Cyanex 302(主要成分为二(2,4,4-三甲基戊基)单硫代次磷酸)萃取分离废三元正极材料浸出液中的铁和铜,考察了H⁺浓度、萃取剂浓度、温度对Cyanex 302萃取分离性能的影响,确定了反萃取负载有机相中铁、铜的工艺条件,在此基础上设计了从废三元正极材料浸出液中萃取铁和铜的工艺流程。结果表明:最佳萃取条件为Cyanex 302浓度0.1 mol/L,H⁺浓度0.1 mol/L,室温;在该条件下,铁、铜萃取率均大于99.9%,镍、钴、锰、锂萃取率均低于0.003%;铁的最佳反萃取剂为1 mol/L H₂SO₄,铜的最佳反萃取剂为1.5 mol/L HNO₃。该工艺能有效萃取分离浸出液中的铜、铁。

研究了以NaOH+NaNO₃为解吸剂、H₂O₂为强氧化剂,联合从ZGA351大孔强碱性阴离子交换树脂中解吸钨、钼。考察了联合解吸剂组成、NaOH浓度、NaNO₃浓度、H₂O₂浓度及加入量、NaOH+NaNO₃/H₂O₂流速比、解吸次数对钨、钼解吸效果的影响。结果表明:在NaOH浓度1.5 mol/L、NaNO₃浓度5%、H₂O₂加入量为理论量1.2倍、H₂O₂浓度30%、NaOH+NaNO₃/H₂O₂流速比40条件下进行6次解吸,钨、钼解吸率分别达99.48%、99.38%,树脂的钼穿透吸附量107.10 g/L,与新树脂的钼穿透吸附量107.77 g/L相当,说明ZGA351树脂进行一次解吸—循环吸附后对钼的吸附性能基本保持不变;一次解吸液中钨质量浓度3.82 g/L,钼质量浓度10.71 g/L,钼钨比2.80,调酸后可直接投入工业生产后续工段用于制备钼酸铵产品;30次解吸—吸附循环试验结果表明,树脂使用寿命可满足工业生产成本要求。该法同步完成了解吸液氧化和树脂再生,可简化工艺流程,降低生产成本,为大孔强碱性阴离子交换树脂的解吸工艺提供一种可行的工艺路线。

研究了以锌浸出液沉铁后的铁矾渣为吸附材料去除废水中Mo(Ⅵ),考察了模拟废水初始pH和Mo(Ⅵ)初始质量浓度、铁矾渣用量、吸附时间对铁矾渣吸附Mo(Ⅵ)的影响,并探讨了吸附动力学。结果表明:在废水中Mo(Ⅵ)初始质量浓度40 mg/L、pH=3.0、吸附剂用量1.0 g/L、吸附时间240 min条件下,铁矾渣对Mo(Ⅵ)的吸附量可达13.21 mg/g;铁矾渣对废水中Mo(Ⅵ)的吸附过程更适合用准二级动力学模型描述,属于化学吸附;铁矾渣吸附钼过程更遵循Langmuir等温吸附模型,有较高的拟合精度,吸附过程属于单层分子吸附。该法工艺简单,成本较低,有望实现废渣高值化循环利用。

研究了MTA1701型和RCX5143型大孔弱碱性阴离子树脂对砷还原后液中铼的吸附和解吸性能。通过静态吸附,考察了预处理方式、时间、温度、酸度、平衡浓度对树脂吸附铼的影响;采用氨水静态解吸,考察了氨水浓度、解吸体积比、解吸时间、解吸次数对负载树脂解吸率的影响。结果表明:2种树脂性能相近,树脂经过硫酸浸泡预处理后吸附砷还原后液,吸附反应符合准二级反应动力学模型;热力学研究结果表明,降低温度对吸附铼有利,静态平衡吸附量随酸度增大而降低,随平衡浓度增大而提高;在氨水浓度10%、解吸液固体积比V(氨水)∶V(树脂)=2∶1、解吸时间20 min条件下解吸2次,2种树脂的解吸率均大于99.5%。

研究了采用NaOH活化焙烧咖啡渣制备咖啡渣活性炭并用于吸附去除含铜废水中的Cu(Ⅱ)。通过SEM和EDS对咖啡渣活性炭进行表征,考察了废水初始pH、Cu(Ⅱ)初始质量浓度、吸附时间、吸附剂投加量对Cu(Ⅱ)去除率的影响。结果表明:针对质量浓度50 mg/L、pH=6的50 mL模拟含铜废水,在咖啡渣活性炭投加量10 mg、温度25 ℃,搅拌速率150 r/min条件下吸附9 h,Cu(Ⅱ)去除率可达94.12%;Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型能较好地描述吸附过程。该吸附材料对废水中Cu(Ⅱ)的吸附性能较好。

研究了采用水热法制备壳聚糖微球(HTCC),再通过环氧化-胺化改性法制备胺基改性壳聚糖吸附材料(AHTCC)并用于吸附废水中的低浓度铀。利用红外光谱仪、元素分析仪、热重分析仪等对AHTCC的结构、组分和热稳定性进行表征,并考察了AHTCC对铀的吸附、解吸性能。结果表明:在pH=5~8条件下,AHTCC对溶液中铀的吸附效果较好;铀吸附平衡质量浓度为120 mg/L左右时,吸附量达最大,为151.6 mg/g;铀吸附速率在反应最初60 min较快,180 min时达到吸附平衡;以80 g/L Na₂CO₃+20 g/L NaHCO₃作解吸剂,铀解吸率为97.5%;对于含杂离子浓度较高的实际含铀废水,经AHTCC单次吸附,铀的去除率可达95.6%。

铜矿床中常伴有镓、铟、镉、硒、碲、锗、铊等稀有分散元素,对这些元素的准确分析有利于矿物综合利用。建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定铜矿石中的Ga、Ge、In、Tl、Se、Te、Cd。对称样量、酸体系、乙醇浓度、微波消解工作条件及质谱条件等进行了优化。结果表明:在优化条件下,方法校正曲线线性相关系数大于0.999 5,检出限为0.002~0.19 μg/g。测定值的相对标准偏差(RSD,n=6)为2.63%~13.84%,加标回收率为90.4%~110.6%。该法准确可靠,测定结果与标准方法测定结果相吻合。