综述了乳状液膜(ELM)、支撑液膜(SLM)和聚合物包容膜(PIM)的组成、制备方法、传质机制,以及近5年来3种膜在湿法冶金中的研究进展,总结了3种膜在湿法冶金中存在的优点和缺点。针对ELM膜相不稳定、破乳困难,SLM膜相不稳定、易流失,PIM传质效率较低、耗时长等缺点提出了相应的弥补方法。对3种膜在湿法冶金领域未来的发展方向进行了展望,为进一步促进膜萃取技术在湿法冶金中的应用研究,加快膜萃取技术工业化生产提供了重要依据。

铀元素是地球上广泛分布的放射性重金属元素之一,其地球化学循环过程受到多种微生物的调控。重点综述了微生物在铀元素形态转化过程中的作用机制,包括还原固定、非还原固定、氧化迁移及非氧化迁移。通过自然环境中铀元素-微生物之间相互作用的探讨,分析了铀元素的迁移、转化和富集机制,从而为铀矿资源勘探开发、放射性含铀废料安全处置及重金属铀污染防治修复提供指导性意见。

微波技术作为一种新兴的加热和物质处理技术,在稀土领域的应用研究日益受到重视。介绍了微波加热机制和特点,总结了微波加热技术在稀土湿法冶金领域和稀土材料制备领域的国内外研究与应用现状,并指出了当前面临的主要问题和未来研究发展方向。

随着新能源汽车产业及储能领域快速发展,退役LiFePO₄电池的规模化综合回收已成为我国新能源领域可持续发展面临的关键挑战与迫切需求。总结了退役LiFePO₄电池正极材料的主要强化解离技术,包括火法冶金、湿法冶金、机械化学、电化学冶金等的原理、优缺点及研究应用现状,进一步阐述了强化解离技术在提高有价组分回收效率、降低成本和减少环境影响方面的创新进展,并对未来发展趋势进行了展望。

湿法磷酸深度脱砷制备电子级磷酸是高质量发展磷化工行业并推动磷化工行业技术转型的重要技术环节。电子级磷酸要求砷质量分数低于1×10^-7 kg/kg,但因砷和磷的理化参数相似,因此如何实现从磷酸中深度分离砷成为了制备电子级磷酸的关键。系统梳理了国际和国内对电子级磷酸产品的主要质量标准,并概述了砷对电子级磷酸蚀刻微电子元件的危害。针对湿法磷酸深度除砷技术,重点总结了化学沉淀法、结晶法、电沉积法、电渗析法和吸附法的研究进展和优缺点,并展望了湿法磷酸深度除砷制备电子级磷酸技术的发展趋势。

退役三元锂离子电池正极材料(NCM)富含Li、Ni、Co、Mn等有价金属,其高效分离与回收对环保至关重要。评价分析了化学沉淀法、溶剂萃取法和电化学沉积法分离溶解态Li、Ni、Co、Mn的工艺原理、条件及效果;根据NCM正极材料的失效机制,对直接再生策略的固态烧结、水热法和锂基共晶熔盐法,以及间接再生策略的共沉淀法、溶胶凝胶法和电化学法的发展现状及优缺点进行了系统评述;总结了锂、镍、钴、锰等有价金属分离与电极材料再生过程中面临的挑战,并提出了改进方向,旨在为退役三元锂离子电池正极材料中有价金属的高效回收利用提供重要指导。

锌电解过程产出大量的废电解液,废电解液酸性较强并含有多种金属离子,如直接排放会对环境造成严重污染。以废电解液和浓硫酸作为浸出介质,研究了采用酸浸—浮选工艺综合回收湿法炼锌渣中金、银、锌。以常规浸出工艺产生的浸出渣(老渣)为主要研究对象,考察了矿浆搅拌速度、废电解液用量、硫酸补加量、酸浸温度对金、银浮选指标的影响。结果表明:酸浸—浮选老渣闭路试验最终获得的精矿中金品位为10.16 g/t,金回收率为78.63%,银品位为1 039.64 g/t,银回收率为74.72%,锌品位为40.64%,锌回收率为21.86%,酸浸液中锌回收率为60.15%;采用热酸浸出工艺产生的浸出渣(新渣)和现浸出过程产出的新鲜渣浆进行验证试验可获得较好的闭路试验指标。该方法可实现废电解液的循环利用,使渣中有价金属得到高效综合回收。

研究了采用微波-超声波协同氢氧化钠浸出废石化催化剂中的钒和钼,考察了各因素对浸出率的影响,并分析了浸出过程的动力学。结果表明:在无机械搅拌、固液质量体积比0.20 g/1 mL、浸出温度90 ℃、氢氧化钠浓度2.0 mol/L、微波功率600 W、超声波功率300 W、浸出时间30 min条件下,废催化剂中V、Mo浸出率分别达95.66%、96.28%;微波-超声波协同浸出的表观活化能为18.80 kJ/mol,较常压浸出大幅降低,这与微波选择性加热特性和超声波的空化作用产生高温高压使得化学键断裂有关。

针对单宁锗渣水洗过程存在的杂质去除率低、锗精矿品位低等问题,研究了采用稀硫酸溶液洗涤高效脱除单宁锗渣中As、Zn、Fe杂质,考察了硫酸质量浓度、洗涤温度、洗涤时间、液固体积质量比对As、Zn、Fe杂质脱除率及Ge损失率的影响。结果表明:采用三段逆流硫酸洗涤,在硫酸质量浓度60 g/L、液固体积质量比5 mL/1 g、洗涤温度60 ℃、一段洗涤时间120 min、二段和三段洗涤时间均为60 min条件下,As、Zn、Fe累计脱除率分别可达88%、97%、95%以上,Ge累计损失率在1.50%以下;采用三段逆流酸洗—氧化焙烧工艺制备的锗精矿中Ge、As品位分别34.45%、0.54%,符合锗精矿三级标准。

研究了以莲蓬粉末、壳聚糖与聚乙烯亚胺为原料,合成一种聚乙烯亚胺功能化的莲蓬生物炭气凝胶(LSBC-CTS/PEI)并用于吸附废水中的U(Ⅵ)。结果表明:LSBC-CTS/PEI呈现松散的交联网状结构,且含有非常丰富的胺基官能团,可为U(Ⅵ)的配合提供更多吸附位点;LSBC-CTS/PEI对U(Ⅵ)的选择性吸附受pH影响较大,吸附主要以单层化学吸附为主,属于自发的吸热过程,更适合用准二级动力学和Langmuir等温吸附模型描述;LSBC-CTS/PEI对铀的选择性达84.91%,最大吸附量为533.89 mg/g。该吸附材料对铀的吸附量较高、选择性较好,且固液分离方便,具有一定推广应用价值。

研究了利用低品位锰尾矿制备高效的锰基和沸石基NH₃-SCR催化剂,以实现固废资源化利用和低温烟气氮氧化物的有效控制。采用单因素法和响应曲面法优化了硝酸初始浓度、液固体积质量比、浸出温度和浸出时间等工艺参数,并对浸出产物所制备的催化剂进行催化性能测试。结果表明:在优化工艺条件下,锰浸出率达98%;锰基和沸石基NH₃-SCR催化剂在200~350 ℃温度范围内脱硝性能优异,NO转化率最高达98%。通过合理优化浸出工艺参数,可实现低品位锰尾矿的高效利用,并制备出具有显著脱硝效果的催化剂,该催化剂在工业应用中具有广阔前景。

研究了采用P204萃取剂按顺序萃取分离电镀污泥中杂质铁铝和重金属镍,探讨了pH对萃取过程的影响机制。结果表明:电镀污泥经硫酸预处理后所得浸出液富含镍,所得不溶物主要为硫酸钙和硅;以20%P204+80%磺化煤油作为有机相,在萃取相比V_O/V_A=1/1、电镀污泥浸出液初始pH=0.9条件下,铁和铝萃取率分别达99.9%和97.6%,而镍损失率低于2%;将萃余液pH调至4.5,以15%P204+85%磺化煤油为有机相,在萃取相比V_O/V_A=1/1条件下,经过4级萃取,镍萃取率可达98%;用2 mol/L硫酸进行4级反萃取,所得富镍反萃液经蒸发结晶可得镍质量分数为22%的硫酸镍晶体。

为了选择性去除软锰矿脱硫尾液中镍离子以提高硫酸锰纯度,以壳聚糖为基体,研究了采用离子印迹法和化学发泡法制备海绵状镍印迹壳聚糖吸附剂Ni²⁺-IIP,探讨了其在模拟二元溶液中的竞争和选择性吸附行为,并考察了温度、吸附时间和脱硫尾液pH对实际软锰矿脱硫尾液中镍离子吸附量和去除率、锰离子损失率的影响。结果表明:在模拟二元溶液中,虽然锰镍离子之间存在竞争吸附,但是Ni²⁺-IIP仍对镍离子保持了较高的选择性;在实际软锰矿脱硫尾液中,当pH=5.0、吸附温度40 ℃、吸附时间1 440 min时,镍离子吸附量和去除率分别为15.3 mg/g和90%,而锰离子损失率约11%;经过5次吸附—解吸循环,Ni²⁺-IIP对脱硫尾液中镍的吸附量仅降低13.1%,再生性能良好。Ni²⁺-IIP能选择性地去除脱硫尾液中的镍离子,实现硫酸锰溶液提纯。

为了最大化高硅低锗氧化锌烟尘(ZOD)中锌、锗提取效率,研究了采用响应曲面法(RSM)构建并优化了十二烷基硫酸钠(C₁₂H₂₅SO₃Na)辅助下的超声强化浸出过程,并建立了锌、锗浸出率的精确预测模型。结果表明:在单因素试验基础上,运用RSM确定的最优浸出条件为浸出温度70 ℃,液固体积质量比8 mL/1 g,初始酸质量浓度160 g/L,该条件下的锌浸出率达96.94%,锗浸出率为85.41%;C₁₂H₂₅SO₃Na在浸出过程中发挥了关键的硅胶抑制剂作用,有效阻止了硅离子聚合成硅胶,这一效果在超声波的协同作用下更为显著,体现了温度、超声波与C₁₂H₂₅SO₃Na三者之间的显著协同效应。研究结果能为高硅低锗氧化锌烟尘的资源化利用提供高效的回收策略,并为其他高硅废弃物的回收提供技术参考。

退役晶硅光伏太阳能电池富含有价资源,具有一定回收价值,而提高有价组分分离和冶金效率,并改善黏结体系多组分解离效果,是实现资源高效回收的关键。研究了通过焙烧改性弱化EVA(乙烯-醋酸乙烯)黏结行为,强化晶硅光伏太阳能电池多组分选择性破碎特性,通过XRD、TG、SEM分析了物料分布规律、EVA黏结弱化行为及解离效果,并采用酸浸法进行目标组分的逐级回收。结果表明:经焙烧改性和破碎处理后,EVA黏结程度降低,材料的解离程度增强,强化了破碎效果;破碎后细粒级组分产率提高15%,不同粒度组成中有价金属发生选择性富集;通过助磨剂强化多组分的选择性解离行为,选择性破碎效果指数φ可达0.112;目标组分Cu、Ag、Al、Si浸出率为98.33%、94.12%、97.21%、95.17%,Pb²⁺去除率为93.53%。该工艺可为退役晶硅光伏太阳能电池的短程、清洁、绿色回收工艺的开发提供技术参考。