二次铝灰(SAD)是铝资源回收过程中产生的危险废物,其中含铝、氧化铝、氮化铝、氟化物、氯盐等成分,具有较强的化学反应性及浸出毒性,其资源化及无害化回收利用研究具有重要意义。研究采用碱化焙烧方式脱除二次铝灰中的氮,再用水浸法提取焙烧渣中的铝,同时用CaCl₂脱除浸出液中的氟。通过XRD、SEM-EDS分析了焙烧后铝灰的物相变化、元素分布及微观形貌。结果表明:在m(NaOH)∶m(SAD)=1.1、焙烧温度800 ℃、焙烧时间120 min的最佳碱化焙烧工艺条件下,脱氮率为98.77%;在浸出温度70 ℃、液固体积质量比14∶1、浸出时间80 min最佳水浸条件下,铝浸出率为91.83%,焙烧渣中的Al、AlN及Al₂O₃基本转化为易溶态的NaAlO₂;针对浸出液中的F^-,采用CaCl₂进行脱氟处理,在n(Ca²⁺)∶n(F^-)=0.7、反应温度50 ℃、反应时间90 min条件下,脱氟率为94.87%,脱氟渣主要物相为CaF₂及少量未反应CaCl₂,可用作金属冶炼助熔剂。该工艺实现了二次铝灰中铝的高效提取及氮、氟元素的脱除,达到了无害化及资源化回收目的。

针对采用酸性浸出体系回收废旧锂电正极材料易造成环境二次污染问题,研究了一种高效提纯获取碳酸钴的绿色浸出体系,采用氨浸—离子交换树脂吸附法回收废旧锂电池中的钴。结果表明:在氨水浓度5 mol/L、NH₄Cl浓度0.7 mol/L、(NH₄)₂SO₃浓度0.5 mol/L、温度140 ℃、固液质量体积比20 g/1 L、反应时间50 min条件下,Co、Li、Ni浸出率分别可达88.0%、90.0%、92.5%;在温度20 ℃、流量1 mL/min条件下,用40 g CH-90树脂选择性吸附150 mL氨浸液,Co吸附量为9.06 mg/g;通过FT-IR、SEM及XPS表征可知,钴与树脂官能团中的Na⁺交换,以[Co(NH₃)_i]²⁺形式吸附在树脂上。使用碳酸钠沉淀回收碳酸钴,经过洗脱、沉淀、除杂后,制得产品纯度超97.5%的CoCO₃产品。

以工业氢氧化铝为原料,研究了采用直接老化-铵盐取代联合法并在脱钠剂的作用下合成介孔γ-AlOOH吸附剂,并用于吸附废水中的刚果红,通过XRD、FT-IR、SEM、TEM、BET-BJH等手段对介孔γ-AlOOH的物相、微观形貌进行表征。结果表明:在温度25 ℃、吸附剂用量100 mg、刚果红质量浓度300 mg/L、吸附时间180 min、pH=4条件下,刚果红平衡吸附量为586.78 mg/g,脱除率为97.80%;整个吸附过程更适合用准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述,在室温下介孔γ-AlOOH对刚果红的饱和吸附量为1 965.265 mg/g,吸附过程是自发、吸热和混乱的,主要吸附机制是吸附质与吸附剂之间形成氢键。

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。

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。

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。

针对新疆某特大型羟硅铍石型铀铍共生矿的浮选精矿中氟含量较高的问题,研究分析了该矿的矿物和元素组成、矿物嵌布特征,并采用“先浮选萤石再浮选铍”工艺对矿石进行浮选,同时对磨矿细度、浮选药剂制度进行了优化。结果表明:针对铍品位0.435%、磨矿细度-325目占93%的原矿,在粗选水玻璃用量1.5 kg/t、NaOH用量2 kg/t、氧化石蜡皂用量700 g/t、扫选氧化石蜡皂用量500 g/t条件下,可得到铍品位为3.36%、铍回收率81.99%的浮选技术指标。该工艺能实现铍矿物的有效富集。

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。

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。