阐述了还原焙烧—常压氨浸、高压酸浸(HPAL)湿法冶金技术处理低品位褐铁矿型红土镍矿的工艺特点、工业应用现状及研究进展,总结了三代HPAL技术的发展状况,介绍了镍钴沉淀富集技术及应用,分析了H₂S沉淀、MgO沉淀、直接NaOH沉淀工艺的优点与不足,探讨了NaOH转碱转晶种新沉淀工艺的成效,并对红土镍矿湿法冶金工艺的发展前景进行了展望。

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。

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。

针对采用传统火法工艺从加工废料中回收铼存在能耗大、设备要求高、灵活度低等问题,研究了采用电化学强化浸出—沉淀结晶法从该类铼二次资源中回收高纯度KReO₄晶体。结果表明:以22%~24%的HNO₃溶液作为电解液时,电解过程无明显钝化,能耗稳定在3.0 kWh/kg左右;电解时,阳极表面六方晶格位点处的Re原子失去电子,并与羟基结合,经由低价氧化态Re转变为桥氧连接Re(Ⅱ),与酸反应,最终以 \mathrm{R} \mathrm{e} {\mathrm{O}}_4^{-}形式进入电解液;采用钾盐作为沉淀剂回收电解液中Re元素时,在结晶温度25 ℃、沉淀剂流速6 mL/min、搅拌速率500 r/min及结晶时间30 min条件下,析出的KReO₄晶体呈多面体纺锤形,粒度均匀性好,回收率高,纯度为99.95%,可满足氢还原制备金属铼要求。该法可有效回收铼加工废料,具有一定推广应用价值。

研究了先采用王水浸出电子固体废弃物CPU,得到金质量浓度为256.1 mg/L的浸出液,再采用溶剂萃取法回收酸浸液中的金。考察了萃取剂种类、浓度、萃取时间、萃取相比、萃取温度对金萃取效果的影响。结果表明:以浓度80%的二丁基卡必醇为萃取剂,在相比V_O∶V_A=1∶4、常温条件下振荡反应10 min,金萃取率可达99.86%,再用草酸进行反萃取即可获得海绵金产品,回收效果较好。该法在CPU等含金电子固废的综合回收方面具有一定推广价值。

研究了利用废旧磷酸铁锂(LFP)和钴酸锂(LCO)电池正极材料协同浸出锂,通过热力学分析了工艺可行性,考察了各因素对协同浸出的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对浸出渣进行了表征。结果表明:在不添加任何氧化剂或还原剂条件下,LFP与LCO能在酸性体系中协同浸出锂;在硫酸浓度0.7 mol/L、浸出温度40 ℃、浸出时间60 min、n(LCO)∶n(LFP)=0.5、液固体积质量比10 mL/1 g最佳浸出条件下,废旧电池正极材料中的Li、Co、Fe、P浸出率分别为99.99%、99.99%、48.00%、43.77%。该法可实现在低酸条件下从复杂电池正极材料中回收有价金属的目的,具有一定推广应用价值。

以铜冶炼稀酸为原料,研究了采用草酸选择性沉铜除砷,考察了草酸用量、溶液pH、搅拌速度、反应温度和时间对铜砷分离的影响。结果表明:在H₂C₂O₄/Cu物质的量比1.1、溶液pH=0.4、搅拌速度500 r/min、反应温度25 ℃、反应时间30 min条件下,铜沉淀率达98.5%以上,砷沉淀率低于0.20%,铜、砷可实现高效分离。

含银二次资源的高效利用对于弥补我国银矿资源不足、缓解供需矛盾、保障国家战略金属供给安全具有重要意义。针对废旧银铜焊条,研究了在HCl-H₂O₂体系中浸出分离铜银,并制备高纯AgCl,考察了各因素对铜银分离效果的影响。结果表明:在H₂O₂过量系数为1.3、HCl过量系数为1.4、液固质量比为11∶1、浸出温度40 ℃、浸出时间3 h优化条件下,铜浸出率达99.38%;浸出渣为粒径2~4 μm不规则的球状颗粒,主要物相为AgCl,主要成分为Ag和Cl,总质量分数占99%以上。

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。