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混合型稀土精矿低温浓硫酸焙烧-水浸过程有价元素的浸出行为
1
作者 邓永春 王亮 +6 位作者 辛文彬 沈成 李文博 张小龙 姜银举 李健飞 李龙博 《稀有金属与硬质合金》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
针对高温浓硫酸焙烧工艺处理混合型稀土精矿时存在酸用量大、有酸性气体逸出和放射性渣难处理等问题,开发了低温浓硫酸焙烧-水浸工艺,系统研究了焙烧时间、焙烧温度、酸矿比以及铁磷比对混合型稀土精矿中各元素浸出的影响。结果表明:在... 针对高温浓硫酸焙烧工艺处理混合型稀土精矿时存在酸用量大、有酸性气体逸出和放射性渣难处理等问题,开发了低温浓硫酸焙烧-水浸工艺,系统研究了焙烧时间、焙烧温度、酸矿比以及铁磷比对混合型稀土精矿中各元素浸出的影响。结果表明:在焙烧时间60 min、焙烧温度300℃、酸矿比2.0、不调铁磷比的条件下,RE和Th浸出率分别达94.34%、95.05%,显著减少了放射性废渣的生成,但浸出液静置后会有白色沉淀生成,造成浸出液中RE和Th含量下降;通过加入Fe_(2)O_(3)调控焙烧原料中铁磷比至3.0,RE、Th浸出率分别为94.80%、71.20%,有效抑制了浸出液中焦磷酸稀土的析出。结合热力学分析可知,低温(≤300℃)条件下,硫酸与稀土矿物的反应更易进行,且能抑制SO_(2)、SO_(3)酸性气体的排放。相较于高温浓硫酸焙烧法,低温浓硫酸焙烧工艺兼具环境友好性与资源高效性,为混合型稀土精矿绿色提取提供了途径。 展开更多
关键词 混合稀土精矿 低温浓硫酸焙烧 水浸 铁磷比 钍
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稀土石膏母液循环法制备硫酸钙晶须及其晶型转换和性能研究 被引量：2
2
作者 卢琪 皮雯静 +5 位作者 吴锦绣 张一鸣 柳召刚 胡艳宏 张晓伟 李健飞 《化工新型材料》 北大核心 2025年第1期278-285,共8页
以稀土冶金过程产生的废渣(稀土石膏)为原料,采用微波法制备硫酸钙晶须,随后探讨母液循环对硫酸钙晶须制备及其晶型转化的影响,明确了硫酸钙晶须晶型转换条件,最后探究硫酸钙的性能。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-... 以稀土冶金过程产生的废渣(稀土石膏)为原料,采用微波法制备硫酸钙晶须,随后探讨母液循环对硫酸钙晶须制备及其晶型转化的影响,明确了硫酸钙晶须晶型转换条件,最后探究硫酸钙的性能。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-差热分析仪(TG)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和原子力-拉曼光谱仪和荧光光谱仪(F-4600)等仪器对硫酸钙晶须的结构、形貌和性能进行表征和分析。结果表明:母液循环3次后,晶须的形貌和晶体结构稳定,平均长度为92.4μm,长径比为13.7,可见母液循环方案可行。循环后的产物通过调控干燥温度进行烘干,在80℃、90℃和420℃下分别制备出二水、半水和无水硫酸钙晶须,3种硫酸钙晶须均具有吸收紫外光和发射蓝光的性能,其中半水硫酸钙晶须的发光性能最好。固废与母液循环提高了废渣和废液处理过程中的资源利用效率,减少了对环境的不良影响。通过对硫酸钙晶须晶型的调控并赋予硫酸钙晶须发光特性,为探究硫酸钙晶须应用领域提供新方向,同时为稀土冶金的清洁化生产提供了新思路。 展开更多
关键词 固废处理 硫酸钙晶须 微波法 母液循环 晶型调控
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混合型稀土精矿工艺矿物学及气氛焙烧-稀硫酸浸出分离稀土矿物研究
3
作者 王亮 辛文彬 +4 位作者 李文博 邓永春 张小龙 姜银举 李健飞 《矿冶工程》 北大核心 2025年第2期113-117,共5页
在工艺矿物学研究基础上,针对某混合型稀土精矿提出了气氛焙烧-稀硫酸浸出的分离工艺。结果表明:混合型稀土精矿REO品位48.23%,主要矿相结构由氟碳铈矿、独居石、磷灰石、萤石构成,稀土元素主要赋存于氟碳铈矿与独居石中;混合型稀土精... 在工艺矿物学研究基础上,针对某混合型稀土精矿提出了气氛焙烧-稀硫酸浸出的分离工艺。结果表明:混合型稀土精矿REO品位48.23%,主要矿相结构由氟碳铈矿、独居石、磷灰石、萤石构成,稀土元素主要赋存于氟碳铈矿与独居石中;混合型稀土精矿在空气/氩气气氛下焙烧,独居石、磷灰石和萤石物相均未发生明显变化,物相转变的差异性主要由氟碳铈矿的反应造成。空气下氟碳铈矿转变过程为CeFCO_(3)→Ce_(7)O_(12)→Ce_(11)O_(20)→CeO_(2),氩气下氟碳铈矿转变过程为CeFCO_(3)→Ce_(7)O_(12)、Th_(0.5)Ce_(0.5)O_(1.84)→CeOF。稀土精矿经500℃空气气氛焙烧后稀硫酸浸出,F-REO、P-REO浸出率分别为86.67%、1.70%,700℃氩气气氛焙烧后对应的F-REO、P-REO浸出率分别为75.97%、13.33%,2种浸出渣中F-REO、P-REO含量(质量分数)分别为6.92%、26.02%和11.86%、21.81%,浸出渣均以独居石物相为主,通过气氛焙烧-稀硫酸浸出工艺达到了有效分离氟碳铈矿与独居石的目的。 展开更多
关键词 稀土 氟碳铈矿 独居石 混合型稀土精矿 工艺矿物学 气氛焙烧 矿相转变 硫酸浸出
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二元碱度对CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-CeO_(2)-La_(2)O_(3)渣系黏度和熔渣结构的影响 被引量：1
4
作者 赵付恒 辛文彬 +4 位作者 邓永春 张婧 姜银举 曹祚君 王利勇 《矿冶工程》 北大核心 2025年第1期92-96,102,共6页
为合理选择熔渣成分以服务于含稀土熔渣高效富集稀土,采用旋转柱体法和红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱研究了不同二元碱度条件下混合稀土渣系的黏度和熔体结构。结果表明:二元碱度为0.50、0.86、1.00、1.20时,1550℃下渣系对应的... 为合理选择熔渣成分以服务于含稀土熔渣高效富集稀土,采用旋转柱体法和红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱研究了不同二元碱度条件下混合稀土渣系的黏度和熔体结构。结果表明:二元碱度为0.50、0.86、1.00、1.20时,1550℃下渣系对应的黏度分别为1.30、0.87、0.60、0.36Pa·s,对应的活化能分别为268、220、216、202kJ;Q^(1)(Si)和Q^(2)(Si)在熔渣中的面积分数均在24%以上;随着二元碱度增加,桥氧(O^(0))面积分数减少,非桥氧(O^(-))和自由氧(O^(2-))面积分数增加,代表熔渣聚合度的K值逐渐从0.53降至0.10。随着二元碱度增加,熔渣结构体系趋于简单化是混合稀土渣系黏度降低的主要原因。 展开更多
关键词 稀土渣 碱度 黏度 熔渣结构 稀土 结晶相 渣系
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碱度和P_(2)O_(5)含量对CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-La_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系结晶行为影响研究
5
作者 曹祚君 辛文彬 +3 位作者 邓永春 姜银举 张婧 赵付恒 《稀有金属与硬质合金》 北大核心 2025年第4期15-22,29,共9页
为了更好地选择性富集含稀土渣中的稀土,对CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-La_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系进行熔化-冷却实验,通过XRD、SEM-EDS、EPMA等手段研究了碱度(CaO/SiO_(2)质量比)和P_(2)O_(5)含量(质量分数)对该渣系结晶行为的影响规律。... 为了更好地选择性富集含稀土渣中的稀土,对CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-La_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系进行熔化-冷却实验,通过XRD、SEM-EDS、EPMA等手段研究了碱度(CaO/SiO_(2)质量比)和P_(2)O_(5)含量(质量分数)对该渣系结晶行为的影响规律。结果表明,当P_(2)O_(5)含量不变时,随着碱度由0.86增加至1.20,渣系中的析出相由单一的富稀土相转变为富稀土相和钙铝黄长石相(Ca_(2)Al_(2)SiO_(7))两种物相共存;但碱度为1.20时,10%P_(2)O_(5)对Ca_(2)Al_(2)SiO_(7)相的析出具有抑制作用。另外,随着碱度的增加,富稀土相的面积分数和晶粒尺寸也随之增大,且其稀土含量变化不大。当碱度不变时,随着P_(2)O_(5)质量分数由0增加至10%,富稀土相的面积分数和平均晶体尺寸增大,但其稀土含量相对降低。综合考虑结晶相纯度和稀土富集程度,在较低碱度(R≤1.00)下加入5%~10%P_(2)O_(5)对CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-La_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系中的稀土富集和后续分离提取更为有利。 展开更多
关键词 CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-La_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系 碱度 P_(2)O_(5) 结晶行为 富稀土相 稀土富集
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氧化铈抛光粉体制备方法研究进展
6
作者 杨超凡 杨国胜 +3 位作者 王振峰 刘铃声 欧阳顺利 刘中兴 《中国有色冶金》 北大核心 2025年第4期38-50,共13页
氧化铈抛光粉能够形成化学机械拋光(CMP)作用,可满足精密抛光领域需求,具有抛光速度快、光洁度高、平整度高、抛光后产品使用寿命长的特点。该领域内,国际主要研究方向集中于氧化铈抛光粉的应用优化与拓展、氧化铈颗粒的大小形貌等对抛... 氧化铈抛光粉能够形成化学机械拋光(CMP)作用,可满足精密抛光领域需求,具有抛光速度快、光洁度高、平整度高、抛光后产品使用寿命长的特点。该领域内,国际主要研究方向集中于氧化铈抛光粉的应用优化与拓展、氧化铈颗粒的大小形貌等对抛光性能的影响、添加剂的引入及清洗方式等对表面缺陷等的回复作用、抛光粉粒径控制工艺等,而我国则在抛光粉粒径把控、优化生产工艺、缩短生产周期以及提高设备利用率等方面仍存在不足。氧化铈抛光粉的制备方法主要有固相法、液相法和气相法。固相法包括固相烧结法和固相机械法,通常能耗较高、反应时间较长;液相法包括水热法、溶胶-凝胶法、沉淀法、微波法和微乳液法等,这些方法在较低的温度下进行,能获得粒度更均匀的抛光粉,然而部分液相法工艺复杂,溶剂及副产物的处理亦需优化;气相法主要包括喷雾干燥法和喷雾热解法,其通过将溶液或悬浮液雾化成细小的液滴,然后在高温下迅速蒸发溶剂形成固体颗粒,能够生产出具有特定形态和大小的抛光粉。随着全球对环境保护意识的增强,开发低能耗、绿色合成方法已成为大势所趋,气相法和其他环境友好型合成方法将受到更多关注;未来的研究将更加注重氧化铈粉末的粒度和形貌控制,以满足不同领域的抛光需求。 展开更多
关键词 抛光粉 氧化铈 固相法 液相法 气相法 粒度控制 形貌控制 精密制造
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Hf含量对NiCoCrAlY黏结层合金相组成及高温氧化性能影响
7
作者 薛瑞 张婧 +4 位作者 辛文彬 宋希文 常振东 牟仁德 蔡妍 《材料工程》 北大核心 2025年第6期24-34,共11页
相组成和结构对于黏结层合金的抗高温氧化性能起着重要作用,而合金的抗高温氧化性能又直接影响其制备的热障涂层的服役性能与工作寿命。采用Thermo-Calc热力学计算、X射线衍射仪、场发射扫描电镜等分析手段研究不同Hf含量对NiCoCrAlY黏... 相组成和结构对于黏结层合金的抗高温氧化性能起着重要作用,而合金的抗高温氧化性能又直接影响其制备的热障涂层的服役性能与工作寿命。采用Thermo-Calc热力学计算、X射线衍射仪、场发射扫描电镜等分析手段研究不同Hf含量对NiCoCrAlY黏结层合金相组成和结构、1150℃等温氧化过程及Hf等元素分布特征的影响。热力学理论计算及室温组织观察结果表明,含0.5%(质量分数,下同)和1%Hf的黏结层合金相组成均以FCC_L12结构的γ′-Ni_(3)Al相与BCC_B2结构的β-NiAl相为主。Hf含量由0.5%增加到1%后,合金的液相线温度由1422℃降低为1418℃,固相线温度从1297℃降低至1287℃,凝固区间温度增加,α-Cr相析出温度由860℃提高到880℃,1000~1250℃温度范围内含0.5%Hf的黏结合金β-NiAl相含量高于1.0%Hf。不同Hf含量黏结层合金200 h等温氧化分析结果表明,氧化增重量与氧化时间曲线均符合典型抛物线氧化动力学规律。随着合金中Hf含量由0.5%增加到1.0%,合金的平均氧化速率由(0.15±0.008)g·m^(-2)·h^(-1)增加到(0.32±0.006)g·m^(-2)·h^(-1),拟合的抛物线氧化速率常数k_(p)则由4.163 g^(2)·m^(-4)·h^(-1)增加到9.337 g^(2)·m^(-4)·h^(-1)。氧化物相及形貌分析表明:氧化后合金表面主要由致密的Al_(2)O_(3)组成;由合金截面观察到深灰色衬度的Al_(2)O_(3)膜,氧化膜中还分布着白色衬度的HfO_(2)相,且随着Hf含量上升,氧化膜中分布着的HfO_(2)由不连续的点状分布转变为长条形的连续分布,内氧化的HfO_(2)颗粒数量与面积增加,贫Al层的厚度也大大提升。 展开更多
关键词 黏结层 高温氧化 Hf改性 相组成 NiCoCrAlY合金
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改性元素Re对NiCoCrAlY黏结层合金组织及性能的影响
8
作者 常振东 张婧 +3 位作者 辛文彬 牟仁德 宋希文 蔡妍 《材料工程》 北大核心 2025年第6期35-43,共9页
MCrAlY黏结层材料的相组织及性能对提高涡轮叶片热障涂层服役稳定性和使用寿命至关重要。采用Thermo-Calc热力学计算软件、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、透射电镜、热膨胀仪等研究了Re改性NiCoCrAlY黏结层合金的组织特征、热膨胀性和... MCrAlY黏结层材料的相组织及性能对提高涡轮叶片热障涂层服役稳定性和使用寿命至关重要。采用Thermo-Calc热力学计算软件、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、透射电镜、热膨胀仪等研究了Re改性NiCoCrAlY黏结层合金的组织特征、热膨胀性和抗高温氧化性。结果表明:改性黏结层合金以β-NiAl相为主还有少量σ-CoCr、α-Cr、Ni_(5)Y相,稀土元素Y与Ni结合形成Ni_(5)Y,改性元素Re则主要固溶于α-Cr和σ-CoCr相。当温度由室温升高到1200℃时,改性黏结层合金的热膨胀系数为(18.1±0.1)×10^(-6) K^(-1)。当1100℃等温氧化时间达到100 h,氧化膜和贫铝层厚度分别为(2.44±0.09)μm和(2.53±0.33)μm,氧化速率为(0.06±0.01)g·m^(-2)·h^(-1),达到完全抗氧化级对氧化速率的要求。与常规MCrAlY黏结层合金相比,1200℃热膨胀系数减小了12%,1100℃氧化100 h的增重速率降低了25%,即Re改性NiCoCrAlY黏结层合金具有更低的热膨胀性和更高的抗氧化性,能够为高性能MCrAlY黏结层材料的研制提供设计思路。 展开更多
关键词 NiCoCrAlY黏结层合金 Re改性 热膨胀性 抗氧化性
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固体氧化物燃料电池Pr_(1+x)Ba_(1-x)Fe_(2)O_(5+δ)阴极材料的制备及电化学性能研究
9
作者 薛柯 蔡长焜 +2 位作者 谢满意 李舒婷 安胜利 《无机材料学报》 北大核心 2025年第4期363-371,I0001-I0004,共13页
PrBaFe_(2)O_(5+δ)(PBF)是中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)技术最有前途的阴极材料之一。虽然,PBF的极化面电阻(ASR)与Co基阴极材料相近,但电子电导率低了一个数量级。针对此问题,目前已报道了各种掺杂优化策略。本研究用过量Pr替换PB... PrBaFe_(2)O_(5+δ)(PBF)是中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)技术最有前途的阴极材料之一。虽然,PBF的极化面电阻(ASR)与Co基阴极材料相近,但电子电导率低了一个数量级。针对此问题,目前已报道了各种掺杂优化策略。本研究用过量Pr替换PBF中的Ba,采用溶胶-凝胶法成功合成了PBF和Pr_(1+x)Ba_(1-x)Fe_(2)O_(5+δ)(PBFx,x=0.01、0.02、0.04)材料,并评价了其作为IT-SOFC阴极的电化学性能。结果表明,x=0.01时,过量Pr进入PBF的晶格间隙;x≥0.02时,过量0.01(摩尔分数)的Pr进入间隙位置,其余过量Pr置换PBF中的Ba。在650~800℃范围内,Pr过量提高了PBF的电导率,其中,PBF0.01的电导率最高,达到109.21 S·cm^(-1),提高了76%,这是由于Pr过量使电子传输路径缩短。而且,Pr过量使阴极产生的晶格应变和晶格位错密度降低了氧还原反应(ORR)活性,导致ASR略微增加。最终,本研究制备的Ni-SDC|SDC|PBF_(0.01)(SDC:Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(2-δ))单电池的峰值功率密度比PBF器件提高了49%,表明Pr过量可以显著提升阴极材料的电化学性能。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 PrBaFe_(2)O_(5+δ) 阴极 电化学性能
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混合澄清萃取槽的研究进展
10
作者 边雪 高圣然 +2 位作者 李天照 常宏涛 桑晓云 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第5期466-475,共10页
液-液萃取作为湿法冶金中实现元素分离与高纯产品制备的关键技术,其核心设备混合澄清萃取槽的结构设计与优化能够直接影响萃取效率及产品质量.本文中系统综述了近年来混合澄清萃取槽优化设计的研究进展,聚焦混合室与澄清室的结构创新、... 液-液萃取作为湿法冶金中实现元素分离与高纯产品制备的关键技术,其核心设备混合澄清萃取槽的结构设计与优化能够直接影响萃取效率及产品质量.本文中系统综述了近年来混合澄清萃取槽优化设计的研究进展,聚焦混合室与澄清室的结构创新、搅拌桨桨型设计等关键环节,对比分析了各类优化方案的优势与局限性.同时,探讨了数值模拟技术在混合澄清萃取槽结构优化中的应用效果,为该设备的优化设计提供理论依据与技术支撑. 展开更多
关键词 液-液萃取 混合澄清萃取槽 结构优化
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