电解剥离-生物质酸浸回收废旧锂电池

采用电解剥离-浸出正极材料、P204萃取除铝、秸秆硫酸浸出电池渣、草酸沉钴等工艺回收废旧锂电池中的钴。结果表明:经过20~30 min的电解剥离,实现了电池粉与铝箔的分离,钴的浸出率为50%,电流效率为70%;通过两次P204错流萃取除铝后,萃余液中Al3+含量可以降到0.4 mg/L,而钴却未损失;燕麦秸秆粉-硫酸浸出电池渣中钴的最佳工艺条件如下:硫酸2 mol/L、1 g电池渣加入0.5~0.7 g麦秆粉,固液比1:10,在80~90℃反应1~2 h,钴的浸出率达到98%以上;经三级浸出,COD的含量可降至1.3 g/L左右;草酸沉钴调节溶液温度为50℃,pH为2,保持n(2?Co)/n(2?42OC)=1,1 h后钴的一次沉淀率达到92%以上,滤液pH为0.2,其滤液可作为电解浸出液循环使用。     

从低冰镍中高效浸提Ni、Cu、Co

以低冰镍为研究对象,采用FeCl_3-HCl溶液体系高效浸提目标金属Ni、Cu、Co,系统地研究FeCl_3溶液的浓度、盐酸溶液的浓度、浸出温度和时间对Ni、Cu、Co浸出率的影响,并对Ni的浸出动力学进行探讨。结果表明:在最优浸出条件下,即FeCl_3溶液的浓度为1.0 mol/L、盐酸溶液的浓度为0.5 mol/L、浸出温度90℃、浸出时间7 h时,Ni、Cu、Co浸出率分别达到98.4%、98.9%和97.3%。当温度为60~90℃时,Ni的浸出反应符合未反应核收缩模型,代入动力学方程分析后发现,Ni浸出反应过程是界面化学反应控速,表观活化能为38.4kJ/mol。     

橙皮还原浸出废旧锂电池正极材料有价金属

为了促进废旧锂电池的高效环保浸出,研究了一种利用橙皮作为有机还原剂,高效浸出废旧锂电池正极材料中金属的方法。结果表明：橙皮的添加显著提高了柠檬酸浸出剂的性能,实现了锂、镍、钴和锰的高浸出率,最佳浸出条件为柠檬酸浓度2 mol/L、橙皮用量40 g/L、浸出温度95℃、液固比20∶1、搅拌速度300 r/min、浸出时间120 min。利用Design Expert 10推导出了一个浸出模型,能精确预测金属的浸出率。动力学研究表明,锂、镍、钴和锰的表观活化能分别为64.95、67.71、66.65和72.8 kJ/mol,说明正极材料浸出过程主要受化学反应控制。通过对比OP浸出前后的SEM像,验证了橙皮还原能力可用还原糖理论进行解释。     

湿法炼锌净化渣酸浸的动力学

对湿法炼锌净化渣的浸出动力学进行了研究,并探讨了硫酸浓度、反应温度、粒度等对钴、锌浸出率的影响规律。从动力学的角度分析了整个浸出过程,得到优化条件：液固比50：1(mL/g),硫酸浓度100 g/L,反应温度70°C,粒度75~80μm,反应时间20 min。在此优化条件下钴的浸出率为99.8%,锌的浸出率为91.97%。结果表明：在硫酸体系中钴的浸出符合不生成固体产物层的“未反应收缩核”模型。通过 Arrhenius 经验公式求得钴和锌表观反应活化能分别为11.693 kJ/mol和6.6894 kJ/mol,这表明浸出过程受边界层扩散控制。     

电化学还原技术从废旧锂离子电池中浸出LiCoO_2

基于电化学还原技术,提出在低酸度溶液中电解浸出废旧锂离子电池正极片(LiCoO2)的新方法。线性伏安扫描结果表明:LiCoO2的还原峰电位为0.30 V(vs SCE),验证了此方法的可行性。通过条件实验对影响钴和铝浸出率的各因素进行考察,得到电解浸出的最佳条件:电流密度15.6 mA/cm2、硫酸浓度40 g/L、柠檬酸浓度36 g/L、温度45℃、时间120 min。在此优化条件下,钴和铝的浸出率分别为90.8%和7.9%。电解浸出后,可直接回收铝箔,用扫描电子显微镜(SEM)对铝箔表面进行观察,结果表明:铝箔在浸出过程中的腐蚀深度远小于其表面原有点蚀坑的深度。     

燕麦秸秆酸浸回收废旧锂电池中Co的动力学

以生物质燕麦秸秆粉为还原剂,在硫酸条件下酸浸回收废旧锂电池中的Co,并对其浸出过程进行动力学研究。结果表明:0~20 min酸浸Co的过程为反应核收缩模型,表观活化能为27.5 k J/mol;30~150 min(低于80℃)Co的浸出过程也符合反应核收缩模型,表观活化能为28.32 k J/mol,受扩散和化学反应混合控制,其中又以化学反应控制为主。在液固比为10 m L/g,单位质量电池渣所用麦秆粉量0.7 g、硫酸浓度2 mol/L、温度90℃、反应时间2 h的条件下,电池粉中Co的浸出率达到99%以上。     

采用Na2SO3溶液从硒渣中选择性浸出Se及其动力学

采用SO2还原沉金后液制得硒渣,再用Na2SO3选择性浸出硒渣,使Se得到有效分离;通过研究浸出过程中Se浸出率随时间的变化,建立该反应的动力学方程,确定Na2SO3溶液浓度、液固比、搅拌速度及反应温度对Se浸出率的影响,并计算相应的表观活化能。结果表明:增加Na2SO3溶液浓度和升高反应温度可以较大幅度提高Se的浸出率,液固比和搅拌速度对浸出Se的影响较小;Na2SO3浸出Se过程为Avrami模型混合控制,其特征参数n和表观活化能E分别为0.235和20.847 kJ/mol,Se的浸出率受反应温度的影响较大。     

废三元锂离子电池正极材料脱锂渣的淀粉还原浸出动力学（英文）

以淀粉为还原剂从废三元锂离子电池(LIBs)正极材料脱锂渣中回收Ni、Co和Mn,并研究其浸出动力学和机理。系统地研究搅拌速率、浸出温度、H2SO4浓度和淀粉用量对Ni、Co和Mn浸出率的影响。结果表明,在搅拌速率为500 r/min、硫酸浓度为1.5 mol/L、淀粉用量为6 g/L、浸出温度为80℃和浸出时间为60 min的优化条件下,Ni、Co和Mn的浸出率分别达到98.07%、96.52%和98.06%。根据冶金过程液固反应动力学模型,脱锂渣的浸出动力学可以用化学反应控制的未反应收缩核模型很好地进行描述。在浸出反应中,Ni、Co和Mn的表观反应活化能分别为93.32、102.84和95.68 k J/mol,H₂SO₄的表观反应级数分别为0.9225、1.0335和1.1285。淀粉容易制取、成本低,可取代传统还原剂用于从废三元锂电池中提取有价金属。     

含锗真空炉渣在HCl-CaCl2-H2O体系中浸出锗的动力学研究

为提高真空炉渣中锗的浸出率提供理论依据,对含锗真空炉渣在HCl-CaCl2-H2O体系中锗的浸出动力学进行了研究。结果表明,浸出过程属于生成固体产物层的"未反应核收缩模型",其宏观动力学方程为:1–2/3x–(1–x)2/3=4.66×10-3CHCl1.027CCaCl21.046d-0.862exp(–21068/RT)t,表观活化能为21.068kJ/mol,浸出过程受灰分层扩散控制;提高盐酸的浓度、氯化钙浓度、浸出温度、液固比及减小矿物粒度均可加快锗的浸出速度,提高锗的浸出率。     

煤粉炉高铝粉煤灰碱溶脱硅反应动力学

以内蒙古中西部地区某电厂煤粉炉高铝粉煤灰为对象,研究NaOH溶液脱除粉煤灰非晶态SiO2过程中搅拌速度、反应温度、NaOH溶液初始浓度对粉煤灰非晶态SiO2浸出率的影响,通过实验数据与液固多相反应缩芯模型拟合的方法确定动力学规律及动力学方程。结果表明:SiO2的浸出过程分为2个阶段,反应前期为表面反应控制,表观活化能为80.15 kJ/mol;反应后期为固膜扩散控制,表观活化能为29.93 kJ/mol。结合动力学实验结果及扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析可知,随着反应的进行,固相产物逐渐附着于粉煤灰表面形成固膜导致控制步骤转变。     

废旧三元锂离子电池正极材料的淀粉还原浸出工艺及其动力学

根据淀粉在稀酸或加热条件下可水解为还原性单糖的性质,以淀粉作为还原剂,采用酸浸出方法对从废旧三元锂离子电池正极材料中回收Li、Ni、Co、Mn的浸出工艺进行研究;分别考察酸度、淀粉浓度、固液比、浸出温度和浸出时间对4种有价金属浸出率的影响。结果表明:在最佳条件即2mol/LH_2SO_4、4g/L淀粉、固液比50g/L、浸出温度80℃、浸出时间120min时,Li、Ni、Co、Mn的浸出率分别达到98.55%、97.6%、96.73%以及91.92%。此外,基于对数定律方程对浸出动力学参数进行了拟合,表现出较好的线性相关度,计算得出Li、Ni、Co、Mn的表观活化能分别为14.8、21.3、24以及26.4kJ/mol。浸出渣的XRD谱和SEM像显示其主要物相为C和MnO2。     

混合铜渣的微波浸出（英文）

在微波炉中采用双氧水和乙酸溶液浸出由转炉和闪速炉渣组成的混合铜渣。该混合铜渣含51%Fe_2O_3、3.8%CuO、3.2%Zn。研究表明,对混合渣浸出率影响较大的因素有:浸出时间,液固比,双氧水浓度和乙酸浓度。在最优的浸出条件下:乙酸浓度4 mol/L,双氧水浓度4 mol/L,微波功率900 W,浸出时间30 min,液固比25 mg/L,浸出温度100°C,铜、铁、锌的浸出率分别可达到95%、1.6%和30%。与传统的浸出工艺相比较,微波浸出可缩短浸出时间,同时,可选择性浸出渣中的金属元素。动力学研究表明,渣中金属元素的浸出可用一收缩未反应核模型来描述,浸出反应的表观活化能为16.64 kJ/mol,反应级数为1.09.     

基于改性沥青粘结剂的TiB2-C复合阴极抗碱金属渗透性能

以树脂(沥青、呋喃、酚醛)改性沥青为粘结剂制备了铝电解用TiB2-C复合阴极,考察其在[K3AlF6/Na3AlF6]-AlF3-Al2O3熔体中的低温电解膨胀性能;采用TGA对改性沥青的结焦过程动力学进行研究。结果表明,与原始沥青基TiB2-C复合阴极相比,改性沥青基TiB2-C复合阴极的低温电解膨胀率均有所降低。树脂(呋喃、酚醛、环氧)改性沥青基TiB2-C复合阴极的电解膨胀率分别为:1.61%、1.62%、1.68%,之间相差不大,与原始沥青基TiB2-C复合阴极相比,最大降幅达到了13.77%;粘结剂热解过程的表观活化能大小与复合阴极的电解膨胀率有关,活化能越高,其所对应复合阴极的电解膨胀率越低。呋喃、酚醛、环氧改性沥青粘结剂热解过程的表现活化能分别为:66.25kJ/mol,57.07kJ/mol和63.24kJ/mol,而未改性沥青热解过程的表观活化能仅为47.21kJ/mol,这正好解释了前述高温电解质熔体中阴极电解膨胀率的测试结果。     

氢氧化钠-磷酸盐浸出白钨矿精矿动力学（英文）

以低品位白钨精矿为研究对象,在高压反应釜体系中研究白钨精矿在氢氧化钠-磷酸盐溶液中的反应动力学,考察搅拌速度(300～600r/min)、反应温度(353～383K)、氢氧化钠浓度(1.69～6.76mol/L)和磷酸盐浓度(0.68～1.69 mol/L)对WO_3浸出率的影响。结果表明,WO_3浸出率与搅拌速度无关,但随着反应温度、氢氧化钠浓度和磷酸盐浓度的增加而升高。实验结果遵循收缩核模型,即浸出速率由原料和产物的表面化学反应控制。浸出反应的表观活化能为49.56kJ/mol,氢氧化钠浓度和磷酸盐浓度的反应级数分别为0.27和0.67。该浸出过程动力学方程可以根据相关结果和数据建立。     

氨浸法从含砷石灰铁盐渣中回收铜的动力学

以氨浸法从含砷石灰铁盐渣中回收铜,研究从该类废渣中回收铜的可行性、工艺条件和动力学。结果表明:氨水和碳酸铵组成的浸取体系为适宜的浸取剂,当总氨浓度为5 mol/L、与铵盐浓度比为2:3、液固比为4:1时,铜的浸出率达到60.80%。动力学研究表明:铜的浸出过程在288~328 K内符合"未反应核缩减"模型,浸出过程主要受内扩散步骤控制,经拟合获得浸出动力学方程,浸出表观活化能为41.12 kJ/mol。     

含Ti高炉渣酸解动力学

研究了363-383 K范围内,使用稀硫酸(20％-60％)酸解含Ti高炉渣的酸解动力学.实验条件下的化学反应过程为化学反应控制,用生成固体产物层的未反应核缩减模型可描述为1-(1-x)1/3=kMBcnAt/(roρwB)=Kt.将实验结果与模型关联,求出的酸解反应级数n=1.222,表观活化能为87.01 kJ/mol,K=5.090×104×(10.59+1/r0)cA1.222e-10.465×103/T.通过实验验证,TiO2酸解率低于90％时与模型很好符合.     

氨基膦酸树脂对铅的吸附性能及机理

研究了Pb2 在氨基膦酸树脂上的吸附行为 ,结果表明 :树脂的静态饱和吸附容量为 82 2mg/ g ;用 0 .5mol/L的HCl和 0 .2～ 0 .3mol/L的EDTA洗脱 ,洗脱率分别为 97%和 99%以上。测得吸附热力学参数分别为 :ΔH =9.0 4kJ/mol,ΔG =- 3.99kJ/mol,ΔS =43.7J/ (mol·K)。等温吸附服从Freundlich经验式 ;表观活化能Ea=13.8kJ/mol;表观速率常数k2 98=2 .2 8× 10 -5s-1;树脂功能基与Pb2 的配位比为 2∶3。用化学和红外光谱的方法探讨了树脂对Pb2 的吸附机理。     

金精矿碘化浸出过程动力学

采用碘-碘化物体系对金精矿进行浸出,通过实际矿石的浸出试验考察搅拌速度、浸出温度、碘浓度及碘离子浓度对金精矿碘化浸出反应动力学的影响。结果表明:提高搅拌速度对金的浸出有不利影响;通过对影响该体系动力学参数的考察,发现其符合核收缩模型,反应过程总体由界面化学反应控制,其表观活化能为31.674kJ/mol,碘浓度和碘离子浓度的反应级数分别为1和0.5,建立了金精矿碘化浸出过程的反应速率方程。     

以废茶叶为还原剂在硫酸溶液中还原浸出氧化锰矿（英文）

采用废茶叶在硫酸溶液中还原浸出加蓬和湘西氧化锰矿石,探索废茶叶用量、硫酸浓度、固液比、浸出温度和反应时间对浸出过程的影响。对加蓬氧化锰矿,优化的浸出条件为:氧化锰矿与废茶叶的质量比10:4、硫酸浓度2.5 mol/L、固液比7.5:1、浸出温度368 K、浸出时间8 h;在此条件下,加蓬氧化锰矿的浸出率几乎达100%。对于湘西氧化锰矿,优化浸出条件为:氧化锰矿与废茶叶的质量比10:1、硫酸浓度1.7 mol/L、液固比7.5:1、温度368 K、浸出时间8 h;在此条件下,锰的浸出率达到99.8%。氧化锰矿的还原浸出过程符合内扩散控制模型,加蓬和湘西氧化锰矿石的还原浸出反应表观活化能分别为38.2 kJ/mol和20.4 kJ/mol。采用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对浸出前、后的锰渣进行表征。     

氯化浸取钢渣中钒的动力学研究

为了提高湿法浸出低钒钢渣中钒的浸出率,并为湿法浸出低钒钢渣中钒提供理论依据,从动力学角度分析整个浸出过程,并考察温度、液/固比、浸出时间和搅拌速度对浸出过程的影响。结果表明,在90℃,液/固比为10:1以及4.0mol/L盐酸,过氧化氢8.0mL,浸取90min条件下,低钒钢渣中钒的浸出率可达到98.8%。通过正交实验和动力学推导,得到描述浸出过程的经验方程。低钒钢渣湿法浸出钒的动力学模型为未反应收缩核模型,浸出过程的表观活化能为7.21kJ/mol。该模型表明浸出过程中的控制步骤取决于边界层的扩散速度。提高温度、液/固比和浸出时间,均可增加钒的浸出速度,提高钒的浸出率。