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湿法磷酸体系磷石膏结晶过程与机理研究

无机盐工业 2022年第7期54卷 110-116页

作者：贺雷朱干宇郑光明武文粉张建波李防李会泉陈雯昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093 中国科学院过程工程研究所中科院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心宜都兴发化工有限公司中国科学院大学化学工程学院

湿法磷酸生产过程中硫酸钙结晶制约着磷石膏的品质,良好的硫酸钙结晶不仅能提高磷收率,还有利于磷石膏资源化利用。针对硫酸钙结晶调控问题,系统考察了在添加正辛醇条件下硫酸钙物相形貌随反应时间的变化规律,综合研究了磷石膏晶体结构... 详细信息

湿法磷酸生产过程中硫酸钙结晶制约着磷石膏的品质,良好的硫酸钙结晶不仅能提高磷收率,还有利于磷石膏资源化利用。针对硫酸钙结晶调控问题,系统考察了在添加正辛醇条件下硫酸钙物相形貌随反应时间的变化规律,综合研究了磷石膏晶体结构变化和生长规律。结果表明,反应时间为7 h时磷石膏内残余总磷为0.36%,其中水溶性磷为0.18%,磷收率达到98.79%;磷石膏以(002)为主要晶面生长,结晶过程分为磷矿酸解、硫酸钙晶体颗粒长大、晶体破碎与二次结晶3个阶段,均匀的二水硫酸钙板条状结晶有助于提高磷石膏洗滤性能和洗涤效果。通过磷石膏结晶调控和变化过程研究,为湿法磷酸生产工艺参数选择和硫酸钙结晶过程调控提供参考和基础支撑。

关键词：湿法磷酸磷石膏硫酸钙结晶调控

燃煤电厂废旧SCR脱硝催化剂中TiO2载体的回收与再利用

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化工学报 2017年第11期68卷 4239-4248页

作者：戚春萍武文粉王晨晔李会泉中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 中丹学院北京100190

以燃煤电厂废弃SCR脱硝催化剂为研究对象,考察了浸出时间、温度、液固比和NaOH浓度对碱浸过程Al、Si、V、W、Ti等元素浸出率以及浸出渣比表面积、孔容的影响。结果表明,碱浸的最优工艺条件为反应时间180 min、温度160℃、液固比15 ml·g... 详细信息

以燃煤电厂废弃SCR脱硝催化剂为研究对象,考察了浸出时间、温度、液固比和NaOH浓度对碱浸过程Al、Si、V、W、Ti等元素浸出率以及浸出渣比表面积、孔容的影响。结果表明,碱浸的最优工艺条件为反应时间180 min、温度160℃、液固比15 ml·g^(-1)、NaOH浓度2.5 mol·L^(-1)。在最优工艺条件下得到的浸出渣主要成分为锐钛矿型TiO_2,经稀硫酸洗涤后作为载体,通过负载与新鲜催化剂相同含量的WO_3和V_2O_5,制备了V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂。对催化剂进行脱硝活性评价,结果表明,再生载体制备的催化剂脱硝活性恢复至新鲜催化剂水平,300℃时NO转化率达到97.8%,且具有良好的抗硫抗水性。

关键词：燃煤电厂烟气脱硝选择性催化还原废弃催化剂 TiO2载体再利用

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复合提锂吸附剂的成型工艺及性能研究

离子交换与吸附 2023年第2期39卷 97-110页

作者：于丽丽武文粉李少鹏侯新娟张建波李会泉中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所中国科学院大学化学工程学院

针对离子筛成型时成型工艺参数不明确的问题，以Li1.33Mn1.67O4为研究对象，使用反溶剂成型法合成复合吸附剂P-LMO，进行成型工艺及性能的研究。通过对进料管径、进料速度、反溶剂搅拌速度、聚氯乙烯(PVC)的聚合度、PVC和溶剂的配比等... 详细信息

针对离子筛成型时成型工艺参数不明确的问题，以Li1.33Mn1.67O4为研究对象，使用反溶剂成型法合成复合吸附剂P-LMO，进行成型工艺及性能的研究。通过对进料管径、进料速度、反溶剂搅拌速度、聚氯乙烯(PVC)的聚合度、PVC和溶剂的配比等因素考察离子筛成型的规律，确定最佳合成条件为进料管径3.2mm、进料速度1～3mL/min、反溶剂搅拌速度50～200rpm、PVC的聚合度1300、PVC和溶剂配比为75mg/mL时，获得粒径为3mm的球形复合吸附剂。通过对比磨损率和硬度确定PVC理论添加量为20%。吸附实验结果表明，在pH=10、锂离子初始浓度为150mg/L的溶液中吸附40h，吸附达到平衡，吸附容量为7.5mg/g。

关键词：成型离子交换离子筛锂

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二次铝灰水解渣分质利用研究

轻金属 2022年第1期 40-46页

作者：黄形中李占兵李少鹏武文粉刘青青李会泉中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

二次铝灰是一次铝灰回收金属铝产生的危险废物,我国二次铝灰年排放量超过400万吨,目前通常采用水解技术进行脱氮预处理,但水解渣利用难度较大。针对上述问题,本文提出了二次铝灰水解渣温和碱溶-稀酸除杂-成型烧结回收活性铝并制备耐火... 详细信息

二次铝灰是一次铝灰回收金属铝产生的危险废物,我国二次铝灰年排放量超过400万吨,目前通常采用水解技术进行脱氮预处理,但水解渣利用难度较大。针对上述问题,本文提出了二次铝灰水解渣温和碱溶-稀酸除杂-成型烧结回收活性铝并制备耐火材料骨料的利用工艺,系统考察了温和碱溶过程和稀酸除杂过程中反应时间、温度、浓度等因素对铝溶出率以及碱金属氧化物脱除率的影响,以实现活性铝的溶出及镁铝尖晶石和刚玉复合相耐火材料骨料的制备。结果表明,温和碱溶过程的适宜条件为反应时间0.5 h,氢氧化钠浓度200 g/L,反应液固比3 mL/g,反应温度75℃下,铝溶出率为23.03%,溶液铝浓度为17.57 g/L;稀酸除杂过程的适宜条件为反应时间0.5 h,盐酸浓度70 g/L,反应液固比7 mL/g,反应温度45℃下,所得含铝渣相中∑(Na,K)_(2)O<0.6%,所制备镁铝尖晶石-刚玉复合相材料体积密度为2.51 g/cm^(3),显气孔率为17.1%,Al_(2)O_(3)含量78.08%,可作为耐火材料骨料使用。本研究可为二次铝灰的资源化利用提供新的研究思路。

关键词：二次铝灰温和碱溶稀酸除杂耐火材料骨料水解渣

V2O5-WO3/TiO2烟气脱硝催化剂失活前后元素的赋存特征

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过程工程学报 2016年第5期16卷 794-801页

作者：武文粉包炜军李会泉戚春萍中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学化学院北京100049

研究了火电厂烟气脱硝过程中新催化剂和运行35000 h后不可直接再生失活催化剂的元素分布规律和表面结合方式等特征.结果表明,在气体体积空速为30000 h^-1、NH3/NO体积比为0.8及O2体积含量为5%条件下,失活催化剂脱硝率在200℃仅为41%,在2... 详细信息

研究了火电厂烟气脱硝过程中新催化剂和运行35000 h后不可直接再生失活催化剂的元素分布规律和表面结合方式等特征.结果表明,在气体体积空速为30000 h^-1、NH3/NO体积比为0.8及O2体积含量为5%条件下,失活催化剂脱硝率在200℃仅为41%,在250-400℃比新催化剂下降8%.失活催化剂晶型仍为锐钛型Ti O2,但整体蜂窝状结构塌陷,化学磨损导致晶体粒径降至37.2 nm.催化剂表面Fe,K,Al,As等杂质元素非均匀沉积,使孔容减小10.44%.对比新催化剂,失活催化剂中锐钛型Ti O2载体呈现非均匀分布,且表面V/Ti原子比降低29.53%,V^4＋/（V^4＋＋V^5＋）价态比降低25.89%,使表层酸性位减少,导致催化剂低温活性明显降低.

关键词：选择性催化还原脱硝催化剂失活元素赋存特征光谱分析

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二次铝灰酸解渣温和脱硅制备镁铝尖晶石

有色金属（冶炼部分） 2022年第10期 58-66页

作者：侯佳鑫李占兵李少鹏李会泉武文粉庄艳歆东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室沈阳110819 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京110190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

二次铝灰是铝工业熔铸过程产生的危险废弃物,可用于制备高值镁铝尖晶石材料,但其中的硅易转化为低膨胀性硅酸盐,影响产品品质。提出二次铝灰酸解渣温和脱硅—成型烧结制备镁铝尖晶石工艺,考察了NaOH浓度、液固比、温度和时间对脱硅率的... 详细信息

二次铝灰是铝工业熔铸过程产生的危险废弃物,可用于制备高值镁铝尖晶石材料,但其中的硅易转化为低膨胀性硅酸盐,影响产品品质。提出二次铝灰酸解渣温和脱硅—成型烧结制备镁铝尖晶石工艺,考察了NaOH浓度、液固比、温度和时间对脱硅率的影响,并对脱硅过程进行了动力学计算与转化行为分析。结果表明,脱硅过程的最优反应条件为:NaOH浓度100 g/L、液固比6 mL/g、反应温度70℃、反应时间10 min,硅脱除率可达49.60%。当轻质氧化镁添加量20%、成型压力150 MPa、烧结温度1 600℃、烧结时间3 h时,所制备的镁铝尖晶石体积密度为2.76 g/cm^(3),显气孔率为21.85%,满足工业使用要求。本研究可为二次铝灰的资源化利用提供新思路。

关键词：二次铝灰温和脱硅镁铝尖晶石烧结酸解渣

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二次铝灰中氟氮物相的光谱分析

光谱学与光谱分析 2022年第11期42卷 3588-3594页

作者：黄形中武文粉李占兵李会泉刘青青李少鹏中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

二次铝灰是电解铝、铝加工、铝回收行业产生的危险废物,不同生产过程排放的二次铝灰具有矿相复杂、化学组成波动大的特点,造成现有处置技术对各类二次铝灰的处理效果差异较大,资源化利用率低。通过明确典型铝合金生产过程排放二次铝灰... 详细信息

二次铝灰是电解铝、铝加工、铝回收行业产生的危险废物,不同生产过程排放的二次铝灰具有矿相复杂、化学组成波动大的特点,造成现有处置技术对各类二次铝灰的处理效果差异较大,资源化利用率低。通过明确典型铝合金生产过程排放二次铝灰中含氮、含氟物相等毒害组分的赋存形态及分布规律,判断氟氮物相形成途径,有利于开发高适性的二次铝灰无害化技术,实现二次铝灰中毒害组分和有价组分的高效分离,有效解决其资源化利用难题。结合化学与仪器分析,利用X射线衍射、X射线荧光光谱定量研究了生产过程中不同系列三种铝合金产生的二次铝灰中含氟物相、含氮物相等物相含量,采用X射线光电子能谱、扫描电子显微镜与能谱系统分析氟、氮元素的结合形态和分布特征。结果表明,使用光谱分析方法与化学分析方法对二次铝灰中氮化物、氟化物的定量检测结果基本相符。铝-硅、铝-镁、铝-镁-硅三种系列铝合金生产过程得到的二次铝灰中含氮物相含量为4.30%~5.48%,含氮物相均主要以AlN形式存在,由生产过程中铝熔体与氮气反应生成物进入二次铝灰。AlN主要分布在体相中,颗粒形貌呈球端条状或棱块状,以游离单独颗粒或与含铝物相连生的形式存在;二次铝灰中含氟物相含量为1.04%~2.29%,铝-硅系列合金生产过程得到的二次铝灰中含氟物相以NaF,CaF_(2),MgF_(2)和Na_(3)AlF_(6)形式存在,在铝-镁、铝-镁-硅合金生产得到的二次铝灰中含氟物相以CaF_(2),MgF_(2)和KF形式存在;含氟物相均作为添加剂在铝产品生产过程中进入二次铝灰,在二次铝灰生成过程中未发生其他反应生成新相。三种样品中含氟物相在表面富集,形貌呈团絮状或不规则块状,以附着、包覆大颗粒,与其他组分连生、游离单独颗粒的形式存在。本研究可为二次铝灰中氟、氮等毒害杂质的脱除提供理论依据及基础支撑。

关键词：二次铝灰氟化物氮化物物相分析赋存形态

废SCR脱硝催化剂中砷元素赋存形态与氧化碱浸脱除

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材料导报 2021年第5期35卷 5001-5010页

作者：赵晨武文粉孟子衡李会泉王晨晔王兴瑞中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

以燃煤电厂废SCR脱硝催化剂为研究对象,通过XPS、ICP等检测方法研究废催化剂中杂质As元素的含量及赋存形态,发现废SCR催化剂中As元素存在形态为As_(2)O_(3)与As_(2)O_(5)。采用氧化碱浸技术,将难与NaOH反应的As_(2)O_(3)氧化为更易反应... 详细信息

以燃煤电厂废SCR脱硝催化剂为研究对象,通过XPS、ICP等检测方法研究废催化剂中杂质As元素的含量及赋存形态,发现废SCR催化剂中As元素存在形态为As_(2)O_(3)与As_(2)O_(5)。采用氧化碱浸技术,将难与NaOH反应的As_(2)O_(3)氧化为更易反应的As_(2)O_(5),实现不同价态As元素的深度脱除。分别研究了氧化剂种类、氧化剂浓度、浸出剂浓度、反应温度、时间、液固比等因素对As元素脱除率的影响规律。结果表明,当反应温度为30℃、反应时间为4 h、H_(2)O_(2)浓度为5%(质量分数)、NaOH浓度为10%(质量分数)、液固比为2 mL/g时脱砷效果最佳,废催化剂中As含量由1334×10^(-6)降低至50×10^(-6),脱除率达到98.5%。所得产物为脱砷后催化剂,主要由锐钛矿型TiO_(2)与少量WO_(3)组成。通过EPR、XPS技术对H_(2)O_(2)强化浸出的反应机理进行研究,发现废SCR催化剂中V元素主要以V^(4+)、V^(5+)两种价态存在,其与NaOH反应生成的HV_(2)O_(5)^(-)、VO4^(3-)和H_(2)O_(2)引发的类Fenton反应,可产生具有强氧化性的羟基自由基,将难以脱除的As^(3+)氧化为更易溶于碱液的As^(5+),提高As元素的脱除率。

关键词：废SCR脱硝催化剂砷废物处理高级氧化工艺浸取

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碱溶法回收废SCR脱硝催化剂中的二氧化钛

过程工程学报 2019年第S1期19卷 72-80页

作者：武文粉李会泉孟子衡王晨晔王兴瑞赵晨中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

采用碱溶法分离回收燃煤电厂废SCR脱硝催化剂中的载体成分TiO2,通过正交实验考察了Na OH浓度、反应温度、固液比和转速对碱溶法回收TiO2过程中主要杂质W浸出分离、W和Ti浸出率的影响规律及浸出渣物相的变化规律,所得含钛浸出渣经20%H2SO... 详细信息

采用碱溶法分离回收燃煤电厂废SCR脱硝催化剂中的载体成分TiO2,通过正交实验考察了Na OH浓度、反应温度、固液比和转速对碱溶法回收TiO2过程中主要杂质W浸出分离、W和Ti浸出率的影响规律及浸出渣物相的变化规律,所得含钛浸出渣经20%H2SO4溶液或20%HCl溶液洗涤、煅烧回收TiO2。结果表明,反应温度对杂质W浸出影响最明显。回收Ti元素的最优条件为反应温度110℃及NaOH浓度40wt%、固液比1/5 g/mL、转速400 r/min,该条件下废SCR脱硝催化剂中W的脱除率达87.5%,Ti的溶出率仅为0.04%,浸出液中W/Ti浓度比为210。经H2SO4处理后生成锐钛型TiO2,经HCl处理生成金红石型TiO2,二者纯度均大于98%,实现了TiO2晶体的可控制备。

关键词：燃煤电厂废选择性催化还原脱硝催化剂碱溶法二氧化钛钨