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Study on metal recovery process and kinetics of oxidative leaching from spent LiFePO_(4)Li-batteries

Chinese Journal of Chemical Engineering 2024年第4期68卷 94-102页

作者： Xiaoming Zhang wen Xie Xiaolei Zhou wenjie Zhang jiawei wen Xin Wang Guoyong Huang Shengming Xu College of New Energy and Materials China University of PetroleumBeijing 102249China State Key Laboratory of Heavy Oil Processing College of Chemical EngineeringChina University of PetroleumBeijing 102249China Beijing Spacecrafts Beijing 100094China Ganfeng Lithium Group Co. Ltd.Xinyu 338000China Institute of Nuclear and New Energy Technology Tsinghua UniversityBeijing 100084China Beijing Key Laboratory of Fine Ceramics Tsinghua UniversityBeijing 100084China

A green environmental protection and enhanced leaching process was proposed to recover all elements from spent lithium iron phosphate(LiFePO_(4)) lithium *** order to reduce the influence of Al impurity in the recovery process,NaOH was used to remove *** impurity removal,the spent LiFePO_(4) cathode material was used as raw material under the H_(2)SO_(4) system,and the pressure oxidation leaching process was adopted to achieve the preferential leaching of *** E-pH diagram of the Fe-P-Al-H_(2)O system can determine the stable region of each element in the recovery process of spent LiFePO_(4)*** the optimal conditions(500 r·min^(-1),15 h,363.15 K,0.4 MPa,the liquid-solid ratio was 4:1 ml·g^(-1)and the acid-material ratio was 0.29),the leaching rate of Li was 99.24%,Fe,Al,and Ti were 0.10%,2.07%,and 0.03%,*** Fe and P were precipitated and recovered as FePO_(4)·2H_(2)*** kinetic analysis shows that the process of high-pressure acid leaching of spent LiFePO_(4) materials depends on the surface chemical *** the life cycle assessment(LCA)of the spent LiFePO_(4) whole recovery process,eight midpoint impact categories were selected to assess the impact of recovery *** results can provide basic environmental information on production process for recycling industry.

关键词： Spent LiFePO_(4)Li-batteries Oxidative leaching Kinetic study Life cycle assessment

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Cation-doped LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2) cathode with high rate performance

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2024年第6期70卷 139-148页

作者： Long Zhang Dongsheng Yang Lilei Miao Chunmeng Zhang Jiexiang Li jiawei wen Chunxia Wang Tiantian Cao Guoyong Huang Shengming Xu College of New Energy and Materials China University of PetroleumBeijing 102249China State Key Laboratory of Heavy Oil Processing College of Chemical EngineeringChina University of PetroleumBeijing 102249China Beijing Spacecrafts Beijing 100094China SINOPEC Sales Co. Ltd.Beijing 100728China SINOPEC Research Institute of Petroleum Processing Co. LtdBeijing 100083China Institute of Nuclear and New Energy Technology Tsinghua UniversityBeijing 100084China Beijing Key Laboratary of Fine Ceramics Tsinghua UniversityBeijing 100084China

The nickel-rich layered cathode material LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)has high energy density,lower cost and is a promising cathode material currently under ***,its electrochemical and structural stability is poor during *** the many modification methods,cation doping has been consistently proven to be an effective strategy for enhancing electrochemical ***,the NCM811 cathode material was modified by solid-phase reactions with Mg and Al *** addition,the corresponding mechanism of NCM811 cathode material-doped modification is explored by density functional theory(DFT)calculations,and we have extended this approach to other ternary cathode materials with different ratios and obtained universal *** with DFT calculations,the results show that Mg2+occupies the Li+site and reduces the degree of Li^(+)/Ni^(2+) mixture;Al^(3+) acts as a structural support during charging and discharging to prevent structural *** electrochemical properties were tested by an electrochemical workstation and the LAND system,and the results showed that the capacity retention rate increased to varying degrees from 63.66%to 69.87%and 89.05%for NCM811-Mg and NCM811-Al at room temperature after 300 cycles,*** study provides a theoretical basis and design strategy for commercializing cationic-doped modification of nickel-rich cathode materials.

关键词： Li-ion batteries Cathode materials Doped Electrochemical properties DFT calculation

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采用矩阵束方法的复合材料圆管周向导波频散数据获取

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声学学报 2024年第3期49卷 472-479页

作者：江灿武丹舒孟炯温家炜马卫卫中国科学院声学研究所北京100190 湖北航天技术研究院总体设计所航天动力先进技术湖北省重点实验室武汉430040 中国科学院大学北京100049

基于矩阵束算法,提出了一种从弧形阵列采集数据中获取复合材料圆管多模态周向导波频散数据的方法。首先根据留数定理,给出了频率域导波响应信号的多模态周向导波叠加公式,构建了阵列导波信号的Hankel矩阵;然后通过求解Hankel矩阵的广义... 详细信息

基于矩阵束算法,提出了一种从弧形阵列采集数据中获取复合材料圆管多模态周向导波频散数据的方法。首先根据留数定理,给出了频率域导波响应信号的多模态周向导波叠加公式,构建了阵列导波信号的Hankel矩阵;然后通过求解Hankel矩阵的广义特征值获取了导波的频散数据,给出了综合利用正向和反向接收弧形阵列处理结果降低频散数据中噪声的方法;最后,设计了碳纤维复合材料圆管中周向传播导波信号的测量实验,利用矩阵束方法获取了圆管周向导波的频散数据,并与采用半解析有限元方法模拟的理论频散曲线进行了对比分析。理论频散曲线与实验数据吻合良好,表明该方法具有很强的鲁棒性,即使采用空气耦合换能器作为发射接收阵列,也可以有效地从弧形阵列波形信号中获取周向导波的频散数据。

关键词：周向导波频散复合材料圆管矩阵束方法

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长距离穿越顺煤层瓦斯隧道卸压消突方法研究

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铁道建筑技术 2024年第3期 133-136,153页

作者：温嘉伟中铁十六局集团第一工程有限公司北京101300

长距离穿煤隧道通常具有围岩破碎程度高、揭煤断面大、时间和空间紧张等特点,如何对此类隧道快速消突是隧道施工中面临的重大难点。以祁连山2#隧道为例,通过分析长距离穿越顺煤层瓦斯隧道的工程特点,对隧道瓦斯泄压增透抽采方法进行分... 详细信息

长距离穿煤隧道通常具有围岩破碎程度高、揭煤断面大、时间和空间紧张等特点,如何对此类隧道快速消突是隧道施工中面临的重大难点。以祁连山2#隧道为例,通过分析长距离穿越顺煤层瓦斯隧道的工程特点,对隧道瓦斯泄压增透抽采方法进行分析比选,最终选择水力割缝快速卸压消突方法,并建立了相应数值仿真模型,通过数值优化得到最优的钻孔布置间距和割缝布置间距。并通过现场试验,发现水力割缝快速卸压消突方法相对于传统钻孔抽采瓦斯法可以大量缩短抽采时间,验证了该方法的可行性及数值模拟结果的可靠性。本研究成果可为高瓦斯隧道水力割缝实际应用提供有效借鉴。

关键词：穿煤隧道卸压消突方法水力割缝瓦斯抽采割缝参数

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硫化氢隧道喷射混凝土腐蚀破坏机理与防治技术研究

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铁道建筑技术 2024年第5期 125-129页

作者：温嘉伟中铁十六局集团第一工程有限公司北京101300

结合国道569曼德拉至大通公路段内的祁连山2#隧道的施工实践,分析了隧道因硫化氢环境影响造成的初支混凝土强度降低、腐蚀破坏的机理;提出了采用径向锚杆封堵法减少硫化氢与混凝土接触、增强混凝土自身在硫化氢环境中的抗腐能力(如采用... 详细信息

结合国道569曼德拉至大通公路段内的祁连山2#隧道的施工实践,分析了隧道因硫化氢环境影响造成的初支混凝土强度降低、腐蚀破坏的机理;提出了采用径向锚杆封堵法减少硫化氢与混凝土接触、增强混凝土自身在硫化氢环境中的抗腐能力(如采用气密性混凝土、硫酸盐水泥替代硅酸盐水泥、无碱速凝剂)等防治措施;并通过混凝土外加剂试验、分层喷射厚度试验,发现喷射混凝土中添加粉煤灰相对于矿粉具有更强的抗硫性能,确定了6~7 cm的分层厚度更有利于控制混凝土的掉块回弹现象。相关研究成果可为类似硫化氢环境中喷射混凝土的施工提供有效借鉴。

关键词：隧道硫化氢喷射混凝土砼破坏机理防治技术

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二次资源中钌的提取回收技术进展

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稀有金属 2024年第5期48卷 728-744页

作者：郁丰善张文洁王春霞温嘉玮黄国勇中国石油大学(北京)新能源与材料学院北京102249 中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249 江西省君鑫贵金属科技材料有限公司江西上饶335500

贵金属钌具有特殊的理化性质,应用范围广,消耗量大。钌的原矿资源很少,因此从含有钌的二次资源中提取钌是获得钌资源的重要途径。含钌的二次资源包括贵金属提取中的王水不溶渣、钌靶材废料、负载催化剂、电镀钌等。简述了钌及其化合物... 详细信息

贵金属钌具有特殊的理化性质,应用范围广,消耗量大。钌的原矿资源很少,因此从含有钌的二次资源中提取钌是获得钌资源的重要途径。含钌的二次资源包括贵金属提取中的王水不溶渣、钌靶材废料、负载催化剂、电镀钌等。简述了钌及其化合物的性质,以及钌在催化、靶材、电镀、合金和医药等方面的用途,并介绍了二次资源中钌的提取回收技术。对于固体废弃物中的钌资源,可采用氯化法、碱熔蒸馏法、臭氧氧化法、预处理活化-溶解法等方法处理,对于液体废弃物则可采用沉淀法、电解法、吸附和萃取法、沉降法等。氯化法是最常用的固废处理方法之一,但是存在氯气泄露造成环境污染的风险,硫脲沉淀法是常用的废液处理方法。钌的粗产品还可以通过水解蒸馏和浓缩蒸馏实现进一步提纯精炼。最后对钌资源的回收现状进行了总结和展望。从钌二次资源进行提取回收和循环利用贵金属,为保障中国贵金属战略资源供给保障和可持续发展具有十分重要意义。

关键词：钌二次资源提取回收

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Study on metal recovery process and kinetics of oxidative leaching from spent LiFePO 4 Li-batteries

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中国化学工程学报（英文版） 2024年第4期 94页

作者： Xiaoming Zhang wen Xie Xiaolei Zhou wenjie Zhang jiawei wen Xin Wang Guoyong Huang Shengming Xu

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Characterization strategy of polymeric transition metal species transformation for high-purity metal recovery

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Green Chemical Engineering 2021年第3期2卷 309-316页

作者： jiawei wen Yan Wu Shujie Lin Pengge Ning Beijing Engineering Research Center of Process Pollution Control Institute of Process EngineeringInnovation Academy for Green ManufactureChinese Academy of SciencesBeijing100190China School of Chemical Engineering and Technology Xi'an Jiaotong University28 Xianning West RoadXi'an710049China Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering Tianjin300072China

The aqueous metal species with similar chemical properties are usually extracted together,limiting deep separation for high-purity ***,rare attention has been paid to metal speciation characterization and transformation during ***,the hydrolysis evolution of polymeric metal species was investigated systematically by electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry(ESI-TOF-MS).The transformation evolutions were visualized with respect to characteristic vanadium species(V_(1),V_(2),V_(3),V_(4) and V_(10)),chromium species(Cr_(1) and Cr_(2)),tungsten(W_(1),W_(2),W_(4),W_(6) and W_(10))and molybdenum(Mo_(1),Mo_(2) and Mo_(4))*** key characteristics(such as specfic pHs and concentrations)for speciation variation were *** polymerization behavior of several transition metals can be semiquantitative characterized by this *** sufficient speciation transformation provides a solid base for metal speciation chemistry,and guides further development of high-purity metal recovery.

关键词： Metal ion speciation WPPC Vanadium recovery Polymerization behavior ESI-TOF-MS

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摘心对‘宁杞1号’枸杞结果枝生长发育及花果的影响

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江西农业大学学报 2024年第2期46卷 314-327页

作者：王烨刘德帅温佳伟冯美杨建帮郭邵华姚文孔宁夏大学农学院宁夏银川750021 宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室宁夏银川750021 林木资源高效生产全国重点实验室宁夏银川750021

【目的】研究近年来枸杞生产中因修剪措施不当而导致营养枝旺长,产量降低,果实品质下降等问题;探究枸杞结果枝摘心后,果实外形指标、品质、产量及产值的变化规律,探索夏季修剪中摘心处理的最佳修剪程度,为枸杞果实提质增产提供参考。【... 详细信息

【目的】研究近年来枸杞生产中因修剪措施不当而导致营养枝旺长,产量降低,果实品质下降等问题;探究枸杞结果枝摘心后,果实外形指标、品质、产量及产值的变化规律,探索夏季修剪中摘心处理的最佳修剪程度,为枸杞果实提质增产提供参考。【方法】以‘宁杞1号’(Lycium barbarum ‘Ningqi 1’)为试材,对枸杞结果枝进行不同程度的摘心处理,以仅疏除徒长枝的枸杞树为对照,分析经过不同程度摘心处理后的枸杞结果枝第一、二年各指标的生长变化,并对结果枝上枸杞果实的外形指标及内在品质的差异性进行研究。【结果】摘心处理后,结果枝上花果物候期提前且更加集中,有利于分批集中采收。同时摘心留枝18节(SP1)、30节(SP4)处理后果实纵横径较对照组更大,内在品质中可溶性固形物、总糖、多糖、甜菜碱、总黄酮、胡萝卜素、VC较对照组均有所提高。结果枝上枸杞产量在第一年较对照组分别提高了12.61%、17.89%;第二年产量较对照组分别提高36.95%、32.54%。【结论】摘心处理后,一年生结果枝上枸杞果实品质更好,而二年生结果枝上枸杞果实的品质及产量产值均有所提高,其中摘心留枝18节(SP1)、30节(SP4)两组摘心处理后更加明显达到提质增产的目的。

关键词：宁杞1号整形修剪提质增产摘心处理花果物候期

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Effects of Al and Co doping on the structural stability and high temperature cycling performance of LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4) spinel cathode materials

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2023年第9期61卷 201-209页

作者： Jianfeng Cheng Meixuan Li Yutong Wang Jiexiang Li jiawei wen Chunxia Wang Guoyong Huang College of New Energy and Materials China University of Petroleum(Beijing)Beijing 102249China State Key Laboratory of Heavy Oil Processing College of Chemical EngineeringChina University of Petroleum(Beijing)Beijing 102249China

The poor structural stability and capacity retention of the high-voltage spinel-type LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)(LNMO)limits their further ***,Al and Co were doped in LNMO materials for a more stable structure and *** LNMO,LiNi_(0.45)Al_(0.05)Mn_(1.5)O_(4)(LNAMO)and LiNi_(0.45)Co_(0.05)Mn_(1.5)O_(4)(LNCMO)were synthesized by calcination at 900℃ for 8 h,which was called as solid-phase method and applied universally in ***,FT-IR and CV test results showed the synthesized samples have cation disordering Fd-3m space group ***,the incorporation of Al and Co increased the cation disordering of LNMO,thereby increasing the transfer rate of Li+.The SEM results showed that the doped samples performed more regular and *** EDS elemental analysis confirmed the uniform distribution of each metal element in the ***,the doped samples showed better electrochemical properties than undoped *** LNAMO and LNCMO samples were discharged with specific capacities of 116.3 mA·h·g^(-1)and 122.8 mA·h·g^(-1)at 1 C charge/discharge rate with good capacity retention of 95.8% and 94.8% after 200 cycles at room temperature,*** capacity fading phenomenon of the doped samples at 50℃ and 1 C rate was significantly ***,cations doping also enhanced the rate performance,especially for the LNCMO,the discharge specific capacity of 117.9 mA·h·g^(-1)can be obtained at a rate of 5 C.

关键词： High voltage spinel Al/Co doping High temperature cycling stability

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