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高温强化选择性回收废旧锂离子电池中有价金属

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高温强化选择性回收废旧锂离子电池中有价金属

作者：马库泽（BRIAN MAKUZA）中南大学

学位级别：硕士

近年来,锂离子电池因其优异的电化学性能作为储能装置而备受市场青睐。锂离子电池的大量报废迫切需要有效的回收工艺,以保证相关战略金属供应的可持续性并减轻环境污染。本文全面回顾了火法冶金回收锂离子电池的现状,并以火法冶金为主... 详细信息

近年来,锂离子电池因其优异的电化学性能作为储能装置而备受市场青睐。锂离子电池的大量报废迫切需要有效的回收工艺,以保证相关战略金属供应的可持续性并减轻环境污染。本文全面回顾了火法冶金回收锂离子电池的现状,并以火法冶金为主要方向展开系列研究。研究结果证实了碳热还原在废旧锂离子电池回收中的有效性。之所以选择碳热还原,是因为它条件温和,可实现锂的选择性提取并达到有价金属的综合回收,并且在随后的浸出过程中避免了还原剂的使用,本研究旨在增强锂的选择性提取和后续多金属元素的回收。本研究采用碳热还原法,从废旧锂离子电池的黑粉中选择性地回收锂。本研究采用的黑粉原料包含各种正极材料的化学组分,以实现工艺对不同正极组分的灵活适应性。系统地研究了焙烧温度和时间、球磨时间、CO2(g))流速、超声处理和水浸温度等因素对金属浸出效率的影响。其次,还探讨了氢氯化反应对金属选择性提取的影响。结果总结如下:(1)系统研究了焙烧温度(500-1000℃)和焙烧时间(15-120分钟)对金属回收率的影响。浸出结果表明,有效控制焙烧温度和时间十分重要。虽然较高的焙烧温度可以带来更好的还原效果,但对随后的浸出效率产生不利影响。同样,较长的焙烧时间也会给浸出过程带来不利的影响。最佳还原条件为温度600℃、时间30min。SEM-EDS和XRD结果表明还原产物主要为LiCO、Ni、Co O、Co和Mn O。这种温和的焙烧温度降低了能耗,同时锂的水浸回收率≥84.75%,镍、锰和钴的酸浸回收率>99%。(2)碳热还原后残留石墨量大,易吸附Li导致浸出效率降低。因此,采用超声波辅助水浸来使吸附的Li解吸。采用超声波辅助水浸,锂的浸出率达到85.60%。(3)较高的焙烧温度导致焙烧产物粒度较大。因此,进行强化球磨减小颗粒粒径,从而增加浸出反应的活性点。球磨后的混合物经超声辅助水浸,锂的浸出率达到87.14%。(4)向浸出液中通入CO2(g))将溶解度较低的LiCO(20℃时,13.3 g/L)转化为溶解度较高的Li HCO(20℃时,57.4 g/L)。焙烧产物球磨后进行碳酸化超声辅助水浸,锂的回收率可提高到89.13%。(5)考察了球磨时间、浸出时间、浸出温度和CO2(g))流量对锂选择性回收率的影响。最佳条件为:球磨时间2.5 min、浸出时间3h、浸出温度50℃、CO2(g))流量100 m L/min。在优化的条件下,锂的水浸回收率高达92.25%。将所得的含锂溶液进行蒸发结晶可制备高纯度LiCO(≥99.2%)。(6)Li化合物经过氢氯化反应转化为Li Cl(824.5 g/L;25℃),进一步弥补了LiCO溶解度低的缺点。碳热还原和氢氯化反应的协同效应实现了针对性的物相定向转化。目标产物中物相具有水溶性和磁性的显著差异(水溶性Li Cl和Mn Cl、非水溶性Cu Cl、磁性Ni-Co合金、非磁性AlO),可实现各金属组分的最大分离。在1000℃下,研究了氢氯化反应时间和料层厚度对回收效率的影响。优化条件如下:在1000℃温度下碳热还原30 min,随后氢氯化30 min,料层厚度9 mm。各金属回收率达97.28%Li、98.13%Mn、93.03%Ni、91.37%Co和95.28%Al。(7)基于石墨在多种应用领域中需求的不断增加,本工作也为废旧再生石墨的再生提供了有效途径。再生制备出的石墨与商业石墨具有相近的物理特性及电化学性能。图59幅,表9个,参考文献190篇

关键词：废锂离子电池火法冶金电池黑粉碳热还原选择性氢氯化提纯

低温焙烧—高温熔炼法回收废旧线路板中有价金属

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低温焙烧—高温熔炼法回收废旧线路板中有价金属

作者：李宏鹏安徽工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国经济技术的发展,人民生活水平逐渐提高,电子设备作为与人类生活息息相关的产品而产量越来越多,这也直接导致电子废弃物也就是电子垃圾的产量剧增。电子废弃物具有产量大,有价金属含量高,危害性大等特点,这也使电子废弃... 详细信息

近年来,随着我国经济技术的发展,人民生活水平逐渐提高,电子设备作为与人类生活息息相关的产品而产量越来越多,这也直接导致电子废弃物也就是电子垃圾的产量剧增。电子废弃物具有产量大,有价金属含量高,危害性大等特点,这也使电子废弃物成为非一般的“垃圾”,必须找到最合适的处理方式从而使经济、环境效益达到最高。目前对于电子废弃物的回收已经成为全世界都面临的重大课题,我国的电子废弃物处理量居于世界之首,因此,对于如何解决电子废弃物带来的多种难题也是我国面临的重大挑战。线路板是电子设备的核心配件,并且线路板中所含有的有价金属的含量更高,更具有回收价值。本论文以废旧印刷线路板为研究对象,采用火法熔炼的方式进行试验,试验流程为破碎-焙烧-熔炼。试验以铜渣/锌挥发渣和CaO的混合物为造渣剂,利用Cu-Sn合金对于贵重金属的捕集作用来回收线路板中的有价金属(Cu、Sn、Au、Ag、Pt、Pd)最终得出了以下结论:(1)探索了焙烧条件包括焙烧温度和时间对于失重率的影响,温度在800-1100℃、时间在330min-380min范围内,物料失重率变化不大,平均失重率为45%,由此得出最适宜焙烧温度为800℃,焙烧时间为60min。(2)本试验采用CaO-FeO-SiO-AlO四元渣型,并且通过热力学模拟软件Factsage进行模拟计算,预测最佳试验条件以及此条件下金属回收率,并且得到最佳试验效果时的炉渣组成范围。模拟得出最佳试验条件为:氧分压=10-9-10-8.5atm,造渣剂用量为焙烧料的2或3倍,CaO用量为焙烧料的0.1倍,温度不超过1400℃,在此条件下铜锡的回收率均超过90%,炉渣组成范围为FeO/SiO=1.35-1.55,CaO/SiO=0.13-0.46,AlO=10%-15%。(3)熔炼的最佳工艺条件为:(1)铜渣试验:铜渣用量为焙烧后电子废料2.5倍,CaO用量为焙烧后电子废料的10%,熔炼温度为1350℃,熔炼时间为30min。在这种条件下,Cu、Sn的回收率分别为97.29%,98.20%,贵金属Au、Ag、Pt、Pd的回收率分别为99.42%、98.27%、98.75%,99.62%。(2)锌挥发渣试验:试验所用温度和时间与前述试验一致,主要探索的是锌挥发渣和CaO用量,最佳试验条件是锌挥发渣用量为焙烧后电子废料的1.5倍,CaO用量为焙烧后电子废料的10%,此时Cu和Sn的回收率分别为92.32%和85.23%,贵金属回Au、Ag、Pd、Pt的回收率分别为95.45%、96.55%、95.93%、99.32%。(4)结合热力学模拟计算理论分析和试验研究结果,废旧线路板高温熔炼回收有价金属试验合理的炉渣组成为Fe/SiO=1.07-1.23(w/w),CaO/SiO=0.15-0.37(w/w)以及AlO含量8.48%-10.53%

关键词：废旧线路板火法冶金焙烧熔炼回收有价金属

从不同形式W-Re合金废料中火法回收利用铼的研究

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从不同形式W-Re合金废料中火法回收利用铼的研究

作者：许荡合肥工业大学

学位级别：硕士

铼(Re)虽然资源稀缺,价格昂贵,但因具有高硬度、高强度以及高耐热等优良性能,在航空航天、石油化工等领域受到高度重视。随着Re需求量的不断增长,从有限的矿物中提取Re往往难以满足需要,而从含铼废料中回收Re被认为是重要的提取Re的途... 详细信息

铼(Re)虽然资源稀缺,价格昂贵,但因具有高硬度、高强度以及高耐热等优良性能,在航空航天、石油化工等领域受到高度重视。随着Re需求量的不断增长,从有限的矿物中提取Re往往难以满足需要,而从含铼废料中回收Re被认为是重要的提取Re的途径。另一方面,W-Re合金性能优异,随着其使用量的增加,产生的废料也较多。因此,开展W-Re合金废料的高效分离,特别是从其中回收Re,具有重要的经济价值。本硕士论文尝试采用火法从不同形式的W-Re合金废料中回收Re,并尝试开展所回收Re的再利用研究。(1)由于ReO气体的挥发率和收集率对Re的回收率有明显的影响,论文首先设计制备了一种适用于从W-Re合金废料中回收Re的火法回收装置,以解决ReO气体挥发率和收集率低的问题。并采用该装置开展从W-5wt.%Re(W-5Re)合金废料中回收Re的实验研究。发现在675℃的空气气氛中保温3h可使ReO完全挥发并得到高效收集。ReO经氨水浸出、蒸发结晶后制得的NHReO粉体于550℃的H气氛中保温90 min可制备出平均粒径为14.17μm、纯度为99.9634%的Re粉,Re的总回收率达96.24%。(2)开展火法从粉末状、块状及丝状三种不同形式的W-5Re合金废料中回收Re的研究,并对三种废料的氧化过程、ReO挥发率、Re粉的纯度以及回收率进行了对比分析。发现W-Re合金废料的形式对其中Re的回收工艺条件及回收率具有明显的影响。未合金化的粉末状及合金化后的块状和丝状废料具有不同的氧化温度,且在不同的温度下ReO具有不同的挥发率。所回收Re的纯度高于99.9%,Re的回收率超过91%,最高达96%以上。(3)开展从W-Re合金废料中回收所得NHReO和Re粉的再利用研究,以NHReO及Re粉与W粉混合制得两种W-5Re粉末混合料,通过压制烧结制备出W-5Re合金烧结体,对其性能进行测试,并与商用W-5Re粉体及制备的烧结体进行对比分析。发现经废料回收制备NHReO粉体和Re粉的再利用化程度较高。经S-L法制备的W-5Re粉末混合料颗粒均匀细小,粒径在100～200 nm之间。S-L法制备的粉末混合料经1850℃烧结6 h制得的W-5Re合金烧结体具有更高的性能,密度和显微硬度分别为18.92 g/cm和423.4 HV,室温热导率达151.97 W/(m·K),室温电阻率达13.52μΩ·cm。

关键词： W-Re合金废料铼火法冶金回收高铼酸铵

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近年来有色金属提取冶金的进展

上海金属(钢铁、有色分册联合版) 1985年第1期 44-50页

作者：陈世琯有色金属材料学术委员会

现代工、农业和科学技术的迅速发展,对有色金属的产量和质量提出了愈来愈高的要求。以铝、铜、铅、锌为例,1980年的全世界原生金属产量分别为1950年的11.3、2.8、2.1和2.9倍,根据预测,在2000年前对这些金属的需求量将以每年5.5%、3.8%、... 详细信息

现代工、农业和科学技术的迅速发展,对有色金属的产量和质量提出了愈来愈高的要求。以铝、铜、铅、锌为例,1980年的全世界原生金属产量分别为1950年的11.3、2.8、2.1和2.9倍,根据预测,在2000年前对这些金属的需求量将以每年5.5%、3.8%、2.8%和2%的速率不断增长。这就要求有色冶金工业能处理各种复杂的甚至低品位的矿石原料、强化生产、降低能耗、控制污染以解决资源、产量、能源及环保等重大问题。因此,近年来有色冶金主要沿着提高过程适应性、强化、节能、综合利用和减少污染的方向发展。现按火法、水法和电解冶金分述如下。一、火法冶金与水法冶金相比,火法冶金具有设备生产率高、生产周期短、能耗较低,便于附带回收贵金属等一系列优点、因此它是处理大多数有色重金属硫化矿的主要方法。但是从硫化矿精矿生产重金属例如铜的传统流程

关键词：有色金属非铁金属水法冶金粗铅反射炉熔炼反射熔炼电积铜阴极铜电解过程电解液闪速炉鼓风炉高电流密度电解一步炼铅火法冶金干法冶金

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从有机废料中回收铑的工艺研究工作的进展

化学工程与技术 2023年第4期13卷 270-282页

作者：张雨辰李贺米春冬张千峰安徽工业大学分子工程与应用化学研究所安徽马鞍山

铑催化剂由于其独特且高价值的性质而在许多重要的工业和技术应用中起着不可或缺的作用。目前,由于铑资源的逐渐枯竭、环境保护的压力以及市场价格的居高不下,寻找新的前景已经成为一个迫切的问题。因此,从含铑废液中回收铑催化剂具有... 详细信息

铑催化剂由于其独特且高价值的性质而在许多重要的工业和技术应用中起着不可或缺的作用。目前,由于铑资源的逐渐枯竭、环境保护的压力以及市场价格的居高不下,寻找新的前景已经成为一个迫切的问题。因此,从含铑废液中回收铑催化剂具有重要意义。本文系统介绍了从铑废料中回收铑金属的方法,比较了当前几种回收工艺的优缺点。目前常见的回收工艺包括火法冶金、湿法冶金。其中,火法冶金工艺在工业中广泛用于从废催化剂中提取贵金属,其工艺简单,不需要额外的化学添加剂,回收率高。但硬件设备要求较高,高能耗的同时还伴随着环境污染。而湿法冶金工艺技术简单、成本低,但由于其在不溶性残余物中的高残留铑和浸出的不稳定,总体回收率较低。目前,铑的回收发展需要进一步优化现有的回收工艺,同时开发高效清洁的新工艺。

关键词：铑回收火法冶金湿法冶金

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火法炼汞热力学分析

湖南冶金 1984年第3期 11-16页

作者：江开忠贵州国营七六一矿

一、概述目前,无论国内外,汞生产均以火法占绝对优势。这说明汞的火法冶金在经济上和工艺上比湿法冶金更优越。然而,在仅有的几本汞冶金文献中,介绍的大都是汞冶金工艺学及生产实践方面的内容,对于汞冶金过程中化学反应的理论研究得比较... 详细信息

一、概述目前,无论国内外,汞生产均以火法占绝对优势。这说明汞的火法冶金在经济上和工艺上比湿法冶金更优越。然而,在仅有的几本汞冶金文献中,介绍的大都是汞冶金工艺学及生产实践方面的内容,对于汞冶金过程中化学反应的理论研究得比较少,在文献[3]中关于汞冶金的物理化学虽有所

关键词：平衡常数辰砂计算方程朱砂干法冶金火法冶金化学反应热力学热力学分析

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矿浆电解的特点和研究背景

矿冶 1998年第4期7卷 40-45页

作者：邱定蕃北京矿冶研究总院

今后出现的冶金方法必须符合可持续发展的观点，即研究开发无公害、少污染、低消耗的清洁工艺。从分离提取复杂矿、低品位矿以及有利于环境保护的观点来看，湿法冶金具有广阔的发展前景，但传统湿法冶金存在流程长、能耗高的缺陷。本文... 详细信息

今后出现的冶金方法必须符合可持续发展的观点，即研究开发无公害、少污染、低消耗的清洁工艺。从分离提取复杂矿、低品位矿以及有利于环境保护的观点来看，湿法冶金具有广阔的发展前景，但传统湿法冶金存在流程长、能耗高的缺陷。本文着重分析湿法冶金产生这两个缺陷的原因，并介绍一种新的冶金方法———矿浆电解，它具有流程短、能耗低、金属分离好及有利于环境保护等显著优点，经过长时间的研究。

关键词：可持续发展火法冶金湿法冶金矿浆电解金属矿

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近年来有色金属提取冶金的进展

上海金属.有色分册 1985年第6期 44-50页

作者：陈世琯有色金属材料学术委员会

现代工、农业和科学技术的迅速发展,对有色金属的产量和质量提出了愈来愈高的要求。以铝、铜、铅、锌为例,1980年的全世界原生金属产量分别为1950年的11.3、2.8、2.1和2.9倍,根据预测,在2000年前对这些金属的需求量将以每年5.5％、3.8... 详细信息

现代工、农业和科学技术的迅速发展,对有色金属的产量和质量提出了愈来愈高的要求。以铝、铜、铅、锌为例,1980年的全世界原生金属产量分别为1950年的11.3、2.8、2.1和2.9倍,根据预测,在2000年前对这些金属的需求量将以每年5.5％、3.8％、2.8％和2％的速率不断增长。这就要求有

关键词：火法冶金水法冶金铜电解精炼金属热还原有色冶金电解过程硫化矿隔膜袋电积熔盐电解

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镍钼矿处理工艺研究现状

金属材料与冶金工程 2013年第3期41卷 42-46,51页

作者：胡慧英赵庆雷张志华张志雄长沙矿冶研究院有限责任公司湖南长沙410012

随着高品位镍、钼资源的开发日益匮乏,高效低成本开发利用镍钼矿具有重要的意义。根据镍钼矿的资源状况及特点,介绍了不同的处理工艺,归纳起来大致有选矿工艺、火法冶金工艺和湿法冶金工艺等,对当前的各种工艺进行综述及展望,认为全湿... 详细信息

随着高品位镍、钼资源的开发日益匮乏,高效低成本开发利用镍钼矿具有重要的意义。根据镍钼矿的资源状况及特点,介绍了不同的处理工艺,归纳起来大致有选矿工艺、火法冶金工艺和湿法冶金工艺等,对当前的各种工艺进行综述及展望,认为全湿法流程较有优势,以及提出现有镍钼矿处理工艺中存在的一些问题,并展望了镍钼矿处理工艺的发展趋势。

关键词：镍钼矿选矿工艺火法冶金湿法冶金

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