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废旧电池回收中的含锰废液制备高纯硫酸锰的研究

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中国锰业 2024年

作者：周川玲韩凯杨阳杨红新王治安万华王文娟中南大学化学化工学院锰资源高效清洁利用湖南省重点实验室邵阳市新华材料科技有限责任公司中国轻工业长沙工程有限公司

针对废旧电池回收中的含锰废液，研究以化学沉淀法为基本原理，采用氟化锰除钙、硫酸铝除氟，最后蒸发浓缩结晶获得高纯硫酸锰产品的生产工艺。最佳工艺为：在氟化锰添加量为18 g/L、温度为40 °C、反应时间1 h、溶液pH为4的条件下，待... 详细信息

针对废旧电池回收中的含锰废液，研究以化学沉淀法为基本原理，采用氟化锰除钙、硫酸铝除氟，最后蒸发浓缩结晶获得高纯硫酸锰产品的生产工艺。最佳工艺为：在氟化锰添加量为18 g/L、温度为40 °C、反应时间1 h、溶液pH为4的条件下，待反应结束后分离沉淀得到除钙液；按照铝氟质量比2.2添加十八水合硫酸铝，控制反应温度为60 °C，反应后静置过滤获得净化液；调整pH后蒸发结晶获得高纯硫酸锰产品。产品主要成分及杂质含量均达到电池级硫酸锰的指标要求。通过结合小试实验研究，进行了中试试验，为实现低成本、工艺稳定的高纯硫酸锰净化除杂技术研究提供了参考依据。

关键词：废旧电池回收废液高纯硫酸锰氟化沉淀除杂净化

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含砷冶炼烟尘选择性脱砷与铜锌回收研究

中国资源综合利用 2024年第5期42卷 39-47,55页

作者：李清唐新村唐攒浪湖南省益阳生态环境监测中心湖南益阳413000 中南大学化学化工学院长沙410083

含砷冶炼烟尘是有色金属冶炼中产生的一类重要二次资源,但砷具有剧毒性,限制其清洁化利用。根据含砷烟尘中砷物相特征,采用水浸-氧化酸浸梯次脱砷,利用溶剂萃取回收铜锌,实现烟尘资源的综合利用。对于易溶相As_(2)O_(3),在液固比4∶1、... 详细信息

含砷冶炼烟尘是有色金属冶炼中产生的一类重要二次资源,但砷具有剧毒性,限制其清洁化利用。根据含砷烟尘中砷物相特征,采用水浸-氧化酸浸梯次脱砷,利用溶剂萃取回收铜锌,实现烟尘资源的综合利用。对于易溶相As_(2)O_(3),在液固比4∶1、温度95℃和时间3 h的条件下进行水浸,砷浸出率为52.85%,水浸液在120℃温度下蒸发结晶回收砷。对于难溶相Pb5(AsO4)3Cl,在温度45℃、液固比3∶1、硫酸浓度1.5 mol/L、H_(2)O_(2)浓度3.0%和反应时间4 h的条件下进行氧化酸浸,砷、铜和锌的浸出率分别为99.16%、99.67%和98.64%,酸浸渣可作为炼铅原料。浸出液中,铜和锌分别采用萃取剂N902和P204进行回收,其萃取率分别为96.42%和96.38%。含砷冶炼烟尘选择性脱砷和铜锌萃取组合工艺具有脱砷效率高、成本低、安全环保等优点,适用于含砷物料资源化清洁利用。

关键词：含砷冶炼烟尘选择性脱砷铜锌回收水浸氧化酸浸萃取

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基于DFT计算的肟类浮选捕收剂的构效关系

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2022年第12期32卷 4076-4087页

作者：卢宇熙王帅曹占芳马鑫钟宏中南大学化学化工学院锰资源高效清洁利用湖南省重点实验室长沙410083

研究不同取代基的肟类化合物(R^(1)R^(2)C=NOH,其中R^(1)/R^(2)为烷基)的结构与其相应浮选性能之间的关系。密度泛函理论(DFT)计算结果表明,在R^(1)位置引入苯基可以提高捕收剂分子的酸性,而引入庚基可以有效地提高其疏水性,有利于强化... 详细信息

研究不同取代基的肟类化合物(R^(1)R^(2)C=NOH,其中R^(1)/R^(2)为烷基)的结构与其相应浮选性能之间的关系。密度泛函理论(DFT)计算结果表明,在R^(1)位置引入苯基可以提高捕收剂分子的酸性,而引入庚基可以有效地提高其疏水性,有利于强化范德华相互作用。同时,在R^(2)位置引入的氨基可以提供阳离子位点,并与矿物的负电荷表面相互作用,而引入的羟基可以提供与金属离子形成稳定螯合物的额外作用位点。根据构效关系进行结构优化,筛选得到3种高效捕收剂。这3种捕收剂都具有优异的浮选分离性能,证明本文作者对肟类化合物进行结构改性的有效性。

关键词：肟类化合物浮选捕收剂 DFT计算构效关系结构改性

碳捕集、利用和封存(CCUS)技术发展现状及应用展望

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中国环境科学 2024年第1期44卷 404-416页

作者：阳平坚彭栓王静王强任妮宋维宁中国环境科学研究院环境管理研究中心北京100012 天津大学环境学院天津300354 上海伊世特科技管理有限公司上海200001 中南大学化学化工学院湖南长沙410083 辽宁科技大学应用技术学院辽宁鞍山114051 山西清洁碳研究院山西大同037008

梳理了碳捕集、利用和封存(CCUS)技术各关键环节的发展概况,阐述了全球和我国现阶段CCUS技术应用进展和挑战.结果表明,在当前的经济技术水平下,CCUS项目难以实现成本效益的平衡,因此必须转变思路,将CO_(2)视为一种基础工业原料,加快CO_... 详细信息

梳理了碳捕集、利用和封存(CCUS)技术各关键环节的发展概况,阐述了全球和我国现阶段CCUS技术应用进展和挑战.结果表明,在当前的经济技术水平下,CCUS项目难以实现成本效益的平衡,因此必须转变思路,将CO_(2)视为一种基础工业原料,加快CO_(2)资源化利用布局.基于此,提出CO_(2)转化利用金字塔模型,通过优化组合高附加值碳基材料、化工利用、生物合成等CO_(2)转化利用路径,形成兼具减排和商业价值的新型碳经济.最后,根据我国未来在能源领域的领先性和电网的灵活度的实际需要,提出了加快我国CCUS技术布局和应用的政策建议,以期助力CCUS技术产业化落地与可持续发展.

关键词：碳中和碳捕集、利用和封存碳经济 CO_(2)利用路径

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硫氨酯捕收剂的制备及浮选性能

工程科学学报 2023年第8期45卷 1254-1263页

作者：马鑫曹占芳王帅黄小平钟宏中南大学化学化工学院长沙410083 锰资源高效清洁利用湖南省重点实验室长沙410083

为解决硫氨酯捕收剂制备过程中副产品处理困难、存在污染等问题,设计了四种新工艺制备乙硫氨酯(IPETC),分别联产对叔丁基苄基硫醇(BBSH)、苄基三硫代碳酸盐(BTTC)、苄硫基乙基黄药(SBEX)、二苄基二硫醚.在优化的合成工艺条件下,合成IPET... 详细信息

为解决硫氨酯捕收剂制备过程中副产品处理困难、存在污染等问题,设计了四种新工艺制备乙硫氨酯(IPETC),分别联产对叔丁基苄基硫醇(BBSH)、苄基三硫代碳酸盐(BTTC)、苄硫基乙基黄药(SBEX)、二苄基二硫醚.在优化的合成工艺条件下,合成IPETC联产BBSH,得到含IPETC和BBSH的复合捕收剂,其中IPETC的质量分数为51%,BBSH的质量分数为41%,IPETC和BBSH的收率达到95%;合成IPETC联产BTTC,IPETC和BTTC的收率分别达到94%和95%,纯度分别为91%和82%;合成IPETC联产SBEX,IPETC的收率和纯度分别达到89%和95%,SBEX的收率和纯度分别为93%和91%;合成IPETC联产二苄基二硫醚,IPETC的收率和纯度分别达到93%和92%,二苄基二硫醚的收率和纯度分别达到95%和94%.考察了制备的复合捕收剂(IPETC与BBSH)对铜钼矿的浮选性能,结果表明,复合捕收剂对铜钼矿表现出良好的捕收性能.联产的新型捕收剂SBEX、BTTC对黄铜矿的捕收力略强于异丁基黄药,对黄铁矿具有较好的选择性,可替代异丁基黄药浮选硫化铜矿.红外光谱和X射线光电子能谱分析结果表明,SBEX、BTTC与黄铜矿作用时,捕收剂分子中的C=S和C—S与矿物表面的金属Cu作用,生成捕收剂与铜的表面络合物吸附在黄铜矿的表面.

关键词：浮选硫氨酯三硫代碳酸盐硫醇二硫醚捕收剂

Ni、Cu共浸渍的LSCM-GDC复合阴极性能研究

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硅酸盐通报 2022年第7期41卷 2458-2466页

作者：刘欣楠肖彦之黄美琪蒋菡孔江榕周涛中南大学化学化工学院湖南省锰资源高效清洁利用重点实验室长沙410083

固体氧化物电解池可以清洁、高效地将电能和热能转化为化学能,在新能源领域具有广阔的应用前景。La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)(LSCM)具有较好的高温稳定性,但离子电导率相对较低,在电解过程中电催化性能不足。本文将LSC... 详细信息

固体氧化物电解池可以清洁、高效地将电能和热能转化为化学能,在新能源领域具有广阔的应用前景。La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)(LSCM)具有较好的高温稳定性,但离子电导率相对较低,在电解过程中电催化性能不足。本文将LSCM与具有较高离子导电性的Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-δ)(GDC)复配构造复合电极,并以共负载的形式在复合电极中浸渍纳米Ni、Cu金属催化剂提高电极的水蒸气吸附和转化能力,Ni、Cu共负载能够同时保留单一Ni或Cu负载对电极电解机制的改善。结果表明,Ni、Cu共负载相比于单一Ni或Cu负载电极在还原性气氛下具有更高的电化学性能,在还原性气氛和800℃工作温度下,镍铜质量比2∶8的负载电极在-0.1 V过电位下的电流密度可达到2.36 A·cm^(-2),极化阻抗为0.92Ω·cm^(2)。

关键词：固体氧化物电解池阴极材料 LSCM LSCM-GDC复合电极离子电导率电化学性能高温水蒸气电解浸渍法

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用电解锰阳极液制备电池级硫酸锰

湿法冶金 2022年第1期41卷 29-33页

作者：狄家康王启任王帅钟宏张超中南大学化学化工学院锰资源高效清洁利用湖南省重点实验室湖南长沙410083 贵州武陵锰业有限公司贵州松桃554115

研究了采用一种新型萃取剂A从电解锰阳极液中通过溶剂萃取获得制备电池级硫酸锰的高纯溶液,考察了振荡时间、水相pH、萃取剂浓度、有机相皂化率、相比Vo/Va、硫酸铵浓度对萃取的影响,以及相比Vo/Va和酸度对反萃取的影响。结果表明:在Vo/... 详细信息

研究了采用一种新型萃取剂A从电解锰阳极液中通过溶剂萃取获得制备电池级硫酸锰的高纯溶液,考察了振荡时间、水相pH、萃取剂浓度、有机相皂化率、相比Vo/Va、硫酸铵浓度对萃取的影响,以及相比Vo/Va和酸度对反萃取的影响。结果表明:在Vo/Va=1.5/1、萃取剂体积分数30%、有机相皂化率30%、水相pH=4.6、25℃条件下萃取15 min,锰萃取率为77.9%,镁萃取率为13.7%;用1 mol/L硫酸溶液,在相比Vo/Va=6/1条件下反萃取负载有机相,得到平均锰质量浓度53 g/L、酸度较低的反萃取液;用此反萃取液制得的硫酸锰产品中锰质量分数大于32%,镁质量分数低于1.5×10^(-5),符合化工行业《电池用硫酸锰》一等品要求。

关键词：电解锰阳极液锰镁溶剂萃取硫酸锰制备

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捕收剂的分子设计与绿色合成

中国有色金属学报 2020年第2期30卷 456-466页

作者：贾云钟宏王帅曹占芳马鑫刘广义中南大学化学化工学院锰资源高效清洁利用湖南省重点实验室长沙410083

捕收剂是矿物浮选分离过程中必不可少的药剂,研究捕收剂的分子设计与绿色合成对于提高浮选技术水平具有重要意义。综述近年来中南大学钟宏教授课题组在捕收剂的分子设计、绿色合成与浮选机理研究方面的系列成果。研究开发溶剂法合成黄... 详细信息

捕收剂是矿物浮选分离过程中必不可少的药剂,研究捕收剂的分子设计与绿色合成对于提高浮选技术水平具有重要意义。综述近年来中南大学钟宏教授课题组在捕收剂的分子设计、绿色合成与浮选机理研究方面的系列成果。研究开发溶剂法合成黄原酸盐等硫化矿捕收剂的绿色合成技术,提高合成效率,改善生产环境。设计并合成异丁基黄原酸苯甲酰基酯等多种新型硫化矿捕收剂、Gemini双季铵盐等多种新型非硫化矿捕收剂及N,N-二丁基二硫代氨基甲酸乙羟肟酸等硫化?氧化矿双功能捕收剂,此外还研究选矿药剂之间的组合用药。

关键词：浮选捕收剂设计合成

湿化学法制备石榴石型固态电解质Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)

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化工进展 2021年第S2期40卷 334-339页

作者：潘迪孔江榕刘欣楠黄美琪周涛中南大学化学化工学院锰资源高效清洁利用湖南省重点实验室湖南长沙410083

锂电池因能量密度高、循环寿命长、绿色清洁等特点被广泛应用,但其液态电解质易泄漏、挥发,且隔膜易被锂枝晶刺穿造成短路,引发危险。固态电解质大多是不具燃烧性的无机材料,室温下离子电导率较高、电化学窗口宽且适用温度范围广。因此... 详细信息

锂电池因能量密度高、循环寿命长、绿色清洁等特点被广泛应用,但其液态电解质易泄漏、挥发,且隔膜易被锂枝晶刺穿造成短路,引发危险。固态电解质大多是不具燃烧性的无机材料,室温下离子电导率较高、电化学窗口宽且适用温度范围广。因此,采用固态电解质替代液态电解质具有十分重要的意义。相对于其他类型固态电解质,石榴石型氧化物Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有离子电导率高、电化学窗口宽(>5V ***/Li^(+))、对锂稳定性好和热稳定性高等特点,是非常具有发展潜力的无机固态电解质。本文采用溶胶-凝胶法和低温燃烧法两种湿化学法合成LLZO粉末,对应的电解质片在40℃时的离子电导率分别为1.22×10^(-5)S/cm和3.87×10^(-6)S/cm,活化能分别为0.34eV和0.32eV。从实验结果综合比较,溶胶-凝胶法为最佳制备方法。

关键词：石榴石型LLZO电解质溶胶-凝胶法低温燃烧法