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固相法合成钴掺杂锰系锂离子筛的吸附性能

工程科学学报 2025年第1期47卷 44-55页

作者：涂玉鑫李田玉李吉青陈佳煌关利聪王瑞祥徐志峰刘志楼江西理工大学冶金工程学院赣州341000 黑龙江紫金铜业有限公司齐齐哈尔161000 江西应用技术职业学院赣州341000

随着5G/6G通信、新能源汽车、锂电池产业的快速发展,近年来对锂化合物(尤其是Li_(2)CO_(3))的需求急剧增加,许多国家将锂视为战略矿产资源.目前从锂沉淀母液中提取锂受到了极大的关注.锰系离子筛(LMO)是一种具有广泛应用前景的吸附剂,... 详细信息

随着5G/6G通信、新能源汽车、锂电池产业的快速发展,近年来对锂化合物(尤其是Li_(2)CO_(3))的需求急剧增加,许多国家将锂视为战略矿产资源.目前从锂沉淀母液中提取锂受到了极大的关注.锰系离子筛(LMO)是一种具有广泛应用前景的吸附剂,可实现复杂溶液中锂的高效回收.但LMO在酸洗解吸过程中存在锰溶损严重的难题,会降低吸附性能和循环性能.针对上述问题,本研究提出引入Co^(3+)掺杂降低LMO锰溶解损失的策略,制备了钴掺杂锰系离子筛(LCMO).采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对不同煅烧温度和焙烧时间下制备的LCMO进行表征分析.表征结果表明,Co掺杂对LMO的尖晶石结构没有影响,并且Co最佳掺杂摩尔分数为5%,此时离子筛前驱体中Mn^(3+)的原子分数从未掺杂的9.67%降低到3.63%,对应的锂吸附容量从39.299 mg·g^(-1)显著增加到41.708 mg·g^(-1),锰溶损也从1.288%显著降低至0.837%,大大地增加了锰系离子筛的实际应用可能性.制备的摩尔分数为5%Co掺杂的离子筛(LCMO-5%)具有良好的循环性能,Li^(+)的吸附能力在5次循环后仍然保持在81%以上.在模拟的锂沉淀母液中,Li/Na和Li/K之间的分离系数分别为74.655和64.547,这证明了LCMO-5%能有效地从高Na^(+)、K^(+)溶液中吸附分离Li^(+).因此,LCMO-5%离子筛具有从锂沉淀母液中提取Li+的应用前景.

关键词：锂离子筛钴掺杂锰溶损吸附含锂溶液

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B2O3改性剂对含钛高炉渣中黑钛石结晶行为的影响

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中国冶金 2025年

作者：杨双平范博文王苗刘起航董洁池延斌杨尚琦西安建筑科技大学冶金工程学院长沙有色冶金设计研究院有限公司

钒钛磁铁矿是一种综合利用价值极高的复合型矿物，然而高炉冶炼钒钛磁铁矿所产生的含钛高炉渣利用难度较大，导致炉渣的堆积量越来越大。以攀钢高炉渣为原料、B2O3为改性剂，利用高温管式炉进行炉渣高温改性试验，系统研究了B2O3添加量... 详细信息

钒钛磁铁矿是一种综合利用价值极高的复合型矿物，然而高炉冶炼钒钛磁铁矿所产生的含钛高炉渣利用难度较大，导致炉渣的堆积量越来越大。以攀钢高炉渣为原料、B2O3为改性剂，利用高温管式炉进行炉渣高温改性试验，系统研究了B2O3添加量、保温时间、冷却速度3个因素对改性高炉渣中富钛相结晶行为的影响规律，并利用SEM-EDS、X射线衍射对试验的改性高炉渣进行分析。试验结果表明，B2O3改性剂的添加可以显著促使炉渣中的富钛相由钙钛矿向黑钛石转变，富钛相黑钛石在改性渣中以块状和长条状晶体的形式存在，保温时间的延长与冷却速率的减小均有利于改性炉渣中黑钛石晶体的析出、长大。同时，得到黑钛石结晶的最佳工艺参数，即当含钛高炉渣中B2O3添加量（质量分数）为6%，并在1 500 ℃的温度下熔化、再以1℃/min冷却至1 300 ℃并保温90 min时，黑钛石结晶效果最好。该条件下黑钛石的结晶量为26.14%，晶粒尺寸为180.85 μm。研究结果对含钛高炉渣的资源利用具有指导意义。

关键词：含钛高炉渣 B O 改性试验富钛相黑钛石结晶资源利用

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二硫化锡基钠离子电池负极材料研究进展

有色金属(中英文) 2025年

作者：李倩李常林王硕然黄娜王文培马红周翁雅青西安建筑科技大学冶金工程学院江西省科学院应用化学研究所

随着化石能源的消耗和人们对清洁可再生能源需求的不断增加，开发新型储能材料刻不容缓。钠离子电池因钠资源丰富，在大规模储能方面成为继锂离子电池之后最具前景的二次电池。电池的负极材料对电池的电化学性能有着重要的影响，二硫化... 详细信息

随着化石能源的消耗和人们对清洁可再生能源需求的不断增加，开发新型储能材料刻不容缓。钠离子电池因钠资源丰富，在大规模储能方面成为继锂离子电池之后最具前景的二次电池。电池的负极材料对电池的电化学性能有着重要的影响，二硫化锡作为钠离子电池的负极材料具有高理论比容量、易于调控的形貌和优异的循环稳定性等特点，引发研究人员的广泛关注。对二硫化锡的结构以及作为钠离子电池负极材料的钠化机理进行了总结，概括了提高其电化学性能的一些方法，最后对二硫化锡负极材料在钠离子电池中面临的挑战和发展前景进行了总结和展望。

关键词：钠离子电池负极材料二硫化锡钠化机理电化学性能

苯酚梯度驯化过程中厌氧折流板反应器微生物群落演替特征

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工程科学学报 2025年第3期47卷 572-582页

作者：李远于春梅苍大强北京科技大学冶金与生态工程学院北京 100083

厌氧消化是工业废水和城市废水处理过程中常用的技术之一. 由于废水中的苯酚会影响厌氧消化系统的稳定性，因此在使用厌氧消化工艺前需要使用苯酚对活性污泥进行驯化，从而降低其抑制作用. 本文考察了厌氧折流板反应器在进行苯酚梯度驯... 详细信息

厌氧消化是工业废水和城市废水处理过程中常用的技术之一. 由于废水中的苯酚会影响厌氧消化系统的稳定性，因此在使用厌氧消化工艺前需要使用苯酚对活性污泥进行驯化，从而降低其抑制作用. 本文考察了厌氧折流板反应器在进行苯酚梯度驯化时各隔室出水的化学需氧量（COD）、pH、苯酚及沼气中氢气分压的变化情况. 运用Illumina高通量测序平台分析了细菌和古菌群落的演替过程，并使用气相色谱与质谱联用仪（GC–MS）和高效液相色谱仪（HPLC）对苯酚厌氧降解产物分别进行了定性和定量分析. 结果表明，使用葡萄糖作为唯一进水碳源时第1隔室出水的pH在5.0～6.8之间波动. 当进水中加入苯酚后该隔室出水pH有所上升. 约90%的COD和苯酚在前两个隔室内降解，但后续隔室的COD始终保持在100 mg·L−1左右，因此推测最终出水中含有未降解物质. 使用葡萄糖和苯酚作为进水碳源时细菌和古菌群落的α生物多样性指数高于使用单一进水碳源. 苯酚的加入导致细菌群落的优势菌科Streptococcaceae和Enterobacteriaceae被Syntrophaceae取代；古菌群落的优势菌科Methanobacteriaceae 则被Woesearchaeales取代. 冗余分析显示，细菌Syntrophaceae科和古菌Woesearchaeales科分别与苯酚和乙酸的相关性较高. 产物定性分析确认了最终出水中的难降解物质为丙酸. 热力学计算表明反应器内过高的氢气分压是导致丙酸难以降解的原因.

关键词：苯酚废水厌氧折流板反应器微生物群落演替梯度驯化厌氧降解

界面改性橡胶粉/铁尾矿基混凝土制备与性能研究

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过程工程学报 2025年

作者：胡义明黄洋王超陈洲杨婷高翔鹏李明阳安徽工业大学冶金工程学院中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司中铝科学技术研究院有限公司

本工作以废弃轮胎制成橡胶粉掺入铁尾矿和水泥中制作出铁尾矿基橡胶混凝土（ITRC），研究了橡胶粒度、浸泡药剂、硅烷偶联剂接枝对ITRC的流动性、抗压强度、抗折强度和折压比的影响，并通过微观形貌分析探究了橡胶粉改性对ITRC的作用机... 详细信息

本工作以废弃轮胎制成橡胶粉掺入铁尾矿和水泥中制作出铁尾矿基橡胶混凝土（ITRC），研究了橡胶粒度、浸泡药剂、硅烷偶联剂接枝对ITRC的流动性、抗压强度、抗折强度和折压比的影响，并通过微观形貌分析探究了橡胶粉改性对ITRC的作用机理。结果表明，橡胶粉经过酸性KMnO4溶液浸泡，再进行硅烷接枝处理，可以明显提高橡胶粉与ITRC界面的相容性及黏结效果，减少基体微观裂缝的产生；在铁尾矿和水泥质量分数比为82:18、改性60目橡胶粉掺量1wt%、水灰比18%的情况下，ITRC的28 d抗压强度达到32.8 MPa，抗折强度达到5.1 MPa，相较于纯铁尾矿水泥材料，抗压强度提高28.6%，抗折强度提升21.4%。本工作可为铁尾矿和废弃轮胎的资源化提供参考，有助于加速固体废弃物的循环利用。

关键词：铁尾矿废弃轮胎界面改性橡胶混凝土资源循环

聚晶金刚石层厚度与复合片直径对PDC残余热应力的影响

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金刚石与磨料磨具工程 2025年 744-751页

作者：杨添添黄凯北京科技大学冶金与生态工程学院

残余热应力是导致聚晶金刚石复合片(PDC)失效的原因之一。为提升PDC在实际使用过程中的性能,并为PDC的设计提供模拟计算依据,利用ANSYS建立PDC的参数模型,通过“热-结构”耦合法计算PDC的残余热应力值,分析PCD层和硬质合金层的厚度比及... 详细信息

残余热应力是导致聚晶金刚石复合片(PDC)失效的原因之一。为提升PDC在实际使用过程中的性能,并为PDC的设计提供模拟计算依据,利用ANSYS建立PDC的参数模型,通过“热-结构”耦合法计算PDC的残余热应力值,分析PCD层和硬质合金层的厚度比及PDC直径对残余热应力分布特征的影响规律。结果表明:当PDC直径为16 mm、总厚度为13 mm时,其PCD层和硬质合金层的最佳厚度比为0.180;当PCD层厚度为2.0 mm时,PDC最佳直径值为18mm;当PCD层厚度为3.0 mm时,应根据实际使用情况确定PDC最佳直径值。

关键词：有限元分析聚晶金刚石复合片残余热应力聚晶金刚石层厚度 PDC直径

Nb对304奥氏体不锈钢抗熔盐高温腐蚀性能的影响

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钢铁 2025年

作者：章楷欣肖桂枝王帆邹雨天齐邹德宁张威西安建筑科技大学冶金工程学院增材制造技术应用陕西省高校工程研究中心西安思源学院山西太钢不锈钢股份有限公司太钢技术中心

聚光太阳能发电站通常采用NaNO3-KNO3混合熔盐作为储热系统的传热流体，用于储热系统结构材料的304奥氏体不锈钢在该熔盐环境下的抗高温腐蚀性能尤为重要。微合金元素Nb在钢中的影响作用主要体现在细化晶粒、促进沉淀强化及提高强韧性... 详细信息

聚光太阳能发电站通常采用NaNO3-KNO3混合熔盐作为储热系统的传热流体，用于储热系统结构材料的304奥氏体不锈钢在该熔盐环境下的抗高温腐蚀性能尤为重要。微合金元素Nb在钢中的影响作用主要体现在细化晶粒、促进沉淀强化及提高强韧性等方面，其对304奥氏体不锈钢在太阳盐中的高温腐蚀机理尚不清楚，值得深入研究。采用恒温熔盐浸泡方法对含0.49Nb和0Nb的两组试验钢在565 ℃下进行了0～200 h的熔盐腐蚀试验，测定了腐蚀质量损失并计算了腐蚀速率；借助扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）等手段对材料腐蚀层和基体组织进行了表征。研究结果表明，当腐蚀时间为200 h时，0Nb和0.49Nb的腐蚀速率分别为178.1、133.9 μm/a，表明添加Nb元素后抗熔盐腐蚀性能更优；两组试样在表面均形成了双层腐蚀产物层，内层主要为FeCr2O4，外层则为Fe2O3和Fe3O4。Fe氧化物产生的内应力容易在腐蚀层内部产生缺陷或使腐蚀层剥落，引起熔盐中的氧化性离子侵入发生内氧化，导致Fe氧化物层的保护性变差。Nb在腐蚀层中含量较低，会在钢基体内部形成均匀弥散分布的NbC，并抑制晶界处Cr碳化物的析出，晶界处析出的Cr碳化物易导致晶间腐蚀，且晶间腐蚀会在腐蚀层中引入更多应力；不含Nb钢试样的腐蚀层更厚，内部会存在更多裂纹，表明Nb元素的加入会提升304奥氏体不锈钢在熔盐中的抗高温腐蚀性能。

关键词： Nb元素 304奥氏体不锈钢熔盐腐蚀 NbC析出相高温腐蚀聚光太阳能太阳盐晶间腐蚀

D301树脂吸附法提取TCCA浸金液的解吸行为

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中国有色金属学报 2025年

作者：牛会群杨洪英佟琳琳吴钰龙黑龙江科技大学矿业工程学院东北大学冶金学院

本文针对载金D301树脂的解吸过程，研究不同解吸剂、解吸剂浓度、液固比、温度和解吸时间对解吸过程的影响。解吸剂筛选实验结果显示，硫脲-盐酸混合溶液是最优的解吸剂。载金D301树脂的解吸过程符合Boyd液膜扩散方程，液膜扩散为主要... 详细信息

本文针对载金D301树脂的解吸过程，研究不同解吸剂、解吸剂浓度、液固比、温度和解吸时间对解吸过程的影响。解吸剂筛选实验结果显示，硫脲-盐酸混合溶液是最优的解吸剂。载金D301树脂的解吸过程符合Boyd液膜扩散方程，液膜扩散为主要的控制步骤，K（液膜扩散系数）值为3.54×10-1s，液膜厚度和金的线性分配系数与硫脲浓度和盐酸浓度有关。通过单因素实验和多元线性回归模型，硫脲浓度和盐酸浓度对解吸效率具有显著性影响，提高硫脲和盐酸溶液浓度有利于解吸行为。在硫脲浓度0.36 mol·L-1，盐酸浓度0.2 mol·L-1，液固比5:1 mL·mg-1，温度25℃和解吸时间100 min的最优条件下，载金D301树脂的平均解吸效率可达99.45%。

关键词： D301树脂 TCCA浸金液硫脲解吸多元线性回归

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杂多酸离子液体对烟气中SO2的吸附性能

江西冶金 2025年

作者：周子贤陈佳煌张裕嘉许兰翔刘志楼战略有色金属绿色低碳冶金江西省重点实验室江西理工大学冶金工程学院

有色冶金行业是我国SO2的主要排放源，降低SO2的排放量对有色冶金绿色发展至关重要。本研究以氨基功能化杂多酸离子液体为研究对象，探究在盐酸和乳酸体系下的四甲基胍离子液体（[TMG]Cl和[TMG]L）对SO2的吸附效率，考察四甲基胍磷钼杂... 详细信息

有色冶金行业是我国SO2的主要排放源，降低SO2的排放量对有色冶金绿色发展至关重要。本研究以氨基功能化杂多酸离子液体为研究对象，探究在盐酸和乳酸体系下的四甲基胍离子液体（[TMG]Cl和[TMG]L）对SO2的吸附效率，考察四甲基胍磷钼杂多酸([TMG]3PMo12O40)对脱硫性能的影响。结果表明，[TMG]L对SO2的吸附量高于[TMG]Cl，且升高温度不利于SO2的吸收。添加适量的杂多酸有利于提高[TMG]L的脱硫能力，最佳添加量为0.2 g/g ILs，水和乙醇等溶剂会降低SO2的吸收量。在常压、吸附温度为40 ℃、吸附时间为50 min、杂多酸添加量为0.2 g/g的条件下，[TMG]L离子液体对SO2吸收量达到0.68 g SO2/g 离子液体（ILs）。离子液体吸收SO2达到饱和后，可向其中通入H2S，利用液相克劳斯反应得到易过滤的标准菱形硫磺产物并实现离子液体的再生。制备的杂多酸离子液体经4次循环后对SO2的吸收量保持在0.63 g/g以上。本研究为冶炼烟气中SO2的脱除和高值化利用提供了技术支撑。

关键词：二氧化硫烟气四甲基胍类离子液体克劳斯反应硫磺