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单壁碳纳米角的制备及电化学应用进展

材料导报 2024年第6期38卷 36-48页

作者：苏咸凯解志鹏张达侯圣平杨斌梁风昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心昆明650093 昆明理工大学云南省有色金属真空冶金重点实验室昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

单壁碳纳米角(Single-wall carbon nanohorns, SWCNHs)是由单层石墨烯卷曲而成的中空锥状碳纳米材料,通常状态下无法单独存在,一般为以数千根SWCNHs聚集成的球型聚集体,因优异的导电和导热性能、低的密度和大的比表面积而被视为一种极... 详细信息

单壁碳纳米角(Single-wall carbon nanohorns, SWCNHs)是由单层石墨烯卷曲而成的中空锥状碳纳米材料,通常状态下无法单独存在,一般为以数千根SWCNHs聚集成的球型聚集体,因优异的导电和导热性能、低的密度和大的比表面积而被视为一种极具电化学应用前景的碳纳米材料。SWCNHs通常采用激光烧蚀法、电弧放电法和焦耳热法制备,且三种方法的制备过程均未涉及金属催化剂,避免了杂质污染,从而拓宽了其应用领域。在过去20年里,SWCNHs被广泛应用于超级电容器、电化学传感器、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池和金属-CO_(2)电池中。众多研究表明,SWCNHs基电化学器件具有高效、稳定、安全的优势,推动SWCNHs的工业化量产和在电化学领域的规模化应用对国家新能源和高端制造业的发展具有重要意义。本文概述了SWCNHs的结构、特性和制备方法,回顾了SWCNHs在电化学领域的研究进展,并对SWCNHs未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

关键词：单壁碳纳米角结构特性电化学纳米材料

湿法炼锌溶液中锗的配位反应分离规律及萃取机理

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 279-291页

作者：顾智辉李存兄李倡纹刘强王启亮宋健清王阳波昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

针对湿法炼锌溶液中锗富集回收成本高、工艺复杂等问题,本文深入研究5种不同配合剂对N235-TBP复合萃取体系选择性分离富集锗过程的影响规律及酒石酸配位反应体系的传质机理。结果表明:在有机相构成为30%N235-15%TBP-55%260^(#)溶剂油、... 详细信息

针对湿法炼锌溶液中锗富集回收成本高、工艺复杂等问题,本文深入研究5种不同配合剂对N235-TBP复合萃取体系选择性分离富集锗过程的影响规律及酒石酸配位反应体系的传质机理。结果表明:在有机相构成为30%N235-15%TBP-55%260^(#)溶剂油、相比O∶A为1∶2、pH 1.5、反应温度25℃,配合剂与锗的摩尔比n_(L)/n_(Ge)=5的条件下,5种配合剂对锗的配位能力大小依次为:酒石酸(C_(4)H_(6)O_(6))>草酸(C_(2)H_(2)O_(4))>柠檬酸(C_(6)H_(8)O_(7))>马来酸(C_(4)H_(4)O_(4))>水杨酸(C_(7)H_(6)O_(3)),酒石酸对Ge^(4+)与共存离子Zn^(2+)、Fe^(2+)的分离效果最佳,在nC_(4)H_(6)O_(6)/nGe=5.5时,分离系数达最大,分别为β_(Ge/Zn^(2+))=2807.23、β_(Ge/Fe^(2+))=3271.43;酒石酸与锗的配位形式为双齿(螯合)配位;N235-TBP复合萃取体系萃取锗的机理是质子化N235中的HSO_(4)^(-)与料液中的Ge(OH)_(2)Tar^(2-)发生阴离子置换反应,生成萃合物(R_(3)NH^(+))_(2)·(Ge(OH)_(2)Tar_(2)/^(2-)·TBP_(0.3)。

关键词：湿法炼锌锗萃取机理分离系数

基于UPEMD融合RCMCSE和ALWOA-BP的水电机组故障诊断

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水利学报 2024年第6期55卷 744-755页

作者：李想钱晶曾云昆明理工大学冶金与能源学院云南昆明650093 云南省高校水力机械智能测试工程研究中心云南昆明650093

水电机组振动信号的诊断对机组安全稳定运行至关重要。本文提出一种基于均匀相位经验模态分解(Uniform Phase EMD,UPEMD)融合精细复合多尺度余弦相似熵(Refined Composite Multiscale CSE,RCMCSE)和改进鲸鱼算法优化反向传播神经网络(AL... 详细信息

水电机组振动信号的诊断对机组安全稳定运行至关重要。本文提出一种基于均匀相位经验模态分解(Uniform Phase EMD,UPEMD)融合精细复合多尺度余弦相似熵(Refined Composite Multiscale CSE,RCMCSE)和改进鲸鱼算法优化反向传播神经网络(ALWOA-BP)的水电机组故障诊断方法。利用UPEMD对原始信号进行分解,然后建立WOA-BP故障诊断模型。针对WOA算法快速陷入局部最优和过早收敛的问题,采用自适应权重和莱维飞行对WOA算法进行优化。实验结果表明,该方法的准确率达到了100%。为探究所提模型的抗噪性能,引入信噪比为2 dB的噪声进行再次分析,诊断结果为94.44%,明显优于其他未优化模型。该项研究可以对现有水电机组故障诊断方法进行有价值的补充。

关键词：水电机组精细复合多尺度熵余弦相似熵 ALWOA-BP 故障诊断

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TSMSE结合IOOA-BiLSTM的水电机组轴系故障诊断方法

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水利学报 2024年第7期55卷 862-873页

作者：张兼博李想曾云唐跨纪昆明理工大学冶金与能源学院云南昆明650093 云南省高校水力机械智能测试工程研究中心云南昆明650093

为提高水电机组轴系振动故障诊断的准确率,本文提出了一种新的诊断方法。首先,基于完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)进行振动信号预处理;其次,基于时移多尺度思想,引入时移多尺度样本熵(TSMSE)模型,以克服传统多尺度样本熵鲁棒... 详细信息

为提高水电机组轴系振动故障诊断的准确率,本文提出了一种新的诊断方法。首先,基于完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)进行振动信号预处理;其次,基于时移多尺度思想,引入时移多尺度样本熵(TSMSE)模型,以克服传统多尺度样本熵鲁棒性差以及粗粒化不足的问题;最终,将TSMSE提取的故障特征集输入经过改进鱼鹰算法(IOOA)优化的双向长短时记忆网络(BiLSTM),进行故障特征分类。通过对原始信号添加SNR=5 dB噪声并引入两种特征熵与TSMSE对比,分析TSMSE的抗噪性能。仿真实验表明,在给定数据集下TSMSE特征提取能力明显优于另外两种方法。同时,所提故障诊断模型应用在原始信号和含噪信号两种情况下,分别取得了100%以及97.22%的准确率,验证了所提模型的良好性能,为水电机组故障诊断提供新的科学方法。

关键词：水电机组特征提取时移多尺度样本熵 IOOA-BiLSTM 故障诊断

磷铁渣高温活化浸出-沉淀法制备电池级FePO_(4)的工艺及应用

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化工进展 2024年第8期43卷 4726-4737页

作者：袁明哲秦安瑞周桂民陈秋霖袁亚杰姚耀春李银昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093 昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心云南昆明650093

磷铁渣是黄磷生产的副产物之一,化学性质稳定,常作为固体废物处理,不仅污染环境,也消耗了大量人力物力。如何合理利用磷铁渣中铁(Fe)、磷(P)元素是磷化工企业必须解决的问题。以磷铁渣制备磷酸铁(FePO_(4))的传统技术存在能耗大、副产... 详细信息

磷铁渣是黄磷生产的副产物之一,化学性质稳定,常作为固体废物处理,不仅污染环境,也消耗了大量人力物力。如何合理利用磷铁渣中铁(Fe)、磷(P)元素是磷化工企业必须解决的问题。以磷铁渣制备磷酸铁(FePO_(4))的传统技术存在能耗大、副产物安全隐患大、难以实现工业化生产等缺点。有鉴于此,本文采用磷铁渣、磷酸、盐酸、氨水为原料,通过高温活化浸出-沉淀法制备了电池级FePO_(4)。在高温活化浸出阶段,探究了浸出时间、浸出温度、盐酸浓度、液固比与磷铁渣浸出率的关联规律。并研究了反应温度、时间、pH、投料比等条件对制备FePO_(4)性能的影响。对浸出液中Fe、P元素浓度和FePO_(4)晶体结构、形貌和粒度进行了分析。实验结果表明,磷铁渣浸出的最佳条件是:浸出时间3h、浸出温度90℃、盐酸浓度5.5mol/L、液固比20mL/g,在此浸出条件下Fe元素浸出率可达93.55%,P元素浸出率可达82.21%,固体渣浸出率可达90.06%。沉淀反应过程的最佳条件为:反应温度70℃、反应时间2h、反应pH=1.2、Fe/P投料比为1,此条件制备的磷酸铁(FePO_(4))材料结晶度高,形貌均匀,分散性好,一次粒径为100~200nm,铁磷比为0.97,杂质含量完全符合行业标准。以此合成的磷酸铁锂(LiFePO_(4))正极材料电化学性能较好,在1C倍率下,放电比容量可达到151.62mA·h/g,表明所制备的FePO_(4)完全满足LiFePO_(4)正极材料前体的要求。

关键词：磷铁渣活化浸出沉淀法电池级磷酸铁

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硒提取与纯化工艺研究进展

材料导报 2024年第5期38卷 151-164页

作者：杨政代林晴张利波张辉程越周亮苏文婷昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 昆明理工大学非常规冶金教育部重点实验室昆明650093 昆明理工大学云南省特种冶金重点实验室昆明650093 云南铜业科技发展股份有限公司昆明650033

硒作为地壳中含量稀少且分散的非金属元素,因具备优异的物化性能,被广泛应用于冶金、玻璃和电子工业等领域。随着新材料和新能源行业的快速发展,电子工业对各种硒产品,特别是高端硒产品的需求不断攀升,如何清洁、高效、经济地从阳极泥... 详细信息

硒作为地壳中含量稀少且分散的非金属元素,因具备优异的物化性能,被广泛应用于冶金、玻璃和电子工业等领域。随着新材料和新能源行业的快速发展,电子工业对各种硒产品,特别是高端硒产品的需求不断攀升,如何清洁、高效、经济地从阳极泥等原料中提取粗硒并将其纯化,成为新能源等行业发展亟待解决的问题。本文综述了硒提取与纯化技术的研究进展,介绍了硒资源的储量、应用和消费概况,将硒提取工艺分为火法、半湿法、全湿法和其他回收工艺四大类,重点阐述了各种提取与纯化工艺的技术现状,详尽介绍了各主流工艺的优缺点、原料适用性以及应用情况,最后对硒提取与纯化工艺未来发展方向进行了展望。

关键词：粗硒提取技术纯化技术高纯硒

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熟化银精矿氧压强化酸浸行为研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第6期55卷 2092-2105页

作者：刘强李存兄顾智辉李倡纹王启亮宋健清昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093

考虑到浮选银精矿极具回收价值及现有处理工艺存在不足,本文提出了浓硫酸熟化-氧压酸浸的工艺路线。首先,以湿法炼锌过程产出的浮选银精矿为对象,利用浓硫酸的强氧化性破坏浮选残留有机药剂矿物包裹体;其次,利用加压湿法冶金独特的技术... 详细信息

考虑到浮选银精矿极具回收价值及现有处理工艺存在不足,本文提出了浓硫酸熟化-氧压酸浸的工艺路线。首先,以湿法炼锌过程产出的浮选银精矿为对象,利用浓硫酸的强氧化性破坏浮选残留有机药剂矿物包裹体;其次,利用加压湿法冶金独特的技术优势,氧化溶解低价金属硫化物;最后,重点研究了工艺过程原理及氧压酸浸过程中Zn、Cu、In的浸出行为及浸出渣中物相演变规律。研究结果表明:银精矿颗粒表面残留浮选药剂的P—O、—OH极性基团被浓硫酸氧化破坏,避免产生水化膜及矿物包裹体,促进有价元素的高效浸出;在高温氧化性条件和Fe^(3+)/Fe^(2+)变价离子对的助浸作用下,银精矿物相组成由闪锌矿(Zn S)、锌铁尖晶石(Zn Fe_(2)O_(4))、雌黄铁矿(FeS)、氯化亚铜(Cu Cl)为主,转变为以单质硫(S8)、铁矾(MeFe_(3)(SO_(4))_(2)(OH)_(6),Me:1/2Pb、Na、K)为主,并残留少量的闪锌矿(Zn S);适当提高反应温度和初始质量浓度可促进Zn、Cu、In的浸出,但温度过高会加剧铟铁共沉淀问题,降低锌、铟的浸出率,而质量浓度过高会降低氧气对Zn S及Fe^(2+)的氧化能力,抑制银精矿的溶解;延长反应时间、提高液固比均有利于银精矿的解离浸出;增大氧分压可以加强Fe^(3+)的氧化能力,促进对Zn S及ZnxFe(1-x)S的氧化作用,有利于银精矿的溶解。在反应温度为155℃、初始质量浓度为160 g/L、反应时间为180 min、氧分压为0.8 MPa、液固比为7 m L/g的氧压酸浸条件下,银精矿中Zn、Cu、In的浸出率分别为94.84%、98.36%和91.13%,浸出渣中铅、银的富集率分别达2.88%和7754 g/t。

关键词：浮选银精矿浓硫酸熟化水化作用氧压酸浸浸出率

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湿法炼锌含铁溶液水热矿化沉铁行为研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1291-1301页

作者：李倡纹李存兄刘强顾智辉王启亮宋健清昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093

在常规湿法炼锌过程中,采用黄钾铁矾法、针铁矿法除铁工艺时存在铁渣中铁质量分数低而锌质量分数高、渣量大、无害化处理成本高等难题,为此,本文开展湿法炼锌含铁溶液水热矿化沉铁行为研究。研究结果表明:升高反应温度有利于Fe3+水解生... 详细信息

在常规湿法炼锌过程中,采用黄钾铁矾法、针铁矿法除铁工艺时存在铁渣中铁质量分数低而锌质量分数高、渣量大、无害化处理成本高等难题,为此,本文开展湿法炼锌含铁溶液水热矿化沉铁行为研究。研究结果表明:升高反应温度有利于Fe3+水解生成赤铁矿(Fe2O3),同时促进铁矾物相(MFe3(SO4)2(OH)6)向赤铁矿的转化,铁渣中铁质量分数显著升高;延长反应时间可提高Fe3+沉淀率,并使更多的黄钾铁矾(KFe3(SO4)2(OH)6)转化为赤铁矿;提高氧分压将加快Fe2+氧化成Fe3+的速率,促进赤铁矿物相的形成。在反应温度为180℃,氧分压为0.8 MPa、反应时间为3 h且控制碱金属离子浓度的优化条件下,溶液中94.29%的铁以赤铁矿(Fe2O3)形式沉淀入渣,沉铁渣中铁质量分数为57.75%、锌质量分数为0.82%。对比黄钾铁矾工艺,铁渣量减少约60%,铁渣中锌质量分数降低6.5%。采用水热矿化沉铁工艺,可在低酸条件下实现溶液中铁的矿化沉淀,得到铁质量分数满足氧化铁行业标准且可实现资源化利用的赤铁矿沉铁渣,可助力湿法炼锌行业向绿色低碳方向发展。

关键词：湿法炼锌含铁溶液水热矿化沉铁铁物相调控

锌氧压酸浸硫精矿和硫尾矿的矿物学特征与环境活性

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 32-42页

作者：孙朴李兴彬魏昶邓志敢李旻廷罗兴国樊刚昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093

采用电感耦合(ICP-OES)、X射线衍射(XRD)、扫面电镜-能谱(SEM-EDS)、红外光谱(FTIR)及差热差重(TG-DTA)等多种检测方法对锌氧压酸浸硫精矿和硫尾矿的化学组成、粒度分布、物相结构等进行研究,并采用毒性浸出程序(TCLP)法考察其短期环境... 详细信息

采用电感耦合(ICP-OES)、X射线衍射(XRD)、扫面电镜-能谱(SEM-EDS)、红外光谱(FTIR)及差热差重(TG-DTA)等多种检测方法对锌氧压酸浸硫精矿和硫尾矿的化学组成、粒度分布、物相结构等进行研究,并采用毒性浸出程序(TCLP)法考察其短期环境活性。研究结果表明:硫精矿1和硫精矿2主要以球状的单质硫存在,其中,少量硫精矿1以小颗粒的闪锌矿、黄铁矿等附着于块状的铁矾颗粒上,平均粒径为22.1μm;少量硫精矿2以块状的闪锌矿、黄铁矿和小颗粒存在,平均粒径为59.2μm。2种硫精矿在185~340℃时会剧烈燃烧,热稳定性较差。2种硫尾矿主要以块状的铅黄铁矾和黄钠铁矾存在,其中,硫尾矿1平均粒径为21.1μm;硫尾矿2含一定的赤铁矿(16.86%),平均粒径为5.3μm。硫精矿和硫尾矿中锌和镉元素在弱酸条件下不稳定,硫尾矿1中锌和镉的浸出量分别超标1.93倍和2.50倍;硫精矿2的分别超标2.03倍和6.56倍,硫尾矿1的分别超标3.46倍和5.94倍,硫尾矿2的分别超标11.10倍和8.28倍。

关键词：锌氧压酸浸硫精矿硫尾矿微观结构工艺矿物学浸出毒性

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