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变形量对半固态CuSn10合金组织和性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 424-434页

作者：文科李永坤周荣锋殷新华熊文韬刘程祥张亚真昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 昆明理工大学城市学院云南昆明650051

材料的组织形态直接影响零件的性能,采用自主研发的熔体约束诱导形核半固态制浆装置制备Cu Sn10半固态浆料并流变挤压成薄板,然后在350℃下轧制变形,研究变形量对微观组织和性能的影响。结果表明,随着变形量增加,变形板件内部缩松缩孔... 详细信息

材料的组织形态直接影响零件的性能,采用自主研发的熔体约束诱导形核半固态制浆装置制备Cu Sn10半固态浆料并流变挤压成薄板,然后在350℃下轧制变形,研究变形量对微观组织和性能的影响。结果表明,随着变形量增加,变形板件内部缩松缩孔等铸造缺陷逐渐减少减小、晶粒呈现压缩拉长趋势、平均晶粒厚度从初始未变形时30.58μm到变形量ε=0.4时的22.12μm。随变形量的加大在初生相内部产生的形变孪晶数量逐渐增加。在变形量从ε=0增加到ε=0.4的过程中,Cu Sn10合金组织内小角度晶界占比逐渐占优,引入了大量的亚结构和位错密度。在变形量ε=0.4时,可以发现极图{110}和{111}存在[101]、[111]和[001]织构。在板材力学性能方面,板材的屈服强度、抗拉强度和硬度不断增加;但塑性呈现下降的趋势。变形量ε=0.4时,其屈服强度、抗拉强度和布氏硬度(HBW)分别达到了443 MPa、554MPa、1901.2MPa,相较于初始未变形薄板其屈服强度、抗拉强度和硬度分别提高了106.1%、66.4%、41.6%,延伸率降低至0.82%。半固态Cu Sn10合金在变形过程中随变形量的增加强度、硬度不断提高、塑性持续降低,这主要是归功于在轧制变形过程中产生的晶粒细化和加工强化。

关键词：铜锡合金半固态轧制变形微观结构 EBSD

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

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骨组织工程镁基支架的制备研究进展

材料导报 2024年第4期38卷 128-138页

作者：李再久夏臣平刘明诏金青林昆明理工大学民航与航空学院昆明650500 昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

骨组织工程为受损骨、病变骨的治疗提供了重要的途径。如何获得易于骨修复、高强度且具有良好生物相容性的支架,是当前骨组织工程支架应用的技术难点和研究热点之一。支架材料的种类及制备方法是影响骨组织工程结构及性能的主要因素。... 详细信息

骨组织工程为受损骨、病变骨的治疗提供了重要的途径。如何获得易于骨修复、高强度且具有良好生物相容性的支架,是当前骨组织工程支架应用的技术难点和研究热点之一。支架材料的种类及制备方法是影响骨组织工程结构及性能的主要因素。镁基合金因在生物相容性、降解行为等方面具有突出表现而受到了普遍的关注,被认为是一种前景广阔的骨组织工程支架材料。常见的骨组织工程镁基支架制备方法有熔体发泡法、渗流铸造法、固/气共晶定向凝固法和增材制造法等,然而现有制备方法在孔隙结构精细控制及造孔残留物对镁基支架生物相容性的影响等方面仍需进一步研究。本文综述了骨组织工程镁基支架的制备方法,分析了影响镁基支架孔隙结构和性能的因素,总结了每种制备方法的优缺点,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：骨组织工程镁基支架制备方法孔隙结构

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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

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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

纳滤膜传质机制模型及在盐湖提锂应用中的研究进展

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稀有金属 2024年第2期48卷 262-276页

作者：刘悦宇李婷婷李世伟尹少华昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093

纳滤膜技术基于膜孔筛分和界面道南效应,实现不同价态离子分离,无需引入其他溶剂,是一种绿色环保的新型分离技术。根据中国盐湖卤水高镁锂比现状及难开采、产量低等特点,将纳滤分离技术应用于盐湖锂资源提取中具有深远意义。总结了盐湖... 详细信息

纳滤膜技术基于膜孔筛分和界面道南效应,实现不同价态离子分离,无需引入其他溶剂,是一种绿色环保的新型分离技术。根据中国盐湖卤水高镁锂比现状及难开采、产量低等特点,将纳滤分离技术应用于盐湖锂资源提取中具有深远意义。总结了盐湖卤水中提锂的现状,对比了盐湖提锂技术的优劣,对国内外从事纳滤膜相关研究的机构及其典型成果进行了分析。并对目前纳滤膜材料的设计与制备以及膜材料的发展进行了总结和展望,同时,深入研究了纳滤膜表面传质模型对纳滤膜实现镁锂分离机制及促进纳滤膜广泛应用所具有的重要意义。最后,对纳滤膜技术特点进行了分析总结,对常用的纳滤膜传质模型的研究进展进行了详细综述,在此基础上提出了在盐湖提锂中运用纳滤膜分离技术的未来发展方向。

关键词：盐湖卤水镁锂分离纳滤膜传质模型

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湿法炼铜浸出液萃取分离硫酸机理

化工进展 2024年第6期43卷 3410-3419页

作者：马海飞廖亚龙武敏贾小宝杨双宇昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093

针对湿法炼铜浸出液中游离硫酸含量高的问题,提取铜前需进行中和处理,不仅碱性试剂消耗量大、作业成本高,还会造成金属离子损失的问题。本文提出采用溶剂萃取回收硫酸的工艺,研究了三辛胺(TOA)-正辛醇体系选择性萃取分离硫酸过程的传质... 详细信息

针对湿法炼铜浸出液中游离硫酸含量高的问题,提取铜前需进行中和处理,不仅碱性试剂消耗量大、作业成本高,还会造成金属离子损失的问题。本文提出采用溶剂萃取回收硫酸的工艺,研究了三辛胺(TOA)-正辛醇体系选择性萃取分离硫酸过程的传质机理。结果表明,TOA萃取硫酸的过程中会发生水化作用而产生第三相,加入正辛醇后,因形成疏水性络合体(R_(3)NH)_(2)(A)_(0.3)(H_(2)O)_(1.7)SO_(4),避免了第三相的形成;在有机相构成为45%TOA+10%正辛醇+45%260#溶剂油、相比O∶A(有机相与水相之比)为1∶1、温度25℃、震荡速度200r/min、反应时间10min的条件下,硫酸单级萃取率达90.21%,三级逆流萃取率达99%以上,杂质离子Cu^(2+)、Fe^(2+)、Zn^(2+)的萃取率分别小于2.7%、2.2%、2.3%;萃取过程为放热反应,通过计算得萃取反应的ΔH为-14.9kJ/mol。

关键词：萃取分离综合回收湿法炼铜三辛胺

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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