- 吕超;杨涛;殷进轩;黄宇坤;
含金属离子的废水是钴回收的重要二次来源。由于废水中金属离子浓度低，钴回收面临着高效和选择性分离的问题。近年来，一些学者通过螯合沉淀—浮选法解决了低离子浓度废水中钴的分离问题，但并未对其反应的内在规律深入研究。提出了一种数值模拟方法来研究离子螯合沉淀过程的微观机制，即通过改变反应物浓度和反应温度，分析组分的传质过程和沉淀形成过程的转化规律，研究螯合反应与沉淀参数（形态变化、沉淀速率、沉淀半径等）之间的内在关系。当反应物在液滴中的体积分数为5%时，在300 K下反应30 s，沉淀的最大体积分数约为0.00315%；在300 K的反应温度下，当反应物的体积分数为10%并持续30 s时，沉淀物的最大体积分数约为0.00388%。研究结果验证了提高反应物浓度和降低反应温度对金属离子螯合反应的影响，为含钴沉淀颗粒的浮选分离过程奠定了理论基础。
2025年07期 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 3673K] [下载次数：58 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 董准勤;陈涛;刘同乐;郭学益;王松松;张琳;
含锑高砷烟尘是金、铜等有色金属冶炼过程常见的副产物，因含少量的锑、铅等，属可利用的二次资源。然而，由于高砷烟尘含砷量较高，其氧化物是一种剧毒物质，对生态环境都构成了严重威胁。因此，如何高效分离回收高砷烟尘中的砷元素，实现有害废物的资源化利用，是当前工业化生产所面临的难题。采用选择性氧化焙烧工艺，以山东某黄金冶炼厂产出的含Sb 2.51%、As 72.29%的高砷烟尘为原料，利用带式蒸馏电炉开展烟尘中砷锑分离工业化试验。在试验过程中，通过调节钢带炉的加热温度、氧气流量(氧气浓度)、钢带运动速度(焙烧时间)、物料层厚度以及固锑剂(CaO)等因素，进行工艺的系统化研究。试验结果表明：当焙烧温度为450℃时，砷的挥发率达到最高，而锑的挥发率较低，二者分离效果最佳。物料层厚度为7 cm，此时砷、锑挥发率的差值最大，物料厚度过大或过小都会影响砷、锑的挥发效果。延长物料在炉内的停留时间可以进一步提高砷、锑挥发率，混合物料停留时间90 min为最佳，但是时间过长不会使挥发率持续上升，还会造成生产成本的上升。氧气浓度26%以及添加3%(质量分数)CaO时，砷主要以三氧化二砷的形式挥发，其挥发率达到了92.7%，而锑则主要以锑酸钙形式残留在渣中，其挥发率仅为8%，达到了砷、锑分离的目的。试验产出的三氧化二砷产品纯度≥99.5%，锑含量仅为0.3%，达到外售要求。本研究采用选择性焙烧工艺，技术成熟可靠，环保性能和机械化水平均达到了先进水平。该技术成功实现了含砷二次资源的产品化，为含砷烟尘资源化利用提供了重要技术参考和指导，具有广阔的应用前景。
2025年07期 11-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 2231K] [下载次数：38 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李洵;吴晓松;张岭;杨世亮;刘慧利;王华;
针对铜吹炼Pierce-Smith转炉（Pierce-Smith Converter,P-S转炉）存在的高能耗及设备维护问题，采用VOF(Volume of Fluid)两相流与Realizable k-ε湍流耦合模型，对炉内气-液两相流行为与壁面剪切应力分布进行数值模拟，系统研究风口直径及气体入口速度对熔池动力学的影响机制。研究表明：增大风口直径显著降低搅拌死区体积，扩展高湍动能区域覆盖范围，而提升气体入口速度可增强气泡上升区湍流强度。气体入口速度通过强化局部湍流促进熔池传质效率，风口直径变化可提升炉内混合均匀性。合理选择气体入口速度与风口直径可降低炉壁剪切应力峰值，抑制搅拌死区形成，为工业过程参数优化提供理论依据。
2025年07期 21-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 10764K] [下载次数：56 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 苏立峰;郑朝振;杨均流;肖桂龙;郭纵;
针对部分地区红土镍矿高压酸浸溶液中六价铬（Cr~(6+)）毒性高、难处理的问题，提出了一种基于褐煤和木炭的碳基还原控铬工艺。通过高压酸浸试验，系统探究了不同总碳量（0%～0.8%）对浸出液中Cr~(6+)含量、氧化还原电位（ORP）、Fe~(2+)浓度、锰浸出率及镍钴浸出率的影响。结果表明：当褐煤或木炭的总碳添加量为0.45%（褐煤或木炭含碳量与红土镍矿质量比）时，浸出液ORP值降至500 m V以下，Cr~(6+)被完全还原为低毒性的Cr~(3+)(Cr~(6+)含量低于检测限），同时Fe~(2+)浓度显著提高，溶液还原态势增强。在此条件下，镍、钴浸出率均高于95%，锰浸出率提升至90%以上，且浸出液残酸含量降低，减轻了后续中和工序的压力。该工艺采用廉价易得的褐煤和木炭作为还原剂，兼具高效性、环保性和经济性，为红土镍矿湿法冶金中铬污染控制提供了新思路。
2025年07期 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2784K] [下载次数：68 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张小慧;万凌云;柯平超;周义朋;周新锋;于梦婕;王昊鹏;胡馨文;谢龙飞;高杰;
以新疆某菱锰矿酸浸液为对象，研究溶液中锰与钙镁等杂质离子的一步萃取分离行为。详细考察萃取剂Cyanex272浓度、有机相皂化率、体系平衡pH、反萃剂浓度等对锰与钙镁萃取分离的影响，通过绘制萃取和反萃取平衡等温线，确定萃取工艺参数。结果表明：对含有Mn 44.3 g/L、Ca 0.63 g/L、Mg 0.89 g/L的菱锰矿浸出液，在Cyanex272浓度0.75 mol/L，皂化率50%，经3级萃取—1级洗涤—2级反萃，得到全流程Mn萃取率98.9%，回收率95.4%，反萃液中Mn浓度为158.9 g/L,Ca、Mg浓度分别为0.015、0.049 g/L,Ca、Mg杂质分离率分别达到99.3%和98.5%，实现锰与钙、镁的高效深度分离净化。
2025年07期 40-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2321K] [下载次数：64 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 张一敏;胡鹏程;薛楠楠;何野;谭利平;王宇霆;
钒作为国家关键矿产，关乎战略资源保障与安全，我国关键钒资源矿产湿法工艺所得钒浸出液为高浓差多组元的复杂溶液体系，钒浸出液单金属深度分离创新技术已成为推动钒基材料高端化与高纯化应用的重要着力点和前沿方向。系统总结了钒溶液单金属分离回收技术进展，包括钒溶液选择性萃取深度分离技术、专属功能化钒基离子交换树脂适配技术和多场耦合钒杂定向分离驱动技术以及膜分离钒浸出液余酸循环利用技术，通过开展复杂钒溶液单金属源头深度分离和富集工艺精细控制的技术攻关，全面支撑高端钒产品制备，未来将持续进行技术迭代，筛选具有特殊功能化的钒专属萃取与吸附基团，建立钒离子选择性分离矩阵关联数据平台，助力钒产业链融通创新和绿色可持续发展。
2025年07期 94-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 14410K] [下载次数：79 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 周佳琪;樊涌;张一敏;刘红;
开发一种高效且环境友好的生物炭吸附剂，用于从页岩矿浸出液中吸附五价钒。采用聚乙烯亚胺对木屑生物炭进行改性，通过调整聚乙烯亚胺-甲醇溶液的质量分数、浸渍时间和温度，优化改性条件；研究不同吸附条件对吸附量和吸附率的影响，并采用等温线吸附模型进行分析。结果表明，聚乙烯亚胺-甲醇溶液质量分数为10%、浸渍时间为20 min且温度为25℃时，改性生物炭的吸附性能达到最佳。在pH为2、吸附时间8 h、初始浓度1～2 g/L和液固比50∶1 mL/g的条件下，改性生物炭对钒(Ⅴ)的吸附效果最佳。改性生物炭对钒(Ⅴ)的吸附过程符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型，饱和吸附量约为145 mg/g。此外，改性生物炭在吸附酸浸液中的钒(Ⅴ)时表现出优异的吸附选择性。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）进行表征，分析了吸附机理，揭示了其主要包括多孔吸附、静电作用、络合作用以及络合-还原作用。
2025年07期 110-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 3879K] [下载次数：78 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 黄江;张一敏;郑秋实;薛楠楠;
湿法浸出过程中，含钒冶炼渣与浸出介质形成高固含、高密度特性的黏性浆体，颗粒团聚和固相沉积等问题对搅拌反应器的性能提出了更高要求。基于计算流体力学（CFD）方法，采用多重参考系法（MRF）和欧拉双流体模型，进行了固液两相流的数值模拟。选择了两种涡轮桨型：开启式弯叶涡轮桨（CBT）与圆弧叶圆盘涡轮桨（CD-6），并构建了四种组合方案，研究了各方案在固含率为40%条件下的流场分布与混合性能。结果表明：采用涡轮组合桨，在反应器内形成了轴向-径向复合流场，使得各方案的轴向平均固相均匀度为0.02，确保了固体颗粒的均匀分散；其中方案Ⅲ（上CBT-下CD-6）主要形成以轴向流为主导的流型。其局部剪切速率、湍流动能分布情况及颗粒悬浮性能优于其他方案；液相速度峰值达2 m/s，低速区占比最小；底部颗粒平均运动速度提升至0.5 m/s，悬浮高度可达0.52 m，颗粒团聚体积比方案Ⅳ减少了约81.25%。在高固含体系下，方案Ⅲ的桨叶组合可使悬浮性能得到显著改善的同时，有效抑制颗粒团聚并减少固相沉积。
2025年07期 120-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 7880K] [下载次数：26 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张琪雯;樊涌;张一敏;刘红;
针对熔盐电解制备金属钒过程流程长、能耗高、电解沉积效率低等问题，以钒铝（V-Al）合金为阳极、钨片为阴极、KCl-LiCl为熔盐，研究可溶性阳极V-Al合金熔盐电解制备高纯金属钒。分析阳极电流密度、电解温度和电解时间对钒离子浓度和电解沉积效率的影响，优化电解条件，最大限度提升电解沉积效率。结果表明，在阳极电流密度0.3 A/cm~2、电解温度500℃、电解时间6 h条件下电解，电解沉积效率最高可达到89%。分析熔盐电解过程中离子的电化学行为，存在三个氧化还原峰，分别转移3个、2个和1个电子，分别对应Al(Ⅲ)→Al、V(Ⅱ)→V和V(Ⅲ)→V(Ⅱ)反应过程。探究电解过程反应机理，阳极V-Al合金失电子释放V~(2+)、V~(3+)和Al~(3+)进入熔盐，与Cl~-成键向阴极移动并沉积，得到产物。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)分别对电解后阴极沉积产物的微观结构和物相组成进行研究，确定产物为高纯枝晶状的金属钒。
2025年07期 130-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 2470K] [下载次数：52 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李培森;何辉;李峰峰;张烨;于婷;肖哲;
采用浸渍法将TODGA负载到高分子吸收剂GY620上，利用红外光谱仪和扫描电子显微镜对合成的树脂进行表征。并探究了TODGA-GY620自制萃淋树脂对Ce(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)和Yb(Ⅲ)、以及Cs(Ⅰ)、Sr(Ⅱ)的吸附效果，考察了时间、酸度和温度对树脂吸附量的影响，对吸附过程中的吸附动力学和吸附热力学进行了计算分析，并测定了相关热力学参数△H、△S及△G。结果表明，在温度为308 K时，TODGA-GY620萃淋树脂对Ce(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)和Yb(Ⅲ)的吸附平衡时间在2h左右，酸度越大平衡吸附量越大，且平衡吸附量随温度升高逐渐升高。使用TODGA-GY620树脂色层柱进行了Ce(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)和Yb(Ⅲ)的萃取反萃试验，采用0.01 mol/L的硝酸溶液进行反萃时，大约8个柱体积（BV）能将稀土元素反萃完全。TODGA-GY620树脂对Cs（Ⅰ）基本不吸附，吸附量不随时间变化，仅为0.3 mg/g；对Sr(Ⅱ)吸附效果较低，在100 mg/L的浓度下吸附量仅为0.9 mg/g。吸附过程大约在2 h达到吸附平衡；在0.01 mol/L硝酸的低酸环境下，吸附量会有明显的下降；吸附效果随温度变化不明显。吸附过程更符合准二级反应动力学方程和Freundlich吸附等温模型。
2025年07期 138-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 2234K] [下载次数：53 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王苏;雷刚;谢太李;
以氯化分金渣为原料，分别采用Na_2SO_3分银–HCHO还原和Na_2S_2O_3分银–Na_2S_2O_4还原工艺回收分金渣中的银。研究各因素对银浸出率和还原率的影响，确定最佳的反应条件，以及不同含银量的分金渣所适用的分银方法。研究发现，用Na_2SO_3分银–HCHO还原，Na_2SO_3用量220 g/L、固液比1∶5、pH 8～11、浸出时间2 h、温度40℃和搅拌速度125 r/min;m_(实际（甲醛）)：m_(实际（银）)为1∶2.5、pH 9～11、还原时间3 h、温度20°C条件下，银浸出率和还原率分别可达95.86%和99.16%；用Na_2S_2O_3分银–Na_2S_2O_4还原，NH_3·H_2O用量75 g/L、CuSO_4用量48 g/L、Na_2S_2O_3用量160 g/L、固液比1∶5、浸出时间3 h、温度55°C;Na_2S_2O_4用量6 g/L、pH 7、还原时间2 h、温度60°C条件下，银浸出率和还原率分别可达93.33%和99.64%。复合箱线图的结果显示，考虑到银的浸出效果以及稳定性，含银4.70%的分金渣宜选Na_2S_2O_3分银法，而含银8.90%和12.60%的分金渣选用Na_2SO_3分银法最佳。
2025年07期 151-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1890K] [下载次数：30 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]