微波焙烧强化废锂离子电池中的金属回收研究

为进一步提高资源回收效率和降低能耗,围绕废锂离子电池正极材料中有价金属的资源回收问题,提出对废锂离子电池正极材料进行微波焙烧前处理以强化提高各有价金属的浸出效率.结果显示,在不同微波焙烧功率条件下均存在最优焙烧时间以获得最佳金属回收率.综合考虑工序、能耗、成本等因素,研究确定微波焙烧功率600W,焙烧时间6min为较优微波焙烧处理条件,以H₂SO₄+H₂O₂为浸出体系,固液比为20g/L,反应温度为80℃,反应时间为60min条件下,Li、Ni、Co、Mn的浸出率分别达96%、85%、76%、52%.微波焙烧对废锂离子电池正极材料中有价金属浸出效率的强化效应主要来源于以下三方面的共同作用：其一,金属颗粒在微波作用下放电产生瞬时高温;其二,在瞬时高温条件下部分金属发生还原反应转化为更易于浸出的化学形态;其三,包覆在物料颗粒表面的有机物得以高效去除,提高金属裸露程度.     

酒石酸浸出钴酸锂动力学机理研究

提出了一种绿色回收废旧钴酸锂电池正极活性物质的方法。采用酒石酸为浸出剂和还原剂,湿法回收废旧钴酸锂电池中的钴和锂。结果表明:钴酸锂与酒石酸摩尔比为1∶4,反应固液比为15 g/L,反应温度为90℃,反应时间为5 h时,金属钴和锂的浸出率分别为92.95%、91.86%;动力学分析显示,Co、Li浸出反应利用经典模型拟合效果最佳,其表观活化能分别为55.20,63.65 kJ/mol,浸出过程属于吸热反应和化学反应控制。该工艺可实现废旧钴酸锂正极活性物质的高效绿色回收,为其他废旧锂离子电池的回收提供理论基础。     

废旧三元锂离子电池浸出及纯化技术研究进展

三元锂离子电池具有能量密度高、安全性好以及成本低等特点,因此在电动工具、移动电源以及新能源汽车领域得到广泛应用,其正极材料中含有丰富的有价金属(钴、镍、锰、锂等),具有很高的回收价值,浸出和纯化是正极金属回收过程中关键技术。文章总结了目前含镍钴锰的废旧三元锂离子电池正极金属的浸出和纯化技术,从浸出试剂及浸出条件角度分析了酸浸法和氨浸法等浸出方法对废旧三元锂离子电池正极金属的浸出效果,论述了正极活性物质中钴、镍、锰、锂4种金属分离纯化(选择性沉淀、萃取等)和合成纯化(共沉淀、固相反应以及溶胶凝胶法)从纯化成本、产物纯度以及工艺复杂度等角度分析不同纯化方法的优缺点,并为废旧三元锂离子电池的无害化和资源化技术发展提供建议。     

氯化剂对铁尾矿焙烧过程中重金属挥发的影响

针对铁尾矿中的重金属,采用氯化焙烧方法进行分离.考察了不同氯化剂（CaCl₂、NaCl和AlCl₃·6H₂O）在不同温度下对铁尾矿中重金属（Cr、Ni、Pb、Zn、Cu）挥发率的影响.结果表明：添加AlCl₃·6H₂O作为氯化剂时,由于其在135℃时过早分解,在1000℃时重金属的最高挥发率均在30%以下.添加NaCl可使重金属Pb、Zn、Cu的挥发率达到90%以上,但Cr和Ni的挥发率分别只有16.2%和30.0%.CaCl₂与NaCl、AlCl₃·6H₂O相比具有最好的去除效果,在900℃的焙烧温度下,能够去除大部分的Pb（97.5%）、Zn（99.0%）和Cu（93.3%）,且Ni、Cr在1000℃时最大挥发率分别为31.9%和49.5%.此外,浸出实验表明,焙烧渣中Cr、Ni、Pb、Zn、Cu浸出浓度均低于GB16889-2008相关限值要求.     

柠檬酸浸出废弃电池材料中镍钴锰金属的研究

随着锂离子电池使用领域和范围越来越广泛,其产销量日益增长,由此产生的废旧锂离子电池的回收处理问题也日趋严重.如何提高废旧电池中锂镍钴锰等有价金属的回收效率,以及在回收过程中减少对环境造成的二次污染,是目前环境科研者研究的热点问题.以柠檬酸为浸出酸,研究了废弃锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂在柠檬酸溶液中浸出效果,比较不同反应时间、反应温度、柠檬酸浓度、固液比以及添加双氧水和硫代硫酸钠对镍钴锰浸出效率的影响.结果表明延长反应时间、提高反应温度和柠檬酸浓度有利于有价金属的浸出,双氧水和硫代硫酸钠的添加对镍钴锰的浸出有显著促进作用.     

非均相活化剂磁性纳米CoFe2O4的制备及其活性评价

采用溶胶-凝胶法制备了磁性纳米铁酸钴（CoFe₂O₄）固体颗粒，并采用扫描电镜（SEM），X射线衍射仪（XRD），傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和振动样品磁强计对样品进行表征分析.以磁性纳米CoFe₂O₄颗粒活化过硫酸盐氧化去除水中四环素为探针反应，评价CoFe₂O₄颗粒的活化性能.结果表明，600℃焙烧温度下制备出的固体颗粒，其活性较高，颗粒表面金属离子浸出率较低；优化温度下制备的CoFe₂O₄颗粒在较宽的pH值范围（4.4~9.0）内均具有较高活性；控制实验条件PDS₀ 1g/L，CoFe₂O₄ 1g/L，TCH₀ 50mg/L，20℃，pH₀ 4.4，反应4h后TCH去除率达到82.0%.CoFe₂O₄颗粒循环重复利用10次后仍保持较高的活性和结构稳定性，而且因其特殊的磁性能便于回收利用.     

干湿法结合工艺回收废弃SCR脱硝催化剂中的钛、钒和钨

利用干湿法结合工艺实现废弃SCR脱硝催化剂中Ti、V和W元素的高效分离和浸出,提出成套废弃SCR脱硝催化剂中Ti、V和W的回收技术。以废弃SCR脱硝催化剂为研究对象,优选Ti、V和W元素最佳浸出工况,研究硫酸溶解法回收TiO₂和有机萃取法回收V₂O₅和WO₃的回收率与纯度。结果表明:酸浸还原浸钒最优工艺条件为温度140℃,液固比30∶1;钠化焙烧浸钨最优工艺条件为煅烧温度750℃,反应物与Na₂CO₃配比（质量比）为1∶1.5,在以上条件下V、W浸出率分别达到97.6%、93.6%。利用硫酸溶解法回收得到的TiO₂产物主要以锐钛矿晶型存在形式,在最佳焙烧温度750℃下,TiO₂回收率达到97.17%,纯度为95.35%。利用有机萃取法回收得到的V₂O₅和WO₃产物的回收率和纯度分别为72.47%、75.43%和93.25%、78.26%。     

失效锂离子电池有机物真空脱除和浸出研究

文章采用真空蒸发热处理的方法脱除废弃失效的锂离子电池中的有机物,加热温度为220~500℃,真空炉内压力150Pa,恒温处理时间1h。除有机物被脱除外,当处理温度为280℃时形成了CoO和Li2CO3。温度升高至350℃时,主要的物相为LiCoO2、CoO、Co3O4和Co,以及少量Li2CO3。在超声场中将电极材料与铝、铜箔集流体分离,然后分别用含亚硫酸钠的硫酸溶液和氨性溶液处理电极材料。当用含亚硫酸钠的硫酸溶液浸出经280℃脱除有机物的电极材料时,钴元素基本被浸出。而用氨性溶液浸出经350℃脱除有机物的电极材料时,钴元素的浸出率很低。为了提高钴的浸出率,真空热处理的温度应介于280~350℃之间。     

模板剂十二胺对胺改性HMS吸附CO2的影响

以正硅酸乙酯为硅源、十二胺为模板剂制备中孔硅HMS-1,采用焙烧和乙醇萃取的方法去除其模板剂,所得材料分别为HMS-2与HMS-3,并将四乙烯五胺（TEPA）与二乙醇胺（DEA）混合负载于3种材料上,采用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外（FTIR）与氮气吸附实验对材料进行表征,研究改性前后的HMS对常压下低浓度CO₂的吸附性能及再生能力.XRD与FTIR结果表明,TEPA与DEA已被成功负载到HMS孔道内.氮气吸附实验表明,保留模板剂和胺基改性后,材料的孔容显著降低.20℃下,初始浓度为10%的CO₂在材料上的吸附量顺序为：MA-HMS-1（3.29mmol/g） > MA-HMS-3（2.7mmol/g） > HMS-1（1.88mmol/g） > MA-HMS-2（1.65mmol/g） > HMS-2（1.33mmol/g）,模板剂的存在,不仅增加了CO₂的吸附位点,还对混合胺改性的HMS吸附CO₂起到了协同作用.在20~75℃范围内,MA-HMS-1与MA-HMS-3受温度影响最明显,65℃时吸附量达最大值;随着温度的升高,HMS-1的吸附量随温度升高持续降低;MA-HMS-2的吸附量基本不变.含胺基的4种材料（HMS-1、MA-HMS-1、MA-HMS-2与MA-HMS-3）在80℃下拥有优良的再生性能,经4次循环再生后,MA-HMS-1的再生率为97.5%,高于MA-HMS-2（83%）和MA-HMS-3（84%）,保留HMS的模板剂对材料的再生性能有明显促进作用.     

制备参数对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝性能的影响

以锐钛矿型TiO₂为载体,采用分步共混法制备了Mn-Ce/TiO₂催化剂,通过考察不同活性组分前驱体、焙烧温度以及活性组分负载量对催化剂样品脱硝性能的影响,以确定最佳制备参数;结合XRD（X射线衍射）、XPS（X射线光电子能谱分析）、BET比表积等表征手段研究制备参数对催化剂性能的影响.结果表明:无定型态MnO₂含量越多,越有利于提高催化剂的脱硝活性;催化剂样品表面原子浓度比Mn/Ti[或（Mn+Ce）/Ti]越高,催化剂表面有效活性组分越多,催化剂脱硝活性越好.以自制Mn盐（MX）为前驱体,在Mn-Ce活性组分负载量为16%时,经500℃焙烧的催化剂样品脱硝活性最高;反应空速为10000 h-1,反应温度为80℃时,其脱硝效率可达80%,150℃时脱硝效效率可达99%.      

废DZM铅蓄电池铅膏隔膜纤维分离实验

根据废DZM铅蓄电池铅膏中各组分的物料特性,对废铅膏原料进行154,77,54 μm孔径逐级漂洗筛分,随后对各级筛上物进行电解分离,分别收集电解完成后的上层纤维和下层的PbSO₄和金属铅混合物,对各组分进行质量分析、SEM形貌分析以及XRD检测。结果表明:筛上物主要成分是PbSO₄和少量Pb,最终筛下物主要成分是PbO₂和PbSO₄。经过54 μm孔径筛分实验后,分离出的隔膜纤维为废铅膏总量的9.45%,证明利用逐级漂洗筛分和电解分离方法能有效分离出废铅膏中的隔膜纤维。     

含厨余垃圾的混合污水污泥热解性能及逸出气体分析

为解决厨余垃圾进入市政管网导致的污泥处理问题,利用厨余垃圾制备初沉污泥(PS),与污水处理的残余污泥(RS)混合制备了不同厨余垃圾比例的混合污水污泥(MSS)。采用TG-FTIR评估了含厨余垃圾的混合污水污泥的热解性能及逸出气体特性。质量损失可分为3个阶段:初步脱水阶段、主要分解阶段及连续轻微分解阶段。PS含量的增加导致反应速率提高和热解特性参数CPI增加,反应时间缩短,从而提高了污水污泥的热解性能。不同温度下PS和RS之间的相互作用存在差异,低温区(<300℃)基本不存在相互作用,中温区(300~550℃)为相互促进,高温区(550~850℃)为相互抑制。FTIR主要检测出CH₄、CO₂、H₂O、CO、CO、SO₂ 6种气态产物及官能团,表明CO₂是主要的气态产物,且随着PS含量的增加,逸出气体及官能团的产生均增加。相互作用不仅体现在质量损失过程中,也体现在产物演化过程中,PS50RS50呈现最明显的相互促进效果,可认为是最适合的比例。随着温度增加,产物普遍在500~600℃内达到最大值,可认为是最佳的热解温度。     

焙烧条件对Ru/AC催化剂去除溴酸盐的影响

考察了以RuCl₃·3H₂O为前驱物,以AC(颗粒活性炭)为载体制备Ru/AC时,焙烧氛围、焙烧温度、焙烧时间对Ru/AC催化活性的影响,并利用XPS(X-ray photoelectron spectra,X射线光电子能谱分析)、BET(brunner-emmet-teller method,比表面积测定)和SEM(scanning electronic microscopy,扫描电镜)等手段对样品进行了表征. 结果表明,不同焙烧氛围中制备的Ru/AC活性有较大差异:在N₂焙烧氛围中,容易形成去除BrO₃-的有效活性组分(RuO₂);而在真空焙烧氛围中,几乎没有活性组分的产生;在H₂-N₂〔φ(H₂)为1.5%,φ(N₂)为98.5%〕氛围中焙烧,负载在AC上的活性组分有Ru₀(单质钌)和RuO₂. 焙烧温度对Ru/AC去除BrO₃-的性能有着较为显著的影响,高温有利于AC的石墨化进程,载体性能得到优化;但焙烧温度过高(1 000 ℃)时,会产生金属颗粒团聚现象;最适宜的焙烧温度为900 ℃. Ru/AC的活性随着焙烧时间的延长呈先增后降的趋势;焙烧时间为3 h时,载体的比表面积和孔容积得到提高且有效活性组分能够均匀地分散在AC载体上. 综上,Ru/AC催化剂的最优焙烧条件:焙烧氛围为N₂,焙烧温度为900 ℃,焙烧时间为3 h. 在该条件下制备的Ru/AC利于形成去除BrO₃-的活性物质RuO₂,并且其能够均匀地分布在AC载体上,使催化反应进行得更为彻底,可在2 h内将BrO₃-全部去除.      

水泥窑共处置含Cr废物中Cr在不同温度下的形态转化

将Na₂CrO₄加入生料中模拟含Cr入窑物料〔掺加比例为0.048%(以w计)〕,以探索水泥窑共处置含Cr废物过程中Cr的形态转化. 将含Cr入窑物料在不同温度条件下进行煅烧,消解煅烧样品以分析Cr在不同温度下的残留率并利用XANES(X射线吸收近边结构光谱)技术分析煅烧样品中Cr的存在形态. 结果表明:对应900、1000、1100、1200、1300和1450℃煅烧条件下,熟料中Cr的残留率分别为88.2%、70.7%、73.7%、67.2%、69.5%和67.8%. 由于窑尾温度为1050～1100℃,并且Cr的残留率在1100℃较高,因此从窑尾添加含Cr废物可以减少水泥窑共处置含Cr废物过程中的Cr逸放. 在900～1450℃煅烧条件下,所有样品中的Cr主要以CrO₃、Cr₂O₃和CaCrO₄的形式存在. 1000℃煅烧温度下存在K₂Cr₂O₇,但不存在K₂CrO₄;900℃和1100～1300℃煅烧温度下有K₂CrO₄存在,但不存在K₂Cr₂O₇. 1100～1450℃煅烧温度下,Cr元素进入到水泥熟料的主要矿物中,并主要以CrO₃和Cr₂O₃的形式与其他物质结合生成了较为复杂的Ca₄A₁₆O₁₂CrO₄、Ca₆Al₄Cr₂O₁₅等.      

CaO对含砷废渣烧结过程砷的形态及释放特性的影响

为揭示CaO对含As废渣烧结陶粒过程中As挥发和结构形态变化的影响规律,对添加CaO前、后含As废渣在不同温度下烧结体中的As残留量、形貌、结构形态和环境释放行为的变化进行了研究. 结果表明:①在400~1 000 ℃,CaO对As的挥发有很强的抑制作用,As的固化率均大于85%;当温度>1 000 ℃时,CaO对As的挥发抑制作用减弱. ②在400~1 000 ℃,CaO对烧结体As的浸出释放抑制作用显著;当温度>1 000 ℃时,CaO对As的浸出释放抑制作用随温度升高显著降低. ③在1 000 ℃时,CaO与As化合生成了稳定的砷酸钙,残留于烧结体中,大幅降低了As的挥发和浸出释放特性,As的固化率最高可达95.14%;As的浸出浓度(以ρ计)也达到最小值,其中水平振荡法、硫酸硝酸法和TCLP法处理后的浸出值分别为1.33、130和0.85 μg/L;温度升至1 300 ℃时,砷酸钙消失,As以溶解度高的As₂O₃形式存在,导致As的浸出浓度增大.