基于气体搅拌的折流板萃取柱液泛特性研究

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作者 王驰 许东兵 +8 位作者 常朝 蒋子超 谭博仁 王晨晔 王勇 李会泉 赵泽森 桂夏辉 杨建国 《有色金属(冶炼部分)》 北大核心 2025年第2期109-115,共7页

萃取柱具有连续性强,安全性高,通量大的优点,受到相似金属分离、精细化工等工业分离领域的青睐。液泛特性是萃取柱稳定运行的关键参数之一,低界面张力萃取体系分散相液滴极易破碎的特征是导致萃取柱易发生液泛的本质原因。采用新型气体... 萃取柱具有连续性强,安全性高,通量大的优点,受到相似金属分离、精细化工等工业分离领域的青睐。液泛特性是萃取柱稳定运行的关键参数之一,低界面张力萃取体系分散相液滴极易破碎的特征是导致萃取柱易发生液泛的本质原因。采用新型气体搅拌技术,以气泡上浮过程中的动能和不均匀流场产生的弱曳力作用代替传统搅拌、脉冲能量形式破碎液滴。选取三种不同界面张力萃取体系,研究了气体搅拌条件下的萃取柱液特性,发现分散相液泛流速随着气速与连续相流速的增大逐渐降低,并且高界面张力体系降低的程度比低界面张力体系高。基于试验值,通过最小二乘法回归分析,提出预测误差为10.05%的液泛流速预测关联式,为后续气体搅拌萃取柱的设计与放大提供参考。 展开更多

关键词 液泛特征 气体搅拌 折流板萃取柱 预测关联式

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硫酸钠制备碳酸氢钠过程中Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律

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作者 胡洪远 张洋 +3 位作者 张贺东 范兵强 郑诗礼 汤吉海 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1621-1629,共9页

Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律的掌握,对硫酸钠高值利用制备碳酸氢钠过程的工艺优化有重要意义。本文采用等温溶解平衡法在101.3~1099.0kPa下303.15K、323.15K和343.15K时研究了Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O... Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律的掌握,对硫酸钠高值利用制备碳酸氢钠过程的工艺优化有重要意义。本文采用等温溶解平衡法在101.3~1099.0kPa下303.15K、323.15K和343.15K时研究了Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系以及其子体系Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O的液-固相平衡关系,并获得了Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O体系以及SO_(4)^(2-)、CO_(3)^(2-)和HCO_(3)^(-)在Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律。研究结果表明,Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O体系中氨对硫酸钠有强烈盐析作用,当温度低于305.55K时在氨的作用下,体系平衡固相以无水硫酸钠的形式存在。同时硫酸钠氨盐水溶液通入二氧化碳进行碳酸化可促进硫酸钠的溶解。低温、高压有利于促进硫酸钠氨盐水溶液的碳酸化,并提高硫酸钠向碳酸氢钠的转化率。 展开更多

关键词 硫酸钠 相平衡 碳酸化 氨气 碳酸氢钠

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二次铝灰水解渣分质利用研究 被引量：5

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作者 黄形中 李占兵 +3 位作者 李少鹏 武文粉 刘青青 李会泉 《轻金属》 北大核心 2022年第1期40-46,共7页

二次铝灰是一次铝灰回收金属铝产生的危险废物,我国二次铝灰年排放量超过400万吨,目前通常采用水解技术进行脱氮预处理,但水解渣利用难度较大。针对上述问题,本文提出了二次铝灰水解渣温和碱溶-稀酸除杂-成型烧结回收活性铝并制备耐火... 二次铝灰是一次铝灰回收金属铝产生的危险废物,我国二次铝灰年排放量超过400万吨,目前通常采用水解技术进行脱氮预处理,但水解渣利用难度较大。针对上述问题,本文提出了二次铝灰水解渣温和碱溶-稀酸除杂-成型烧结回收活性铝并制备耐火材料骨料的利用工艺,系统考察了温和碱溶过程和稀酸除杂过程中反应时间、温度、浓度等因素对铝溶出率以及碱金属氧化物脱除率的影响,以实现活性铝的溶出及镁铝尖晶石和刚玉复合相耐火材料骨料的制备。结果表明,温和碱溶过程的适宜条件为反应时间0.5 h,氢氧化钠浓度200 g/L,反应液固比3 mL/g,反应温度75℃下,铝溶出率为23.03%,溶液铝浓度为17.57 g/L;稀酸除杂过程的适宜条件为反应时间0.5 h,盐酸浓度70 g/L,反应液固比7 mL/g,反应温度45℃下,所得含铝渣相中∑(Na,K)_(2)O<0.6%,所制备镁铝尖晶石-刚玉复合相材料体积密度为2.51 g/cm^(3),显气孔率为17.1%,Al_(2)O_(3)含量78.08%,可作为耐火材料骨料使用。本研究可为二次铝灰的资源化利用提供新的研究思路。 展开更多

关键词 二次铝灰 温和碱溶 稀酸除杂 耐火材料骨料 水解渣

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LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)正极材料合成对匣钵的侵蚀过程 被引量：2

4

作者 张丽芬 万洪强 +4 位作者 王奉刚 马云聪 黄彦强 孙振华 李少鹏 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2023年第4期83-88,共6页

采用工业上用于焙烧三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)的废旧匣钵为试样,通过对试样进行荧光和化学分析、X射线衍射分析、微观结构以及能谱分析,研究了三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机... 采用工业上用于焙烧三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)的废旧匣钵为试样,通过对试样进行荧光和化学分析、X射线衍射分析、微观结构以及能谱分析,研究了三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机理。结果表明:LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)合成过程中,主要是锂离子侵蚀,侵蚀产物为LiAlO_(2),同时对原有匣钵基体破坏形成了新物相Mg_(6)Al_(2)(OH)_(18)·4.5H_(2)O;镍、钴、锰三种金属离子在高温合成过程中并未对匣钵基体侵蚀形成新物相。经过侵蚀的匣钵明显分成两层,两层之间有一个过渡带状,可能是中间形成的致密过渡层,避免匣钵进一步被破坏。 展开更多

关键词 三元正极材料 匣钵 侵蚀机理

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高碳铬铁盐酸浸出过程工艺及动力学 被引量：1

5

作者 汪鹏 张洋 +5 位作者 范兵强 何登波 申长帅 张贺东 郑诗礼 邹兴 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期510-517,共8页

传统铬盐行业生产过程中铬的价态需经过三价到六价再到三价的转化。六价铬的高毒性导致铬成为国家重点防控的重金属。铬盐行业的可持续发展亟需开发避免六价铬产生的新技术,含铬原料的酸浸为可行的途径。本文提出以高碳铬铁合金为原料,... 传统铬盐行业生产过程中铬的价态需经过三价到六价再到三价的转化。六价铬的高毒性导致铬成为国家重点防控的重金属。铬盐行业的可持续发展亟需开发避免六价铬产生的新技术,含铬原料的酸浸为可行的途径。本文提出以高碳铬铁合金为原料,盐酸为浸出剂的酸性浸出制备三价铬盐新工艺。浸出后的氯化铬和氯化亚铁可制备出三价铬盐产品,其可作为铁铬液流电池的电解液。本文在对高碳铬铁元素含量、物相组成及形貌等分析的基础上,系统研究了反应温度、盐酸浓度、搅拌速率和反应时间对铬和铁浸出率的影响规律。结果表明,在反应温度100℃、盐酸浓度9mol/L、搅拌速率250r/min、反应时间6h的条件下,铬浸出率为92%,铁浸出率为95%。进一步研究了高碳铬铁在盐酸中浸出的动力学。高碳铬铁的浸出过程符合未反应收缩核模型,铬浸出过程受化学反应控制,表观活化能E_(a)=65.95kJ/mol;铁浸出过程受化学反应控制,表观活化能E_(a)=63.85kJ/mol。 展开更多

关键词 浸出 高碳铬铁 盐酸 动力学 氯化铬

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红土镍矿硫酸法工艺中MHP酸解液P204萃取除杂研究 被引量：1

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作者 王驰 谭博仁 +4 位作者 李会泉 桂夏辉 王勇 王晨晔 杨建国 《绿色矿冶》 2023年第1期40-46,共7页

从复杂离子溶液中精准分离有价金属离子一直是湿法冶金领域研究中的重点与难点,溶剂萃取是目前较成熟的复杂离子分离手段。本文以红土镍矿硫酸酸浸工艺中MHP酸解液为研究对象,采用P204+磺化煤油为萃取剂从MHP酸解液中分离Mg^(2+)、Mn^(... 从复杂离子溶液中精准分离有价金属离子一直是湿法冶金领域研究中的重点与难点,溶剂萃取是目前较成熟的复杂离子分离手段。本文以红土镍矿硫酸酸浸工艺中MHP酸解液为研究对象,采用P204+磺化煤油为萃取剂从MHP酸解液中分离Mg^(2+)、Mn^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)等杂质离子,考察有机相P204含量、皂化率、硫酸浓度和萃取相比(O/A)对杂质离子萃取、洗涤、反萃效果的影响。结果表明:当有机相P204含量为30%、皂化率为65%、相比O/A为2∶1时,Mn^(2+)、Cu^(2+)单级萃取率达到90%以上,Zn^(2+)单级萃取率达到70%以上;当洗涤硫酸浓度为0.4 mol/L、O/A为5∶1时,Co^(2+)、Mg^(2+)单级洗脱率达到40%;当反萃硫酸浓度为2.5 mol/L、O/A为7∶1时,Mn^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)单级反萃率均达到80%以上。通过萃取、洗涤、反萃过程工艺优化,最终实现高离子浓度MHP酸解液中Mn^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)、Mg^(2+)等杂质离子高效脱除,为相似溶液体系的萃取除杂过程提供工艺指标参考。 展开更多

关键词 红土镍矿 MHP酸浸液 萃取除杂 P204

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锂电回收过程铁铝渣制备烧结砌块工艺

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作者 孙振华 刘明坤 +4 位作者 阮云龙 李少鹏 王晨晔 李会泉 黄朝晖 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2022年第9期71-76,共6页

以废旧锂电池回收过程产生的铁铝渣为主要原料,页岩为辅料,制备铁铝渣烧结砌块,系统研究了页岩掺量、烧结保温时间和烧结温度对所制备的烧结砌块的体积密度、吸水率和抗压强度的影响,并优化得到最优的烧结条件为:页岩掺量30%、成型压力2... 以废旧锂电池回收过程产生的铁铝渣为主要原料,页岩为辅料,制备铁铝渣烧结砌块,系统研究了页岩掺量、烧结保温时间和烧结温度对所制备的烧结砌块的体积密度、吸水率和抗压强度的影响,并优化得到最优的烧结条件为:页岩掺量30%、成型压力25 MPa、升温速率3℃/min、烧成温度950℃、保温时间1.0 h,烧制的烧结砌块样品体积密度为1.68 g/cm^(3),吸水率为18.13%,抗压强度达到21.81 MPa。XRD和SEM结果表明,生成的共熔物填充了空隙,提高了致密程度和强度。得到的产品毒性浸出结果符合《危险废物鉴别标准浸出毒性》(GB 5085.3—2007)的要求,使用过程无重金属污染风险。 展开更多

关键词 锂电回收 铁铝渣 烧结砌块 毒性浸出

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铅锌冶炼污酸渣中重金属溶出研究

8

作者 钱凯 郑诗礼 +5 位作者 张盈 周宏明 焦芬 陈世民 乔珊 邹兴 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期58-70,共13页

铅锌冶炼行业产生的重金属污酸渣对环境风险大,但同时也是一种可利用资源,硫酸钙基体净化是其资源化利用的第一步。本工作对污酸渣开展了全面的矿相解析,获得了污酸渣中重金属与硫酸钙的嵌布规律,并系统研究了加热时间、加热温度及硫酸... 铅锌冶炼行业产生的重金属污酸渣对环境风险大,但同时也是一种可利用资源,硫酸钙基体净化是其资源化利用的第一步。本工作对污酸渣开展了全面的矿相解析,获得了污酸渣中重金属与硫酸钙的嵌布规律,并系统研究了加热时间、加热温度及硫酸浓度对污酸渣中Fe, Zn, As, Pb, Cd, Sb等关键元素浸出率的影响,系统探究了这些元素在酸性介质中的溶出规律,且基于硫酸钙晶相与介质水活度、温度的一般规律,开展了硫酸介质中常压下水活度调控致相转和高温水热致相转对元素溶出的影响。结果表明,加热时间为2 h、加热温度为80℃及硫酸浓度为.01 mol/L时效果较为理想,且在此优化溶出条件下,污酸渣中As, Zn, Sb, Cd, Fe的浸出率均可达95%以上,浸出残渣为表面光滑的薄片状和棒状的二水硫酸钙晶相;降低介质中水的活度和水热条件能够促进硫酸钙的相转,借助硫酸钙形态或晶型的转化,可进一步强化硫酸钙晶格内或晶间重金属的溶出。基于硫酸钙转晶的金属强化溶出技术是硫酸钙渣基体深度净化的有效手段。 展开更多

关键词 冶炼污酸渣 硫酸介质 重金属溶出 硫酸钙相转

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EDXRF与机器学习结合用于含重金属电镀污泥的快速分类识别

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作者 李伟艳 滕婧 +4 位作者 郑智慧 石靖靖 石垚 李志宏 张晨牧 《光谱学与光谱分析》 2025年第5期1283-1289,共7页

电镀污泥等含重金属类危险废物的快速分类识别对区域生态环境质量监管至关重要。采用课题组自研发的能量色散型X射线荧光光谱仪(EDXRF),采集了东莞市100余家企业的八种不同类型电镀污泥的光谱信息。对谱图信息进行降噪和标准化处理后识... 电镀污泥等含重金属类危险废物的快速分类识别对区域生态环境质量监管至关重要。采用课题组自研发的能量色散型X射线荧光光谱仪(EDXRF),采集了东莞市100余家企业的八种不同类型电镀污泥的光谱信息。对谱图信息进行降噪和标准化处理后识别出关键分类因子,并将其作为输入变量;对不同机器学习模型进行训练比较,确定了含重金属电镀污泥X荧光快速分类识别的最佳方法体系。结果表明,铁、铜、镍、锌、铅、钙6种金属元素的特征谱线信号可作为电镀污泥的关键分类因子,尽管随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、线性判别(LDA)三种机器学习模型经训练后均能实现X荧光光谱对电镀污泥的准确分类识别,但只有RF模型的准确度、精确度和灵敏度均可达到100%。机器学习与EDXRF技术的结合,能够有效解决传统含重金属类危险废物识别方法所存在的耗时长、时效性差等关键问题。在未来,这一结合在土壤重金属污染快速溯源以及重金属危险废物快速鉴别等生态环境监测管理领域具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 电镀污泥 能量色散型X射线荧光光谱仪 机器学习 快速分类识别

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二次铝灰酸解渣温和脱硅制备镁铝尖晶石 被引量：10

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作者 侯佳鑫 李占兵 +3 位作者 李少鹏 李会泉 武文粉 庄艳歆 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2022年第10期58-66,共9页

二次铝灰是铝工业熔铸过程产生的危险废弃物,可用于制备高值镁铝尖晶石材料,但其中的硅易转化为低膨胀性硅酸盐,影响产品品质。提出二次铝灰酸解渣温和脱硅—成型烧结制备镁铝尖晶石工艺,考察了NaOH浓度、液固比、温度和时间对脱硅率的... 二次铝灰是铝工业熔铸过程产生的危险废弃物,可用于制备高值镁铝尖晶石材料,但其中的硅易转化为低膨胀性硅酸盐,影响产品品质。提出二次铝灰酸解渣温和脱硅—成型烧结制备镁铝尖晶石工艺,考察了NaOH浓度、液固比、温度和时间对脱硅率的影响,并对脱硅过程进行了动力学计算与转化行为分析。结果表明,脱硅过程的最优反应条件为:NaOH浓度100 g/L、液固比6 mL/g、反应温度70℃、反应时间10 min,硅脱除率可达49.60%。当轻质氧化镁添加量20%、成型压力150 MPa、烧结温度1 600℃、烧结时间3 h时,所制备的镁铝尖晶石体积密度为2.76 g/cm^(3),显气孔率为21.85%,满足工业使用要求。本研究可为二次铝灰的资源化利用提供新思路。 展开更多

关键词 二次铝灰 温和脱硅 镁铝尖晶石 烧结 酸解渣

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粤港澳大湾区典型固废综合处置园区能量代谢特征研究 被引量：5

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作者 李啸 石垚 +5 位作者 金炳界 张晨牧 顾四海 王望龙 李会泉 熊彩虹 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期481-494,共14页

我国城市固体废物种类多、来源广、产量大,不同固废处置方式不尽相同,但均面临能耗高、二次污染大等问题.本研究从物质流及投入产出分析视角出发,构建了城市多源固废处置能量代谢分析框架及其评价指标体系,并以位于中国粤港澳大湾区唯... 我国城市固体废物种类多、来源广、产量大,不同固废处置方式不尽相同,但均面临能耗高、二次污染大等问题.本研究从物质流及投入产出分析视角出发,构建了城市多源固废处置能量代谢分析框架及其评价指标体系,并以位于中国粤港澳大湾区唯一的国家级资源循环利用园区为例,通过设置固废单独处置、固废物质协同处置和固废物质能量耦合协同处置3种模式情景,分别从投入、产出和效率3个方面对其能量代谢特征进行综合分析和评估.结果表明,从能源消耗角度来看,物质协同处置能源消耗高出单独处置27.54%,而物质能量耦合协同处置由于实现了余热余能内部回用,其能源消耗较单独处置减少了3.73%.从能量损失情况来看,通过物质协同和物质能量耦合协同,能量损失率从单独处置模式下的73.17%分别降到了65.82%和63.41%,其中废气赋存作为主要能量损失途径占比接近50.00%.从能效角度来看,物质能量耦合协同模式下,能源消耗强度比单独处置和物质协同处置模式下分别降低了11.54%和17.03%,但其能量循环利用率也仅仅只达到了12.22%.综上所述,加强城市多源固废集中化协同处置,可以增强其资源能源替代效应,降低区域生态环境风险,但各种低温烟气及废水的余热利用仍是未来我国固废协同处置下能碳双控的重要方向.同时本研究为城市多源固废处置能量代谢优化过程提供了一套可量化评估的方法和指标体系,将有助于促进我国城市固废综合利用行业绿色低碳循环发展目标的进一步实现. 展开更多

关键词 城市多源固废 资源能源代谢 物质能量耦合协同 情景分析 绿色低碳循环

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利用铁矾渣制备轻质固硫陶粒

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作者 刘明坤 孙振华 +4 位作者 李少鹏 王晨晔 李会泉 张银亮 陈欢 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3696-3704,共9页

铁矾渣是锂电回收过程黄铁矾法除铁产生的废渣,高温条件下易分解产生二氧化硫。通过在铁矾渣中添加固硫剂制备固硫陶粒是实现铁矾渣合理利用的有效途径。通过计算高温环境下不同氧化物吉布斯自由能,并结合固硫剂铁矾渣混合焙烧实验,确... 铁矾渣是锂电回收过程黄铁矾法除铁产生的废渣,高温条件下易分解产生二氧化硫。通过在铁矾渣中添加固硫剂制备固硫陶粒是实现铁矾渣合理利用的有效途径。通过计算高温环境下不同氧化物吉布斯自由能,并结合固硫剂铁矾渣混合焙烧实验,确定固硫效果较优的氧化钙作为固硫陶粒的固硫剂;同时,考察固硫剂掺量对固硫陶粒的固硫效果及性能的影响。结果表明,随着固硫剂掺量增加固硫率上升,固硫陶粒的吸水率和抗压强度先增加后减少,堆积密度和表观密度先减少后增加。当Ca/S比为2.35时,固硫陶粒的固硫率达到最高48.8%,吸水率为3.89%,抗压强度为0.79 MPa,表观密度和堆积密度分别为0.72 g·cm^(-3)和0.51 g·cm^(-3)。通过XRD和TG-DSC-FTIR分析固硫机理,发现硫酸盐通过与固硫剂相互作用形成了分解温度更高的CaSO4和K2SO4。固硫陶粒的毒性浸出实验结果符合国家标准。本研究结果可为铁矾渣的高值环保利用的相关研究提供参考。 展开更多

关键词 固硫剂 固硫机理 铁矾渣 重金属固定 氧化钙

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晶硅切割废硅粉熔渣精炼制备低磷再生硅 被引量：1

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作者 金磊 张雪峰 +5 位作者 王东 林勇 王志 钱国余 马文会 魏奎先 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1685-1693,共9页

晶硅切割废硅粉是重要的新能源固废,切片过程电镀金刚线上磷的污染导致普通熔炼得到的再生硅磷含量高、品质差,无法满足有机硅行业对高品质原料的需求。本工作采用熔渣精炼一步去除晶硅切割废料的表面氧化层和非金属杂质磷元素,成功制... 晶硅切割废硅粉是重要的新能源固废,切片过程电镀金刚线上磷的污染导致普通熔炼得到的再生硅磷含量高、品质差,无法满足有机硅行业对高品质原料的需求。本工作采用熔渣精炼一步去除晶硅切割废料的表面氧化层和非金属杂质磷元素,成功制备了有机用硅。首先使用石英砂模拟了硅粉表面氧化层的高温熔解行为,对比了CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)和CaO-SiO_(2)-CaF_(2)两种渣系对二氧化硅的熔解效果,并考察了精炼时间(2~6 min)、精炼温度(1400,1450和1500℃)下二氧化硅的熔解率。然后以晶硅切割废硅粉为原料,对比了两种精炼渣系对废硅粉的除磷效果,对氧化层和除磷结果进行了机理解析。结果表明,二氧化硅的熔解主要受精炼渣系的黏度影响,降低精炼渣的黏度能加快二氧化硅的熔解速率。相同条件下,二氧化硅在CaO-SiO_(2)-CaF_(2)渣系的熔解速率更快。精炼实验表明,提高CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)和CaO-SiO_(2)-CaF_(2)精炼渣系的碱度有利于废硅粉中磷的去除,两种精炼渣的最大磷去除率分别为53.81%和62.04%。 展开更多

关键词 废硅粉 CaO-SiO_(2)-CaF_(2)渣系 CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)渣系 氧化层脱除 精炼除磷

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