9月会议专题 张国旺教授：湿法研磨亚微米/纳米重质碳酸钙技术与进展
2019-03-07 11:06:31
重质碳酸钙使用的真实价值在于超细、亚微米或纳米级等深加工产品，而当时国际上高端超细重质碳酸钙的出产及使用首要会集在美国、西欧和日本等，我国重质碳酸钙普通产品过剩，高附加值产品少，满意不了世界商场及我国高端商场的需求，形成很多高价进口超细重质碳酸钙产品的局势。
湿法超细研磨技能首要用于出产均匀粒径小于2μm、最大粒径小于10μm的填料和涂布级重质碳酸钙，其超细重质碳酸钙产品粒形好，绝大多数体现为球形或近似球形，粒径散布窄，粒度均匀。湿法研磨出产超细重质碳酸钙工艺操控相对杂乱，要出产亚微米/纳米级重质碳酸钙产品，有必要归纳考虑原材料、研磨设备、研磨助剂、研磨介质等很多要害影响要素。
(1)原材料
自然界中纯度较高、具有晶体方式和较高利用价值的碳酸钙结晶体首要有方解石、大理石和冰州石等。方解石以粒状和片状的晶型居多，光学功能优异，适用于高级场合。(2)研磨设备
湿法研磨重质碳酸钙的研磨设备首要有剥片机、拌和磨机和砂磨机等，但不管挑选哪种设备都有必要确保重质碳酸钙的纯度和白度不遭到污染，比方筒体内衬和磨盘或拌和器选用聚酯、陶瓷或其他高分子耐磨材料制作，并且在高固含量、高黏度、小研磨介质的条件下磨机可以安稳运转。大型超细拌和磨机结构示意图
1-电机;2-减速机;3-磨机筒体;4-组合式拌和器;5-给料口;6-溢流口;7-筛网;8-底垫
(3)研磨助剂
研磨助剂关于粉体的湿法超细研磨是必不可少的，一般把研磨助剂分为助磨剂和分散剂。
研磨助剂的效果首要体现在三个方面：
①改动浆料的流变学性质和颗粒表面电性，进而下降浆料的黏度，进步浆料的分散性，削减出产体系中管道和各进出口阻力，进步体系的安稳性;
②因为浆料黏度的下降，削减了介质运动阻力，一起进步了介质相对运动对浆料颗粒的冲击和研磨效果;
③助剂分子在重生颗粒表面的吸附，大大下降了微颗粒表面的不饱和表面能，因而避免了颗粒的聚会。
针对湿法研磨超细重质碳酸钙，研磨助剂一般选用分散剂，并且应尽量选用纯度高、安稳性好的聚羧酸或聚酸及其钠盐。
(4)研磨介质
湿法研磨重质碳酸钙原材料的硬度是莫氏硬度约为2.6-3.0，因而，研磨介质有必要有恰当的硬度和耐性。硬度太大，则对磨机筒体和拌和器或磨盘磨损过大;而耐性欠好，则研磨介质简单破碎。
依据经历，研磨介质的最佳硬度为物料的3倍。针对重质碳酸钙，常用的研磨介质有刚玉球、锆球和玻璃珠等。关于研磨介质的尺度，一般来说，尺度小，接触点就多，研磨功率就高，但过小的研磨介质会使浆料的小颗粒部分增多，而关于大的颗粒，小尺度研磨介质又不能供给满足的动能破碎，形成产品颗粒散布变宽，并且易于阻塞研磨介质和浆料的别离体系，因而，关于必定细度规模的产品，存在一个最佳的研磨介质直径。
关于多台磨机串联的状况，就跟着各级进料颗粒的逐步变小而挑选相应小的研磨介质。
(5)部分工艺参数的最优化装备
如给矿粒度、磨机主轴转速、磨矿浓度、研磨介质与原材料质量比、磨矿时刻、分散剂及助磨剂的用量等。
铋的性质
2019-03-07 10:03:00
银白色或微赤色，有金属光泽，性脆，导电和导热性都较差。铋在凝结时体积增大，膨胀率为 3.3％。铋的硒化物和碲化物具有半导体性质。室温下，铋不与氧气或水反响，在空气中安稳，加热到熔点以上时能焚烧，宣布淡蓝色的火焰，生成三氧化二铋，铋在红热时也可与硫、卤素化合。铋粉在内着火。铋不溶于水，不溶于非氧化性的酸（如），使浓硫酸和浓，也仅仅在共热时才稍有反响，但能溶于和浓硝酸。
因为铋的熔点低，因此用炭等能够将它从它的天然矿石中复原出来。所以铋早被古代人们获得，但因为铋性脆而硬，缺少延展性，因此古代人们得到它后，没有找到它的使用，仅仅把它留在合金中。
氧化铋生产工艺现状
2019-02-25 13:30:49
湿法的首要工艺流程：
1、精粹铋→熔化→水淬→硝酸溶解 溶液浓缩结晶→结晶煅烧→氧化铋
2、精粹铋→熔化→水淬→硝酸溶解 溶液加碱中和→氧化铋过滤洗刷→枯燥→氧化铋制品
火法的首要工艺流程：
精粹铋—→熔化—→雾化焚烧—→产品搜集—→产品分级。
目前国内的氧化铋出产厂商大都选用湿法硝酸系统出产氧化铋，因为出产过程中因硝酸介质的引进导致发生很多NXOY污染环境，产品中也不可防止残留NXOY;不论选用煅烧或枯燥，均难防止氧化铋粉末的聚会，影响产品粒度，粒度均在5μm～7μm以上，且粒度散布不均匀，对产品的使用也有较大的影响。国内选用火法出产氧化比铋产品粒度在3μm～5μm。日本和德国则多以熔体雾化–焚烧法出产氧化铋，产品粒度在1μm～2μm。中国是世界上氧化铋产值最大的国家之一。首要用硝酸法出产工艺，产品难以彻底满意该部分高端商场的需求
湿法生产三氧化二铋
2019-01-31 11:06:04
一、工艺流程。
如图1。图1 湿法出产氧化铋工艺流程
包含溶解、中和、枯燥等工序，产出氧化铋；滤液经转化、结晶，产出。
二、首要技能条件。
水淬与硝酸溶解同火法出产。中和：与液碱反响如下式：
2Bi（NO3)3＋6NaOH＝Bi2O3＋6NaNO3＋3H2O
将固体碱用蒸馏水溶解制成30%的NaOH溶液，弄清后撇去悬浮物，取上清液备用。要求上清液清亮通明，不染杂色。然后取体积1.5～2.5倍于硝酸溶液的NaOH溶液加热至95℃左右，将饱满的溶液逐步缓慢注入加热后的NaOH溶液，边加边拌和边升温，使生成的氧化铋沉积呈黄色。留意不能加得太快，太快则易发生白色的氢氧化铋与碱式沉积。
当参加之饱满溶液体积约为NaOH溶液之一半时，尽管此刻溶液中NaOH浓度仍约为5N，但不能再加，再加则生成白色絮状氢氧化铋胶体物。持续拌和及保温半小时，使生成的氧化铋由浅黄色转变为澄黄色，再转变为暗黄色，然后坚持暗黄色不变。
过滤洗刷：中和后中止加温拌和，弄清过滤，沉积即Bi2O3粉末，用水屡次淋洗至洗水呈中性，枯燥后的氧化铋粉末（约200目）即产品。
硝酸转化：滤液中除NaNO3外，尚有NaOH存在，缓慢参加HNO3于滤液中，使NaOH转化为NaNO3，其反响为：当溶液呈中性时，阐明已悉数转化为溶液，然后加温浓缩结晶，分出副产物。
三、首要设备。
不锈钢溶解槽一只：中和罐一个、浓缩结晶罐一个、选用夹套式珐琅反响釜，附机械拌和：离心机一台；烘箱一台。
四、产品质量。
当用自来水出产时，可达工业纯级，其成分为（%）：Bi2O3＞98.5%，Fe＜0.01，碱金属硫酸盐低于0.1，不溶物低于0.1；当用蒸馏水出产时，可达化学纯级，其成分为（%）：Bi2O3高于99.5，Fe＜0.005，碱金属硫酸盐低于0.03，不溶物低于0.005。
矿浆电解法提取铋
2019-03-04 16:12:50
该技能是在含铋物料调成的矿浆中，通以直流电，使原猜中铋发作电解溶解，在阴极分出金属铋。该炼铋办法通过从小型到工业实验，于1997年在我国湖南建成了世界上第一座工业规划的矿浆电解铋厂—柿竹园有色金属矿铋冶炼厂。与传统炼铋工艺比较，这种在矿浆中进行的炼铋技能，除具有一般湿法冶金无烟气污染等特色外，还有以下特色：①浸出和电积一起进行，流程短，出资少；②不需外加热，挨近常温作业；③槽电压低，能耗较低；④矿石中硫以元素形状产出；⑤规划灵敏，出产可接连也可接连。 铋矿矿浆电解，首要要在浆化槽顶用电解产出阳极液将铋精矿（或中矿）浆化，然后，送人电解槽的阳极区进行电解。在直流电效果下，Bi3+、Fe3+等正电离子趋向阴极，并在阴极上放电还原成金属或贱价态离子： Bi3++3e====Bi Fe3++e====Fe2+ 矿浆电解的阳极反响相对杂乱。阳极反响的本质是辉铋矿（Bi2S3）的氧化溶解，其浸出根本化学反响是： Bi2S3＋3C12====2BiCl3＋3S Bi2S3＋6FeCl3====2BiCl3＋6FeCl2＋3S Bi2S3＋6HCl====2BiCl3＋3H2S （1） 从上三种溶解反响最早发作的是反响(1)酸分化反响。矿浆中的Fe3+主要与反响(1)发生的H2S效果生成元素硫： 2Fe3++H2S====2Fe2++2H++S 矿浆电解进程是在由多个电解槽组成的系列中接连进行的，各槽阳极区选用拌和浸出，矿浆靠溢流流经1号槽至末号槽，然后打人压滤机，滤液回来浆化作业，部分开路净液除杂，滤饼可作为硫精矿出售。阴极区电解堆积的海绵铋落人阴极隔阂袋，定时与阴极液一起抽出，过滤滤液返阳极区，使电解液坚持循环状况，弥补铋离子避免浓差极化。滤饼为海绵铋粉送火法精粹出产精铋。 工业出产用矿浆电解槽为方形结构，中间装有机械拌和设备，选用阴阳极分区隔阂电解。工业出产指标为：铋阳极溶出率98%，铋总回收率96％，各项耗费（kg/t Bi）：碱121，500，煤1000，87，锌锭54，电耗1830kWh/t。
铋矿浆电解工厂实践
2019-01-24 17:45:50
湖南柿竹园有色金属矿铋冶炼广是我国最大的铋冶炼厂，建成于20世纪90年代初，采用传统的反射炉熔炼－火法精练流程。自投产以来，该厂工艺、设备及操作水平不断提高，形成了精铋300t∕a的生产能力，产品质量好。铋冶炼厂所用的原料主要来自柿竹园有色金属矿遗厂产出的铋精矿，这种精矿中含有少量的铍、氟，加上矿石中的硫在熔炼时不可避免地进入烟气，对周围环境存在污染，对工人的身心健康存在影响。此外，火法炼铋存在着铋回收率低、对铋精矿的品位要求高、杂质含量要求低、能耗高等不利因素，促使人们研究铋冶炼的新工艺。经过大量的实验室研究、扩大试验及工业试验，选择了铋矿浆电解取代反射炉。1997年在柿竹园铋冶炼厂建成并投产了世界上第一座矿浆电解工业生产厂，铋矿浆电解技术经济指标明显优于反射炉，对周围环境污染大大减轻，工艺畅通，设备运转良好，工厂的建成，为矿浆电解的应用奠定了坚实的基础。
一、工艺流程
柿竹园铋冶炼厂矿浆电解工艺流程如图1所示。铋精矿在浆化槽中浆化后流入矿浆电解槽阳极区搅拌浸出电解，矿浆从第一个矿浆电解槽溢流，流入第二个矿浆电解槽的阳极区，连续经过6个矿浆电解槽后，浸出渣中的铋含量降至1%左右，此时可以认为浸出结束。矿浆从第6个矿浆电解槽溢流进入矿浆中间槽，再通过矿浆泵将矿浆泵入厢式压滤机过滤洗涤，排出的浸出渣堆存，可作为硫精矿出售，也可考虑再选矿回收渣中的钼。过滤后的滤液返回浆化槽作为浆化液循环使用。溶液循环一段时间后，抽出部分溶液开路处理，以防止杂质在溶液中积累。原设计有一萃取除铁工序，抽出部分溶液经萃取后除去溶液中的铁，以保持整个体系铁的平衡，但实际操作中已省去萃取除铁工序。铋粉定时从阴极隔膜口袋中抽取，经板框压滤机压滤，滤液返回电解槽阳极区，电解液循环使阴极区补充了铋离子，防止阴极液贫化。海绵铋经洗涤后压块脱水，再送还原熔炼。精炼工序采用原有的火法精炼设备和操作程序。图1 硫化物阳极反应E－[Cl－]关系
二、矿浆电解槽
矿浆电解作为一种新的冶金方法，其最关键的设备是矿浆电解槽。这种电解槽与传统的电解槽在功能上有很大的区别，它必须满足浸出、电积和部分净化所需要的条件，因而在结构上与一般电解槽完全不同，这也是国内外研究人员研究的重点。矿浆电解槽从实验室规模开始，经过1m3单槽扩大试验，最后在柿竹园铋冶炼厂建立了6个连续的矿浆电解槽，单槽容积为3m3，电解槽尺寸为1500mm×1450mm×1450mm。图2为铋工业生产槽照片。图2 工业用矿浆电解槽
电觯槽为方形结构，中间安置了机械搅拌装置。这种结构的电解槽很好地满足了工艺的要求。没有发现矿浆在电解槽底部沉结，矿浆从第1槽流至第6槽非常顺畅。在研制过程中对矿浆在槽中的流动及各种物料的排出进行了大量的研究，设计了一些特殊的结构以保证生产的连续化。对楷体、隔膜、电极等材料也进行了长期的研究，工厂投产后也证明了它们完全符合要求。
在生产连续运行中也证明了铋矿浆电解完全可以自热进行。矿浆没有经过加热，在冷态下进入第1个矿浆电解槽。依靠矿浆电解体系的自热，很好地维持在所需的温度下进行反应。这种结构的矿浆电解槽具有很好的放大性能，一般来说，可根据矿浆在电解槽中的停留时间选择电解槽的容积和数量。此外，特别值得提出的是矿浆电解槽造价便宜，制作简单。
三、对环境影响的评价
采用矿浆电解工艺处理铋精矿，它的一个显著优点是，和铋结合的硫大部分以元素硫的形态产出，并可进一步回收生产硫精矿或元素硫产品，同时整个系统的溶液可以基本实现闭路循环，大大减少了废水排放量。
化学定量分析表明，柿竹园铋精矿含Be为0.0032%，含F为0.99%．含As为0.049%，矿浆电解时，约有35%的Be、90%的F和20%的As被浸出进入溶液。随溶液循环次数的增加，Be、F和As将在溶液中积累，尤以F的积累最为严重。因此对少量外排的废电解液必须进行达标处理。
废电解液首先经铁粉置换回收Bi，再经石灰中和（调溶液pH值至11）处理后，溶液中的Be含量由0.99mg∕L降至0.0036mg∕L，F含量由0.58g／L降至0.5mg∕L，As含量由1.9mg∕L降至0.003mg∕L，符合地面水环境质量标准GB 3838－88的Ⅲ类标准。废水再排至污水站稀释，经再次处理后排放。
矿浆电解产出的含硫废渣，对环境无明显影响，可进一步浮选生产硫精矿或采用其他工艺回收生产元素硫，也可以直接排至尾矿坝堆存或填埋处理。
四、铋矿浆电解主要技术经济指标
柿竹园铋矿浆电解厂生产规模为铋金属量200t∕a，工业生产的主要技术经挤指标如下：
铋浸出率∕% 98
铋全流程总回收率／% %
吨铋总交流电耗∕kW·h 2500（其中电解电耗为1830）
吨铋碱耗／kg 121
吨铋酸耗／kg（HCl为31%） 500
五、两种铋冶炼方法的比较
采用矿浆电解技术处理铋精矿，与现有火法冶炼流程的主要技术经济指标对比见下表。从下表可以看出，铋矿浆电解具有如下特点：
（一）对环境污染轻，是一种环境友好的工艺。
（二）能耗明显下降，工艺总能耗仅为反射炉熔炼的一半。
（三）铋回收率高。
（四）对原料适应性广。
表 矿浆电解处理铋精矿与现有火法冶炼流程的比较①取自柿竹园铋冶炼厂原火法冶炼1996年指标。
六、矿浆电解工艺目前的局限性
矿浆电解技术毕竟是处于工业化初期，装备水平还比较落后，自动化程度很低，大部分是人工操作。在铋矿浆电解生产中，由于阴极产物是以粉状物产出（铋粉），需要靠人工抽取，操作工人的素质在很大程度上成了工艺指标的制约因素，人为因素对工艺指标的影响较大。由于操作不精心，电极的断裂、隔膜布的破损等比较严重，另外，由于目前矿浆电解槽的体积较小，对铋这类经济价值较高、物料处理量小的小金属无疑是适宜的，但对那些经济价值较低、需大规模处理的贱金属（如Pb），尚存在一定的距离。要想充分发挥矿浆电解新工艺在经济、社会和环境等方面的独特优势，进一步拓宽其应用领域并形成规模化，需要开展矿浆电解成套技术工程化及电解槽大型化的研究，包括工艺过程中各参数的测定和自动控制的研究、阴极区产物自动抽取的研究以及高强度、耐腐蚀电极材料的研制、大型矿浆电解槽（30m3）的设计等等。应用新技术，研制满足工艺要求，结构合理，造价低廉的抽粉和传动装置并实现抽粉过程的机械化和自动化，开发具有一定通用性的湿法冶金工艺流程监控软件平台及矿浆电解过程中先进的计算机监控系统等，将会促进矿浆电解技术的进一步发展。
如何制备黑磷——有望超过石墨烯的新材料
2019-03-08 12:00:43
磷是地球上含量最丰厚的元素之一，约占地壳中所有元素质量的0.1%。磷元素的同素异形体有、、紫磷和黑磷，其间黑磷的性质最为安稳，反响活性最弱，它在空气中不会焚烧。黑磷是用在很高压强和较高温度下转化而构成的。图1：黑磷晶体及其晶胞结构示意图
黑磷的物理性质黑磷的制备办法
高压法
高压法是最早用于黑磷制备的办法，1914年Bridgman开发出来的。试验过程：首要将放入长约15cm、内径1.5cm的圆柱型钢制容器，然后将装有的容器放入装有火油的高压设备，并在室温条件下加压至0.6×109Pa，随后，将设备加热到200℃，压力提升到1.2×109Pa，可得到黑磷。高压法制备黑磷重复性较好，并且很短时刻内就能完成到黑磷的转化。可是其制备办法需求用到超高压设备，必定程度上导致黑磷出产本钱较高，不利于大规模商业化出产
铋熔化法
首要，在氩气气氛下将和铋颗粒别离放在设备左右两头，并进行抽真空密封处理(如图2a.所示);然后，对和铋粉加热处理，右端底部会构成铋块，上面则生成，此刻把设备右端取下(如图2b.所示);终究，在300℃下加热铋，并将液铋浇注到固体上，把设备放400℃环境下保温48h，随后降至室温，用硝酸除掉铋，即可得到黑磷。图2：铋熔化法制备黑磷设备示意图
矿化法
矿化法是近几年开发的一种制备黑磷的办法。将Au、Sn、SnI4与按必定质量的份额混合，真空封装在石英管中，加热至必定的温度并保温必定的时刻，即可得到黑磷，但终究产品中存在少数未转化的及反响生成的金属磷化物等杂质。但Au报价贵重，SnI4有毒。后来研讨者们发现直接以I、Sn、为质料在常压下也能制备出黑磷，其具体过程：将Sn、I和在氩气气氛下密封，通过程序升降温处理，相同制备出了黑磷。该制备办法不光不再运用贵重且有毒的SnI4作为矿化剂，并且不再需求真空处理，因此简化了制备工艺流程，本钱大大下降，具有很好的工业化使用远景。
制备办法比较
黑磷未来发展远景
用相似制备石墨烯的办法，黑磷也能够得到黑磷烯。与黑磷比较，黑磷烯具有较高的比表面积、较好的机械功能及电学功能，黑磷和黑磷烯在锂离子电池、钠离子电池和超级电容范畴都具有较好的使用远景。可是黑磷的丧命缺点是缺少安稳性。当触摸水和氧气时，黑磷片层会在极短时刻内氧化进而降解。这一缺点极大地约束了黑磷的研讨和工业使用。高安稳性黑磷的成功制备，无疑可有用推进黑磷在光电器材等范畴的工业使用，还将极大促进其在动力、催化、生物医学等范畴的深入研讨。
铝及铝合金的氧化处理的方法
2019-01-14 11:15:38
铝及铝合金的氧化处理的方法主要有两类： ①化学氧化，氧化膜较薄，厚度约为0.5～4微米,且多孔，质软，具有良好的吸附性，可作为有机涂层的底层，但其耐磨性和抗蚀性能均不如阳极氧化膜； ②电化学氧化，氧化膜厚度约为5～20微米（硬质阳极氧化膜厚度可达60～200微米），有较高硬度，良好的耐热和绝缘性，抗蚀能力高于化学氧化膜，多孔，有很好的吸附能力。
铜的基本用途说明
2019-05-27 10:11:36
美国、日本和西欧国家的精铜消费中，电气工业所占比重最大，我国也不破例。而进入 90 时代今后，国外在建筑职业中管道用铜增幅巨大 , 80 时代中期。成为国外消费铜的大头 . 据坐落纽约的铜开展协会 ( CDA 宣布的讲演说 1997 年，建筑业仍是美国铜产品的最大的终究应用范围商场，建筑业常使用铜的耐腐蚀性用于制作水管、房顶及其他给排水设备，此外，还因其漂亮的表面而被用于建筑装修，建筑业用铜占美国铜产品总消费量的第一位。所以在工业上有着广泛的应用范围。包含电气职业、机械制作、交通、建筑等方面。现在， 因为铜具有上述优秀功能。铜在电气和电子职业这一领域中首要用于制作电线、通讯电缆和其他废品如电动机、发电机转子及电子仪器、外表等，这部分用量约占工业总需求量的一半左右。铜及铜合金在计算机芯片、集成电路、晶体管、印刷电路版等器材器材中都占有重要位置。例如，晶体管引线用高导电、高导热的铬锆铜合金。最近，世界闻名计算机公司 IBM 已选用铜替代硅芯片中的铝，这标志着人类最陈旧的金属在半导体技能使用方面的最新打破 .
铝合金阳极氧化与导电氧化的区别
2019-01-09 10:13:37
1)阳极氧化是在通高压电的情况下进行的，它是一种电化学反应过程;导电氧化(又叫化学氧化)不需要通电，而只需要在药水里浸泡就行了，它是一种纯化学反应。 2)阳极氧化需要的时间很长，往往要几十分钟，而导电氧化只需要短短的几十秒。 3)阳极氧化生成的膜有几个微米到几十个微米，并且坚硬耐磨，而导电氧化生成的膜仅仅0.01-0.15微米。耐磨性不是很好，但是既能导电又耐大气腐蚀，这就是它的优点。 4)氧化膜本来都是不导电的，但因为导电氧化生成的膜实在是很薄，所以就是导电的了。
微米铬粉
