铂族金属循环利用技术开发现状及展望

摘要:铂族金属(PGMs)是汽车、石化、能源、国防装备等领域不可或缺的战略性金属资源,但PGMs矿产资源极度匮乏,供需矛盾突出;开展PGMs循环利用是保障PGMs安全供应、支撑关联产业高质量发展的重要举措。本文分析了PGMs的供给和应用情况,明确了当前PGMs市场的供需态势;全面梳理了PGMs湿法回收(含氰化法、盐酸+氧化剂工艺),火法回收(含铅捕集、铜捕集、锍捕集、铁捕集工艺)的技术特征与应用情况;着重从焙烧‒浸出、铁捕集‒酸浸、低温铁捕集‒电解‒离心萃取工艺等方面阐述了PGMs火法‒湿法联合回收技术的研发与应用进展。其中,低温铁捕集‒电解‒离心萃取成套工艺延续了低温铁捕集研究思路,通过低熔点渣型设计将铁捕集温度由1800℃以上降至约1400℃,富集得到Fe-PGMs合金后经电解进一步富集PGMs,再经离心萃取提纯依次得到Pd、Pt、Rh,实现了短流程分离提纯PGMs,具有绿色、高效、低成本的诸多优点。着眼PGMs循环利用产业高质量发展,建议围绕“PGMs富集、分离提纯、污染防控”全流程开展基础研究和技术攻关,加快建设PGMs循环利用全链条标准体系和绿色低碳的产业生态环境,全面开展业务流程的“互联网+”能力建设以实现“回收‒处理‒再利用”全流程的智能化。

我国锑冶炼技术现状及富氧熔池熔炼研究进展

摘要: 锑是重要的战略金属。我国是世界锑矿储量最丰富、锑产品产量最大的国家,但长期的过度开发导致我国当前锑资源优势明显下滑。围绕我国锑矿资源和行业发展现状,本文系统综述了当前锑冶炼主流生产工艺的技术特点,重点总结了富氧熔池熔炼工艺的研究进展。

从铜钼冶炼二次资源中回收铼的研究进展

摘要:铼(Re)作为稀缺战略性金属元素,超90% Re应用于高温超级合金与铂−铼催化剂的生产。我国Re资源对外依存度超过50%,严重制约航空航天等高端制造业发展。本文系统回顾了冶炼二次资源中Re 提取的研究进展。铜钼冶炼烟尘和废酸是最主要含Re 二次资源,回收技术需因原料差异开发。当前主流工艺为火法预处理−湿法浸出−深度提铼,但存在能耗高、回收率低等问题。深度提Re的关键在于实现Re与杂质元素的高精度分离。化学沉淀法和非化学沉淀法是常用方法,非化学沉淀法回收效果好,但局限于弱酸性或中性环境;化学沉淀法操作简便、选择性高,然而易杂质共沉淀,影响Re 纯度,尤其在硫化沉淀中,精准调控硫离子浓度对提升Re 分离效率至关重要,优化硫化剂类型与添加方式可改善沉淀效果。本文围绕“源头控制−过程强化−精准分离”,剖析Re回收关键技术问题,展望研究新方向,为冶炼二次资源中Re的高效分离提供理论与技术参考。

难熔高熵合金激光选区熔化工艺优化研究现状与展望

摘要:近年来,作为科技创新较前沿的领域之一,高熵合金(HEA) 已引起许多研究者的关注,然而真空电弧熔炼等早期传统的难熔高熵合金(RHEA)制造工艺由于冷却速率低、偏析现象明显、能耗高、可塑性与成型尺寸受限严重等原因,在HEA制造领域的应用受限。激光选区熔化(SLM)技术作为面向金属的增材制造之一,其成型时的高精度、高冷却速度、激光提供的高温与RHEA的特性适配性良好,在以RHEA为原材料的成型制造中极具前景。本文从组分角度将RHEA分为两大类,分别总结了面向SLM技术的两类RHEA 在成分设计与工艺优化方面的研究现状与成果,最后展望了SLM工艺制备难熔高熵合金的组分与工艺优化的发展趋势。

碲化铋基柔性热电器件研究进展

摘要:碲化铋基柔性热电器件具有体积小、质量轻、可变形、可弯折的特点,能够实现高密度阵列集成,契合未来电子信息领域对高性能、微型化、低功耗器件的发展需求。该种器件适用于复杂几何结构和不规则曲率变化的表面,能够满足物联网、可穿戴设备、微电子芯片行业对微能源供应、小空间快速制冷、个人热量管理的需求。综述了近年来碲化铋基柔性热电器件研究进展和存在的问题,并对其未来的发展方向进行了展望。虽然碲化铋基柔性热电器件的研究取得了一定的进展,但整体上仍处于实验室阶段,实现大规模商用应用还有一段距离,今后应侧重于输出功率的提升、穿戴舒适性和美观性、服役稳定性和使用寿命,以及降低制造难度方面的研究。碲化铋基柔性热电器件主要分为块体型、薄膜型和纺织物型3大类型。块体型器件的输出功率一般可达1×10−5W·cm−2,但其柔韧性和穿戴舒适性不足,可通过提高碲化铋基热电材料本身的ZT 值、优化负载电阻、选择热导率低的封装材料,以及合理设计封装元件尺寸和热电臂的形状、数目和连接方式等方法来持续提高其热电性能,可通过开发柔韧性更高、甚至具备自愈能力的封装材料和连接材料来提升其柔韧性和穿戴舒适性。薄膜型器件的输出功率一般在1×10−6—1×10−9 W·cm−2 之间,还达不到实际应用需求,通过提升碲化铋基薄膜制备技术并优化工艺参数来提高薄膜本身热电性能,开发热稳定性、电阻率、导热系数更优的热电界面材料,从而降低接触热阻导致的界面热损失,提高输出功率和转换效率,通过选择柔韧性和机械稳定性更高的基底材料来其使用寿命。纺织物型器件具有较好的拉伸、弯曲和剪切性能,能满足穿戴的舒适性要求,但热电性能较差,输出功率也普遍在1×10−6—1×10−9W·cm−2之间,且稳定性不足,可通过改进涂印和浸渍工艺来提高纱线表面碲化铋基热电材料的均匀性,创新热电纱线组装的结构以在织物厚度方向上更好地建立温差,从而提高其热电性能。本研究为碲化铋基柔性热电器件的应用提供了理论参考。

铅、镉、砷复合污染土壤修复技术研究进展与展望

摘要: 随着工业、农业、采矿业和城市化的快速发展,大量重金属等污染物进入土壤环境系统,由此引发的土壤重金属复合污染问题备受关注。全面掌握重金属复合污染现状、污染特征及修复技术手段, 对重金属污染防治和土壤的安全利用具有重要意义。综述了Pb,Cd,As复合污染土壤现状,阐述了污染来源及在土壤中的分布特征与迁移转化特征;归纳总结了物理修复法、固化/稳定化修复法和生物修复法在Pb,Cd,As复合污染治理方面的研究进展;论述了对各种土壤修复技术的优缺点和适用场景,并对未来发展方向进行了展望。相较而言, 固化/稳定化修复技术因处理效率高、成本低廉、施工简单等优点成为国内外复合污染土壤修复的主流技术。同时,中国金属矿山规模化消纳需求迫切,综合地区特色利用当地矿山固废研发新的固化/稳定化材料治理Pb,Cd,As复合污染土壤已成为目前固化/稳定化技术领域重点研究方向之一。

激光增材制造镍基高温合金研究现状及展望

摘要:激光增材制造作为一种能够将数据模型直接转化为构件的先进技术,在高温合金零部件的制造领域具有广阔的应用前景。从激光增材制造技术的基本原理与特点出发,介绍了其在镍基高温合金工程化应用中的现状及面临的问题。在此基础上,系统论述了增材用高温合金粉末材料的制备及优化策略、增材样品的微观组织特征以及裂纹缺陷的形成机理与控制方法。此外,围绕当前激光增材制造在高温合金领域面临的技术挑战,对其未来的发展方向进行了展望,旨在为相关领域的进一步发展提供参考和指导。

化学计量比对钇-镍基储氢合金结构和储氢性能的影响

摘要:采用磁悬浮感应熔炼和分步退火的方法制备了YNix(x=1.9,2.1,2.3,2.5)合金,通过X射线衍射(XRD)电子显微探针(EPMA)和Sieverts方法研究了化学计量比x对合金相结构和储氢性能的影响。结果表明,随着x从1.9增加至2.5,合金中YNi相消失,Y0.95Ni2相含量逐渐减小,YNi3相出现,且含量逐渐增加,当x=2.5时,YNi3相含量达到92.85%。储氢性能测试结果表明,随着化学计量比x的增加,合金前4周储氢容量衰减率逐渐减小,稳定吸氢容量逐渐增加,YNi2.5合金在循环后容量不发生衰减,具有最大的稳定吸氢容量,为1.716%。吸放氢前后结构变化研究表明,YNix(x=1.9,2.1,2.3,2.5)合金容量衰减主要来源于Y0.95Ni2相的歧化,而YNi3相结构在吸放氢后不发生改变。化学计量比x的增大能够显著改善钇-镍基合金的吸放氢容量和可逆储氢容量。

新型钴基高温合金蠕变机制与机器学习研究新范式

摘要:新型钴基高温合金因其高熔点与γ′相强化机制,有望成为替代镍基合金的新一代高温结构材料。本文系统综述了钴基高温合金蠕变行为的研究进展,探讨了γ′相的体积分数、尺寸、晶格错配度及筏化行为对蠕变抗力的影响机制,揭示了层错、反相畴界及Lomer-Cottrell 锁等蠕变亚结构在高温变形中的动态交互作用。此外,还详细介绍了机器学习在设计新型钴基高温合金中的应用,通过数据驱动与蠕变机制的深度融合,新型钴基高温合金有望实现多性能的协同优化,为航空发动机热端部件的长期服役提供关键材料支撑。

钒电解液的工业化制备技术分析

摘要: 钒电解液是全钒液流电池的核心组成部分和储能载体。目前钒电解液制备产业化进程正处于实验室研究、中试向大规模工业化生产过渡的的探索阶段。本文从钒电解液的物化性质和制备原理出发,详细介绍了3种典型钒电解液制备工艺流程,即化学还原-电解还原、萃取-电解还原和还原焙烧-直接酸溶,并对这3种工艺流程的优缺点进行比较分析。最后对近5年(2020—2024)有代表性的大规模钒电解液制备工业项目进行统计,介绍了这些项目采用的工艺技术路线,可为钒电解液工业化制备项目工艺选择提供借鉴参考。