共26767项成果
能源环保
本课题组针对电解锰渣的排放和堆积日益增加与资源化利用率过低这一电
解金属锰生产过程中的关键矛盾，从资源循环的角度，有效利用各种工业固废（电解锰渣、赤泥、粉煤灰、脱硫石膏、钢渣、磷渣等）的特征研发了免烧透水砖、路面基层材料、水泥添加剂、路面混凝土制备的新技术。主要内容涵盖了材料研发、理论研究和实际工程应用三个层面，通过本研究，形成了具有自主知识产权的电解锰渣等固废协同利用及建筑材料制备理论与技术体系，在固废大宗利用、建筑材料基础设施建设等方面具有非常重要的意义。
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本项目针对赤泥等固废排放和堆积日益增加与资源化利用率过低这一关键矛盾，从资源循环的角度，在基于热液蚀变理论的惰性硅铝矿物活性增强机理、基于多聚合度设计的赤泥-煤矸石基胶凝材料配位理论、以废治废的多种固废复合协同效应理论及在路面基层材料、免烧砖等建筑材料中的应用三个方面进行了系统的研究工作。
该项目成果已经获得国家发明专利 4 项，在国内重要期刊和国外高水平期刊上发表 SCI 论文 100 余篇。该项目由以中国工程院院士、清华大学李龙土教授为主任，中材国际工程股份有限公司副总裁隋同波教授级高工和中国矿业大学（北京）王栋民教授为副主任的中国建筑材料联合会鉴定委员会对成果进行了综合评价。鉴定委员会专家一致认为，该成果对我国赤泥等大宗工业固废的资源化利用具有非常重要意义，经济、社会效益显著，应用前景广阔，项目整体技术达到国际先进水平。建议尽快推广应用。
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该项目属于铝电解冶炼及危险固废安全处置和资源化利用技术领域。 我国是世界原铝第一生产大国，每年产生大量危险固体废弃物，严重污染生态环境。铝灰是其中的一种，主要成分是金属铝、氧化铝、氮化铝等，可利用价值高。因此研发铝灰安全处置及资源化利用技术，实现铝电解固体废弃物资源循环和高值化利用，是我国铝工业环境治理和实现循环经济的重大技术需求。 国内外从一次铝灰中回收金属铝的技术，流程复杂、设备投资大、能耗高，回收率也较低，二次铝灰没有成熟的资源化利用技术，大多采用填埋处理，仅有少量制取低值的炼钢用精炼剂。 该项目以实现铝灰中有价组分清洁高值化利用为研究目标，基于对铝电解铝灰的有价、有害组元赋存状态、分布特性以及迁移转化规律的基础分析研究，首次提出了铝电解铝灰梯级高值资源化利用的工艺技术路线，解决了铝灰的组成复杂、性质相近难以分离，组分高值化利用难度大等一系列技术难题，开发出一整套具有自主知识产权的核心技术和装备。该项目利用铝灰组分的物性差异实现了一次铝灰中金属铝的高效提取；二次铝灰中有价、有害元素实施了精准分离及转化，研发出制备铝电解阳极钢爪保护环生产技术，最终作为覆盖料返回铝电解槽，实现了铝灰中的金属铝、氧化铝、氟化盐等组分的高值资源化利用。整个处理过程清洁、高效、无废弃物产生。该项目获得国家授权专利 3 项，技术经济指标达到了世界领先水平。 该项目开发的主要创新技术有：①一次铝灰多级深度除铁-多级研磨筛分高效提取金属铝的技术；②二次铝灰催化水解脱氮、转型固化回收氧化铝及氟化盐的梯级高值资源化利用技术；③脱氮铝灰制取铝电解阳极钢爪保护环的成型、安装和资源化利用等成套工艺技术；④控温控时一体化脱氮定型反应炉、低温快速轮碾、成型机等制取阳极钢爪保护环的成套装备；⑤开发出了清洁环保、不产生新的废弃物的处理铝灰和资源化利用工艺流程。该项目成果工业化应用技术效果如下：一次铝灰中所含的金属铝回收率为 90%以上；二次铝灰中所有有价元素得到了高效回收利用，脱氮生成的氨水可用于锅炉烟气的脱硫、脱硝；铝灰钢爪保护环使钢爪腐蚀速度降低 3 倍，明显降低了阳极钢爪的维修费用；铝灰保护环使用后作为覆盖料返回铝电解槽，其中组分全部得到高值化利用，且对原铝质量无影响。
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1. 针对铜冶炼高砷烟尘处理过程存在的资源利用率低、环境污染重等弊端
提出了高砷烟尘低温矿相重构/深度脱砷技术，以砷的优先脱除及产品化高值利用为突破，实现了的白烟尘无害化处置及资源化利用过程的砷减排和有价金属提取，创新性显著。
2. 创立适合资源特点、对环境友好的含砷物料处理新方法与新体系，解决了高砷物料中砷的高效分离及利用难题，为我国重金属冶炼过程砷的减排及污染防控提供新的可行性技术。
3. 解决高砷烟尘多组分梯级利用的关键技术问题，开辟了高砷烟尘资源高效、低耗、清洁利用新途径。
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有色金属冶炼过程中会产生大量的含氟氯酸性废水，传统方法在治理含氟氯酸性废水时会产生大量危废中和渣；针对此问题，本团队研发了酸性废水中氟氯分步脱除及沉淀剂转型利用技术，实现酸性废水中氟氯分步脱除和酸资源的循环利用。基于各类氟化物、氯化物的溶解度差异，针对酸性废水的酸度和成分区别，遴选得到低酸条件下适用的脱氟剂 A 和高酸条件下适用的脱氟剂 B 以及除氯剂C，开发氟氯分步脱除技术，解决酸性废水中氟氯难以脱除的难题。基于软硬酸碱配位理论，提出沉淀剂转型思路，开发载氟载氯沉淀转型再生脱氟剂和除氯剂的技术。通过上述技术的耦合，形成酸性废水中氟氯分步脱除及沉淀剂转型利用技术集成。
通过本技术，酸性废水中的氟氯离子经过分步脱除后，氟的脱除率大于 90%，氯的脱除率大于 90%，并且不产生危废石膏渣；沉淀剂转型后，脱氟剂利用率>85%，脱氯剂利用率>90%，大大降低治理酸性废水的成本；酸性废水脱除氟氯离子后得到的酸溶液可在冶炼系统中循环利用，实现酸资源的循环回用。
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商用铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池即将进入大规模退役时期，与此同时在生产 CIGS 电池过程中产生大量的过程废料，退役 CIGS 电池以及其生产过程中产生废料的无害化处置与绿色循环利用对于解决稀散资源紧缺、太阳能电池可持续发展以及保护环境均至关重要。本团队针对目前 CIGS 电池生产过程产生的废料，对实现 CIGS 电池回收再利用过程中亟待解决的关键问题开展研究，基于各金属元素间不同的物理化学性质，开发出一个新颖的具有自主知识产权的绿色回收 CIGS 废料中有价组分全流程回收技术。
通过该技术，CIGS 废料中有价组分镓、铟、硒、铜得到了分离与回收。主要有价组分镓、铟、硒、铜的回收率分别可达 97%、97%、99%、96%。其中镓、铟回收产物为氧化物，纯度大于 96%。硒回收产物为高纯二氧化硒，纯度大于99%。铜回收产物为硫酸铜晶体，纯度大于 95%。实现了 CIGS 废料中有价组元的回收与高值化利用。
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该技术针对元石山镍铁矿的具体特点，系统构建了低品位镍铁矿选择性还原焙烧/氨浸/镍选择性萃取/反萃的基础理论，开发的以煤作为热源和还原剂的两段回转窑选择性还原焙烧—氨浸—萃取/反萃生产精制硫酸镍—氨浸渣磁选回收铁的新技术体系，实现了尾渣零排放和镍、钴、铁的综合利用，于 2009 年建成并投产年处理 30 万吨矿石规模的冶炼厂。处理平均含镍 0.7%、钴 0.06%、铁 25%的铁质/硅质/镁质复杂混合矿，取得了镍、钴、铁综合回收率 72%、62%、65%，铁精矿含铁大于 55%，氨耗 8kg/t-矿的生产指标。该技术主要创新点为：①攻克并掌握了红土镍矿高效选择性还原/氨浸/萃取的关键共性技术难题并取得了优异指标；②开发了以煤作为热源和还原剂的选择性还原焙烧技术，实现低品位镍铁矿的经济利用；③完善了含镍氨浸液选择性萃取/反萃生产精制硫酸镍新技术，实现氨液的循环使用，大幅降低蒸氨处理的溶液量和蒸汽消耗量，产品附加值显著提升；④创新研制出了大型高效萃取设备和超声波脱油成套装置，大幅提高油水分离效率。
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用次氧化锌粉浆液吸收治理低浓度 SO2 烟气，同时实现次氧化锌粉中伴生有价组元的耦合提取；采用亚硫酸锌浆液的催化氧化方法，同时实现了浆液中 F、Cl 离子的耦合共沉淀；优化创新了高砷含氟、氯物料的硫酸化焙烧脱砷/脱氟/脱氯技术，实现了砷/氟/氯的协同治理；优化创新了铟的富集、提取技术，形成绿色、高效的次氧化锌粉深度治理低浓度 SO2 烟气耦合提取有价组元新技术。
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以废杂黄铜直接材料化生产高精度易切削黄铜材为目标，发明了废杂黄铜熔炼制备易切削黄铜用生产工艺，并开发了完善的熔体清渣剂和除杂精炼剂，实现了保锌除杂和黄铜制品成分精确控制；成功研发了再生黄铜用三体炉及机械捣料搅拌等熔铸成套装备，日均产量提升 80%，单位能耗下降 35%，设备自动化程度高、热能利用效果好；集成创新了铜线和铜棒连续自动化生产技术，并建成了生产线，提出了黄铜合金塑性变形的微区调整和控制技术，提升了铜合金产品的力学性能，实现了高精密近终形异型材的直接制备。该项目集成创新了废杂铜精细化预处理工艺和设备配置，大幅提升了废杂铜的处理工效，保障了产品质量和性能的稳定，并建成了 12 万吨年产能的生产线。
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针对锂辉石、锂云母、花岗岩型铷矿等多种含锂、铷、铯的复杂硅酸盐矿物，创新性地构思了①“混合矿高温熔融—水淬转型技术”；②“铷矿浓硫酸自热熟化—快速焙解—低温拜耳法溶出技术”；③“锂辉石、锂云母直接加压碱浸—磷酸沉锂—沸石合成技术”；④“锂云母钙基热活化—萃取分离铷铯—碳化沉锂技术”等多项依据不同矿物原料的矿物学特点所提出的多元素协同提取新技术。各项工艺均可实现锂、铷、铯的高效浸出，浸出率均达到了 90%以上，浸出渣成分为无毒无害的硅酸盐矿物，可用作于沸石吸附或水泥建材等领域；使用特定的萃取剂进行萃取/反萃/结晶操作实现浸出液中铷、铯的高效分离，分别可产出纯度高达 99.9%的铷盐、铯盐产品；通过碳化或磷化沉淀产出碳酸锂或磷酸锂产品，精制后可用于制备锂离子电池，沉锂后液可返回水浸工序循环利用。该技术不仅能够获得较高的锂、铷、铯提取率，同时也实现了浸出渣的无害化处理和体系内水的循环利用，实现了废渣、废水的近零排放。
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高砷锑金精矿矿浆电解新工艺及成套装置，一步制得 98%以上的金属锑，有效解决了锑、砷选择性分离难题；发明了 12 m3 栅型网状电极矿浆电解槽，阳极面积由传统棒状石墨阳极的 20 m2 提高至 110 m2，电流强度提高到 12000 A，显著增加了单位槽体积的物料处理能力，并有效解决了传统火法工艺的“三废”污染问题，实现了锑的清洁冶金，是替代传统锑火法冶炼的优选技术。2015 年和有关企业合作建成的“年处理 5000t 高砷锑金精矿矿浆电解示范工程”，取得了锑浸出率>99%（回收率 98.5%），砷浸出率98%、含砷<0.1%的优异指标，金全部富集在矿浆电解渣中，消除了砷、硫污染。
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采用硝酸介质在温和浸出条件下实现了红土镍矿中镍、钴、铬、铝、铁等多组分综合利用，从生产源头消减和控制了废弃物的产出和排放，实现了清洁生产和节能减排，碱、酸介质再生循环率>90%。主要创新点为：①发明了褐铁型红土镍矿非常规介质温和提取镍钴新技术，实现镍、钴的选择性浸出，镍、钴 浸出率>90%，铁浸出率92%，铬的分离率>97%，得到铁品位>90%的铁精矿和富铬精矿；③采用均相高效沉淀除杂技术，使浸出液中的铝以砂状氢氧化铝的形态沉淀析出，解决了氢氧化铝对镍、钴的吸附共沉淀；④发明了硝酸镁热分解及酸碱双介质循环再生新技术，酸介质再生循环率>93%，氧化镁含量>98%，实现了硝酸和氧化镁低成本再生，从根本上解决了大宗化学品耗量过大的问题。
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