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喷雾热解法加热壁温对铈锆固溶体生产过程的影响
1
作者 伍永福 栗志 +5 位作者 赵爽 刘中兴 王振峰 董云芳 刘玉宝 马守营 《中国粉体技术》 CAS CSCD 2024年第2期1-11,共11页
【目的】为了探究喷雾热解过程中加热壁温对铈锆固溶体生产过程的影响,分析热解炉内的流量场和浓度场的变化情况,实现对热解炉的设计优化。【方法】采用数值模拟的方法,建立喷雾热解炉的物理模型,分别探讨加热壁温对铈锆固溶体在热解炉... 【目的】为了探究喷雾热解过程中加热壁温对铈锆固溶体生产过程的影响,分析热解炉内的流量场和浓度场的变化情况,实现对热解炉的设计优化。【方法】采用数值模拟的方法,建立喷雾热解炉的物理模型,分别探讨加热壁温对铈锆固溶体在热解炉的不同阶段及热解炉中水蒸气分布和HCl分布的影响。【结果】当热解温度为850℃时,液滴的反应主要分2个阶段,在炉膛高度为0~0.05 m处,为加热蒸发阶段,在炉膛高度为0.05~0.6 m处,为稳态热解阶段。当炉壁温度为550~650℃时,在炉膛高度为0.9 m处温度变化放缓,喷雾处于稳定热解阶段;而壁温在750~850℃时,在炉膛高度为0.6 m处温度变化放缓;当壁温为850℃时,在炉膛高度为0.1~0.6 m处的温度曲线斜率最大,液滴达到稳定蒸发阶段的时间缩短,水分蒸发变快,热解时间变短。【结论】炉壁加热区的温度越高,HCl生成的速度越快,速度的最大值越小,在炉膛高度为0.4 m处速度变化最大,达到1.6 m/s左右;并且整体HCl生成的量随温度的升高而增大,平均速度变化随着热空气温度的升高而减小。 展开更多
关键词 喷雾热解 铈锆固溶体 稳态热解 稳定热解
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加热温度对工业规模CeCl_(3)喷雾焙烧反应器影响的数值模拟
2
作者 董云芳 张松松 +3 位作者 王振峰 伍永福 刘中兴 刘铃声 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2024年第6期85-96,共12页
CeO_(2)颗粒由于具有优异的性能,市场对CeO_(2)颗粒的需求逐年增加。为探究使用在氧化铁颗粒工业化生产的Ruthner型喷淋焙烧反应器生产CeO_(2)颗粒的可能性,结合单液滴失重试验,使用ANSYS Fluent软件,分别探究550、650、750和850℃四种... CeO_(2)颗粒由于具有优异的性能,市场对CeO_(2)颗粒的需求逐年增加。为探究使用在氧化铁颗粒工业化生产的Ruthner型喷淋焙烧反应器生产CeO_(2)颗粒的可能性,结合单液滴失重试验,使用ANSYS Fluent软件,分别探究550、650、750和850℃四种不同加热温度对反应器的影响。单液滴失重试验表明,氯化铈和氯化铁、氯化亚铁的热解过程基本一致,使用该型反应器制备CeO_(2)颗粒理论上可行。对小型工业反应器进行等比例建模,研究反应器内部化学反应的具体过程。结果表明,550℃是最合适的温度,对工业生产具有一定指导意义。 展开更多
关键词 氯化铈 喷雾热解 Ruthner型喷淋焙烧反应器 数值模拟
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碱烧结法回收二次铝灰中氧化铝
3
作者 伍永福 鲍高战 +3 位作者 王日昕 刘中兴 练以诚 刘玉宝 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2024年第4期105-112,共8页
二次铝灰中蕴含大量的氧化铝、铝和氮化铝等,还有部分氟化物和氯化物盐类,属于危险废弃物。目前常用的铝回收技术有酸浸法和碱浸法,均存在工艺条件苛刻、回收率低、能耗高、物耗大和产品附加值较低等问题。本研究采用碱烧结法从二次铝... 二次铝灰中蕴含大量的氧化铝、铝和氮化铝等,还有部分氟化物和氯化物盐类,属于危险废弃物。目前常用的铝回收技术有酸浸法和碱浸法,均存在工艺条件苛刻、回收率低、能耗高、物耗大和产品附加值较低等问题。本研究采用碱烧结法从二次铝灰中回收氧化铝,考察烧结温度对氮化铝转化率的影响,碱铝比、烧结时间和成型方式对氧化铝回收率的影响,得到以下主要结论:在烧结温度1423 K、烧结时间40 min、碱铝比1.1、干压成型的试验条件下,氧化铝溶出率最大为94.23%;通过对二次铝灰铝酸钠熟料浸出渣成分以及物相进行分析,得到二次铝灰经过碱烧结法焙烧后熟料主要成分为Al_(2)O_(3)和Na_(2)O,分别占到49.70%和28.06%,熟料标准浸出后残渣主要成分为CaO、Al_(2)O_(3)和MgO,含量分别为25.46%、20.27%和15.80%;二次铝灰中AlN分解率较高,可达到95%以上,最终浸出渣中氟离子浸出毒性在30 mg/L以下。综上所述,本文采用碱烧结法资源化利用二次铝灰,实现了二次铝灰脱氮固氟的无害化处置,具有环境友好、资源利用率高的优势,为后续大规模工业化推广奠定了理论基础。 展开更多
关键词 二次铝灰 脱氮 固氟 铝回收 碱烧结法 无害化处置 浸出毒性 资源化利用
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雾化焙烧制备超细颗粒用旋风分离器优化模拟 被引量：1
4
作者 伍永福 栗志 +2 位作者 张学锋 王振峰 刘中兴 《中国粉体技术》 CSCD 2023年第6期39-49,共11页
旋风分离器是雾化焙烧制备稀土氧化物工艺中的常用分离设备之一。为了提高焙烧产物中超细颗粒的分离效率,采用Fluent数值模拟和实验验证相结合的方法,得到旋风分离器的优化构型,利用颗粒分离效率和流体压降2项指标进行评价,以探讨扩张... 旋风分离器是雾化焙烧制备稀土氧化物工艺中的常用分离设备之一。为了提高焙烧产物中超细颗粒的分离效率,采用Fluent数值模拟和实验验证相结合的方法,得到旋风分离器的优化构型,利用颗粒分离效率和流体压降2项指标进行评价,以探讨扩张结构旋风分离器的优化效果。结果表明:在锥筒高度为距旋风分离器顶板370 mm处,进行角度为10°的扩张改进后,分离器对粒径为1、3、5μm的颗粒分离效率分别提高13.25%、42.33%、44.02%,阻力系数减小3.6%;新改进结构旋风分离器在降低能耗的同时提高分离效率。 展开更多
关键词 雾化焙烧 旋风分离器 超细颗粒 数值模拟
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钕铁硼废料熔分渣盐酸浸出稀土的实验研究 被引量：1
5
作者 周畅 邓永春 +3 位作者 王亮 辛文彬 姜银举 袁璐 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期5-12,36,共9页
以钕铁硼废料经H_(2)选择性还原-渣金熔分处理得到的多组元熔分渣为原料进行盐酸浸出,研究了低温常压和高温高压条件下各因素对稀土浸出率的影响,并对浸出过程的动力学进行了分析。实验结果表明:低温常压浸出最优条件为盐酸浓度2.84 mo... 以钕铁硼废料经H_(2)选择性还原-渣金熔分处理得到的多组元熔分渣为原料进行盐酸浸出,研究了低温常压和高温高压条件下各因素对稀土浸出率的影响,并对浸出过程的动力学进行了分析。实验结果表明:低温常压浸出最优条件为盐酸浓度2.84 mol/L、液固比10∶1、时间60 min和温度85℃,稀土浸出率达到96.04%;浸出过程受扩散和化学反应混合控制,表观活化能29.25 kJ/mol,指前因子2.0209 s^(-1),与盐酸浓度和粒度相关的反应级数分别为1.49和-0.55。高温高压浸出最优条件为盐酸浓度2.03 mol/L、液固比10∶1、时间30 min和温度110℃,稀土浸出率达到98.13%;回收得到的稀土氧化物主要为Pr_(4)O_(7)和Nd_(2)O_(3),纯度达99.56%;浸出过程属于内扩散控制,表观活化能为9.63 kJ/mol,指前因子为3.57×10^(-3) s^(-1)。 展开更多
关键词 钕铁硼废料 熔分渣 盐酸 浸出 稀土回收 动力学
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硫酸化焙烧-水浸法回收钕铁硼和铈铁硼废料过程的对比分析
6
作者 邓永春 袁璐 +3 位作者 李宇航 辛文彬 姜银举 王亮 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1-7,23,共8页
铈铁硼废料氧化料中出现单独的CeO_(2)相,在硫酸化焙烧过程中发生价态转变,有别于钕铁硼废料,因此本文针对两种废料氧化料的硫酸化焙烧过程开展对比分析。研究结果表明:钕铁硼和铈铁硼废料氧化料最高硫酸化率分别为91.7%和96.1%,前者硫... 铈铁硼废料氧化料中出现单独的CeO_(2)相,在硫酸化焙烧过程中发生价态转变,有别于钕铁硼废料,因此本文针对两种废料氧化料的硫酸化焙烧过程开展对比分析。研究结果表明:钕铁硼和铈铁硼废料氧化料最高硫酸化率分别为91.7%和96.1%,前者硫酸化过程主要发生在中温焙烧阶段,后者硫酸化过程主要发生在低温浸润阶段,且在中温焙烧阶段生成中间物质Ce(SO_(4))_(2);二者硫酸化焙烧最终产物均为Fe_(2)O_(3)和RE_(2)(SO_(4))_(3),高温焙烧料均为孔洞大小不均匀的疏松结构,富稀土相大多被非稀土相包裹。除CeO_(2)外,铈铁硼废料焙烧机理与钕铁硼废料一致,均为稀土氧化物、Fe_(2)O_(3)与硫酸反应生成溶于水的稀土硫酸盐和Fe_(2)(SO_(4))_(3),高温下Fe_(2)(SO_(4))_(3)分解为Fe_(2)O_(3)和SO_(3),SO_(3)进一步与未反应的稀土氧化物反应生成稀土硫酸盐;而CeO_(2)与硫酸反应首先生成Ce(SO_(4))_(2),然后再分解为Ce_(2)(SO_(4))_(3),分解过程中生成的SO_(3)进一步与CeO_(2)反应生成水溶性的Ce_(2)(SO_(4))_(3)。 展开更多
关键词 钕铁硼 铈铁硼 废料回收 硫酸化焙烧 水浸 焙烧机理
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喷雾热解法直接制备微泡中空结构铈锆固溶体的研究
7
作者 王振峰 赵爽 +3 位作者 伍永福 黄娟 刘中兴 马守营 《中国稀土学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期559-567,共9页
利用喷雾热解工艺,以氧氯化锆、稀土萃取分离液氯化铈为原料,柠檬酸为助剂,制备了含碳铈锆复合氧化物前驱体,经二次焙烧后成功制备出低氯且具有中空结构、比表面积为22.8~36.3 m^(2)·g^(-1)的铈锆复合氧化物。对制备出的样品用X射... 利用喷雾热解工艺,以氧氯化锆、稀土萃取分离液氯化铈为原料,柠檬酸为助剂,制备了含碳铈锆复合氧化物前驱体,经二次焙烧后成功制备出低氯且具有中空结构、比表面积为22.8~36.3 m^(2)·g^(-1)的铈锆复合氧化物。对制备出的样品用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和比表面积分析(BET)进行了表征。FESEM分析结果显示样品的厚度随着柠檬酸摩尔比的增加逐渐变薄。BET分析结果显示样品的比表面积在铈锆-柠檬酸的摩尔比中存在最大值,在摩尔比为1∶1.5时比表面积达到最大值,为36.3 m^(2)·g^(-1)左右,制备的微泡中空结构颗粒尺寸在1.1~11.3μm之间,可为稀土萃取分离液直接制备稀土材料的短流程绿色制备工艺提供参考。 展开更多
关键词 铈锆固溶体 喷雾热解 微泡中空结构
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NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)-NdF_(2)熔盐体系结晶行为的研究
8
作者 姜银举 段超 +3 位作者 邓永春 辛文彬 唐家悦 樊文军 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-5,共5页
氟化物体系稀土氧化物熔盐电解过程中,熔盐的结晶析出行为显著影响电解过程,为此本文针对NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)、NdF_(3)-LiF-NdF_(2)以及NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)-NdF_(2)三种熔盐体系(NdF_(3)和LiF质量比固定为85∶15),采用降温黏... 氟化物体系稀土氧化物熔盐电解过程中,熔盐的结晶析出行为显著影响电解过程,为此本文针对NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)、NdF_(3)-LiF-NdF_(2)以及NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)-NdF_(2)三种熔盐体系(NdF_(3)和LiF质量比固定为85∶15),采用降温黏度曲线测定熔盐的结晶温度,通过X射线衍射分析结晶物相。结果表明:NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)和NdF_(3)-LiF-NdF_(2)熔盐体系中,随着熔盐中Nd_(2)O_(3)或NdF_(2)含量的增加,熔盐的结晶温度升高,熔盐的结晶物相分别为NdOF和NdF_(2);NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)-NdF_(2)熔盐体系中,当Nd_(2)O_(3)含量为2%~3%、NdF_(2)含量为1%~3%时,熔盐结晶温度在981~988℃范围内,且NdOF与NdF_(2)共结晶。适当提高电解槽底部温度、改善底部熔盐的流动性,是抑制稀土熔盐电解过程熔盐结晶析出的有效方法。 展开更多
关键词 熔盐电解 NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)-NdF_(2) 黏度 结晶温度 结晶物相
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自然重力沉降分离低稀土含量熔渣中富稀土相研究
9
作者 郅程 姜银举 +2 位作者 辛文彬 邓永春 张婧 《稀土》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期95-106,共12页
为回收低稀土含量熔渣中稀土资源,本文尝试了一种自然重力沉降分离其中富稀土相的方法。对低稀土含量熔渣完成富稀土相的结晶析出后,通过添加稀渣剂,降低上部液相粘度,实现稀土结晶相的重力沉降。结果表明,渣系成分不同,适宜富稀土相沉... 为回收低稀土含量熔渣中稀土资源,本文尝试了一种自然重力沉降分离其中富稀土相的方法。对低稀土含量熔渣完成富稀土相的结晶析出后,通过添加稀渣剂,降低上部液相粘度,实现稀土结晶相的重力沉降。结果表明,渣系成分不同,适宜富稀土相沉降的保温温度及沉降效果均不同。对于含P_(2)O_(5)渣系,较适宜的保温温度范围为1300℃~1350℃,其底部沉降层中La_(2)O_(3)含量可达35.21%~37.12%(质量分数),富集倍数为2.24~2.49,其中析出相沉降率最高达91%;对于含CaF_(2)渣系,相比于1350℃时,保温温度降为1200℃可增强沉降效果,但总体而言含CaF2渣系的沉降效果不如只含P_(2)O_(5)渣系。随着稀渣剂B_(2)O_(3)含量由0增加至3%,沉降效果逐渐增加;添加3%B_(2)O_(3)时熔渣底部沉降层中La_(2)O_(3)含量为37.12%,富集倍数高达2.24。 展开更多
关键词 重力沉降 富稀土相 分离 B_(2)O_(3)
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