冶金固废有价元素功能材料化利用

冶金固废有价元素功能材料化利用

宗旨:基于“功能性选择,材料化利用”的思路,将冶金渣高附加值利用走功能化利用的高端技术路线,或直接材料化的短流程路线,开发出冶金渣直接功能材料化的新技术。

特色:针对各种冶金固废的特性,将冶金固废生态化高效利用和新材料制备的基础理论及技术进行交叉融合,通过利用冶金渣、尘泥等制备功能材料(如:铁基能源材料、Si-Al基发光材料等)。研究多元复杂体系中各组分进行合理分布及控制的一般原理与方法,开发多元、复杂难处理冶金固废分部利用、全组分利用、循环利用的共性技术,为科学合理利用冶金渣乃至一般难处理冶金固废奠定研究基础,并丰富“绿色与生态冶金”的理论体系。

主要研究内容:针对各种冶金渣的特性(如:冶金渣、含铁尘泥中含有大量铁和一定量的磷、锰、钒、铬等有价组分,高炉渣中含有大量Ca、Si、Al、Mg及少量的Mn、Ti等有价元素),利用新材料制备的基础理论与技术,对冶金固废进行高附加值利用研究,包括利用冶金渣制备电池阳极材料多元掺杂磷酸铁、尘泥制备多元Fe基复合氧化物(即制备LiFePO4所需的前驱体)以及高炉渣制备Si-Al基发光材料等功能材料。

主要研究有:

(1)含铁固废中有价元素湿法组合浸取及其直接材料化的研究

多种有价金属组合材料化,剩余组分精细化”,对特定固废中的多种有价金属进行直接材料化设计与应用。采用湿化学方法,将固废中的目标元素转入溶液中,在一定条件下获得具有合适计量比的多离子前驱物,进而合成铁基功能材料磷酸铁,可以作为前驱物合成磷酸铁锂,也可以直接作为锂离子电池正极材料使用。同时,在特种玻璃、催化以及水处理等方面均有广泛的用途。该研究的主要成果已申报中国发明专利1项,其理论成果发表在Scripta Materialia和Industrial & Engineering Chemistry Research等国际知名期刊上。

(2)含铁固废中有价元素选择性还原及其直接材料化

利用冶金渣、尘泥中含有铁及多种微量过渡金属元素的特点,以其作为铁源和多种掺杂元素源,制备多元掺杂型铁基功能材料。采用选择性还原方法,对某一确定的多元冶金固废体系(典型如转炉渣、尘泥等)中各组分的化学位梯度进行设计与调控,促使处于弥散分布的各组分按设计定向转移,使其组织重构、合理分布,再按需求进行成组分离,得到高附加值的“铁基多元组分”和可大宗量利用的剩余“硅酸盐组分”。 目前已成功开发出分别利用转炉钢渣、含铁尘泥和铜冶炼制备以Fe、P为基且多元素掺杂的锂离子电池正极材料LiFePO4的实验室技术,并获国家发明专利,同时获得了省教育厅重点、省自然科学基金以及重点钢铁企业科技基金的资助。

(3)低品位矿直接光学材料化

 基于稀土发光理论的研究,以材料的功能应用为导向,通过合适的物理或化学手段对劣质资源进行改性(组成、结构的变化以达到材料性能的优化),设计和制备光学功能基元,并以此组装符合应用要求的光学功能材料。主要研究低品位矿组成、结构与其发光性能之间的关联,组装光学材料,建立材料光学性能与其功能基元组成、结构和组装的关联;探索掺杂离子之间、掺杂离子与基质之间的能量传递过程及能量传递效率的计算;电荷补偿、基质中的碱金属离子和碱土金属离子的电负性、半径及配位情况对稀土能量传递的贡献程度。该技术已申请国家发明专利,并获得省教育厅重点基金的支持。

                             



联系地址:马鞍山市湖东路59号 邮编:243002
电话:0555-2311879 传真:0555-2311879 email:ahkl@ahut.edu.cn