微波焙烧含锗氧化锌烟尘回收锗过程的机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    51404081
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    王万坤
  • 依托单位：
    贵州理工学院
  • 学科分类：
    E0415.资源循环利用
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The mechanism of recovering germanium in zinc oxide dust bearing germanium used microwave-boasting was investigated by the analysis of phase composition, element distribution in different size of particles, occurrence state and mosaic size of valuable metals. The impact of therm-al stress on mineral interface and microstructure was studied, then to reveal the dissociation mechanism of complex ores interface in microw-ave field induced. The effects of factors e.g. microwave boasting temperature, temperature, leaching time, liquid-solid ratio, etc, on leaching ratios of Ge and Zn were systematic investigated. Through research on ore particle dissolution and metal component dissolve behaviors to defi-ne the leaching characteristics. The effects of process parameters on leaching rates were investigated also to establish the microwave-boasting -leaching kinetics model. The enhanced leaching mechanism of liquid/solid transfer by microwave boasting will be finally revealed. The success-ful realization of this project will provide a technological and theoretical prototype for microwave extraction of refractory germanium secondary resources, and promote the development of environment-friendly metallurgical processes for an efficient resource cycle, energy-saving and cost-reduction, and a harmonic ecosystem.
本项目拟以难处理的含锗氧化锌烟尘为研究对象，在分析原料相组成、不同粒度元素分布、有价金属赋存状态和嵌布粒度基础上，采用微波焙烧的方法，研究热应力作用对矿相界面和微观结构的影响，揭示了微波场作用下复杂矿相界面解离机制；探索微波焙烧温度、浸出温度、浸出时间、液固比等锗，锌回收过程参数对组元浸出率的影响规律，查明微波焙烧后各组分溶出规律，阐明微波焙烧后浸出行为特征；考察浸出过程参数对反应速率的影响规律，建立微波焙烧后浸出动力学模型，揭示微波焙烧强化锗浸出机理。项目的开展为二次锗资源的提取技术路线的应用提供可移植性理论依据，并积极推动以资源高效循环、节能降耗为主题与生态系统协调的绿色冶金新技术的开发。

结项摘要

现有从氧化锌烟尘中回收锗的主要工艺为将其经烟化炉还原，挥发得到富含锗的氧化锌烟尘，再用硫酸浸出、单宁沉锗工艺回收锗，但由于氧化锌烟尘中锗主要以锗铁复合氧化物形式存在，造成锗的浸出率通常低于60%，难以高效回收。因此，锗铁复合氧化物晶体结构的破坏分离是提高锗浸出率、实现高效利用的关键技术。采用微波处理含锗氧化锌烟尘可以破碎矿物、提高比表面积、转变矿物晶型等。为此本课题提出两种微波处理新工艺，系统深入研究了各个工艺过程参数以及相关原理，提高了锗的浸出率。.研究了微波煅烧-硫酸浸出含锗氧化锌烟尘工艺。单因素实验研究发现，微波煅烧温度在210℃~290℃的范围内，随着温度升高，物料粒度降低，比表面积增加，锗浸出率也提高；当温度高于290℃时，物料会发生烧结，不利于锗的浸出；在290℃下微波煅烧10min后，含锗氧化锌烟尘的平均粒度由原来的5.39μm降为1.70μm。根据微观形貌SEM和XRD物相分析发现，在适当的温度范围里，微波煅烧可以使含锗氧化锌烟尘中大颗粒产生碎裂，难溶的Fe4Ge3O12物相消失。采用响应曲面优化法，优化的工艺参数为：微波煅烧温度287℃、液固比6.5mL·g-1、浸出时间4h、硫酸初始浓度9.0mol/L、浸出温度60℃，预测在此条件下锗浸出率为85.25%。再采用该参数进行了验证实验，发现锗浸出率可达到84.37%。与现有工艺相比，锗浸出率提高了约22个百分点。动力学研究表明扩散过程是浸出过程的控制步骤。.研究了微波碱性焙烧-水溶含锗氧化锌烟尘的工艺。结果表明：配碱量比、微波焙烧温度、配碱量比与微波加热温度交互影响是本工艺的显著影响因素；优化的工艺参数为配碱量比1g·g-1、熟化时间1d、焙烧温度408℃、保温10min、液固比6.4mL·g-1、水溶温度66℃、水溶时间67min；在此条件下，响应曲面优化预测值为97.16%，验证实验锗的浸出率为97.38%，两者相对误差仅为0.23%，说明优化结果较好。与现有的常规碱性焙烧工艺相比，碱性焙烧温度由1080℃降低到408℃，保温时间由60min降低到10min。水溶动力学研究表明，锗酸钠水溶过程符合扩散控制模型，表观活化能为15.46kJ/mol。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（11）
Neural prediction model for microwave calcination-sulphuric acid leaching of germanium from zinc oxide dust
微波煅烧-氧化锌粉尘硫酸浸出锗的神经预测模型
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018-02
  • 期刊：
    Advances in Engineering Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王万坤;王福春;路坊海
  • 通讯作者：
    路坊海
Microwave alkaline roasting-water dissolving process for germanium extraction from zinc oxide dust and its analysis by response surface methodology (RSM)
微波碱焙烧-水溶氧化锌粉尘提取锗工艺及其响应面法（RSM）分析
  • DOI：
    10.1051/metal/2017093
  • 发表时间：
    2018-12-06
  • 期刊：
    METALLURGICAL RESEARCH & TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    1.1
  • 作者：
    Wang, Wankun;Wang, Fuchun;Lu, Fanghai
  • 通讯作者：
    Lu, Fanghai
氨基功能化硅胶的制备及其对镧离子的吸附行为研究
  • DOI：
    10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.01.030
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    矿产保护与利用
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王万坤;王福春;伍玉娇;梁杰
  • 通讯作者：
    梁杰
Preparation of Double Carboxylic Corn Stalk Gels and Their Adsorption Properties Towards Rare Earths (III)
双羧基玉米杆凝胶的制备及其对稀土的吸附性能（三）
  • DOI：
    10.1007/s12649-017-9954-5
  • 发表时间：
    2018-10
  • 期刊：
    Waste Biomass Valor
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王福春;赵君梅;刘会洲;罗源;王万坤
  • 通讯作者：
    王万坤
微波碱性焙烧—水溶含锗氧化锌烟尘回收锗
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    矿产保护与利用
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王万坤;王福春;梁杰
  • 通讯作者：
    梁杰

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其他文献

生物质基金属吸附材料改性的研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    广东化工
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王福春;王万坤;张英哲;龙琼
  • 通讯作者：
    龙琼
氧化锌烟尘工艺矿物学研究
  • DOI：
    10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.04.010
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    矿产保护与利用
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王万坤;王福春;尹雨悦;乐南平;蔡诚;刘冰
  • 通讯作者：
    刘冰
生物质基金属吸附材料的研究进展
  • DOI：
    10.16112/j.cnki.53-1223/n.2017.01.004
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    昆明理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王福春;雷浩;刘能生;赵君梅;刘会洲;王万坤
  • 通讯作者：
    王万坤
二氧化硅微球包埋羧甲基壳聚糖回收稀土镧离子
  • DOI：
    10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2017.03.013
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    矿产保护与利用
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王福春;王万坤;刘伟;伍玉娇;黄芳
  • 通讯作者：
    黄芳
P507-PEG 2000-(NH4)2SO4三液相系统同步分离钒和铬的工艺研究
  • DOI：
    10.16112/j.cnki.53-1223/n.2017.04.001
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    昆明理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王福春;赵君梅;刘会洲;刘伟;王万坤
  • 通讯作者：
    王万坤

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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