磁功能及环境材料研究室

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  【研究室总体介绍】

  磁功能及环境材料研究室主要从事功能材料及器件、材料循环利用技术等研究。研究室牢记科研活动服务国民经济的宗旨,坚持基础研究与应用研究并重、坚持国家需求为导向的产学研,先后承担了国家级、省部级、地市级等各类科研项目30余项,获省部级科研成果奖励10项,多项科研成果服务于国民经济主战场。研究室形成了开放、务实、合作、创新、人本的学术氛围。

  【研究室成员介绍】

  张深根 刘波 张笑妍  丁云集  张柏林

  【研究室主要研究内容及科研成果】

  1、废旧电子电器无害化处置资源化利用研究

  废旧电子电器数量巨大、增长迅速、富含战略金属,已成为重要的城市矿产。因废旧电子电器具有组分复杂、品位高、有毒有害物质多的特点,其绿色再生关键技术是世界多国抢占的国际制高点。发明了“无氰全湿”提取贵金属技术,实现了金银钯等经济绿色提取;发明了重金属协同提取技术和装备,实现了铜铅锡镍等综合回收;发明了高品位合金直接电解技术和装备,实现了恒压电解分步提取多种纯金属;发明了污染防控技术和装备,避免了氰化物、重金属、氟利昂、残油、粉尘和二噁英等污染。研究成果获国家技术发明二等奖、北京市科学技术奖一等奖、中国有色金属工业科学技术发明奖一等奖、中国专利优秀奖和北京市发明专利二等奖。

  2、废铝易拉罐保级还原技术的研究

  废铝易拉罐内外表面因涂覆环氧树脂和油漆等有机物,罐体与罐盖、拉环的铝合金成分不同且工业规模无法分离,夹杂大量的非铝杂质和饮料等,传统的“直接熔炼-降级使用”工艺不仅造成每年近70万吨(约330亿只)高价值的废铝易拉罐被降级生产低档的建筑用铝合金或冶金还原剂等,同时也造成了严重的环境污染。

  为实现废铝易拉罐绿色保级再利用,开发了低氧热脱漆技术及旋转动态脱漆窑,脱漆率95%以上,极大地减少了二噁英的物质来源;开发了蓄热式双室炉熔炼技术和装备,实现了双室炉液下熔炼,铝回收率可达97%以上,吨铝熔炼能耗可降低至58m³天然气(约567kWh/t),为原生铝能耗的3.78%,提高了回收率,节能效果显著;开发了在线成分检测和调控技术,可控制合金成分与杂质含量;研发出适用于易拉罐再生铝熔体的Al-Ti-B-RE复合变质剂和细化工艺,为获得高纯净度罐用铝合金,满足GB/T3190-2008要求。研究成果获中国有色金属工业科学技术奖一等奖和二等奖。

  3、报废飞机铝合金保级循环利用技术

  据飞机回收再利用国际协会(AFRA)预测,未来20年全球将有超12000架飞机退役。报废飞机中含有大量铝合金,回收价值高。目前,大部分报废飞机铝合金直接重熔后被降级利用于低档铸造铝合金产品,存在产品附加值低、环境污染严重等问题。针对上述问题,研发出合金熔体成分在线测控、杂质元素去除、熔体除气、精炼和变质等关键技术,实现了以报废飞机铝合金为原料再生2024和7075合金,达到了GB/T3190-2008要求。

  4、贵金属绿色再生技术

  贵金属因储量少、应用广和战略意义被誉为“现代工业维他命”。铜铅镍火法捕集废催化剂中贵金属工艺重金属污染严重。针对上述问题,研究了废催化剂中贵金属的赋存状态、价态变化规律,建立了贵金属化合物还原热力学和动力学模型,提高了贵金属离子还原率;阐明废催化剂载体与渣型设计的关系,优化渣相成分;厘清了复杂体系冶金物化反应,揭示了多反应耦合关系,优化了反应体系,降低渣相中贵金属含量。研究成果为绿色高效铁捕集废催化剂贵金属提供理论依据和应用基础,有利于保障我国贵金属供给安全,社会、经济和环境效益显著。研究成果获中国有色金属学会科技论文奖一等奖。

  5、含Cr危固制备微晶玻璃技术及机理研究

  针对含Cr固废填埋和水泥固化造成的重金属污染问题,围绕Cr、Ni固化与解毒机理及微晶玻璃应用开展系统研究。阐明了Cr6+解毒机理为氧化还原反应;确定了Cr3+、Cr6+和Ni2+及其化合物稳定存在的相区;确定了透辉石微晶玻璃的成分调配原则;提出了非晶形核和固态相变形核等;阐明了Cr、Ni、Pb和Cd在微晶玻璃中的存在形式及固化机理。以含Cr危固为主要原料制备的微晶玻璃具有优良的综合性能。

  团队与晶牛集团正致力于环京津冀地区含Cr危固微晶玻璃应用推广,与北京市、天津市和河北省相关部门商谈PPP推广模式。

  6、废旧稀土发光材料资源化技术及机理的研究

  废旧三基色稀土发光材料含有宝贵的Eu和Tb重稀土元素,因蓝绿粉晶体结构稳定不溶于酸和碱,稀土回收率低。阐明了铝酸盐蓝绿粉碱熔崩塌机理,开发了具有自主知识产权的两段式酸解工艺,稀土总回收率大于90%,其中Y和Eu回收率大于95%,Ce和Tb回收大于70%。该成果已投入工业化应用,提高了废旧稀土发光材料的资源价值。研究成果获中国有色金属学会科技论文奖一等奖。

  7、冷轧油泥绿色高值化利用技术的开发

  我国年产带钢冷轧油泥数十万吨,现有的处置方式(冶炼辅料、堆存等)不仅资源利用价值低,而且还会对环境造成严重负担。针对上述问题,开发了冷轧油泥脱油技术和装备,实现氧分压可控、温度自动控制、旋转脱油、油气冷凝回收、尾气采集及脱油后物料多气氛原位后处理等功能。以冷轧油泥为原料,开发出多种高附加值产品,包括:还原铁粉(质量达到中国国家标准YB/T 5308-2011的要求)、锶铁氧体粉(性能达到锶铁氧体预烧料Y30牌号的性能要求)、颜料用云母氧化铁粉(质量达到涂料用云母氧化铁国际标准ISO 10601-2007中规定的一等品的标准)等。

  8、整体辐射取向稀土永磁环和多极环制备技术

  采用自主开发的磁场注射成形和磁场模压成形技术,建立了一种高效辐射取向整体稀土永磁环的制备方法;提出了采用真空预烧在磁体表面形成一种韧性金属层以降低磁环径向开裂的新工艺;获得了具有较低温度系数和优异磁性能的高精度辐向磁环和多极环。研发的稀土永磁环应用于陀螺仪和电机。研究成果获广东省科学技术二等奖、三等奖和肇庆市科学技术一等奖。“中国有色金属工业科学技术二等奖”。

  【研究室承担科研项目】

  “中国制造2025”绿色制造系统集成项目:典型贵金属废料提取及深加工产业化绿色关键工艺系统集成

  国家自然科学基金钢铁联合基金重点项目(U1360202):含Cr危固的Cr、Ni固化与解毒机理及微晶玻璃应用研究;

  国家自然科学基金项目(51672024):垃圾焚烧飞灰的二英热裂解解毒及氯固化机理

  国家自然科学基金项目(51472030):碱熔解离蓝粉β-Al2O3和绿粉畸变磁铅矿晶体结构的机理;

  国家自然科学基金项目(51174247):钢铁冷轧辊磨削料制备软磁复合材料的机理研究;

  国家自然科学基金项目(51004011):超高密度磁记录用SmCo5纳米粒子多元醇还原合成机理研究;

  国家自然科学基金项目(50972013):超顺磁性纳米Fe3O4粒子低温燃烧-碳热还原合成机理研究;

  国家自然科学基金项目(50874010):粘结Terfenol-D复合材料<110>织构和密度的磁-热-机耦合模型;

  国家“863”计划项目(2012AA063202):稀土荧光灯快速识别及发光材料回收利用技术和装备;

  国家科技支撑计划项目(2011BAE13B07):带钢高效清洗工艺和冷轧工序废弃物利用技术开发;

  国家科技支撑计划项目(2011BAC10B02):废铝易拉罐保级还原技术开发及应用;

  国家科技支撑计划项目(2012BAC02B01):含Cr钢渣制备微晶玻璃技术;

  国家科技支撑计划项目(2009BAE74B03):高性能软磁复合材料(SMC)及其环保型磁芯的产业化开发;

  国家发改委稀土稀有金属新材料研发和产业化专项:超细晶硬质合金及数控涂层刀片关键技术研发及产业化;

  教育部新世纪优秀人才项目(NCET-05-0101):粘结稀土超磁致伸缩材料的研究;

  国家科技基础条件平台建设项目子课题(2005DKA32800):信息材料数据共享资源结点规划与框架建设;

  广东省教育部产学研结合重大项目(2009A090100017):电路板再生金属绿色回收和深加工成套工艺、装备研发及产业化;

  广东省教育部产学研结合重点项目(2010A090200080):节能高效电机用各向异性黏结NdFeB永磁器件的产业化研究;

  广东省教育部产学研结合重点项目(2010A090200061):大电流、高功率密度动力型储氢电池关键材料及电池电源管理 系统的研发;

  广东省教育部产学研结合项目(2009B090300443):高效中小型电机用铁基软磁复合材料的研究;

  广东省教育部产学研结合项目(2008B090500036):高性能温敏铁氧体粉末注射成形及其产业化关键技术;

  广东省教育部产学研结合项目(2007B090400108):高性能钕铁硼整体辐向磁环产业化关键技术。

      【毕业生就业情况】

      

      毕业研究生就业分布图

      截止2018年1月,研究室共毕业研究生50人,其中:

      1)刘波、胡平、李彬、刘虎、刘一凡等13人在北京科技大学、西安建筑科技大学、北京工业大学、北京科技大学、南昌大学、太原理工大学、北京矿冶研究总院、北京建材研究院等高等院校和科研院所从事科研、管理工作;

      2)王健、邝春福、杨健等13人在宝钢集团、攀枝花钢铁集团、厦门钨业集团、中钢集团等国有大中型企业从事科研、管理工作;

      3)缪友萍、张静等18人在格林美、立中集团、京东方集团等大型民营企业工作;

      4)章端婷、张隆燊、尹福正、杨敏等6人在国家知识产权局、北京质量检验检疫局、天津市科学技术信息研究所等政府部门工作。

      【研究室团队建设】

      1、研究室条件建设

      

      湿法冶金实验室

      

      一步法真空定向凝固设备

      

      磁场成形压机

      

      材料测试实验室

      研究室是一个学风严谨、积极向上、团结友爱的集体。在科研的道路上探索着、收获着、幸福着,研究室完成了多项国家级省部级科研任务。研究室青春洋溢,团结互助,开展了许多丰富多彩的活动。