歡迎來到有色專家平臺,請 登錄 | 注冊

專家全名:黃焜

  • 擅長能力:

  • 主要研究領域為冶金分離科學與工程。
黃焜 專家的相關論文
黃焜 專家的科研成果
專家詳情
        黃焜,男,1972年6月生,中國科學院過程工程研究所研究員,博士生導師。中國有色金屬學會冶金反應工程學專業委員會委員。兼任中國科學院青島生物能源與過程研究所客座研究員、中國科學院青海鹽湖研究所客座研究員、中國地質大學兼職教授、阜陽師范學院兼職教授、《Hydrometallurgy》期刊客座編輯。

        1995年中南大學化學系物理化學專業本科畢業獲學士學位。1999年中南大學/昆明貴金屬研究所冶金物理化學專業研究生畢業獲碩士學位,2004年昆明理工大學有色金屬冶金專業研究生畢業獲博士學位,導師陳景院士。1995-2005年昆明貴金屬研究所、貴研鉑業股份有限公司工作,任主任研究員。2006-2009年北京大學化學與分子工程學院博士后,導師吳瑾光教授和徐光憲院士。2009年進入中國科學院過程工程研究所。

        主要研究領域為冶金分離科學與工程。研究方向:稀土金屬、鉑族金屬及鹽湖資源濕法冶金物理化學、冶金分離過程溶液化學與界面化學、納微結構與界面分子自組裝化學、分子光譜與軟凝聚態微觀結構化學、綠色化工分離過程界面強化新方法新技術和裝備研制。

        先后主持完成國家自然科學基金、國家科技部973計劃和863計劃項目課題、國家發改委重點工業試驗項目、中科院重點部署項目、國家“十五”科技攻關重點項目課題、國家科技部科研院所專項、青海省/云南省/廣東省科技計劃等三十余項科研項目。在國內外核心期刊(包括AIChE J、Ind Eng Chem Res、Water Res、JPCB、Sep Purif Technol等國際著名化工、分離及環境類學術期刊)發表SCI/EI收錄學術論文一百余篇。授權發明專利六十余項,其中國際專利2項(美國和南非專利各1項)。科研成果通過省部級鑒定十余項,成果轉化應用建立工業示范生產線4套。2000年獲云南省科技進步三等獎,2001年獲云南省技術發明二等獎,2003年獲云南省自然科學一等獎,中國有色金屬工業科技進步二等獎。2007年全國百篇優秀博士學位論文提名獎(2006年云南省優秀博士學位論文獎),2008年獲北京大學優秀博士后獎。

        現主要從事化工冶金分離科學領域多金屬復雜溶液體系高效綠色分離與界面過程強化前沿基礎及應用研究。目前主持國家973計劃項目課題2項,國家自然科學基金3項,中科院重點部署項目1項,中科院科研裝備研制項目1項,地方政府及企業橫向課題多項。已培養畢業博士研究生5名,碩士研究生5名,在培博士研究生6名。

代表性創新學術成果:
        (1)復雜溶液中的多個目標金屬離子短流程多液相萃取分離與界面過程強化:針對傳統兩液相萃取體系分離多金屬復雜溶液流程冗長、相互干擾嚴重、分離效率低的問題,提出構建多層液相共存的萃取體系(如,液-液-液三相體系),短流程多液相萃取分離多金屬復雜溶液的創新思想。通過調控萃取體系的多液相成相行為和各液相親疏水性差異,控制金屬離子在多液相界面傳質的選擇性,導致不同的目標金屬離子在不同的液相選擇性富集與分配,實現多個目標金屬離子在一步萃取過程中“可設計性”的多液相同時分離或分組分離。針對不同類型的多金屬復雜溶液,發展了多種液-液-液三相萃取體系和分離新方法。研究成果已用于我國北方氟碳鈰(鑭)礦、獨居石礦、四川磷釔礦、南方離子吸附型稀土礦等復雜稀土礦的15種輕、中、重稀土元素的分組分離,稀土和非稀土雜質的分離,另外,還擴展應用于攀西地區釩鈦磁鐵礦等典型共伴生難處理兩性金屬礦的釩、鉻、鈦、鐵分離,用于失效汽車催化劑、低品位鉑族金屬硫化礦浸出液的鉑、鈀、銠等鉑族金屬元素分離,青海鹽湖鹵水的鋰、硼、鎂、銣、銫分離等。發明了國際上第一套液-液-液三相連續萃取miniplant裝置,已用于青海鹽湖鹵水鋰、硼分離提取,2014年3月通過國家自然科學基金委組織的驗收鑒定。2016年2月,在青海省柴達木盆地西臺吉乃爾鹽湖建成全球首條年產兩千噸級4N高純氯化鋰/電池級碳酸鋰、高純硼酸的示范生產線,并成功投產。

        (2)大體量水體中的極低濃度稀/貴/重金屬離子大相比萃取富集與經濟提取分離:針對傳統溶劑萃取技術和裝備無法直接用于極低濃度溶液、且經濟性差的問題,發明了基于氣泡支撐有機萃取劑油膜萃取的低濃度超大相比鼓泡油膜萃取技術及配套裝置,用于從大體量水體中富集提取極低濃度的稀/貴/重金屬離子。利用有機萃取劑的表面活性,將極小體積的有機萃取劑分散包覆在氣泡表面,形成一層油膜(亦稱為“油泡”)。利用氣泡表面的有機萃取劑油膜層萃取富集極大體積水相中的極低濃度金屬離子。鼓泡油膜萃取過程可以將極大體積水相中的極低濃度金屬離子直接萃取富集于極小體積的有機相中,萃取過程水油相比高達600以上,萃取富集比高,可直接用于含金屬離子濃度< 100 mg/L的極稀溶液。新萃取方式突破了傳統萃取技術無法直接用于極低濃度溶液的限制,也解決了傳統萃取技術用于低濃度溶液經濟性差的問題。由于萃取反應發生在氣泡表面油膜層,界面效應強化萃取傳質的效率極高,傳質推動力大,可將水相中的低濃度金屬離子快速回收富集于極小體積的有機萃取劑油膜內,適用的金屬離子極限濃度更低,解決了極低濃度大相比萃取富集的技術難題。利用上升的“油泡”捕集低濃度金屬離子,氣泡的上浮推力解決了大流比萃取時的高比負荷操作難題。氣泡表面油膜層易人為控制破壞,解決了傳統液膜萃取需外加表面活性劑易引起乳化的問題,也解決了易乳化萃取體系大相比萃取操作時,油水分散-聚并的矛盾。萃取過程流出水相中的有機相夾帶損失小。目標離子濃度經萃取-反萃后,可從初始的幾十個mg/L一步即富集到幾十甚至上百g/L,富集上千倍,萃取操作的比負荷高達100 m3/m2h以上, 處理能力高,而單位體積水體處理的工藝成本不到1元。新技術和裝置已應用于我國南方離子型稀土礦的原地浸礦液、極低濃度的尾礦浸礦液、以及其它含稀土的非稀土礦,如鋁土礦、磷礦、鉭鈮礦等的酸浸液富集回收極低濃度稀土等。另外,還應用于稀土萃取分離的過程廢水,如碳沉廢水、洗滌廢水等。排水指標滿足國家《稀土工業污染物排放標準》(國家標準GB26451-2011),排水中的中重稀土離子含量<0.05mg/L,殘油含量<5mg/L,COD < 50mg/L。新技術還應用于其他含低濃度重金屬離子的工業廢水治理,如黃金氰化廢水、電鍍廢水等,在治污達標排放的同時,經濟回收利用廢水中的有價金屬資源。2015年12月,在江西贛州龍南縣足洞稀土礦建成年處理十萬噸級低濃度稀土原地浸礦液的工業示范線。

        (3)基于萃取體系界面效應強化動力學分離物化性質極其相似的同系相鄰金屬元素:針對傳統液-液、液-固萃取分離物化性質極其相似的同系相鄰稀土元素存在分離系數低、分離非常困難的問題,提出調控萃取劑分子官能基團在液-液、液-固界面的取向和自組裝聚集行為,調控界面反應非線性化學行為和分子離子間相互作用,利用分離過程多相界面傳質的非平衡態效應,放大分離速率差異,從而強化同系相鄰稀土元素動力學分離的創新思路。發明了鼓泡油膜萃取動力學推拉體系分離Pr/Nd、Gd/Eu、Er/Y、Lu/Yb等相鄰、難分離稀土元素對的新方法,動力學分離系數遠遠高于熱力學分離系數;發明了擬色譜法連續洗脫-動力學分組分離多對稀土元素共存復雜溶液的新技術,可實現15種稀土元素按“四分組效應”分組洗脫分離。在此基礎上,又拓展開發了調控液-固界面萃取劑分子官能基團的界面取向,強化動力學分離元素同位素的新方法,采用梯度淋洗-SMB連續離交色譜聯用技術,直接從鹽湖鹵水分離10B/11B同位素,提純豐度大于90%的高豐度10B同位素。發明了能夠實現界面傳質選擇性強化和動力學分離的新型高效微化工萃取分離裝置,針對工業實際應用要求,可控設計反應分離的最佳途徑,研究裝置的結構設計、優化與放大規律,建立了設備強化動力學分離的新方法。2016年5月,由本人負責,深圳捷鑫資產管理有限公司投資,上海鶯千新材料科技發展有限公司具體實施的“200kg/a 級高豐度10B同位素產業化示范”項目在上海浦東臨港科技創新城工業園區正式開工建設,擬建成僅次于美國的、全球第二大SMB連續離交色譜法規模化生產高豐度10B同位素示范基地,為我國核電、國防軍工領域擺脫長期依賴進口高豐度10B同位素產品做出重要貢獻。

        (4)貴金屬礦產資源及失效催化劑加壓濕法冶金:提出加壓浸出全濕法處理低品位鉑鈀硫化浮選精礦、加壓氰化從汽車失效催化劑中回收鉑鈀銠創新工藝和成套技術,突破鉑族金屬硫化礦提取冶金需采用傳統火法技術框架的局限,實現了國際上首例全濕法處理低品位鉑族金屬硫化礦,獲云南省自然科學一等獎、中國有色金屬工業科技進步二等獎。先后完成500L高壓釜中試擴大試驗、10M3高壓釜連續浸出工業試驗,解決了工藝過程放大的關鍵技術。新工藝已為云南地礦部門采用,2011年在云南彌渡金寶山礦建廠實施。其成功運用和推廣實施,對于低品位鉑礦資源開發具有重要意義。
大快乐时时全能王