矿物加工工程专业研究方法课程改革与实践

“研究方法”是矿物加工工程专业本科生的必修核心专业课,课程具有综合性和实践性强的特点,其目的是培养学生综合运用所学基础理论、专业知识分析和解决实际科学问题的能力,为从事矿物加工及相关行业的研究开发工作奠定基础。但在新工科背景下,矿物加工的研究领域不限于传统的矿产资源,而是扩展到非传统矿产资源、固废资源、二次资源等的选冶联合处理;同时研究方法、测试手段等也取得长足的进步;现有的研究方法教学内容设置与新时代卓越工程师培养要求存在较大差距。为适应矿物加工人才培养的新要求,构筑资源加工研究方法学科交叉知识新体系,并对教学方法和评价体系进行改革。

硫化矿磨矿体系的物理和化学作用及其对浮选工艺的影响

在硫化矿物的磨矿过程中,发生的一系列复杂的物理和化学作用对后续矿物选别至关重要。首先,对硫化矿磨矿体系中磨矿介质、矿石参与的物理和化学作用进行了总结。着重讨论了磨矿设备、介质性质、工艺参数、气体和溶液环境等对磨矿物理粉碎作用、机械力化学作用、电化学作用等的影响,包括改变矿石粒度分布、晶体结构、表面性质等磨矿产品颗粒性质,以及矿浆p H、溶解氧、电位、离子浓度等矿浆化学性质以及硫化矿物浮选行为。其中,产品颗粒性质和矿浆化学性质的变化是影响后续矿物浮选分离效率的主要因素,由此提出,从磨矿开始就有目的地为后续浮选过程创造良好的颗粒表面物理化学性质和矿浆化学环境,是实现硫化矿物高效分选的关键因素。

浅析矿业工程专业国际人才教育培养研究

近年来,随着“一带一路”建设的全面推进,越来越多的国内资源型企业去海外进行矿产资源的投资和开发,企业在人才梯队的培养和建设中,一方面要求企业内部的人才熟知国际规则、了解国际文化、参与国际事务,另一方面要求矿冶工程的技术人员具备专业的技能和丰富的经验。企业在用人政策上必须遵守当地的规章制度,如企业的员工中,当地人的数量必须达到一定比例。但其中的问题在于,具备矿冶工程专业技能和经验的当地员工比例相对较少,从而难以确保国内企业在国外生产的平稳运行。因此,亟须依托国内基础较强的高校,培养和输出矿冶工程专业的国际人才。探讨了中南大学矿业工程国际人才在培养背景、培养类别、培养进展、培养过程中存在的问题及改进方案。

微细粒矿物浮选技术在磨矿⁃调浆⁃分选体系的研究进展

从磨矿、调浆、分选等方面叙述了微细粒矿物浮选技术研究进展,并对微细粒矿物浮选技术的研究方向进行了展望。

Electrochemical oxidation behavior of pyrite bioleaching by Acidthiobacillus ferrooxidans

The electrochemical oxidation behavior of pyrite in bioleaching system of Acidthiobacillusferrooxidans was investigated by cyclic voltammetry （CV）, polarization curve and electrochemical impedance spectroscopy （EIS）. The results show that in the presence or absence of A. ferrooxidans, the oxidation reaction of pyrite is divided into two steps： the first reaction step involves the oxidation of pyrite to S, and the second reaction step is the oxidation of S to SO4^2-. The oxidation mechanism of pyrite is not changed in the presence of A. ferrooxidans, but the oxidation rate of pyrite is accelerated. With the extension of reaction time of A. ferrooxidan with pyrite, the polarization current density of pyrite increases and the breakdown potential at which the passive film dissolves decreases. The impedance in the presence ofA. ferrooxidans is obviously lower than that in the absence of A. ferrooxidans, further indicating that microorganism accelerates the corrosion process of pyrite.

方铅矿高碱浮选流程的电化学

研究了方铅矿在无捕收剂和有捕收剂浮选体系中 ,尤其是在强碱性介质中的电化学行为。结果表明 :pH >12 .5 ,电位Eh <0 .17V条件下 ,方铅矿的表面氧化产物是S0 和HPbO2 -,同时由于HPbO2 -的溶解 ,方铅矿表面会出现S0 过剩 ,过剩S0 的疏水作用有利于方铅矿浮选 ;而此时闪锌矿、黄铁矿由于过渡氧化而受抑制。二乙基二硫代氨基甲酸盐 (DDTC)是方铅矿最有效的捕收剂。DDTC和方铅矿作用生成疏水产物二乙基二硫代氨基甲酸铅 (PbD2 )的合适电位是 0～ 0 .2V ,同时 ,DDTC的存在还会抑制方铅矿表面的过度氧化 ,疏水产物PbD2 在矿物表面牢固吸附 ,在 -0 .9～ 0 .

阴离子淀粉对一水硬铝石和伊利石浮选行为的影响

通过浮选实验、动电位和吸附量测定,考察了阴离子淀粉在一水硬铝石和伊利石浮选分离中的效果与作用机理.单矿物浮选实验表明,在阳离子捕收剂（DTAC）体系中,阴离子型淀粉（LSDZ）在pH=4-11的范围内抑制了一水硬铝石的浮选.当pH=6,c（DTAC）=3×10-4mol/L时,随着阴离子淀粉LSDZ用量的提高,一水硬铝石被抑制;当c（LSDZ）〈40 mg/L时,活化伊利石的浮选,继续提高淀粉用量,则伊利石被抑制.结果表明：阴离子淀粉是反浮选分离一水硬铝石和伊利石的有效调整剂,LSDZ通过氢键与静电力作用吸附在铝硅矿物表面,阳离子捕收剂使矿物表面ζ-电位正移,阴离子淀粉使矿物表面ζ-电位负移,且阴离子淀粉的加入能促进捕收剂DTAC在矿物表面的吸附.

氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿表面性质及其浸出的影响

通过测定吸附量、Zeta电位和接触角,并通过对原子力显微镜表面进行表征及摇瓶浸出试验考察不同能源(Fe2+、单质硫和黄铜矿)培养的氧化亚铁硫杆菌A.ferrooxidans对黄铜矿表面性质的影响及其与黄铜矿浸出的关系。研究结果表明:不同能源培养的A.ferrooxidans菌对黄铜矿表面性质的影响规律相似;A.ferrooxidans菌均能快速吸附在黄铜矿表面,而矿驯化的A.ferrooxidans菌在矿表面的附着能力更强;细菌的吸附使黄铜矿的等电点朝细菌的等电点方向偏移,且由于在黄铜矿表面生成了硫膜和不稳定铜硫化物使得黄铜矿表面接触角增大,疏水性增强;在浸矿初期,细菌与黄铜矿作用以直接作用机理为主。

嗜铁钩端螺旋菌对黄铁矿浸出的影响

以嗜铁钩端螺旋菌(L.ferriphilum)为实验菌株,考察不同矿浆浓度、接种量、初始pH和初始Fe3+浓度对黄铁矿浸出的影响。试验结果表明:提高矿浆浓度和初始Fe3+浓度会降低黄铁矿浸出率;增大接种量和降低初始pH有利于黄铁矿浸出;在浸出试验过程中定期调整pH,浸出几天后,由于黄钾铁矾生成,不利于黄铁矿浸出;在浸出过程中,生成的黄钾铁矾以结晶颗粒的形式覆盖在黄铁矿表面,表明L.ferriphilum浸出黄铁矿的机制以间接作用为主。

阴离子淀粉对铝硅酸盐矿物浮选的影响及机理研究

通过浮选试验、动电位和吸附量的测定,详细考察了阴离子淀粉(LSDZ)对高岭石、叶蜡石和伊利石浮选行为的影响及作用机理。单矿物浮选试验显示,在整个pH范围内,阴离子淀粉对高岭石、叶蜡石和伊利石均具有活化作用,且在酸性条件下活化能力更强;当pH=6,捕收剂DTAC用量为3×10-4mol/L时,低用量阴离子淀粉活化伊利石和高岭石的浮选试验结果表明,LSDZ用量较低时,伊利石和高岭石被活化,随着LSDZ用量增加,伊利石和高岭石被抑制;阴离子淀粉对叶蜡石浮选影响受阳离子捕收剂DTAC用量的制约。吸附量与动电位研究表明,阴离子淀粉通过氢键与静电力作用吸附在铝硅矿物表面使矿物表面ζ电位负移,低用量阴离子淀粉能促进捕收剂DTAC在矿物表面的吸附。

方铅矿原生电位浮选及应用

采用原生电位浮选技术 ,实现了铅锌硫化矿的电位调控浮选。方铅矿原生电位浮选条件为 :二乙基二硫氮氨基甲酸盐(DDTC)做捕收剂 ,pH >12 .5 ,矿浆原生电位Eop<0 .17V。石灰作为矿浆pH调整剂 ,还表现出对特定矿浆电位的良好的稳定作用。该工艺在凡口铅锌矿等复杂铅锌多金属硫化矿矿山的工业应用表明 ,铅、锌各项选矿指标均得到较大幅度提高 ,显示出巨大推广前景。

硫化矿电位调控浮选及原生电位浮选技术

在硫化矿浮选电化学研究基础之上，提出利用硫化矿磨矿－浮选矿浆中固有的氧化－还原反应调控电位的“原生电位浮选”技术，使电位调控浮选理论真正成功地转化为现实的生产力，并显示出巨大的推广前景。

硫酸铜活化闪锌矿的电化学机理

通过热力学分析和电化学测试，深入探讨了硫酸铜活化闪锌矿的电化学机理．结果表明，硫酸铜对闪锌矿的活化作用：一是生成从Ｃｕ２Ｓ到ＣｕＳ的一系列不同含铜量的铜的硫化物活化组分，二是生成的活化组分可以防止闪锌矿表面过度氧化．

黄铁矿微生物浸出体系中的表面热力学和扩展DLVO理论

根据Young s方程的推导公式结合接触角的测定结果计算黄铁矿和氧化亚铁硫杆菌的表面能参数。结果表明,氧化亚铁硫杆菌的表面能明显高于黄铁矿的表面能。应用热力学计算氧化亚铁硫杆菌在黄铁矿表面吸附的自由能,发现其吸附自由能为正值,无法解释氧化亚铁硫杆菌在黄铁矿表面的吸附现象,而通过扩展DLVO理论建立的Lifshitz-van der Waals(LW)、Lewis acid-base(AB)和静电(EL)作用自由能与作用距离(d)之间的势能曲线,能够准确的预言氧化亚铁硫杆菌在黄铁矿表面的吸附现象。

提高北山铅锌矿选矿指标的电位调控浮选研究

通过研究北山铅锌矿矿石中不同矿物在高碱性介质中的浮选特性和分选条件，提出了处理该类矿石的分选新工艺。该工艺的基本点是：将石灰与乙硫氮同时加入磨矿机中，利用这两类药剂在高碱性介质中（ｐＨ＝１２８～１３０，矿浆中有效ＣａＯ含量为１０００～１２００ｍｇ／Ｌ）对矿物选择性的作用，不用其他锌抑制剂，实现了方铅矿与闪锌矿、黄铁矿的有效分离。生产实践证明，新工艺不仅在产品质量及金属回收率方面比原工艺有了显著提高，而且药剂用量也大幅度降低。

硫化矿原生电位浮选体系中的迦伐尼电偶及其浮选意义

在硫化矿原生电位浮选体系中 ,形成的迦伐尼电偶可以分为硫化矿 硫化矿 水体系、硫化矿 钢球 水体系、硫化矿 硫化矿 捕收剂体系几种情况 ,文中以铅、锌、铁硫化矿体系为例给出了几种情况下的迦伐尼电偶模型并逐一讨论了其浮选意义。

方铅矿磨矿体系表面电化学性质及其对浮选的影响

采用电化学测试技术研究方铅矿磨矿体系中磨矿介质类型(瓷介质和铁介质)、机械力以及捕收剂对方铅矿表面电化学性质的影响。研究结果表明:瓷介质中,方铅矿表面会发生适当的氧化反应,有利于方铅矿浮选;增大方铅矿与瓷介质间的机械力,体系的还原性增强,同时削弱矿物表面的氧化反应,给浮选造成一定影响。铁介质中,一方面,由于铁与方铅矿的腐蚀电偶作用增强了体系的还原性,降低了药剂在方铅矿表面的吸附性能,另一方面,由于腐蚀电偶作用产生的铁离子增强了方铅矿表面的亲水性,两方面的影响都不利于方铅矿的浮选;增大方铅矿与铁介质间的机械力,二者之间的腐蚀电偶作用和体系的还原性增强,同样不利于方铅矿浮选。当pH=9时,在瓷介质和铁介质磨矿体系中是否添加捕收剂,对方铅矿表面电化学性质和浮选影响不大。

废旧印刷电路板的粉碎性能及资源特征

采用颚式破碎机或辊式破碎机均难以实现对废旧印刷电路板的充分粉碎,从粉碎过程来看,具有剪切和冲击作用的圆盘粉碎机或振动磨样机的粉碎效果要优越一些。废旧印刷电路板的资源组成包括47%的金属、27%的塑料以及26%的玻璃、陶瓷等难熔氧化物。与天然资源相比,废旧印刷电路板中的金属含量特别丰富,1t中的金属含量分别达到了300gAu、5～10kgAg、19.66%Cu、3.93%Pb和3.68%Sn,此外还含有Fe、Al、Zn、Ca、Mn、Ni、In等十多种有价金属,具有重要的回收价值。

含铝废塑料的铝塑分离研究

采用酸浸方法,对含铝废塑料中的铝塑分离进行了研究。考察了盐酸浓度、浸出温度、浸出时间、搅拌速度对铝浸出率的影响,试验结果表明:在无搅拌,盐酸浓度2.5 mol/L,浸出温度40℃,浸出时间4 h,液固比15∶1的条件下,铝塑片中铝和塑料分离完全。对铝浸出过程动力学进行了分析,结果表明,盐酸浸出铝塑片中铝的反应动力学模型为化学反应控制模型。

嗜热硫氧化硫化杆菌与喜温嗜酸硫杆菌混合浸出铁闪锌矿研究

采用正交试验,通过考察温度、pH值、喜温嗜酸硫杆菌接种时间和喜温嗜酸硫杆菌接种浓度4个因素,研究硫氧化硫化杆菌与喜温嗜酸硫杆菌混合菌对铁闪锌矿浸出的影响。试验结果表明:氧化硫细菌的加入,有助于消除铁闪锌矿浸出过程中生成的、覆盖在矿物表面的元素硫,使得硫氧化硫化杆菌和喜温嗜酸硫杆菌混合菌浸出铁闪锌矿的效果比单一硫氧化硫化杆菌浸出效果好;混合菌浸出铁闪锌矿时浸出率达到54.2%,而单一硫氧化硫化杆菌浸出时浸出率为46.8%。正交试验结果统计分析表明混合菌浸出铁闪锌矿的最优条件为:pH=1.8、第3 d接种喜温嗜酸硫杆菌和喜温嗜酸硫杆菌接种浓度2.5×106个/mL;其中pH值是影响混合菌浸出铁闪锌矿的主要因素,其次是喜温嗜酸硫杆菌接种浓度及喜温嗜酸硫杆菌接种时间。