我国锂铍钽铌矿产资源选冶加工现状与展望

锂、铍、钽、铌选冶加工是保障我国相关资源安全供给的核心环节,鉴于资源禀赋的复杂性与矿区生态的脆弱性,需要加快形成适应我国资源特点的锂铍钽铌选冶加工技术体系。本文针对包括资源勘查、选矿、冶炼、材料加工在内的锂铍钽铌全产业链,总结了我国锂铍钽铌资源概况、选冶加工产业发展现状,分析了当代锂铍钽铌选冶加工的基本特点,凝练了锂铍钽铌资源勘查及选冶加工存在的问题。进一步研判了未来锂铍钽铌矿产资源选冶加工的重点任务,包括加强重点矿集区勘查、建立硬岩锂矿共(伴)生资源选冶综合利用技术体系、突破难处理液体锂资源清洁高效提锂关键技术、提高铍钽铌高端材料生产能力、加强尾矿综合利用研究、建立锂二次资源循环利用体系,提出了锂铍钽铌矿产资源选冶加工的保障举措,包括加强资源勘查,建立战略性储备机制,加强低品位资源综合利用和高端材料制备科技创新,给予铍采选冶加工企业以政策支持,扶持重点省份工业发展,建立区域性集中冶炼厂,支持我国企业境外投资资源开发,以此推动锂铍钽铌选冶加工及综合利用产业高质量发展、保障锂铍钽铌资源供应安全。

我国关键矿产及其材料产业供应链高质量发展战略研究

关键矿产和材料是事关国民经济、国防建设、居民生活的基础原料,其供应链的稳定性意义重大。本文将矿产资源与材料产业进行关联,从资源勘查、采选、冶炼,材料加工、制造,产品回收等全产业链条的角度着手,分析了我国关键矿产及其材料产业的战略需求与发展现状;凝练了以产业链不畅通,资源端关键矿产供给不足,冶炼端耗能高、规模过大,材料端支撑保障能力不足、创新能力不强、产业基础薄弱,循环利用端发展滞后等问题。按照“找得着”(勘查)、“采得出”(采矿)、“用得上”(基础原材料制备)的基本思路,论证提出了2035年“三步走”目标,并从采选、冶炼、基础原材料方面剖析了技术发展重点。系统提升国内矿产资源供给保障能力、全面提升新材料技术竞争力、畅通资源‒冶炼‒材料‒循环利用产业链,以此为重点举措来推动我国关键矿产及其材料产业供应链的高质量发展。

基因矿物加工工程研究

矿床成因、矿石性质、矿物特性等与可选性密切相关,是选矿工艺的决定性因素,具有"基因属性","基因表达"同样适用于矿物加工学科领域。传统的矿物加工技术研究开发模式对上述重要的基因特性缺乏深入系统的研究、测试和总结,大量历史选矿试验数据、工艺矿物学研究数据、设计数据、生产数据等数据库没有建立起来,矿物加工工艺研发和工程设计与现代信息化技术没有深度融合,这使得目前选矿工艺研究存在开发周期长、成本高、效率低、重复试验、先进技术经验难以有效传承等弊端。为了充分利用矿物的基因特性,有效克服矿物加工技术研发过程中的弊端,提出了"基因矿物加工工程"的理念和思路,并开展了战略咨询研究。主要研究内容包括:1)基因特性的测试与提取;2)基因矿物加工工程数据库与数据仓库的建设;3)选矿工艺流程智能决策系统;4)选矿验证试验;5)虚拟选矿厂。其技术路线是以矿床成因、矿石性质、矿物特性等矿物加工的"基因"特性研究与测试为基础,建立和应用数据库,经过智能推荐、模拟仿真和有限的选矿验证试验,快捷、高效、精准地选择选矿技术和工艺流程。此三位一体的基因矿物加工工程的系统研究,将对矿物加工试验研究和工程转化的传统模式带来突破性的创新,为新建选矿厂的设计或老选矿厂的技术改造提供支撑。

浮选机运输区结构及动力学特征分析

浮选机内各动力学分区的流动特征复杂,运输区是其要动力学分区之一,主要起矿化气泡的输送作用,但相关的研究较少。选取单槽容积0.2m^3 KYF型充气机械搅拌式浮选机为研究对象,采用PIV测试技术在单相环境中分析了运输区的结构特征和动力学特征。研究表明运输区在浮选机中心纵截面内呈左右对称的结构,其一半的轮廓形状呈近梯形结构。运输区边界处的动力学特征存在较为明显的差异。本研究对通过调控浮选机运输区的结构特征改善粗粒矿物回收效果具有一定的指导意义。

某伊利石型含钒石煤矿石复合添加剂焙烧—联合浸出提钒工艺研究

陕西某伊利石型石煤钒矿石中钒主要以类质同象形式存在于伊利石和榍石中,其分布率分别为90.32%和5.37%。为给该石煤矿中钒利用提供依据,进行了复合添加剂焙烧—水浸—酸浸联合工艺提钒试验。结果显示:在复合添加剂NaCl+K_2SO_4用量为4%+16%、焙烧温度为800℃、焙烧时间为60 min条件下进行焙烧,焙烧产品在水浸温度为90℃、液固比为4 mL/g、浸出时间为120 min条件下水浸,水浸渣在H_2SO_4浓度为4%、液固比为4 mL/g、浸出温度为80℃、浸出时间为60 min条件下进行酸浸,获得了水浸率为85.06%、酸浸率为7.94%,总浸出率为93.00%的指标。试验结果可以为该含钒石煤矿石的开发利用提供参考。

立式辊磨机对菱镁矿磨矿及浮选效果的影响

立式辊磨机是一种集中碎、粉磨、快速烘干、高效选粉等工序为一体的高效节能环保型设备,具有结构简单紧凑、工作可靠、流程简单、占地面积小等诸多优点。针对丹东宽甸某菱镁矿,分别进行立式辊磨机与球磨机磨矿—浮选试验,通过对比磨矿能耗、磨耗、磨矿产品粒度特性、矿浆中Fe^(3+)浓度等数据,并比较了药剂制度对闭路试验精矿指标的差异。结果表明:立式辊磨机磨矿的能耗仅为球磨机磨矿能耗的17%左右,立式辊磨机的磨耗约为球磨机磨耗的6%左右,同时立式辊磨机磨矿产品中有利于浮选的中间粒级(0.105~0.045mm粒级)含量要比球磨机磨矿高2.39个百分点、立式辊磨机磨矿矿浆中的Fe^(3+)浓度也仅为球磨机磨矿矿浆的17.86%;通过闭路试验精矿指标对比表明,使用立式辊磨机磨矿,可有效降低油酸钠与六偏磷酸钠用量,并降低精矿中Ca O品位,提升精矿质量。

粗颗粒矿物在矿浆相中的悬浮特征

浮选过程中颗粒的悬浮是气泡与颗粒碰撞和黏附的基础条件。粗颗粒矿物由于尺寸较大,在矿浆相中的悬浮特征有别于常规粒级和细粒级矿物。为了分析粗颗粒在浮选机矿浆相中的悬浮影响因素,以层析度函数为分析手段,选取金矿、钛铁矿、黄铜矿三种浮选系统中的四种规格浮选机中的粗颗粒为研究对象,研究了三种矿物在单槽浮选机内、沿作业分布、随浮选机规格变化等情况下的悬浮特征。结果表明:在单体浮选机竖直截面内,粗颗粒矿物在叶轮上方悬浮效果比其它粒级差,随着高度的增加重量层析度迅速减小;沿作业分布的三台同规格浮选机内的粗颗粒矿物悬浮特征相近;而浮选机的规格大小对粗颗粒的悬浮特征影响不敏感,给矿粒级分布和矿物的比重对粗颗粒的悬浮特征影响强烈。在同一浮选机槽体,固相颗粒重量分布层析度与金属量分布层析度两者变化并不一致,粗颗粒分选环境尤其明显,这为粗颗粒浮选机的设计提供了新的思路。

伊利石型含钒石煤无添加剂焙烧-酸浸提钒工艺研究

以陕西商洛某伊利石型石煤钒矿为原料,采用无添加剂焙烧-酸浸法从石煤中提取钒,分析了焙烧温度、焙烧时间及浸出温度、硫酸浓度、浸出时间、液固比对钒浸出率的影响。结果表明,焙烧温度对钒的浸出率有显著影响,焙烧温度过低和过高,钒都难以被浸出,只有在适当焙烧温度范围内,钒的浸出效果较好。以850℃条件下焙烧2h后的石煤焙烧料,在硫酸浓度5%、浸出温度90℃、浸出时间1h、液固比4∶1mL/g的条件下,钒浸出率达72.53%,表明伊利石型含钒石煤采取无添加剂焙烧提钒是可行的。浸渣样品的SEM分析结果表明,石煤焙烧过程中生成的钒包裹体和部分未从伊利石中释放的钒是造成钒损失的主要原因。

以氟化钙为助浸剂的某伊利石型含钒石煤酸浸提钒工艺

以陕西某伊利石型石煤钒矿为研究对象,采用硫酸+氟化钙体系直接浸出工艺提钒,考察了硫酸浓度、浸出温度、氟化钙用量、液固比及浸出时间等工艺参数对钒浸出率的影响。试验结果表明,在氟化钙用量为原矿用量的10%、硫酸体积浓度5%、浸出温度90℃、浸出时间5 h、液固比4:1的条件下,钒的浸出率可达91.85%。这表明对伊利石型含钒石煤采用添加氟化钙作为助浸剂进行直接酸浸工艺提钒是有效的。

海水对矿物浮选影响的基因特性分析

矿物浮选造成了大量淡水资源的消耗,利用海水选矿是解决淡水资源短缺的一个有效途径。目前,海水选矿只应用在干旱缺水的沿海地区,不同地区不同矿床的矿物存在基因特性差异。海水对矿物浮选的影响与矿物的基因特性密切相关,利用基因矿物加工技术研究两者之间的关系有重要意义。综述了海水选矿在国内外的应用现状,介绍了海水对浮选的影响及其作用机理的研究进展,包括海水对矿物界面水结构、矿物颗粒和气泡的性质、颗粒与颗粒间、颗粒与气泡间相互作用的影响。指出海水对矿物浮选的影响是一个复杂的过程,海水能够减小气泡尺寸、增强泡沫稳定性及减弱矿泥的罩盖从而对矿物浮选产生有利作用,然而Mg2+、Ca2+离子在高碱度的矿浆中水解生成亲水性的羟基络合物或氢氧化物沉淀黏附在矿物表面造成矿物表面疏水性下降,又会抑制某些金属硫化矿物的浮选。选择合适的浮选药剂能够削弱海水对浮选的不利影响。

石墨资源及材料产业高质量发展战略研究

天然石墨是一种由新制备及应用技术引领发展的新技术矿产,是支撑我国战略性新兴产业发展的重要原材料。本文分析了石墨资源及材料产业高质量发展的需求,总结了我国石墨资源及材料产业的发展现状,分析了我国石墨产业高质量发展的潜力和面临的主要问题,提出了我国石墨资源及材料产业下一步发展的目标。在此基础上,本文提出了石墨资源及材料产业高质量发展的举措,包括以石墨精深加工为中心布局技术创新体系;优化资源配置,加快发展绿色石墨企业及绿色石墨矿山;加强平台能力建设,夯实产业链供应链技术创新基础;重点突破石墨烯独特物性的专属应用,避免过度宣传。研究建议,健全我国石墨全产业链及供应链数据库,建立长期支持我国石墨产业高质量发展的政策机制,加快资源整合及“国际石墨谷”建设,规划布局创新能力平台和加强人才培养。

油酸钠浮选几种含钙矿物的晶体化学研究

本研究利用MS模拟和XPS表面测试技术,从晶体化学的角度分析了油酸钠作捕收剂时,白钨矿等6种含钙矿物自然可浮性差异产生的原因,并得出油酸钠浮选含钙矿物,可浮性的大小顺序为:方解石>氟磷灰石>萤石>石膏>白钨矿>硅灰石。含钙矿物晶体结构中Ca-O键的离子性程度对矿物表面元素种类和元素的相对含量有直接影响。X-O键的共价性程度则对Ca-O键的强度产生影响。由于油酸钠通常以化学吸附和静电吸附(以化学吸附为主)的形式吸附在矿物表面金属阳离子区域,所以具有较大∑Ca^2+/∑O^2-(F^-)值的萤石、方解石、氟磷灰石在油酸钠浮选体系中可浮性较好。

中国铜铝铅锌矿产资源开发利用现状及安全供应战略研究

作为国民经济发展的重要基础原料,铜、铝、铅、锌是消费量最大的有色金属。近十多年来,中国铜、铝、铅、锌产量和消费量连续高居世界第一,但矿山资源产量远不能满足国内的消费需要,对外依存度居高不下。本文通过对中国铜、铝、铅、锌开发利用现状研究和未来需求预测,分析了国内外资源及二次资源对其消费需求的保障程度,据此制定铜、铝、铅、锌矿产资源安全供应战略,从国内供应、境外开发、国际市场三方面,在矿产品、再生金属以及精炼金属三个环节,定量构建未来20年有色金属安全保障目标,通过加大国内勘查开发力度、提高国内供应能力、坚持境内资源绿色可持续开发、加强二次资源回收、积极利用境外资源等多种途径,保障有色金属资源安全。

流程工业选矿过程智能优化制造发展战略

分析了实施选矿过程智能优化制造的必要性和可行性,提出了选矿过程智能优化制造的总体架构和建设路径,阐述了大数据和新一代人工智能技术在选矿智能优化制造中的应用方向,明确了选矿过程智能优化制造的发展愿景、目标和重点研究任务,给出了政策建议。

Comparative studies on phosphate ore flotation collectors prepared by hogwash oil from different regions

In order to compare the differences between variations of phosphate ore flotation collectors prepared by hogwash oils, JZQ-F collectors were prepared by the hydrolysis method using four types of hogwash oils from different regions in China. The components of the hogwash oils were determined using Fourier transform infrared spectroscopy(FIIR) spectra analysis, while the components of the JZQ-F were determined through gas chromatography–mass spectrometry(GC–MS). The flotation effects of the JZQ-F collectors were investigated by flotation experiments and the adsorption characteristics were determined through the quartz crystal microbalance(QCM-D). Results show that the JZQ-F collector from the Ordos area has 27.43% unsaturated fatty acids. JZQ-F collectors from Beijing, Qingdao, and Dongguan areas contain over 62% of unsaturated fatty acids, which can acquire phosphorous concentrates with a the grade of P_2O_5 above 31.96% and the recovery higher than 91.52%. These three collectors have a larger adsorption capacity, faster adsorption rate, and stronger adsorption structure on apatite surface, which contributed to a good adsorption performance and a favorable flotation effect.

磷酸酯淀粉在赤铁矿阳离子反浮选脱硅中的抑制作用及QCM-D吸附研究

以十二胺为捕收剂浮选赤铁矿和石英单矿物时,木薯原淀粉作为抑制剂选择性较差,而磷酸酯淀粉表现出较好的选择性。采用石英晶体微天平(QCM-D)测定了两种抑制剂溶液分别在Fe 2O 3镀层和SiO 2镀层的石英晶体谐振器表面的吸附全过程,两种抑制剂在Fe 2O 3表面的吸附作用快、吸附紧密、吸附层质量较高、且吸附不可逆;两种抑制剂在SiO 2表面的吸附层质量较低、且吸附可逆,同时吸附速度有显著差别,木薯淀粉的吸附速度快、而磷酸酯淀粉的吸附速度较慢。

硫酸锌添加顺序对乙硫氮在方铅矿和闪锌矿表面吸附的影响

研究了无机抑制剂硫酸锌及其与乙硫氮不同添加顺序对方铅矿和闪锌矿浮选行为的影响。当先加入硫酸锌时,硫酸锌对闪锌矿有较强的抑制作用,对方铅矿有轻微的抑制作用;当硫酸锌后于乙硫氮加入时,对方铅矿的抑制作用减弱,而对闪锌矿的抑制作用增强。吸附量测定结果表明,乙硫氮强烈吸附在方铅矿表面,硫酸锌对乙硫氮在方铅矿表面吸附的影响很小,而乙硫氮与闪锌矿表面作用较弱,吸附量较小。红外光谱研究表明,无论硫酸锌先加还是后加,均明显降低乙硫氮在闪锌矿表面的吸附,而硫酸锌对乙硫氮在方铅矿表面的吸附影响较小,特别是硫酸锌后加时对乙硫氮在方铅矿表面吸附强度的抑制作用减弱。飞行时间二次离子质谱研究表明,与硫酸锌先加时相比,硫酸锌后加时,方铅矿表面吸附的氢氧化锌亲水胶体更少、乙硫氮略多,而闪锌矿表面吸附的氢氧化锌亲水胶体更多、乙硫氮更少。因此,硫酸锌后于乙硫氮添加时更有利于铅锌分离。

铁矿石浮选体系中矿物交互影响的作用形式

以赤铁矿、菱铁矿、磁铁矿、褐铁矿、白云石和石英为研究对象,考查了不同粒级6种矿物分别对赤铁矿与石英浮选的影响,并基于浮选溶液化学,EDLVO理论,采用油酸钠吸附量测定、扫描电镜、红外光谱、离子浓度测定、X射线光电子能谱分析等多种检测手段,探讨了矿物产生交互影响的机理.结果表明:铁矿石浮选体系中存在2类矿物交互作用形式,分别为药剂消耗、矿物溶解、提高泡沫稳定性等间接作用形式,和矿物间相互黏附罩盖的直接作用形式.并提出了调整药剂用量、添加化学药剂以及提高叶轮转速等消除不利影响的方法,为复杂难选铁矿石的综合利用提供借鉴.

PMA-EDTC接枝率及分子量对铜铅分离过程中方铅矿抑制行为的影响

PMA-EDTC(聚马来酸-(2-乙基二硫代氨基甲酸)马来酰氨酸)通过在大分子骨架PMA(聚马来酸)上引入功能性小分子EDTC((2-氨基乙基)二硫代氨基甲酸),从而在矿物抑制方面表现出优异性能。研究合成了不同接枝率及分子量的PMA-EDTC,采用单矿物浮选试验的方法探讨接枝率及分子量对其铜铅分离过程中方铅矿抑制行为的影响,并通过吸附量及TOF-SIMS分析等方法深入研究PMA-EDTC在方铅矿表面的作用机理。结果表明,单矿物浮选试验中PMA-EDTC分子量与方铅矿的抑制效果呈正相关,高分子量的PMA-EDTC在铜铅分离的过程中对方铅矿的抑制效果更强。在对不同接枝率PMA-EDTC进行单矿物浮选试验中,PMA-EDTC的抑铅性能并不与接枝率呈正向增长趋势,PMA-EDTC的接枝率达到15%时对方铅矿的抑制能力最强。吸附量测试也证明接枝率的大小与PMA-EDTC在方铅矿表面的吸附量并不成正相关,15%接枝率的PMA-EDTC在方铅矿表面的吸附量要高于10%及20%接枝率的PMA-EDTC。TOF-SIMS结果表明,PMA-EDTC在方铅矿表面存在化学吸附,其能够与方铅矿表面的Pb^(2+)位点发生结合,生成物为CHC_(6)O_(3)H_(9)N_(2)CS_(2)Pb等物质,使方铅矿表面形成亲水性大分子薄膜从而达到抑制方铅矿上浮的目的。

充气机械搅拌式浮选机内浮选动力学过程分区模型

随着矿产资源需求的持续增加,选矿厂处理规模急剧增大,面临着入选矿石品位持续变低、浮选机容积不断增大与回收率稳定或提升的挑战.因此很有必要开展浮选机内浮选动力学过程分区模型研究,为指导大型浮选机分选过程强化奠定基础.论文建立了实验室尺度LFM-30型和工业尺度KYF-130型充气机械搅拌式浮选机试验系统,采用高速摄像、深槽取样和原位气泡负载测试等方法,开展了单颗粒运动轨迹、浮选过程中颗粒的悬浮特征、矿化气泡上浮过程中负载变化特征、矿浆与泡沫界面区域颗粒脱落等研究.基于研究结果提出了具有循环区、搅拌混合区、运输区、分离区、泡沫区和泡沫矿浆界面区的“五分区+相界面”动力学过程模型,为应对不同矿石性质变化开展工业尺度浮选机优化设计奠定一定的基础.