基于密度泛函理论研究Co、Ni、As掺杂载金黄铁矿的电子结构和稳定性

Co、Ni、As掺杂的黄铁矿晶体具有不同物理性质,会影响其载金性能和氧化行为.论文基于密度泛函理论计算,采用了CASTEP软件对载金黄铁矿以及不同晶体缺陷的载金黄铁矿进行模拟计算,以研究Co、Ni、As掺杂载金黄铁矿的电子结构,并据此分析其稳定性.综合半导体类型和能量分析,不同晶体缺陷的载金黄铁矿稳定性顺序为:Fe_(32)S_(63)AsAu<Fe_(32)S_(64)Au<Fe_(31)S_(64)CoAu<Fe_(31)S_(64)NiAu,即As取代的载金黄铁矿在氧化预处理时更容易被氧化.该研究可以进一步解释微细浸染型金矿中具有晶体缺陷的载金黄铁矿氧化预处理规律.

红土镍矿酸浸渣综合利用进展

近年来随着不锈钢及新能源用镍需求的增长,红土镍矿湿法提镍工艺得到更多应用,相应的红土镍矿酸浸渣堆存量也迅速增加,对此类固废进行科学消纳和资源综合利用迫在眉睫。针对红土镍矿酸浸渣有害元素硫、有价金属铁含量高的特点进行综合利用新技术、新装备研究对红土镍矿湿法冶金工业的持续发展具有重要的理论和现实意义。主要介绍红土镍矿酸浸渣的湿法冶金形成过程及其成分组成和物理化学性质,较为系统地梳理了红土镍矿酸浸渣在尾矿坝堆积、地下压滤回填和深海填埋等直接处理方法,提取利用铁、铬、铝、稀土等有价金属资源,消纳制备硅藻土、陶粒、矿物纤维等建筑材料、制备锂电池电极、沸石等高附加值材料综合利用技术上的研究进展,展望了红土镍矿酸浸渣流态化提铁降硫技术及装备的发展前景。

海南石碌铁矿石氢基矿相转化——磁选试验研究

海南石碌铁矿石铁品位为52.45%,铁主要以赤(褐)铁矿形式存在,分布率达86.18%,少量以磁铁矿形式存在。为高效回收利用该矿石,采用氢基矿相转化(HMPT)—磁选工艺流程开展了系统的试验研究,并对适宜条件下的产品进行了化学成分、XRD和VSM分析。结果表明:试样在给矿粒度-0.074mm占89.41%、HMPT温度525℃、HMPT时间10min、总气体流量500m L/min、H_(2)浓度20%、HMPT产品磨矿细度-0.045mm占69.68%的适宜条件下,经磁选获得铁品位65.26%、铁回收率95.39%的铁精矿。试验所获铁精矿较原重磁联合工艺铁精矿品位提高了2.7个百分点,铁回收率增加了30个百分点。研究不仅为海南石碌铁矿氢基矿相转化—高效分选工业应用提供技术支撑,还为其他复杂难选铁矿资源的绿色高效分选提供了参考依据。

还原磁化焙烧竖炉冷却系统研究

某氧化铁矿石属于难选铁矿石,磁化焙烧工艺是处理此类铁矿石最有效的方法之一。竖炉磁化焙烧工艺加工成本相对较高,其中竖炉冷却系统是竖炉加工成本的重要组成部分,通过对竖炉冷却系统冷却水速、水箱梁水垢、水箱梁冷却水量等方面的研究,探索高效、节能的竖炉冷却系统.

高硫高铁铝土矿悬浮焙烧同步脱硫除铁试验研究

中国铝土矿资源质量每况愈下,高品位铝土矿资源日渐枯竭,资源问题已成为中国铝工业发展的重要难题,而尚未得到工业规模开发利用的高硫高铁铝土矿属于难利用资源,具有巨大的潜在工业价值,对高硫高铁铝土矿开展脱硫除铁基础研究具有重要的理论与实际意义。针对广西高硫高铁铝土矿综合开发利用难题,采用“悬浮氧化焙烧—还原焙烧—磁选”工艺进行了系统的铝土矿脱硫除铁试验,并利用X射线衍射分析(XRD)、化学物相分析和X射线光电子能谱分析(XPS)等方法,研究了焙烧过程中矿物物相的转化。结果表明,矿物中主要含硫和含铁矿物为黄铁矿,采用“悬浮氧化焙烧—还原焙烧—磁选”工艺可同步实现硫元素的高效脱除和铁元素的富集分离。当悬浮氧化焙烧条件为焙烧温度700℃、焙烧时间40min、O2浓度40%、总气量600mL/min,可获得St为0.396%、脱硫率为98.10%的氧化焙烧产品;然后进行悬浮还原焙烧条件为焙烧温度550℃、焙烧时间20min、CO浓度20%、总气量600mL/min、磁场强度150kA/m时,可获得TFe为54.79%的铁精矿和St为0.248%、TFe为4.37和Al2O3含量为75.27%的富铝矿。此技术大幅度提高了高硫高铁铝土矿的Al2O3含量,有利于后续铝土矿溶出,达到了脱硫除铁提铝的技术目标。该工艺为该类难选高硫高铁铝土矿资源的高效利用提供了一种新的技术途径。

国内外提锂技术研究进展及应用

随着双碳政策的实施,新能源汽车产业快速发展,高容量的锂电池得到了大规模的应用,因此,绿色、高效的提锂技术成为决定最终锂资源回收经济效益的关键因素。根据资源类型的差异,提锂技术可分为盐湖卤水提锂和矿石提锂技术两种。盐湖卤水主要用于生产工业级的碳酸锂,工艺流程简单,成本较低,但其生产条件较差,常伴随较高的Mg/Li。盐湖卤水提锂技术主要分为分步沉淀法和吸附法两种,分别用来处理低、高Mg/Li盐湖卤水资源。锂辉石、锂云母、锂黏土等锂矿石主要用于生产电池级碳酸锂,提锂工艺成熟,但生产成本高,环境污染较为严重,目前常用的工艺为硫酸焙烧法、硫酸盐培烧法、氯化焙烧法、石灰石焙烧法和碱性压煮法。结合盐湖卤水、锂辉石、锂云母和锂黏土等目前主要的锂资源,从资源储量分布、典型工艺流程、代表性矿山项目以及相应的运营成本分析等方面详细阐述了国内外锂资源提锂技术的研究和应用现状,并通过对不同锂矿资源开发技术在应用过程中的优缺点对比分析,从工业应用价值的角度来阐述现有技术中制约提锂效率的关键因素,并据此提出了不同锂资源提锂技术未来的发展方向,为提锂技术的优化更新提供相应的参考。

高硫高铁铝土矿脱硫除铁研究进展

铝是人们现代生活中重要的金属材料,铝土矿是生产铝的主要原料,随着国内铝工业的持续发展,铝土矿资源的需求量在逐年增加。但国内铝土矿资源品质较低,供给不足,铝土矿对外依存度较高,严重制约了我国铝资源的供应安全,对我国铝工业的可持续性发展产生较大威胁。为了应对我国高品质铝土矿资源的匮乏问题,开发高硫高铁等复杂难选铝土矿资源,对确保我国铝土矿资源的战略安全至关重要。我国高硫高铁等复杂铝土矿资源量大,约15亿t以上,并伴生其他战略金属资源,目前亟待高效开发,利用先进工艺可实现此类典型贫杂铝土矿的工业化应用。铝土矿中过多的硫杂质和铁杂质会对拜耳法提铝工艺产生不可忽视的影响,如腐蚀设备和管道、增加碱耗和赤泥量、影响氧化铝的质量等。因此,从我国高硫高铁铝土矿的资源现状及特点入手,综述了高硫高铁铝土矿脱硫除铁工艺现阶段的研究进展,总结了浮选脱硫、预焙烧脱硫、生物法脱硫、湿法脱硫等主要脱硫技术及物理法除铁、化学法除铁、生物法除铁等主要除铁技术,探讨了各种工艺的工业化应用水平并列举了几个典型高硫高铁铝土矿的工业化应用实例,将为我国开发利用复杂铝土矿资源提供理论支撑,使难利用铝资源得到有效利用,降低我国对国外铝资源的依赖水平,提高铝土矿资源的保障力。

基于Res-UNet算法的螺旋溜槽精矿带识别分割方法研究

螺旋溜槽在铁、锡、钛、钽铌等金属及硫、煤等非金属矿的选矿生产中获大量应用,但目前螺旋溜槽的精矿截取调节控制还是依赖于人工,急需开发一种精矿的自适应截取技术代替人工截取以提高螺旋溜槽的生产效率。而实现这一目标的首要任务就是需要解决依赖人工肉眼获取精矿带位置信息的问题,因此提出了一个改进的UNet网络模型Res50-UNet-FD。算法模型使用UNet模型为基础,将残差网络ResNet50代替UNet网络中编码部分的特征提取网络,解决了深层特征提取过程中特征梯度消失以及网络消失的问题,有效提升了螺旋溜槽精矿带特征信息提取的精度。同时,为了改进和优化螺旋溜槽精矿带图像样本数据难易不平衡的问题,利用FocalLoss和DiceLoss的混合损失函数代替原本的CELoss损失函数。经对比,本文算法优于VGG-UNet、Res34-UNet、DC-UNet网络模型,算法模型的mIOU、mPA、F1分数和精确度分别为0.9632、0.9869、0.9870、0.9907。在性能指标上,本文算法无论是mIOU、mPA还是F1分数,整体性能都比VGG-UNet、Res34-UNet、DC-UNet网络模型高,算法的整体性能稳定。本文算法实现了对螺旋溜槽精矿矿带的分割识别,分割精度可以满足生产中对螺旋溜槽精矿分带特征信息识别的需求,为实现螺旋溜槽精矿的自适应截取奠定基础。

非洲某高磷铁矿氧化焙烧-气基还原-磁选

这是一篇冶金工程领域的论文。针对高磷铁矿石气基还原存在球强度低以及还原温度高的问题,提出了氧化焙烧-气基还原-磁选新工艺。考查了氧化温度以及脱磷剂种类对氧化球抗压强度的影响,并找出了符合竖炉强度要求的氧化焙烧条件,在此基础上,研究了还原温度、还原气体总流量、还原气体组成以及还原时间对提铁降磷的影响。结果表明,在Na^(2)CO_(3)用量10%,氧化温度1200℃,氧化时间60 min,还原温度950℃,H_(2)与CO的流量分别为3.75 L/min以及1.25 L/min,还原时间180 min的条件下,可获得铁品位91.15%、铁回收率93.07%和磷含量0.14%的粉末还原铁。扫描电镜结果表明,粉末还原铁中的磷以机械夹杂的形式存在,磷是通过磨矿-磁选除去。

流化床反应室内铁矿石的临界流化特性

U型反应室是悬浮焙烧装备的核心部件,明确其内物料的临界流化特性具有理论与实践意义.为此,自行搭建了冷态试验系统,并以赤铁矿粉、氧化铝粉为原料,研究了松动风量、物料性质对物料临界流化特性的影响规律,并对原有经验公式进行了修正.结果表明:临界流化气速随物料粒度、密度的增加而增加;在松动室床层为固定床的条件下,临界流化气速随松动风量的增大而减小;修正后的过程方程与试验数据吻合较好,可用于反应室内物料流化行为的预测.研究结果利于悬浮磁化焙烧技术实体化,对该技术工业应用具有一定的指导意义.

氰化尾渣中总氰化物及硫氰酸盐同步氧化降解无害化处置

氰化尾渣是黄金冶炼工业产生的危险废物,全球每年的生产量可达上亿吨。因其含有剧毒氰化物,存在环境及安全隐患,因此亟待无害化处置。采用氧化焙烧技术对内蒙某金矿选矿厂的氰化尾渣中总氰化物及硫氰酸盐进行同步氧化降解无害化处置。在氰化尾渣工艺矿物学研究的基础上,利用飞行时间二次质谱(TOF-SIMS)对氰化物赋存状态进行了高精度的定性分析,并开展了氰化尾渣氧化焙烧条件试验,分析了氰化尾渣中总氰化物及硫氰酸盐的热分解规律,比较了不同焙烧温度和焙烧时间对总氰化物及硫氰酸盐脱除效果的影响。试验结果表明,氰化尾渣中总氰化物含量为778.20mg/kg,硫氰酸盐含量为1229.41mg/kg。当氰化尾渣在焙烧温度500℃、焙烧时间30min、O2浓度20%、总气流量为600mL/min的条件下进行氧化焙烧试验,焙烧后总氰化物含量为1.59mg/kg,去除率达到99.80%;硫氰酸盐含量低于检出限,去除率为99.99%,实现了总氰化物及硫氰酸盐同步氧化降解。对氰化尾渣气相产物进行了分析,描述了氰化尾渣在氧化焙烧过程中黄铁矿氧化反应、碳酸盐矿物分解反应以及总氰化物及硫氰酸盐持续氧化分解反应历程。该工艺填补了当前氰化尾渣中总氰化物及硫氰酸盐同步热处理技术上的空白,在去除稳定性高的络合氰化物的同时,高效氧化分解高含量的硫氰酸盐,为氰化尾渣的深度解毒处置提供理论支撑。

高磷赤铁矿直接还原过程中不同添加剂脱磷的性能对比及分子动力学模拟研究

通过试验对比了高磷赤铁矿直接还原焙烧过程中不同添加剂CaCO_(3)、Na_(2)CO_(3)、CaF_(2)的脱磷性能,结果表明,Na_(2)CO_(3)的脱磷性能更好,CaCO_(3)次之。利用分子动力学模拟统计计算使用3种不同添加剂后体系在焙烧过程中的桥氧分布和氧原子均方位移,查明了高磷赤铁矿直接还原过程中CaCO_(3)、Na_(2)CO_(3)、CaF_(2)的脱磷机制,结果表明,添加剂脱磷的作用机制是提高体系中自由氧含量或提高体系中氧原子的均方位移,减少体系中Si、P共用氧原子,从而抑制磷灰石的还原;添加剂脱磷性能与体系中氧原子均方位移呈正相关的规律。

力-热场耦合无氟碱酸法石墨提纯试验研究

为了提升碱酸法制备高纯石墨品位,降低环境污染,本试验以萝北石墨浮选精矿为原料,研究了力-热场耦合无氟碱酸法对石墨的提纯效果。结果表明,在NaOH用量为250 kg/t,碱熔温度为750℃,碱融时间为60 min,HCl用量为300 kg/t,酸浸温度为85℃,酸浸时间为4 h的条件下,进行两段超声:第1段为360 W超声强度,80℃温度下洗涤30 min(碱熔后);第2段为180 W超声强度,70℃温度下洗涤20 min(酸浸后),最终制备出的高纯石墨固定碳含量高达99.973%,Si含量为101μg/g,Al含量为31μg/g,Fe含量为29μg/g。

基于电感式传感器阵列成像的废金属识别方法

在传统物料自动化分选领域,电感式传感器有着抗干扰性强和检测便捷的优势,但因其在识别传送带上随机散布的金属物料时,难以准确提取出每个金属物料对应的检测数据,而很少被独立应用到金属物料在线识别中。为此,提出了一种将电感式传感器阵列检测数据转换为图像的方法,以图像分割完成数据提取,实现对金属物料的在线识别。首先以BP神经网络对检测数据进行插值,改善传感器分布方向上数据稀疏的问题后,通过线性映射得到灰度图像;其次针对成像分辨率低及区域边界模糊的问题,以传统方法对灰度图像进行初步分割后,设计边界蚕食算法,增强对图像山谷处的分割力度,实现图像的完全分割,提取每个金属对应的图像区域,完成数据提取;最后建立模糊C均值聚类算法分类模型,根据每个金属图像区域的灰度最大值和灰度最大梯度值完成金属材质分类,实现种类识别。试验结果表明,相比于其他图像分割方法,边界蚕食分割方法像素保留比例较高,为后续识别步骤保留了更多信息,且最小分割距离不高于2.5 mm,对密集金属群有更强的区分能力;所提出的金属识别方法最终的识别正确率达到了94.6%,对传送带上随机散布的密集金属群具有良好的在线识别能力。

铜锌多金属矿选锌尾矿再选铜工艺的超细磨优化研究

研究了超细磨粒度和浓度对选锌尾矿再选铜指标的影响。通过在不同的超细磨粒度(80%-32μm、80%-29μm、80%-20μm、80%-15μm)和不同的超细磨浓度(38%、43%、47%)下进行浮选试验,揭示了超细磨粒度的减小,总体上提高了铜精矿的Cu品位,尤其在80%-20μm时达到最优,品位为3.96%,回收率为29.02%。超细磨过磨会导致回收率降低。超细磨浓度的增加对铜精矿品位和回收率产生显著影响,其中43%的超细磨浓度表现出最佳的铜回收效果。

高铁赤泥中铝的赋存状态及铝铁分离技术研究

针对拜耳法高铁赤泥无害化处置与资源化利用难题,研究了高铁赤泥中铝的赋存状态及其对铝铁分离的影响。借助XRD、铁化学物相分析、SEM-EDS等检测手段,研究了高铁赤泥的化学组成、矿物组成以及铝的赋存状态等工艺矿物学特征。查明赤泥的主要组成矿物为褐铁矿、赤铁矿、铝针铁矿和钛铁矿,其中铁主要以针铁矿、赤铁矿的形式存在;铝主要以类质同象存在于针铁矿中,形成铝针铁矿,部分以三水铝石的形式存在,铁铝共生关系密切。赋存于针铁矿中的铝采用常规物理分选方法无法实现铝铁分离,利用磁化焙烧和悬浮焙烧预还原—电炉熔炼工艺分别尝试对高铁赤泥进行铝铁分离,磁化焙烧能够实现赤铁矿、针铁矿向磁铁矿的定向转化,但不能有效破坏铁矿物中铝的类质同象结构,无法实现铝和铁的分离,导致磁选铁精矿中TFe品位低、Al2O3含量高;悬浮焙烧预还原—电炉熔炼工艺能有效实现高铁赤泥的铁铝分离与综合利用,当原料TFe品位为46.85%、Al2O3含量为13.31%时,可获得TFe 92.86%的炼钢用生铁,同时所得到的矿渣产品可以作为生产铝酸盐水泥熟料的原料。可见,悬浮焙烧预还原—电炉熔炼工艺可以有效破坏矿石内部铝和铁类质同象的晶格结构,实现了铝铁的高效分离,为高铁赤泥的无害化处置与资源化利用提供了新途径。

氟碳铈矿还原焙烧相变及浮选行为研究

白云鄂博矿选铁过程中常使用还原焙烧方法,焙烧过程中稀土矿物会发生物相转变,并对其浮选行为产生影响。通过XRD分析测试、SEM-EDS测试、浮选试验、接触角测试、Zeta电位测试、X射线光电子能谱(XPS)分析等手段研究了氟碳铈矿经过400、450、500、550℃焙烧后的物相变化,以及在两种捕收剂辛基羟肟酸(OHA)和二乙基己基磷酸酯(2ZHP)作用下对氟碳铈矿和500℃焙烧氟碳铈矿浮选行为的影响。XRD和SEM-EDS测试结果表明,450℃焙烧氟碳铈矿为REFCO_(3),500℃焙烧氟碳铈矿部分分解为RE_(3)O_(4)F_(3),550℃焙烧氟碳铈矿时彻底转变为新物质RE_(3)O_(4)F_(3)。捕收剂OHA对500℃焙烧氟碳铈矿生成的新物质RE_(3)O_(4)F_(3)浮选效果较差,2ZHP对氟碳铈矿REFCO_(3)和500℃氟碳铈矿焙烧产物RE_(3)O_(4)F_(3)的捕收能力相当。接触角测试表明,2ZHP更能够强化氟碳铈矿和500℃焙烧氟碳铈矿的表面疏水性,Zeta电位测试表明,相比较OHA而言,2ZHP能更有效地在焙烧后的氟碳铈矿表面吸附。XPS测试表明,OHA和2ZHP通过在矿物表面吸附起到捕收作用,2ZHP在焙烧后的氟碳铈矿表面吸附量更大,2ZHP也更适合用于焙烧后的氟碳铈矿的浮选。

惯性聚焦对多密度电子垃圾颗粒的分离影响研究

基于电子垃圾中稀贵金属环保、高效、低能耗的回收需求,采用CPFD(计算颗粒流体动力学法),Barracuda气固耦合数值分析软件建立电子垃圾颗粒气固分离模型,为避免颗粒受重力作用导致颗粒动能逐渐增大从而与空气作用后形成密度波以及颗粒在受到气流作用后混乱发散,在竖直方向上增加多个颗粒惯性聚焦板,模拟电子垃圾颗粒在多次横向气流及惯性聚焦作用下的分选特性,探究在不同质量流率、不同气流速度以及不同聚焦宽度下电子垃圾中稀贵金属颗粒的分离效率。结果表明,电子垃圾进口质量流率与聚焦宽度对电子垃圾中稀贵金属颗粒的分离有显著影响,当一次气流速度为4.2m/s、二次气流速度为4.8m/s、三次气流速度为3m/s、四次气流速度为3.2m/s、气流开口宽度为50mm、入料开口宽度为4mm、颗粒惯性聚焦板的聚焦宽度为9mm、一次气流口距离入料口150mm、进口质量流率为10g/s时,铜的品位可达84%、回收率为88.5%;金的品位和回收率分别为78.1%和90.2%。说明在多次横向气流和惯性聚焦作用下,可有效实现对电子垃圾中稀贵金属颗粒多梯度、高精度的有效分选。改变电子垃圾进口质量流率和聚焦宽度可以有效提高电子垃圾中稀贵金属的分离效率,同时对多密度颗粒的干法分选提供借鉴和参考。

基于几何特征约束的煤矸DE-XRT精准识别方法

双能X射线透射识别煤矸仍存在厚度、硬化、余辉和扇形效应等缺陷,面向5~150 mm宽厚度煤矸分选参数波动大、识别率低。为此,提出一种基于几何特征约束的煤矸双能X射线透射多维度识别方法。该方法通过目标图像最小外接圆直径和区域面积两个几何特征区分煤矸厚度,约束X射线透射响应特征的空间分布,进而从多个维度特征削弱缺陷影响。以少量低密度煤和高密度矸石,获取X射线透射响应特征、位置特征和几何特征,结合Relief-F特征选择建立强特征组合。检验多种分类器的识别性能,选取中等高斯SVM作为多维度方法的分类模型。以强特征组合作为输入,自动创建最终决策模型并分类未知煤矸像素点,通过像素变换图像处理方法获取分选参数p值。结果显示,p值与煤矸密度呈强线性相关,利用密度可选取p值调控分选。而p值与煤矸厚度呈现弱线性相关,宽厚度范围内p值离散程度小、可分性好,赋予分选参数较大调整空间。批量试验验证结果显示,多维度法预排矸分选参数p值为33.01%,以此分选参数对不同密度、不同煤种煤矸识别,整体识别率达99.57%。对5~150 mm厚度范围原煤预排矸整体识别率达99.37%。相比较H-L法、RL法,多维度法识别率更高,面向不同厚度煤矸计算得到的p值精度高、一致性更好。印证了几何特征约束下多维度识别方法的有效性及分选参数调控优势,为现有双能X射线煤矸分选装置识别算法提供了设计参考。

基于图像处理与识别技术的煤矿矸石自动分选

矸石分选是煤矿生产的重要环节 ,即在煤块中将矸石挑选出来 .目前我国大块矸石的分选大多采用手选 ,工人劳动强度大 ,生产效率低 ,工作环境恶劣 ,严重影响着工人的身心健康 .通过采用图像处理和模式识别技术对煤块和矸石进行识别 ,再结合计算机技术和机械自动化技术 ,从而达到了煤矸自动分选的目的 .