石墨尾矿资源化利用现状

这是一篇矿业工程领域的论文。石墨作为一种无机非金属材料在我国应用十分广泛,而且在化工、电气等行业中也占有重要地位,同时在国防、高技术领域有着不可取代的地位。然而,由于石墨矿开采的同时会伴随遗留大量尾矿,不但占用了大量的土地,而且对生态环境造成了严重的污染。本文通过查阅大量文献资料,对目前石墨尾矿资源化利用研究现状进行归纳,对石墨尾矿大量堆积问题进行了探讨,提出了有助于其资源化利用的建议。

石墨尾矿综合利用现状

我国石墨资源储量和出口量都居于世界首位,但石墨在开采过程中伴随产生大量的石墨尾矿,石墨尾矿的存量和增量巨大,石墨尾矿的处理成为亟待解决的问题。综合环境、成本及社会影响等因素,大量回收石墨尾矿进行综合利用不但有利于企业的良性可持续发展,而且符合环保可持续发展及低碳战略的需求。本文主要介绍了石墨尾矿回收再利用研究及资源化应用现状,并对石墨尾矿未来的产业利用及应用前景进行了展望。

石墨尾矿制备免烧仿石砖工艺与性能研究

目的:研究石墨尾矿制备仿石砖的工艺和性能。方法:通过扫描电子显微镜和力学性能测试等手段对制备的免烧仿石砖进行了表征和评估。结果:研究表明,采用压制成型法利用石墨尾矿制备免烧砖,最佳的石墨尾矿掺混比为50%,陈化时间为21 d,此时免烧砖抗压强度35.53 MPa,吸水率为4.22%,均达到产品要求的标准。结论:通过SEM观察,制备的仿石砖表面平整,无明显的孔隙和裂缝。力学性能测试表明,仿石砖具有较好的抗压强度和耐磨性。意义:利用石墨尾矿制备免烧砖在技术上是可行的,对环境保护和资源回收具有重要意义。

萤石对石墨尾矿砖性能的影响

石墨尾矿是石墨生产过程中产生的一种工业废弃物,大量堆放不仅占用农田,而且还会严重破坏环境,危害当地居民的身体健康。为了解决石墨尾矿的问题,本文利用石墨尾矿和黏土作为主要原材料制作砖,实现将石墨尾矿资源化利用创造一定经济效益的目的。本文在石墨尾矿砖原料中分别添加0.5%,1%,1.5%,2%,2.5%的萤石(CaF2),研究萤石掺量变化对石墨尾矿砖性能的影响规律,发现随着萤石掺量的增加,抗压强度先升高后降低,尺寸偏差随萤石掺量的增加逐渐增大,体积密度变大,吸水率下降。

某石墨尾矿中钒矿预富集工艺研究

南非某石墨浮选尾矿含V_(2)O_(5)品位0.69%,主要含钒矿物为含钒褐铁矿、含钒假金红石、含钒白钛石等,理论V_(2)O_(5)品位为7.58%,理论V_(2)O_(5)回收率为68.84%,尾矿-0.010 mm粒级V_(2)O_(5)金属分布率高达35.91%,获得高V_(2)O_(5)回收率的难度大。根据尾矿中含钒矿物和脉石矿物工艺矿物学特征,含钒矿物的预富集工艺主要对比了全重选、全磁选、重选—磁选联合、磁选—重选联合工艺流程,结果表明,几种工艺流程获得的钒精矿回收率接近,但全磁选流程能耗最高,钒精矿品位最低;全重选流程工艺复杂、设备种类多、占地面积大;重选—磁选流程比磁选—重选流程能耗低,品位和回收率能更好地得到保障。综合考虑四种工艺流程的分选指标、工艺流程复杂程度、能耗高低等情况,螺旋溜槽重选—高梯度强磁选适宜作为该石墨浮选尾矿预富集含钒矿物的工艺流程,采用该工艺,可获得V_(2)O_(5)品位5.68%、V_(2)O_(5)回收率65.36%的钒精矿产品。该石墨型钒矿可作为钒资源的来源之一,应引起重视。研究结果可为该类钒矿资源的预富集提供参考。

冻融循环作用下水泥稳定石墨尾矿强度研究

为研究东北地区石墨尾矿应用于路基填料较普遍的抗冻性问题,文章采用水泥稳定石墨尾矿,在击实试验的基础上,通过冻融循环试验和无侧限抗压试验,探究冻融循环过程中石墨尾矿的质量变化规律、水泥掺量和冻融循环次数对石墨尾矿强度的影响,以及水泥掺量的最佳配比。结果表明:水泥掺量≥6%时水泥稳定石墨尾矿的强度满足国家相关规范要求。试验结果可为东北地区石墨尾矿的回收再利用提供有价值的参考。

复合改良剂对石墨尾矿物理性状的影响

为了解决石墨尾矿复垦过程中物理性状较差的问题,研制出一种能够改善其透气性、保水性及结构性的复合改良剂。首先,通过室内试验分别探究玉米秸秆、牛粪和风化煤3种材料对石墨尾矿物理性状的影响以及施用量范围;其次,采用响应面法(RSM)设计试验,得到复合改良剂(玉米秸秆+牛粪+风化煤)的最优配比;最后,分别从透气性、保水性和结构性上分析改良后尾矿的物理性能,并利用扫描电镜(SEM)技术探讨复合改良剂对其微观结构的影响及作用。结果表明:施用单一改良材料时,玉米秸秆对石墨尾矿透气性影响效果最为明显,牛粪对其保水性提升最为显著,风化煤对其大团聚体含量的影响效果最强。复合改良剂的最优配比为玉米秸秆4.10%、牛粪10.49%、风化煤2.94%,此时石墨尾矿的容重、田间持水量和大团聚体含量分别为1.1g/cm^(3)、61.71%和84.51%;对比改良前石墨尾矿总孔隙率和水稳性大团聚体含量分别提升了17.42%和14.48%,持水能力也得到明显改善;SEM分析显示改良后石墨尾矿表面出现明显胶结物,颗粒之间由角-面接触和边-面接触转变为直接点接触,大量颗粒凝聚在一起形成团聚结构,从微观尺度验证了复合改良剂对石墨尾矿物理性状的影响。该复合改良剂对石墨尾矿物理性状改善作用显著,对于实现石墨尾矿复垦利用具有可行性。

最佳替代率下石墨尾矿混凝土柱抗震性能拟静力试验

为研究石墨尾矿替代砂子最佳比率及石墨尾矿混凝土柱抗震性能,对4种比率(10%、20%、30%、40%)下石墨尾矿部分替代砂子的混凝土进行了抗压强度、劈裂抗拉强度和静力受压弹性模量等试验,将试验结果与普通混凝土进行对比,确定了石墨尾矿替代砂子的最佳比率,然后以该替代率下的混凝土制作了一个柱试件并进行了拟静力试验,最后根据石墨尾矿混凝土柱破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度特性及耗能能力等结果分析了其抗震性能。结果表明:30%替代率下的石墨尾矿混凝土抗压强度和抗拉强度均最高,弹性模量高于其他替代率,且与普通混凝土相差较小,说明30%为最佳替代率;石墨尾矿混凝土柱在低周往复拟静力加载下呈现弯曲破坏特征,滞回曲线饱满圆滑并具有较好延性,且随着加载位移的增加,试件的割线刚度逐渐减小,等效黏滞阻尼比逐渐增大,整体表现出良好的耗能能力和抗震性能。

不同浓度聚丙烯酰胺对石墨尾矿颗粒团聚体微观结构的影响

针对石墨尾矿颗粒细小,结构松散的问题,采用聚丙烯酰胺与石墨尾矿颗粒胶结的方法,分析了添加聚丙烯酰胺后石墨尾矿颗粒团聚体大小变化,研究了聚丙烯酰胺浓度变化对石墨尾矿颗粒团聚体稳定性的影响。结果表明:加入质量浓度小于0.1%的聚丙烯酰胺,石墨尾矿颗粒中粒径小于0.25 mm的团聚体数量明显减少,大于0.25 mm的团聚体数量随聚丙烯酰胺质量浓度的增加呈增大趋势,聚丙烯酰胺对提高石墨尾矿颗粒团聚体稳定性有明显效果;当聚丙烯酰胺质量浓度超过0.04%时,随聚丙烯酰胺质量浓度的增加,石墨尾矿颗粒团聚体总孔隙度逐渐变小;当聚丙烯酰胺质量浓度小于0.04%时,团聚体之间有较明显的孔隙结构,可以促进水分入渗,增强石墨尾矿的保水能力;当聚丙烯酰胺质量浓度为0.04%时,团聚体之间的孔隙结构最为明显,最有利于水分入渗。

MICP固化石墨尾矿对其抑尘能力及环境的影响

我国石墨尾矿产量大,堆积而成的尾矿库在没有有效处理的情况下会造成扬尘。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)作为新型的岩土工程技术可以治理尾矿扬尘。MICP固化石墨尾矿影响因素众多,该文选取3种因素,对固化后的石墨尾矿进行风洞试验,酸碱度试验和易溶盐试验,研究各因素对微生物固化石墨尾矿的抑尘能力和环境的影响。从结果上看,MICP固化后的石墨尾矿试样抑尘能力好,且固化试样后的酸碱度与易溶盐含量变化不大。

微波养护对石墨尾矿砂浆早期性能的影响

为探究微波养护对石墨尾矿砂浆早期性能的影响,文中通过机械研磨和高温煅烧对石墨尾矿进行活化,测试了掺活化石墨尾矿砂浆的早期力学性能。对砂浆试件进行微波养护,建立了多物理场数值模型以探究养护过程中的电场、磁场和温度场等分布特征,测试了微波养护试件的强度和电阻率发展。结果表明750℃煅烧后的石墨尾矿活性最高。砂浆的早期抗压强度随着活化温度的提升总体呈现先提高后下降的趋势,并随着石墨尾矿掺量的增加而下降。微波养护对早期性能影响显著,随着龄期增长,电阻率在微波养护后发展迅速,此后在14d龄期内稳定增长。为石墨尾矿砂浆的微波加热养护方法研究提供理论和模型基础。

利用石墨尾矿制备建筑陶瓷

以黑龙江石墨尾矿为主要原料,辅以适量的石英和高岭土,采用压制成型法,制备烧结陶瓷砖。研究了烧成温度对陶瓷砖性能的影响。结果表明,当原料含水率为6%～8%、成型压力为25 MPa,烧成温度1060～1080℃时,制得的陶瓷砖为暗红色,颜色一致性好,强度较高,符合国家标准GB/T 4100-2006。当烧成温度为1060℃时,抗折强度最大,高达68.90 MPa,吸水率为0.306%。扫描电子显微镜、热重-差热和X射线衍射等方法分析结果表明,烧成温度为950℃左右时开始析出钙长石,1050℃左右时有大量的液相产生,钙长石和玻璃相对其成瓷及强度的提高起到了重要作用。

石墨尾矿用作高速公路底基层

通过室内试验 ,探讨了石墨尾矿采用水泥稳定后用作高速公路底基层的可行性 .结果表明 ,该材料强度满足规范要求 ,可以用作高速公路底基层 ,其适宜的水泥配比为 6 % .由于材料初期的干缩变形较大 ,工程中做好初期养生 ,并注意基层施工的连续性十分重要 .

应用X射线衍射-扫描电镜-光学显微镜鉴定黑龙江石墨尾矿中的绢云母

石墨尾矿作为一类二次资源,当云母类矿物的含量在10%以上时,具有回收利用价值。黑龙江某地石墨尾矿中含有10%以上的云母类矿物,但其细度（500~800目）低于常规的云母矿,本文采用X射线衍射（XRD）分析矿物组成,再结合化学分析、扫描电镜-能谱、光学显微镜与纯矿物进行对比,由此鉴定云母类矿物种属。XRD研究初步表明石墨尾矿含有的云母族矿物属于白云母亚类或黑云母亚类。扫描电镜分析表明尾矿中的云母矿物与纯绢云母矿物均以片状和鳞片状为主要存在形态,而纯黑云母主要以片状形式存在。尾矿的Si O2含量为5%~13%,Al2O3含量为4%~8%,与纯绢云母接近。光学显微镜鉴定显示在正交偏光下石墨尾矿中的云母颜色和纯绢云母类似,而与纯黑云母截然不同。综合以上结果最终可确定该地石墨尾矿中的云母族矿物为白云母亚类中的绢云母。本研究为后续石墨尾矿的选矿工艺奠定了基础,也可应用于类似细度绢云母的鉴定。

烧结温度对石墨尾矿烧结砖性能的影响

黑龙江省鹤岗市萝北县云山石墨矿区是亚洲最大的石墨资源地,矿区面积8 km2,已探明的地质总储量达6.36亿t,矿物量6482.9万t。目前,当地企业从石墨矿中选取石墨后留下了约700余万t尾矿砂(陈宝海等,2011)。

某石墨尾矿再选试验

为了满足经济建设对石墨的需求,保护我国现有的石墨矿石资源和矿区生态环境,增加社会财富,在对黑龙江萝北某石墨尾矿进行性质分析的基础上,采用浮选工艺进行了石墨再回收试验。结果表明:①该石墨尾矿-0.074 mm占89.48%,固定碳含量为4.98%,石墨单体解离度为75.59%,试样中的石墨为无定形石墨,多以鳞片状或平行状石墨集合体及粒状单体形式存在,具有强非均质性,石墨主要与云母和石英连生。②采用1粗1精—4阶段磨矿5阶段精选—高品位中矿直接返回—低品位中矿1次扫精选后返回流程处理该石墨尾矿,最终获得了固定碳含量为85.65%、回收率为66.22%的石墨精矿,该精矿固定碳含量达到GB3519—83规定的耐火级石墨材料质量标准要求。

石墨尾矿中含钒云母的预富集

针对石墨尾矿中存在低品位含钒云母的现象,通过浮选预富集含钒云母,以达到获得具有利用价值的钒矿和实现石墨尾矿综合利用的目的。结果表明:石墨尾矿经石墨反浮后,在pH=2.5、水玻璃∶可溶淀粉=2∶1的复配抑制剂用量100g/t、捕收剂十二胺用量100g/t的粗选条件下经一粗一精一扫的工艺流程,得到云母含量达到75%以上、回收率达到68.05%的含钒云母精矿,其中V2O5品位为0.80%、回收率为74.18%,达到了钒矿的入选品位。

利用浮选柱从石墨尾矿中回收绢云母试验研究

在对石墨尾矿矿石性质分析的基础上,利用微泡浮选柱进行了从石墨尾矿中回收绢云母的浮选试验研究,考查了捕收剂用量、抑制剂用量、充气量、淋洗水量、精选次数等对浮选技术指标的影响。结果表明,石墨尾矿在矿浆pH值为2.5、淀粉用量为300 g/t、十二胺用量为1000 g/t、充气量为0.4 m3/h、淋洗水量为0.015 m3/h的条件下,经浮选柱1次粗选4次精选后,得到绢云母含量为70.49%、回收率为30.02%的精矿。

从某石墨尾矿中回收绢云母的选矿试验

某石墨尾矿中含有约6%的绢云母。为了给这些绢云母的综合回收提供依据,进行了相应选矿试验。试验根据原尾矿性质,首先采用沉砂口和溢流口直径均为2 mm的GSDF型50 mm水力旋流器,在0.2 MPa给矿压力和8%给矿浓度下脱除产率达53.41%的-19μm矿泥,使91.39%的绢云母富集到沉砂中,然后采用十二胺对绢云母含量提高到11.75%的沉砂进行1粗4精开路浮选,并在精选时用硫酸控制矿浆pH为3和添加适量水玻璃,最终获得了绢云母含量为85.11%、绢云母回收率为77.53%的绢云母精矿,该绢云母精矿满足橡胶填料要求。

石墨尾矿烧结砖制备工艺及性能研究

There is much graphite tailing in Nanshu area of Shandong province,which is the main locality of graphite in China.The chemical compositions and mineral components of the graphite tailing are similar to that of the common clay and gangue.The tailing can be made into sintering bricks by mixing 70%～30% coarse tailing with 30%～70% fine tailing ,and compressed into unburnt brick,then sintered at 1040～1060℃ for 20 minutes.The relationship between percent sorption, shrinkage ratio and compressive strength is examined by using samples with different mixing ratios and different sintering temperatures.A clear positive linear correlation is recognized between the shrinkage ratio and compressive strength. A clear negative linear correlation is found out between the shrinkage ratio and percent sorption.The results show that the shrinkage ratio is an important parameter to evaluate physical properties of the products.