江西某砂质高岭土石英资源综合利用试验研究

随着光伏装机量持续增长,光伏玻璃用石英砂的需求量迅速增加。优质石英资源日益消耗,使得高岭土伴生低品质石英资源也开始作为光伏玻璃用石英砂的原料。本试验对江西某SiO_(2)含量(质量分数,下同)为63.53%,Al_(2)O_(3)含量为26.10%,Fe_(2)O_(3) 含量为1.10%的砂质高岭土进行分级提纯处理,+40目(+450μm)样品经磁选-浮选处理后得到SiO_(2)含量为99.94%的无黄皮、无黑点板材砂产品。40~140目(106~450μm)样品经磁选-擦洗-浮选-酸浸工艺提纯后,得到SiO_(2)含量为99.90%,Fe_(2)O_(3) 含量为76.40μg/g,Al_(2)O_(3)含量为580.87μg/g的产品,满足JC/T 2314-2015《光伏玻璃用硅质原料》中对光伏砂的质量要求。

基于智能穿戴设备的高校实验室人员安全管理创新

为改善目前高校实验室安全管理方面的不足,设计一套能够实现“人员位置精确感知、身体机能动态掌握、应急救援定向分发”的实验室人员安全管理系统。该系统从实际需求入手,综合利用BLE技术、4G通信技术、云平台技术和JAVA软件编程等技术方法,在人员即时定位与身体机能信息采集的基础上,完成信息传输、实验室准入管理、事故应急救援等功能模块的系统开发。研究表明,该系统的应用能从技术角度改善实验室人员安全管控难题,降低实验室安全风险,从整体上提高实验室安全管理水平。

湖北省恩施某光伏玻璃用石英砂提纯制备实验

这是一篇关于矿物加工工程领域的文章。光伏玻璃用石英砂是支撑新能源行业发展必不可少的原料之一,其供应安全保障事关我国双碳政策的成功实施。本文以湖北省恩施州某大型石英砂矿为研究对象,开展了工艺矿物学与除杂提纯实验研究,发现该石英砂矿的主要杂质为斜长石、云母、褐铁矿和金红石,采用了“分级-重选-磁选-酸浸”选矿工艺流程,最终获得符合粒度要求(0.106~0.500 mm)的石英砂精矿产率为67.61%,其SiO_(2)含量由97.36%提高至99.79%,有害元素Fe_(2)O_(3)、TiO_(2)与Al_(2)O_(3)含量则分别降低至75、80、630 g/t,石英精矿产品各项指标达到了光伏玻璃用硅质原料的生产要求,实现了该石英砂矿的有效利用。

氨浸工艺从废旧锂电池中选择性回收有价金属

研究了碳酸氢铵-还原剂体系选择性浸出废旧三元锂电池中锂、镍、钴的过程。考察了浸出温度、碳酸氢铵浓度、还原剂的种类和浓度、固液比及浸出时间等对有价金属浸出率的影响,并通过XRD、SEM-EDS和FT-IR等表征方法对选择性浸出机理进行了初步探明。结果表明:在浸出温度80℃、浸出时间2.5 h、碳酸氢铵浓度2.5 mol/L、固液比50 g/L、还原剂亚硫酸钠浓度0.6 mol/L的条件下,锂、镍、钴的浸出率分别为96.86%、96.36%、93.43%,而锰几乎不被浸出。碳酸氢铵-亚硫酸钠还原浸出体系可以实现从废旧三元锂电池材料中高效、选择性回收锂、镍和钴。

地质聚合物的制备与应用研究现状

地质聚合物是由硅铝酸盐原料经激发剂激发得到的一种无机非金属材料,具有原料来源广泛、制备工艺简单、碳排放量低、高强耐久等优点,应用前景非常广阔。介绍了地质聚合物及其性能特点,对制备过程中的原料活化、激发剂、外加剂和养护制度等工艺的研究现状进行了总结,列举了地质聚合物在胶凝材料、隔热吸音、催化剂和固封材料等领域的应用实例,并评述了其在制备及应用方面需要进一步探索的问题。

含铅锌赤褐铁矿氧化脱硫后深度还原焙烧铅锌脱除过程研究

钢铁冶炼过程中铅锌硫均为有害杂质,深度还原焙烧-弱磁选是回收铁并脱除铅锌杂质的有效方法。对于新疆氧化焙烧脱硫后的含铅锌赤褐铁矿,其全铁(TFe)质量分数为48.33%,铅、锌、硫质量分数分别为1.06%、1.24%和0.25%。通过焙烧前后显微分析、热力学分析、EPMA-EDS分析等,考察还原过程中铁精矿质量、铅锌杂质脱除效果,探讨深度还原焙烧铅锌杂质脱除的机理。研究结果表明:较好焙烧条件是温度为1200℃、时间为60 min、C与O物质的量比为2.25、入料粒度(低于74μm)的质量分数约90%、磁场强度为82.80 kA/m;在此较好焙烧条件下,精矿铁品位为89.53%~90.18%、铁回收率为90.82%~91.84%,有害杂质硫质量分数降至0.030%~0.031%,铁精矿中铅、锌质量分数分别为0.16%和0.12%,铅、锌脱除率分别达到84.91%和90.32%;在该焙烧体系中,锌比铅脱除效果更好,且提高焙烧温度,还原气氛中CO分压变大,可以提高铁、铅、锌的还原反应效果;深度还原时铁矿物生成边缘圆滑的亮白色金属铁颗粒;在焙烧过程中,少量残留的硫、铅、锌杂质为PbS、ZnS和FeS_(2),氧化形成PbO、PbSO_4、ZnO和Fe_(2)O_(3),再还原成为含铅、锌的烟气逸出而脱除,部分PbS包裹在二氧化硅等脉石中难以脱除。

钾混盐粒度组成对其转化浮选的影响机制研究

硫酸钾对中国粮食生产至关重要,为加快硫酸钾的高效制备,保障中国农业的稳定发展,对合成硫酸钾的关键中间产物软钾镁矾的制备进行研究。首先针对罗布泊盐湖钾混盐粒度易随季节变化而差异显著导致软钾镁矾制取效率低的问题,通过磨矿-转化-浮选工艺探究钾混盐粒度组成对其转化浮选的影响机制,结果表明,钾混盐粒度越细,转化程度越高且转化产物粒度也越细。钾混盐磨矿3 min后对应的<0.074 mm转化产物占比达42.69%,且钾离子主要分布于该粒级物料中。同时,钾混盐粒度对软钾镁矾的浮选行为具有显著影响,其浮选效率随钾混盐粒度的减小呈先上升后下降趋势,当钾混盐<0.250 mm粒级占比为79.78%时,软钾镁矾制取效率最高。此外,还进行了转化产物粒度对软钾镁矾和氯化钠浮选分离的影响研究,结果表明,转化产物粒度越细,软钾镁矾和氯化钠浮选速率常数差值越小,在<0.074 mm时仅为0.0945 min-1,此时二者难以有效分离。研究结果对软钾镁矾生产工艺调控和优化具有重要的指导意义。

基于爆破块度控制的空气间隔装药台阶爆破参数优化

为解决某灰岩建筑石料矿山爆破后小粒径矿石难以与土分离而导致矿石回收率低下的问题,首先基于现场实测数据和数值模拟结果,构建爆破块度与岩体动力损伤关联模型,确定不同岩块粒径对应的动力损伤阈值;其次选用不同空气间隔装药段数和孔网参数开展三维裂隙岩体台阶爆破数值模拟试验,以提高0.3~0.9 m矿石粒径产率为目的,兼顾控制大块率,获取最佳爆破参数;最后,在数值模拟结果的基础上,开展现场爆破试验,优化装药结构和孔网参数。结果表明:灰岩爆破块度尺寸与动力损伤值之间存在负指数函数关系,爆破块度尺寸0.3 m和0.9 m所对应的岩体动力损伤阈值分别为0.793和0.286;仅采用空气间隔装药结构可提高0.3~0.9 m粒径占比,但大块率增幅较大;采用空气间隔装药结构、适当缩小孔网参数可显著提升0.3~0.9 m粒径占比,同时大块率几乎不变;其中采用二段空气间隔装药结构、适当缩小孔网参数,爆破效果最优。矿山现场应用结果表明,0.3~0.9 m矿石粒径占比提高了20.09个百分点,大块率基本不变,炸药单耗降低10.29%。

江西某脉石英制备4N5级高纯石英砂试验研究

利用江西某脉石英岩心矿石制备高纯石英砂,探究了磨矿时间、磁选、擦洗、矿浆pH值对高纯石英砂纯度的影响,确定最佳试验条件,采用4段磁选-2段擦洗-2段水洗-2段浮选-2段脱药-焙烧-水淬-酸浸工艺,得到的最终产品石英砂SiO_(2)含量(质量分数,下同)达到4N5级,总杂质含量为54.84μg/g,其中Al元素含量为16.76μg/g,Na元素含量为5.83μg/g,K元素含量为6.46μg/g,Fe元素含量为17.50μg/g。该工艺对对脉石英矿物制备高纯石英砂具有一定指导意义。

静态爆破剂水化速率对矿体力学及损伤作用机制研究

为了研究静态爆破剂水化速率对矿体力学及损伤作用机制,利用应力-损伤耦合模型进行了不同水化速率下矿体力学损伤数值模拟,分析了水化速率对矿体应力场及损伤区演化规律影响,揭示了钻孔布置模型对水化速率作用的机制。研究结果表明:静态爆破损伤区发育可以分为压实阶段、微损伤形成阶段、损伤区发育阶段、损伤区贯通阶段等4个阶段,其中损伤区发育、贯通阶段应力作用最为显著;矿体应力场及损伤区随着水化速率的增大而增加,并且在快速释能初期水化速率对应力场及损伤区影响差异性较小,快速释能后期水化速率对应力场及损伤区影响差异性显著;钻孔布置模型影响水化速率作用机制,其中单孔力学模型下水化速率促进膨胀压差异性,双孔力学模型下水化速率促进应力叠加,导向孔布置模型最为显著,初期水化速率加快应力运移,后期水化速率促进应力叠加,在时间维度和应力维度的共同作用下造成损伤区扩展、贯通;本次数值模拟和现场测试方案中,静态爆破剂水化速率1.8 MPa/min,钻孔直径113 mm,钻孔间距1000 mm,合理的孔间距与钻孔直径比η=9,导向孔布置模型可有效地致裂矿体、产生大量损伤区。该研究为提高静态爆破技术的致裂效果及施工布置提供了参考依据。

含氟废水中氟化钙颗粒结晶行为及其可浮性研究

为解决氟资源加工利用过程中的环境污染问题,并提高含氟废水中氟资源的综合利用率,系统研究了含氟酸性废水中形成的氟化钙结晶颗粒的沉降行为和粒度特征,探索了氟化钙结晶颗粒的浮选特性,并结合Visual MINTEQ软件模拟氟化钙化学沉淀形成过程,利用XRD表征结晶颗粒的物相组成,采用Zeta电位测试分析Na OL与氟化钙颗粒的作用机理。研究结果表明:用氯化钙处理含氟酸性废水时,在强酸条件下,无法形成氟化钙结晶颗粒;在p H>5时,能获得稳定的氟化钙结晶沉淀产物,且废水中F^(-)浓度越高,结晶颗粒数量越多,粒度越大,所获得氟化钙结晶纯度高,几乎不含其他杂质;油酸钠在p H为5~9时,能够吸附在氟化钙结晶颗粒表面,使其具备良好的可浮性,且油酸钠用量与废水中F^(-)浓度呈等比例关系,浮选回收效果良好。该研究结果可为处理含氟废水和回收氟化钙资源提供理论参考。

湖北鄂东某陶瓷用长石除铁增白选矿试验研究

为合理高效开发湖北鄂东某陶瓷用长石矿资源,基于原矿工艺矿物学分析,进行除铁增白试验研究。结果表明,原矿中主要有用矿物为斜长石和钾长石,脉石矿物为石英、石榴子石、云母、磁铁矿、褐铁矿及少量的赤铁矿,其中含铁杂质是影响白度的主要因素。采用“水洗脱泥-磁选脱铁”联合流程,可以获得产率为97.16%的长石精矿,其铁杂质含量从1.105%降至0.295%,白度相应由46.11%提升至64.92%,同时Na_(2)O与K2O总量略有提升,精矿产品各项指标达到QB/T 1636-2017《日用陶瓷用长石》行业标准钠长石合格品的要求,实现了该长石矿的高附加值利用。

铜渣尾矿团粒过程黏结剂筛选及黏结机理

为减少铜渣尾矿资源化利用过程的粉尘和烟气,以铜渣尾矿为原料,以羧甲基纤维素钠(CMC)、膨润土、水玻璃单独或复配为黏结剂制备铜渣球团,通过落下强度、抗压强度和生球爆裂温度考察黏结剂的成球效果,借助扫描电镜、红外光谱和Zeta电位测试分析球团内部微观形貌、吸附特征和表面电位变化。结果表明:3种黏结剂均可实现铜渣尾矿的团粒化黏结;黏结剂单独使用时,CMC配量应大于0.20%,膨润土配量应大于2.0%,水玻璃配量应大于2.5%;CMC与膨润土或水玻璃复配,CMC配量0.1%时,膨润土配量应大于2.0%,水玻璃配量应大于2.5%;CMC配量为0.15%时,膨润土配量应大于1.5%,水玻璃配量应大于2.0%。添加黏结剂后,球团内部结构更加紧凑,空间结构更加牢固;铜渣尾矿颗粒表面Zeta电位降低,亲水性提高,促进了颗粒间的吸附作用进而提高球团质量。

石墨固废基电热储能保温复合板材的性能研究

石墨固废因其导电率高、稳定性好等特性,在电热复合板中表现出较强的应用潜力,为石墨固废的综合利用和石墨开发利用工业的可持续发展提供了可能。基于此,以分层涂抹方式,用石墨固废基电热板材与储热材料、保温材料复合制备出一种新型电热复合板材,并通过测试球形石墨尾料不同掺量和不同温度、湿度下复合板的体积电阻率,以及通电电压大小和相互连接方式对其发热性能的影响,探究了复合板材的应用性能。结果表明,电热层中球形石墨尾料最佳掺量为9%,复合板渗流阈值在8%~9%;调节交流电压为36 V时复合板发热性能较好,发热速率较高,复合板表面温度升温较快;与串联方式相比,复合板间的并联具备更好的发热性能,表面发热速率为串联方式的2~3倍。在此条件下制得的复合板性能较稳定,几乎不受环境温度、湿度的影响,为石墨固废基多功能复合板的实际应用提供了新的理论依据。

离子液体反浮选磷石膏脱硅工艺及机理研究

鄂西高硅型磷石膏采用传统的阳离子捕收剂浮选脱硅效果不理想,不利于磷石膏大规模资源化利用。近年来离子液体因其优秀的性能在浮选中被引入作为反浮选药剂,其绿色、稳定的特性符合现代选矿药剂的环保要求,因此,选用2种离子液体为脱硅捕收剂开展浮选试验并通过SEM-EDS、Zeta电位测试、FTIR等测试技术进行了机理研究。浮选试验结果表明:在矿浆p H值为7、MIBC用量150g/t、离子液体MY用量150g/t的条件下,采用1次反浮选工艺流程,得到的浮选精矿产率为83.24%、CaSO_(4)·2H_(2)O品位为93.35%、回收率96.34%,SiO_(2)含量降低至1.94%,实现了磷石膏中硅杂质的高效脱除。Zeta电位测试结果表明:离子液体MY与石英作用后表面电位正移最大可达51.49m V,而与石膏作用后表面电位仅略微增加,导致离子液体MY在石膏与石英之间发生选择性吸附。红外光谱分析结果显示:石英与离子液体MY、MZ作用后都产生了新的特征峰,说明2种离子液体均在石英表面发生了化学吸附。研究结果为高硅磷石膏资源化利用提供了可行的方案。

分步加药调控溶液氧化还原电位强化硫代硫酸盐浸金

绿色环保型硫代硫酸盐提金技术因浸出过程药剂消耗量过大,导致其无法大规模工业应用,而硫代硫酸盐在浸金过程中的消耗与溶液氧化还原电位密切相关。因此,开展硫代硫酸盐浸金过程的溶液氧化还原电位基础研究,对提高硫代硫酸盐稳定性,强化硫代硫酸盐浸金行为,推动硫代硫酸盐提金产业化具有重要意义。通过浸出试验,详细探究了在铜-乙二胺-硫代硫酸盐体系中金浸出行为与溶液氧化还原电位之间的关系,试验结果表明,当溶液氧化还原电位在187 mV左右时,硫代硫酸盐相对稳定,且此条件下的浸金速率也相对较快。基于这一发现,提出了通过分步加药和引入铁离子来调控溶液氧化还原电位的方法,以达到降低硫代硫酸盐消耗量和提高金溶解量的双重效果。经过试验发现,分步加药可以有效地提高溶液氧化还原电位,金的溶解速率提高了3.2倍,硫代硫酸盐消耗速度降低了56.71%。铁离子的引入可提高初始时的溶液氧化还原电位,使其较快地稳定在187 mV附近,从而使硫代硫酸盐消耗量降低了54.87%,金溶解量提高了1.25%。相关研究结果将促进环保型硫代硫酸盐提金技术的进一步发展,同时也为黄金行业绿色可持续发展提供了有力支持。

采用Cyanex 301从废旧三元锂电浸出液中萃取分离镍和钴

近年来全球电动汽车销量激增,废旧锂电池的回收愈发迫在眉睫。本文以废旧三元锂电池正极材料的硫酸浸出液为研究对象,采用Cyanex 301选择性分离回收其中的Ni(Ⅱ)和Co(Ⅱ);分别考察了初始pH、萃取相比、萃取时间等因素对各金属萃取率的影响,以及反萃剂HCl浓度、反萃时间、反萃温度等因素对金属反萃率的影响。结果表明:在初始pH=2.0、相比(O/A)为2∶1、Cyanex 301体积分数20%、时间30 min的萃取条件下,经两级逆流萃取,Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)萃取率分别达97.32%和99.45%。萃取完成后,在最优条件下,通过25℃三级逆流反萃Co(Ⅱ)、80℃两级逆流反萃Ni(Ⅱ),反萃率分别达99.23%和99.08%。最后通过红外光谱和核磁共振氢谱初步证明Cyanex 301萃取Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)的过程为金属离子与S—H键中的H+发生阳离子交换,且与P=S键形成配位键的过程。

萤石法制备氟化氢气体动力学的Fluent模拟研究

为探究回转窑萤石-硫酸法制备无水氢氟酸过程中,回转窑内萤石与硫酸间的相互作用及产生的不同气体组分迁移转化规律,基于Fluent软件对氢氟酸(HF)制备过程中窑内气体进行动力学模拟。结果表明,随加热温度升高,萤石与硫酸反应进一步加剧,HF产量随之升高,且聚集在窑尾处,CO_(2)、SiF_(4)杂质气体分别汇聚在窑尾与窑头处。此外,窑内气体平均速度也随温度升高而变快,气体湍流度也随之增加,进一步提高了气体分离难度,而温度对气体径向速度影响较小。因此,在实际生产中应结合HF气体质量分数及分离难度综合选择回转窑的加热温度,从而加强单位时间的产酸效率。

湖北某低品质磷石膏浮选增白试验研究

磷石膏是湿法制磷酸工艺产生的固废,针对磷石膏品质差、白度低、难以资源化利用的问题,以湖北某磷石膏为例,运用XRD、SEM、显微镜等手段,系统地研究了其化学组成、矿物组成、微观形貌、嵌布粒度等工艺矿物学性质,并进行了提纯除杂试验。结果表明,试验用磷石膏中的主要矿物为二水硫酸钙,主要脉石矿物为石英,同时存在少量碳粒、有机质、水溶性磷氟。在煤油用量800 g/t、松醇油用量10 g/t条件下脱碳,1231用量100 g/t、MIBC用量300 g/t条件下脱硅,通过双反浮选—再磨再选流程处理,获得的磷石膏精矿纯度为97.28%、白度为58.15%,指标良好,品质满足国标一级品质量标准。该试验的成功为大宗、高附加值利用磷石膏固废指明了方向。

基于降雨量数据的程潮铁矿涌水量时序性预测模型

无底柱分段崩落法开采必然形成大范围的地表塌陷区,所分布的导水裂隙将导致大量的地表降水向下渗透,引起巷道涌水量骤增,程潮铁矿现已进入-500 m开采水平,大气降雨与崩落法开采所引发的裂隙持续动态发展之间的相互作用机制十分复杂。因此,为科学准确地预测井下涌水量,本研究提出了一种以降雨量为输入数据的涌水量灰色GM(1,2)时序性预测模型。以程潮铁矿2019—2021年的降雨量、涌水量实际数据为训练样本,充分考虑崩落法开采对上覆岩体的持续影响,引入时序性系数K对模型进行优化,最终建立的灰色GM(1,2)时序性预测模型与传统的GM(1,2)预测模型相比,预测精度平均提高了7.79%。运用该模型对2022年的涌水量进行预测检验结果表明,其旱、雨两季的预测精度分别为93.51%、93.58%,预测效果较好。研究成果是通过地表降雨量数据直接预测矿山井下涌水量数据的一种有效方法。