白云鄂博磁铁矿细磨磨矿介质选型试验研究

球磨中颗粒受磨矿介质高频次冲击-研磨而粉碎,合理选择介质类型能有效提升作业效率并改善磨矿产品指标。针对白云鄂博西矿选铁第三段磨矿作业能耗高、粒度偏粗的问题,系统研究了陶瓷球为磨矿介质细磨磁铁矿的效能,并与钢球及钢段做对比。首先以试验确定了介质尺寸、填充率及矿浆浓度等作业条件,之后以等介质量、等矿量磨矿试验对比研究3种介质磨矿的各项指标。结果表明:陶瓷球磨矿速度最快、能量利用效率最高,钢球次之,钢段最低,与介质数量正相关,可能由碰撞频次差异所致。在试验范围内,陶瓷球磨矿产品的细度最高、解离度最高,虽然产品中-19μm粒级含量较高,但磁选时选别效率仍然最高;钢段能有效改善过磨现象,同等细度下解离度最高,产品有较好的可选性,可能源自短棒形介质的线接触作用。仅从磨矿的技术指标考察,细磨磁铁矿时应优先考虑用陶瓷球;若只能选钢介质,则追求产率时应选用钢球,而为改善产品可选性时可选用钢段。

稳恒磁场下白云鄂博矿形貌变化及热分解分析

研究了稳恒磁场条件下焙烧对矿物分解的影响,在焙烧温度950℃、磁感应强度1.02 T时,对白云鄂博贫铁矿进行非碳热还原条件下的直接焙烧实验,采用TG-DSC、XRD、SEM-EDS等手段,分析矿物失重率、矿相转变、显微形貌变化,揭示了磁场作用下稀土矿物、脉石矿物、铁矿物的矿相演变规律。结果表明,相较于无磁条件,施加稳恒磁场后,氟碳铈矿分解所需时间缩短近20 min,分解率极低的独居石在焙烧60 min后几乎完全分解;磁场可以促进脉石矿物的分解转变,使无磁条件下无法发生分解的钠辉石发生大量分解,同时加快碱金属离子迁移速度、促进与铁橄榄石中Fe2+的置换。

稀土尾矿制备分子筛对CO_(2)气体的吸附及动力学

【目的】分析稀土尾矿的物化特性,制备分子筛,并探寻吸附CO_(2)气体过程中的动力学模型。【方法】采用水热法合成稀土尾矿分子筛,研究CO_(2)气体吸附性能;采用热重质谱和热分析动力学的方法,分别探讨分子筛最佳合成条件下的硅元素与铝的质量比、吸附温度和分子筛表面吸附过程的反应模型。【结果】在硅元素与铝的质量比为1:1.5、温度为50℃时,合成的分子筛吸附能力最强,对CO_(2)气体的吸附容量最大,为0.15 mmol/g,原因是合成的分子筛增大原尾矿近百倍的比表面积,形成有利于吸附CO_(2)气体的介孔结构;并将稀土尾矿带有的铁元素活化,融入分子筛骨架中形成吸附CO_(2)气体的活性中心;分子筛表面CO_(2)气体动力学吸附过程与Fractional模型的拟合度最高。【结论】稀土尾矿活化后制备的分子筛具有一定的吸附CO_(2)气体能力,吸附CO_(2)气体动力学符合Fractional模型。

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。

铌精矿配碳球团熔分过程与元素迁移试验研究

以白云鄂博铌精矿及半焦粉为原料,使用高温热台原位观察碱度对配碳球团还原产物熔分过程的影响。在不同熔分条件下对最佳碱度的样品进行淬火并制样,采用SEM-EDS分析熔分过程中元素迁移规律,采用XRD、同步热分析仪以及ICP相结合定量分析了熔分过程中Nb、Si元素反应率。结果表明:二元碱度为1.0时能够有效抑制熔分过程中渣液喷溅现象并提高熔分效果。在碱度1.0条件下,1 350℃时渣中SiO_(2)在渣金界面发生还原反应并进入铁相,1 400℃保温2 min后在渣金界面上铁液中C优先与渣中铌氧化物发生还原反应生成NbC。少量NbC溶入铁相,其余大部分NbC将粒铁包裹形成滞留带,阻碍渣金界面传质,降低还原反应速率。1 400℃保温10 min后,Nb、Si元素的反应率分别为36%和1.7%。Ti、RE元素在熔分过程中全程不参与反应。

Ni改性对稀土尾矿NH_(3) -SCR脱硝性能的影响

采用水热法制备不同比例Ni改性稀土尾矿催化剂,通过XRD、BET、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD和XPS等表征手段分析Ni改性对催化剂性能的影响.结果表明,Ni改性可明显提升稀土尾矿催化剂NO_(x)转化率,6%Ni/稀土尾矿催化剂的NO_(x)转化率在300℃时达到85%,N_(2)选择性在250~300℃的温度范围内可达到76%以上.改性后催化剂中生成了分散性较好的NiFe_(2)O_(4)物质,比表面积增至75.12m^(2)/g,催化剂的酸性位点增加,有利于催化剂表面吸附更多的氨气,Ni离子起到传递电子的作用,使得Fe^(2+)转化为Fe^(3+),Fe元素化学价态升高,铁离子最外层电子的不稳定性增加,氧化能力增强,有助于催化剂表面氨吸附物种的活化,有利于脱硝反应的进行.

选铁尾矿催化煤粉脱硝的性能研究

利用一维热态实验炉模拟煤粉燃烧的快速升温条件,考察烟煤添加选铁尾矿后在不同温度(750℃,800℃,850℃,900℃,950℃)、不同过量空气系数(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2)以及不同选铁尾矿添加量(质量分数为1%,3%,5%)的条件下燃烧产生的NO_(x)的排放特性。结果表明:在750℃~950℃范围内,选铁尾矿存在一个合适的脱硝窗口即800℃~900℃;且选铁尾矿的脱硝活性随着过量空气系数的增加而增加,当过量空气系数为1.2时表现出最好的脱硝活性;选铁尾矿添加量对于NO_(x)脱除率的影响因温度不同表现出不同的结果,在750℃下选铁尾矿的NO_(x)脱除率随着其添加量的增加而增加,在800℃~950℃下3%为最佳添加量。通过对选铁尾矿的XRD分析以及Fe_(2)O_(3)的TG-MS分析得出,选铁尾矿具有催化脱硝活性的一个原因是选铁尾矿内的铁白云石受热分解后生成Fe_(2)O_(3),CO还原NO的催化还原过程主要是通过Fe_(2)O_(3)与FeO的氧化还原循环完成的。

Cu改性对稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝的影响

近年来,天然矿物由于储量大、活性组分丰富、价格低廉、绿色环保等优点成为脱硝催化剂研究的热点。本文以稀土尾矿为研究对象,利用浸渍-水热法对稀土尾矿进行Cu改性,通过XRD、SEM-EDS、XPS、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、BET等表征探究Cu改性对稀土尾矿催化剂性能的影响。结果表明,Cu改性后,稀土尾矿催化剂的脱硝性能有大幅提升,且活性反应温度窗口拓宽至200~350℃。随着Cu改性量的增加,催化剂的脱硝效率先升高后降低,改性量为2.5%(质量分数)时,性能提升效果最明显。Cu改性提高了稀土尾矿催化剂的比表面积,Cu元素主要以CuO形式存在于催化剂表面,且与Fe_(2)O_(3)存在相互作用,催化剂中Cu^(2+)、Fe^(2+)和Fe^(3+)的结合能发生明显的偏移,诱导Fe离子周围电子云密度降低,且质量分数2.5%Cu-稀土尾矿催化剂中两者相互作用最强烈,提升了催化剂的氧化还原能力和酸活性中心,CuO的还原温度对脱硝活性的影响大于氧化能力的影响,Fe_(2)O_(3)的氧化能力对脱硝活性的影响大于还原温度的影响。催化剂表面流动性较强的吸附氧更有利于脱硝反应的进行。

硫酸浓度对Mn改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝性能的影响

利用硫酸预处理白云鄂博稀土尾矿,随后采用浸渍法使其负载5%乙酸锰,经微波焙烧制成脱硝催化剂,考察了硫酸浓度(0、0.5、1、3 mol/L)对催化剂脱硝性能的影响。通过XRD、NH_(3)-TPD、H2-TPR和XPS对催化剂进行了表征。脱硝活性测试结果表明:催化剂在100~250℃的脱硝活性随着硫酸浓度的增加先提高后降低,当硫酸浓度为0.5 mol/L时达到最佳。较高浓度(3 mol/L)的硫酸大幅度降低了催化剂的低温活性。0.5 mol/L硫酸处理的催化剂具有较宽的温度窗口,在150~250℃范围内均有较好的活性,200℃时氮氧化物转化率达到92%。表征结果表明:负载的Mn元素以非晶态存在或高度分散在稀土尾矿表面;随着硫酸浓度的增加,催化剂表面Mn4+的浓度降低,其NH_(3)吸附能力和氧化还原能力均降低,从而脱硝性能降低。

稀土尾矿水热直接合成A型分子筛

以白云鄂博稀土尾矿为原材料,碱熔活化稀土尾矿为硅源,偏铝酸钠为铝源,直接水热合成A型分子筛,以实现稀土尾矿资源二次利用。研究碱的添加量对稀土尾矿硅活化和偏铝酸钠添加量对分子筛合成的影响,采用XRF、XRD、SEM-EDS、BET等手段对合成分子筛的物相组成、微观形貌和孔结构进行分析。结果表明,当碱矿质量比为3时,尾矿活化较为完全,结晶态硅物种转变为可溶性的活性Si元素,Si元素的溶出率为84%。在无模板剂的条件下,碱熔活化稀土尾矿在不同硅铝物质的量之比下均能合成A型分子筛,分子筛呈规则的球形结构,具有较大的比表面积和孔容,孔结构为微孔,SiO_(2)/Al_(2)O_(3)物质的量之比为1.5时合成的A型分子筛比表面积最大,为215.5 m^(2)/g。尾矿中的Fe、Mg和Si元素与Al元素反应生成铁铝直闪石杂质,降低了A型分子筛结晶度。

活化方式对稀土尾矿中硅铝活化的影响

稀土尾矿含有数量可观的可用于分子筛合成的硅铝物种,而目前天然矿物绿色合成分子筛的难点在于矿物活化。本文以稀土尾矿为原料,分别采用热活化、碱熔活化和亚熔盐活化三种方式对稀土尾矿进行活化,将稀土尾矿中处于高聚态的硅铝物种解聚为具有反应活性的单聚态硅铝物种,为稀土尾矿合成分子筛奠定基础,以实现稀土尾矿的二次利用。采用XRF、XRD、SEM-EDS等表征手段对活化稀土尾矿的化学成分、物相组成和表面微观形貌进行分析,研究不同方式对稀土尾矿活化的影响。结果表明,热活化稀土尾矿中SiO2晶型仍较稳定,活化效果不明显;碱熔活化和亚熔盐活化能较完全地活化稀土尾矿,且碱熔活化更能实现稀土尾矿的高效活化,同时升高碱熔活化温度能促进稀土尾矿的活化。当NaOH与稀土尾矿质量比为3,碱熔活化温度为450℃时,稀土尾矿中活性硅铝物种的溶出率为84.2%和63%。本研究结果可为天然矿物绿色合成分子筛及稀土尾矿资源二次利用提供一定的理论基础。

水玻璃和EDTA对氟碳铈矿与萤石浮选分离作用对比试验研究

通过纯矿物浮选试验、Zeta电位测试、X射线光电子能谱(XPS)测试与分析,研究对比了水玻璃、EDTA对氟碳铈矿与萤石的抑制作用及机制。结果表明,水玻璃对萤石抑制作用较强,对氟碳铈矿抑制作用较弱;EDTA对萤石抑制作用较强,对氟碳铈矿几乎没有抑制作用。采用EDTA为抑制剂时,氟碳铈矿和萤石浮选分离系数(12.66)远高于水玻璃(2.00),EDTA可实现对萤石的选择性抑制。XPS测试表明,水玻璃通过矿物表面吸附起到抑制作用,而EDTA通过络合溶解矿物表面金属阳离子起到抑制作用。EDTA络合氟碳铈矿表面Ce活性位点能力较弱,对OHA在氟碳铈矿表面的吸附影响较小,而EDTA络合萤石表面Ca活性位点能力强,大大降低萤石表面Ca活性位点密度,阻碍了OHA在其表面的吸附,从而达到选择性抑制效果,使二者高效分离。

辛基羟肟酸与硅酸钠对氟碳铈矿和萤石的浮选效果及量化计算

基于密度泛函理论采用量子化学(DFT/B3LYP)计算,分析了捕收剂辛基羟肟酸(OHA)、抑制剂硅酸钠(SS)与氟碳铈矿、萤石矿物表面暴露金属离子M(Ce^(3+)、Ca^(2+))水解组分的作用机理,并通过浮选试验进行验证。结果表明:OHA与Ce(OH)^(+)_(2)反应生成的Ce(OHA)_(3)络合物结构稳定性最强,SS与Ca^(2+)反应生成的Ca(SS)_(2)络合物结构稳定性最弱。硅酸钠SS优先与萤石表面的Ca^(2+)发生反应,OHA优先与氟碳铈矿表面Ce(OH)^(+)_(2)发生反应。在氟碳铈矿和萤石浮选体系中,辛基羟肟酸对氟碳铈矿捕收能力强于萤石,硅酸钠对萤石抑制能力强于氟碳铈矿。

辛基羟肟酸在氟碳钙铈矿表面吸附的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论(DFT),利用Material Studio软件的CASTEP模块,对氟碳钙铈矿(100)面的表面性质,如能带、态密度及电荷密度进行了分析,对捕收剂辛基羟肟酸(OHA)在氟碳钙铈矿(100)面的吸附构型进行优化,并计算其吸附能。DFT计算结果表明:氟碳钙铈矿为半导体,(100)面是氟碳钙铈矿的优先解离面;经过优化,氟碳钙铈矿(100)面弛豫较小,表面导带与费米能级相连,表明金属特征明显,表面电化学活性较强;由于断键的形成和电荷的再分配,(100)面Ce、Ca原子活性增强,成为荷正电的活性位点;OHA阴离子在氟碳钙铈矿(100)面Ce、Ca位点形成的稳定吸附构型均为单核双配位吸附构型,吸附能分别为-674.59 kJ/mol与-507.19 kJ/mol;与Ca位点相比,OHA与Ce位点形成五元螯合物构型吸附能更低,构型更稳定;OHA阴离子与氟碳钙铈矿表面Ce位点吸附能力强于Ca位点,OHA捕收剂将优先在氟碳钙铈矿表面Ce位点进行吸附。

四种羟基羧酸对含钙矿物浮选的影响

通过浮选试验、Zeta电位测定、X射线光电子能谱(XPS)分析、溶液化学计算,研究柠檬酸、酒石酸、苹果酸、水杨酸4种羟基羧酸对稀土尾矿中萤石、磷灰石和方解石浮选行为的影响,结果表明:油酸钠作为捕收剂时,四种羟基羧酸的抑制能力大小为萤石(柠檬酸>酒石酸>苹果酸>水杨酸),磷灰石(柠檬酸>酒石酸=苹果酸>水杨酸)以及方解石(柠檬酸>苹果酸>酒石酸=水杨酸)。柠檬酸对萤石和方解石具有选择性抑制效果。在p H=6.8时,1.6×10^(-4)mol/L柠檬酸和1.0×10^(-4)mol/L油酸(约等于30 mg/L油酸钠)都以阴离子形式存在,并以矿物表面的Ca为作用位点,产生竞争吸附。矿物表面Ca的电子结合能大小决定了柠檬酸对矿物抑制能力的大小,萤石>磷灰石>方解石。

热处理工艺对中碳中合金钢显微组织的影响

以国内某厂锻后退火态40CrNiMoV钢为研究对象,在实验室箱式热处理炉进行910℃正火+880℃淬火热处理,探究不同正火及淬火奥氏体化时间的中合金元素固溶与析出对40CrNiMoV钢显微组织的影响。结果表明:在910℃×1 h正火+880℃×1 h淬火工艺下,存在较多细小的VC钉扎在原奥氏体晶界,使奥氏体晶粒尺寸约为8μm。随正火及淬火奥氏体化时间的延长,VC逐渐长大,当大于80 nmVC约占15%时失去钉扎效应。当910℃×4 h正火+880℃×4 h淬火时,原奥氏体局部晶粒尺寸可达40μm,因此,奥氏体化时间不宜过长,910℃×2 h正火+880℃×2 h淬火为最佳热处理工艺,可保证合金元素充分回溶,同时利用细小第二相达到细化组织的目的。

复合捕收剂对白云鄂博稀土矿浮选分离效果的影响研究

为了提高白云鄂博稀土矿的浮选回收效果,进行了单一捕收剂和复合捕收剂的一段浮选条件试验和1粗3精闭路浮选对比试验。结果表明:使用复合捕收剂8#药/OP进行浮选的最佳OP占比为α_((OP))=0.2;经一段浮选,稀土品位由9.58%提高至34.14%,稀土回收率为88.98%,相对单一捕收剂,稀土精矿REO品位提高了8.06%;经1粗3精闭路浮选,使用复合捕收剂,可得REO品位54.81%,回收率75.92%的稀土精矿,相对于使用单一捕收剂的工艺,稀土品位提高了2.79%,回收率提高了3.8%。浮选试验和矿物分析结果表明,非离子表面活性剂OP有利于提高捕收剂8#药对白云鄂博稀土矿的浮选回收效果,且复合捕收剂比单一捕收剂更有利于微细粒级稀土矿物的回收。

不同钙源对MICP固化氰化尾渣的影响

钙源作为微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术的重要影响因素,直接决定着该技术实际应用的成功与否。为探究钙源对MICP技术固化氰化尾渣的影响,选用了四种钙源(氯化钙、乙酸钙、硝酸钙和乳酸钙)作为研究对象,以无侧限抗压强度、重金属浸出和形态含量变化为评价指标,分别考察了其对MICP固化氰化尾渣以及稳定重金属的效果,结果表明,乙酸钙和氯化钙作为钙源时,固化氰化尾渣的效果优于硝酸钙和乳酸钙,结合SEM、FT-IR和XRD结果,确定乙酸钙为最优钙源。该研究可以为MICP技术在固化氰化尾渣工程应用提供科学依据和参考。

Sr对大挤压比制备Mg-14Li-1Al合金微观组织及力学性能的影响

对Mg-14Li-1Al及Mg-14Li-1Al-0.3Sr合金进行了挤压比分别为4和25的2次正向挤压试验,研究了Sr对大挤压比制备Mg-14Li-1Al合金微观组织及力学性能的影响.研究结果表明:添加质量分数为0.3%Sr到Mg-14Li-1Al合金可以明显细化合金的铸态组织,经2次挤压后合金的晶粒为均匀细小的再结晶晶粒,平均晶粒尺寸大约为25μm,铸态合金中存在的网状第二相Al_(4)Sr在经2次挤压后变成更加细小的颗粒,均匀的分布在基体中.经2次挤压后Mg-14Li-1Al-0.3Sr的力学性能较Mg-14Li-1Al均有提高,其中抗拉强度为220 MPa,屈服强度为197 MPa,延伸率为20%,其断口呈现韧性断裂的特征.

再结晶区变形后冷却速率对Nb-V-Ti-N微合金钢组织演变及力学性能的影响

利用Gleeble-3800热/力模拟机研究了Nb-V-Ti-N微合金钢的动态连续冷却转变规律,并探讨了再结晶区变形后冷速对其组织及性能的影响。结果表明:当冷速由0.1℃/s增大至30℃/s时,实验钢发生铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体相变,冷速区间分别为0.1~30℃/s、0.1~8℃/s、3~30℃/s和15~30℃/s;随着冷速的增大,铁素体、珠光体和贝氏体相变温度分别由785、682和498℃降低到625、553和415℃,而马氏体相变温度则由342℃升高为365℃。当冷速由3℃/s增大至8、20和30℃/s时,钢中大角度晶界占比由0.734不断减少到0.509;平均有效晶粒尺寸先由10.62μm减小到7.46μm后增大到9.61μm,最小值在20℃/s获得;平均KAM值先由0.419°略降低到0.407°后升高到0.691°,最小值在8℃/s获得。此外,当冷速由0.1℃/s增大至30℃/s,实验钢的显微硬度由(197±23.3)HV0.1逐渐增加到(316±11.8)HV0.1,屈服强度由(475±67.1)MPa增加到(818±33.9)MPa。分析可知,为了获得良好的强度-韧性配合,实验钢再结晶区变形后适宜的冷速为8℃/s。