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。

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。

基于JK落重和Bond球磨功指数试验的铁矿石碎磨特性及流程模拟计算

弓长岭选厂目前采用传统的“三段一闭路破碎”、“阶段磨矿”的碎磨工艺流程,存在生产工艺流程长且磨矿能耗偏高等问题。因此拟在粗碎后增加(半)自磨作业,降低进入球磨物料的粒度,以期降低磨矿作业能耗,优化碎磨作业工艺流程,提高选厂的作业生产能力,降低磨矿作业生产成本。试验原料铁矿石品位为28.27%,其中铁主要以磁铁矿的形式存在,脉石主要为SiO2,含量为48.61%。以鞍钢弓长岭选厂作业流程中粗碎产品进行JK落重试验,细碎产品进行Bond球磨功指数试验,对矿石的碎磨特性参数进行深入研究。研究结果表明,矿石的冲击破碎模型t10=70.099×(1-exp-0.647×Ecs),其中A为冲击粉碎参数,其值为70.099,b为0.647,A×b为45.354,矿石的抗冲击破碎能力属于中等级别,且随着颗粒粒度的减小而增大;矿石磨蚀系数ta为0.361,抗磨蚀能力为中等级别;矿石的相对密度为3.26。Bond球磨功指数试验获得的功指数Wib=11.7665kWh/t,属于中硬矿石,可以采用(半)自磨工艺。半自磨机设计给矿粒度为F80=160mm,最终产品粒度P80=86μm,JKsimMet软件模拟结果表明,需要2台Φ8.8m×5.1m半自磨机(装机功率7000kW)可满足生产要求。该试验结果对后续选厂工艺流程的优化具有重要意义。

“破碎与磨矿”课程中专业知识与思政元素的有机融合

思想政治教育在大学生培养过程中扮演着重要角色。如何实现思想政治教育与专业课程的有机融合,将思想政治教育贯穿教育教学全过程,以实现全程育人、全方位育人的目标,一直是专业课教师追求的目标之一。结合“破碎与磨矿”课程的教学实践,从培养学生的日常习惯、深入挖掘专业课程的思政元素、创新授课内容和教学模式、加强授课团队建设等方面,详细介绍了思想政治教育在专业课教学过程中的融入措施及效果,为培养“知识+能力+思政”的高素质矿业人才奠定了坚实的基础,也为其他专业课程的思想政治教育提供了借鉴。

难浸金矿预处理方法的新进展

简要概述了传统的难浸金矿焙烧、湿法化学、加压氧化及细菌氧化等预处理方法的研究成果,并分别讨论了上述传统难浸金矿预处理方法的优缺点,重点介绍了磁脉冲技术原理及其在难浸金矿预处理中的应用。

鞍山式赤铁矿预选粗精矿悬浮态磁化焙烧—磁选试验研究

采用实验室间歇式悬浮态反应炉作为磁化焙烧装置,以高纯N2和H2的混合气体作为还原气体,考察450~700℃下某鞍山式赤铁矿预选粗精矿磁化焙烧—磁选的影响因素。研究结果表明:在气体流量为8 m3/h、反应温度为650℃、H2体积分数为40%及物料循环3次的条件下,焙烧物料经磁场强度80 k A/m的戴维斯磁选管分选后,可获得Fe质量分数为65.46%、回收率88.10%的优质铁精矿。

东鞍山贫铁矿石磁选预富集行为

针对东鞍山贫铁矿石(Fe质量分数34. 60%)中含有赤铁矿、磁铁矿和少量的菱铁矿,提出了一种弱磁粗选-高梯度扫选的预富集工艺,并借助XRD、铁的化学物相分析及扫描电镜(SEM)考察了磁场强度和原料磨矿细度对东鞍山铁矿石预富集行为的影响.结果表明,在磨矿细度-0. 074 mm占70%(质量分数)、弱磁粗选磁场强度120 mT、高梯度扫选Ⅰ磁场强度300 mT及高梯度扫选Ⅱ磁场强度800 mT的条件下,可获得Fe质量分数42. 67%、回收率95. 45%的预富集精矿;磁铁矿富集于弱磁粗选作业中,赤铁矿和菱铁矿在高梯度扫选作业中得到有效富集,尾矿中丢失的铁矿物主要为微细粒赤铁矿(<10μm),由于受到的磁性捕获力弱而无法得到回收.

东鞍山含碳酸盐铁矿石悬浮磁化焙烧试验

介绍了一种半工业试验用悬浮焙烧设备,并考察了焙烧温度、还原气体CO及流化气体N2用量对东鞍山含碳酸盐铁矿石预富集粗精矿悬浮焙烧效果的影响.试验结果表明,在焙烧温度540℃,还原气体CO用量4 m^3/h及流化气体N2用量2 m^3/h的条件下,焙烧物料经磨矿-磁选后可获得铁品位66. 1%,回收率91. 2%的铁精矿.铁的化学物相、光学显微结构及穆斯堡尔谱分析表明,经悬浮焙烧后弱磁性的菱铁矿和赤铁矿转化为了强磁性的磁铁矿,部分结晶粒度较粗(> 100μm)的赤铁矿仅颗粒表面转变为磁铁矿,但这种Fe2O3@Fe3O4核壳结构的新生磁铁矿由于磁性较强,在后续磁选过程中依然能够得到有效的回收,并不会影响分选效果.

含硼铁精矿工艺矿物学及其综合利用新技术

对辽宁凤城某选厂含硼铁精矿的工艺矿物学特征及其综合利用技术进行研究。研究结果表明:矿石中的硼、铁分别主要赋存于硼镁石及磁铁矿中,主要脉石矿物为蛇纹石、云母及碳酸盐矿物。矿石中矿物连晶复杂、共生关系密切;采用煤基选择性还原-磁选新工艺,于1 125℃还原150 min、碎磨至粒径小于74μm的颗粒质量分数占65%、磁场强度为80 k A/m的分选条件下,可获得铁品位为92.71%、回收率为95.11%的磁性物;非磁性物即硼精矿含B2O3 14.27%,硼的回收率为88.69%。

含硼铁精矿还原过程中硼矿物的热力学行为

依据广泛应用的同族化合物线性递变规律,通过拟合钙、镁化合物生成反应标准吉布斯自由能之间的线性关系,由不同温度条件下Ca3(BO3)2和Ca2B2O5生成反应的标准吉布斯自由能求得相应温度条件下Mg3(BO3)2和Mg2B2O5生成反应的标准吉布斯自由能,进而基于化学反应的标准吉布斯自由能与温度之间的近似线性关系,推导Mg3(BO3)2和Mg2B2O5生成反应标准吉布斯自由能,并通过试验进行了验证与探讨。热力学计算及XRD物相分析结果表明:在还原焙烧过程中,含硼铁精矿中的硼镁石(Mg2[B2O4(OH)](OH))分解为遂安石(Mg2B2O5),遂安石进一步与蛇纹石的分解产物镁橄榄石或顽火辉石反应最终转变成小藤石(Mg3(BO3)2)。

CO/CO_2气氛下赤铁矿向磁铁矿的流化床还原转变

采用纯矿物试验、等温还原法和微观结构分析法研究了赤铁矿向磁铁矿流化床还原转变行为及动力学.动力学研究表明,以20%CO和80%CO_2(质量分数)混合气体为还原流化剂、微型流化床为反应器,在还原温度为773～873 K时,赤铁矿向磁铁矿的选择性还原转化受磁铁矿晶核的形成和一维生长A3/2模型控制,反应的表观活化能ΔEa为49.64 k J/mol,指前因子A为6.55 s-1.BET比表面分析及扫描电镜测试结果表明,新生磁铁矿晶核呈致密针状结构,且长度不一;随着反应的进行,针状结构晶核增多并聚集形成多孔状的磁铁矿颗粒.

辽宁某含硼铁精矿造团—金属化还原铁—磁选试验

辽宁某含硼铁精矿主要有价元素为铁、硼,TFe含量为55.55%,B_2O_3含量为4.22%;铁主要以磁铁矿形式存在,硼主要以硼镁石形式存在,杂质矿物主要为蛇纹石和磁黄铁矿。为实现该含硼铁精矿中硼、铁的有效分离,采用造团—金属化还原铁—磁选工艺进行硼铁分离试验。结果表明,制成15 mm×20 mm柱状体团块的含硼铁精矿外配过量的还原煤(n(C)∶n(Fe)=2.5),在还原温度为1 125℃和还原时间为150 min条件下进行焙烧,获得的焙烧产品铁金属化率为88.92%;焙烧产品磨细至-0.074 mm占65%,在磁场强度为80 k A/m条件下弱磁选后,可获得铁品位为92.7%、回收率94.4%的优质铁精矿和B_2O_3含量为14.5%、回收率为84.4%的合格硼精矿,实现了硼铁的有效分离。

赤铁矿流化床还原过程中磁铁矿的形成与生长规律

以20%CO-80%CO_2(质量分数)为还原流化气体,借助光学显微镜、扫描电镜研究赤铁矿流化床还原过程中磁铁矿的形成与生长规律。研究结果表明:新生磁铁矿晶核呈针状,长度不一且优先在赤铁矿颗粒的边缘处形成;还原温度和焙烧时间对产物磁铁矿层的厚度影响显著,随着还原温度升高和焙烧时间延长,产物磁铁矿层厚度增加;磁铁矿的生长过程可分为2个不同的阶段即诱导期和生长期,且产物磁铁矿层厚度增长与还原时间的关系符合抛物线定律;在诱导期,生长过程的指前因子k_0=1.95×10~5μm^2/min,活化能ΔE_a=60.86 kJ/mol;在生长期,生长过程的指前因子k_0=9.77×10~4μm^2/min,活化能ΔE_a=35.71 kJ/mol。

复杂难选弱磁性铁矿石磁化焙烧技术研究现状与发展前景

提高劣质难选铁矿石资源利用效率是世界钢铁工业可持续发展的共同主题,磁化焙烧-磁选技术是处理难选铁矿石的有效方法。概括介绍了磁化焙烧的基本原理,探讨了竖炉、回转窑及微波磁化焙烧的技术特点和存在的问题,总结了流态化磁化焙烧发展历程和研究现状。重点介绍了难选铁矿石"预氧化(加热)-蓄热还原-再氧化"磁化焙烧新技术-悬浮磁化焙烧的技术特点和典型半工业化应用状况,分析了该技术在菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿等劣质弱磁性铁矿资源及铁尾矿二次资源开发利用方面的应用与发展前景。

含硼铁精矿综合利用研究进展

介绍了我国硼矿资源现状及硼铁矿资源特点。在现有硼铁矿选矿分离技术的基础上,重点分析了高炉法、直接还原-电炉熔分法、深度还原-磁选分离法、烧结矿添加剂及一步法等工艺对含硼铁精矿的综合利用现状。针对以上含硼铁精矿硼铁分离工艺所存在的弊端,提出了采用煤基直接还原-磁选选冶联合流程处理含硼铁精矿的新思路,并对含硼铁精矿的开发利用作了一定的展望。

硼铁精矿钠盐焙烧及冷却方式对硼活性的影响

以硼铁精矿团块为原料进行煤基直接还原试验,考察了钠盐添加剂及不同冷却方式对还原焙烧矿中硼活性的影响。结果表明,Na2CO3的添加使硼主要以玻璃体形式存在于还原焙烧矿中,硼活性显著降低,且不利于铁矿物的还原;另外,Na2CO3与硼镁石的热解产物遂安石反应形成低熔点硼酸钠盐,造成硼的挥发损失。硼铁精矿无钠盐还原焙烧时,无液相形成。以水淬方式冷却硼活性最高,为80.76%。

难选铁矿石流态化磁化焙烧研究新进展

我国有大量的铁矿石资源无法通过常规选矿方法进行开发利用,流态化磁化焙烧是处理该类矿石最有效的方法,成为近年来的研究热点。综述了铁矿石磁化焙烧机理研究进展,总结了流态化磁化焙烧技术与装备发展历史和研发现状,重点介绍了沸腾炉磁化焙烧、闪速磁化焙烧、流化床磁化焙烧及悬浮磁化焙烧技术装备特点和应用示范,并分析了流态化磁化焙烧技术在菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿等难选弱磁性铁矿资源及铁尾矿二次资源利用方面的发展前景。

东鞍山铁矿混磁精矿悬浮焙烧—弱磁选试验研究

磁化焙烧技术是处理难选铁矿资源典型、有效的方法。采用实验室间歇式悬浮焙烧炉,以高纯N2和H2的混合气体作为还原气体,在气体流量为8 m3/h、H2浓度为30%、焙烧温度为650℃、焙烧时间为8 s条件下,对东鞍山铁矿铁品位为43.92%为的混磁精矿进行悬浮焙烧,焙烧产品磨细至-0.038 mm占85%,在磁场强度为80 k A/m条件下弱磁选,获得了铁品位为65.48%、回收率为88.26%的精矿。为我国含碳酸盐铁矿资源的高效利用提供了新途径。

疫情下“虚拟仿真与线上直播”相融合的工科实习教学创新与实践——以矿物加工工程专业生产实习为例

生产实习和毕业设计是工科类专业本科生在校学习期间不可或缺的实践教学环节,是高校培养训练学生综合运用所学理论知识分析和解决工程实际问题能力的重要载体。然而2020年以来,受新型冠状病毒肺炎疫情影响,各大高校无法开展现场实习实践教学。作者以矿物加工工程专业生产实习为例,对疫情影响下实践教学模式的改革进行了认真思考,提出了“虚拟仿真与线上直播”相融合的工科实习新模式,对破解当前工科类大学生的生产实习和毕业设计难题给出了新方案。在授课过程中加入疫情防控“思政”元素,实现了知识传授与价值引领相结合。实践证明,新的实习教学模式实施后,学生的理论学习和线上实习积极性较高,达到了实习教学目的,起到了良好的示范和带动效应。

电磁破碎技术在矿物加工中的应用与展望

介绍了电磁破碎技术的基本理论及相关试验装置,阐述了电磁破碎技术在金属矿及非金属矿选矿中的应用;讨论了电磁破碎技术中存在的不足。在此基础之上,本文并对电磁破碎技术的应用作了一定的展望。