超声空化效应对细粒尾矿的增渗作用

针对细粒尾矿的渗透性较弱,容易导致尾矿坝浸润线抬升和降低尾矿坝安全系数的问题,提出采用超声空化的方法改善尾矿的渗透性。首先,采用计算流体动力学(CFD)软件模拟空化泡溃灭的过程;然后,根据空化阈值和换能器的声压计算结果选定试验使用的换能器,频率范围为20~40 kHz,功率为60 W,并通过染色试验证实尾矿试样中存在超声空化效应;最后,使用自制变水头渗透仪与选定的换能器,针对不同细粒含量的尾矿试样,开展超声增渗试验,并利用核磁共振仪检测增渗前后试样的孔隙结构变化。研究结果表明:得到的空化泡半径变化曲线与R⁃P方程拟合曲线吻合度较高,证明模拟结果的有效性;当气泡直径大于50μm时,低频超声的空化效果更好,当气泡直径小于25μm时,高频超声的空化效果更佳;细粒含量相同时,尾矿试样的渗透系数增长率随超声的频率增大而增加;超声频率相同时,细粒含量多的尾矿试样渗透系数增长率更高;超声作用后,尾矿试样中0~10μm的孔隙占比降低,降幅随频率的增加而增加;10~20μm的孔隙占比变化趋势不明显;20~40μm的孔隙占比增加,增幅随频率的增加而增加;>40μm的孔隙占比增长较少。对于不同孔隙占比的尾矿,施加相应频率的超声信号可获得更显著的增渗效果。

浮选—浸出法从某银尾矿中回收锰和银

为了回收某银尾矿中的锰和银,详细研究了其矿物组成以及主要矿物的嵌布特征。其中,菱铁锰矿是主要回收对象,粒度较细,多呈集合体产出,粒度主要分布在38~150μm粒级;菱铁锰矿单体解离度为81.95%,未解离部分以富连生体为主。根据工艺矿物学性质,采用浮选—浸出的选冶联合工艺回收银尾矿中的锰资源,浮选工艺获得Mn品位17.89%、Ag品位104.1g/t、回收率分别为67.99%和55.15%的锰精矿;锰精矿在最佳浸出条件下,得到锰浸出率为98.11%的技术指标,锰综合回收率为66.70%。锰浸渣进一步氰化浸银,银浸出率为95.61%,银综合回收率为52.73%。银尾矿综合回收共伴生锰资源,不但提高了资源综合利用水平,同时提升了矿山企业的经济效益。

络合沉淀法—硫化沉淀法联合处理铜氰贫液试验研究

针对某黄金生产企业产生的铜氰贫液,采用络合沉淀法—硫化沉淀法联合进行回收处理。在络合沉淀法五水合硫酸铜投加量3.0 g/L、焦亚硫酸钠投加量2.0 g/L,硫化沉淀法九水合硫化钠加药量0.35 g/L条件下,铜氰贫液中总氰化合物、铜和硫氰酸盐质量浓度从150.84 mg/L、121.46 mg/L、252.65 mg/L降至0.44 mg/L、86.17 mg/L、1.23 mg/L,回收金、银、铜的产值为116.62元/m^(3),扣除药剂成本后产生经济效益55.44元/m^(3)。研究结果为类似氰化企业铜氰贫液的净化处理提供参考。

商洛菱铁尾矿高性能混凝土的制备研究

为提升菱铁尾矿活性从而实现大宗化综合利用,采用机械力-热复合活化工艺激发菱铁尾矿活性,研究活化工艺对活性的影响,然后用活化菱铁尾矿制备胶凝材料,研究菱铁尾矿掺量对其性能的影响,最后用菱铁尾矿细骨料、矿山废石粗骨料、活化菱铁尾矿制备高性能混凝土。结果表明,菱铁尾矿700℃煅烧40 min后球磨60 min,活化效果最好,火山灰活性指数(PAI)值为0.77;用活化菱铁尾矿代替矿渣作胶凝材料,当菱铁尾矿掺量为20%时,试块28 d抗压、抗折强度分别为33.16 MPa和4.89 MPa;在菱铁尾矿掺量大于30%,固废利用率大于80%的条件下,所制混凝土的28 d抗压强度高达52.9 MPa。

某尾矿库排洪系统水工模型试验

为确保某尾矿水库的排洪系统可以安全、可靠地运行,构建了尾矿库排洪系统水工模型,模拟3个排水竖井在不同运行方式下的泄流,研究排洪系统典型建筑物排水井及排水隧洞模型段的过流能力,探讨各特征工况下排水井及排水隧洞内水流流态。结果表明,所选取的3个排水竖井,在设计标准的洪水泄洪时,下游泄洪隧洞内的水流均呈现无压流的流态;随着排水井工作水头的增加,泄流量超过设计标准,下游泄洪隧洞内水流呈现明满流交替的流态;当工作水头继续增加时,下游泄洪隧洞内水流呈有压状态。研究结论可为尾矿库或类似工程设计提供参考,并可为水库排洪系统的进一步优化设计及安全运行提供科学依据。

高分辨率电感耦合等离子体质谱法测定钨钼矿石中金属元素含量的试验研究

试验采用高分辨率电感耦合等离子体质谱法(High-Resolution Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,HR-ICP-MS)测定钨钼矿石中钨、钼、锂、铬、钴、镍、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铷、铌、铟、锡、锑、铼、铊和铋等元素的含量。参考国家一级标准物质,对HR-ICP-MS进行数据比较和精确度验证,按照相关标准规定的方法确定HR-ICP-MS的检出限。结果表明,采用HR-ICP-MS测量钨钼矿石金属元素的相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD)为0.86%~9.70%,各元素的检出限介于0.002~27.000 mg/kg,加标试验后的回收率损失小于2%,该方法可靠可信,准确度和精密度都能达到测试要求。

基于水动力模型的尾矿库溃坝数值模拟分析

尾矿库是高势能人造泥石流危险源,如果溃坝将对下游造成大规模次生灾害。为减少尾矿库溃坝的风险,可在实际工程中应用数值模拟方法。利用MIKE 21软件的水动力模型模拟尾矿库溃坝过程,设置全库溃坝、初级坝以上瞬时溃坝、1/3堆积坝瞬时溃坝、最危险滑动面以上瞬时溃坝及洪水漫顶溃坝等5种工况,计算各工况下泄尾沙的淹没范围及特征时间点,研究其规律。结果表明,溃坝泥石流在坝址处流量大、流速快、淹没深度大;溃坝瞬时泄沙量越大,破坏性越强。数值模拟分析结果可以为尾矿库增建防护措施或编制应急预案提供参考依据。

选铁尾渣铜、钴、硫综合回收工艺研究及半工业调试

尾渣的二次资源化利用对缓解资源紧张、矿业可持续发展具有十分重要的意义。秘鲁某选铁尾渣量大,含有较高的Cu、Co、S等有价元素,其金属矿物在海水富离子介质条件下受溶解蚀变及上游选厂铁精矿脱硫降锌作业大量浮选药剂深度活化,分离回收难度较大。通过对矿石性质研究,采用阶段磨矿-混合浮选-铜与硫钴分离的工艺,在实验室小型试验的基础上进行半工业调试,取得较好的Cu、Co、S综合回收效果。

酒钢肃南宏兴矿业铜尾矿中有价元素回收试验研究

酒钢肃南宏兴矿业铜矿石中伴生有价元素Fe、Ba,Fe主要以菱铁矿的形式赋存、Ba以重晶石的形式赋存,浮选选铜后有价元素Fe、Ba富集于尾矿中。试验确定铜尾矿有价元素回收工艺为强磁选-悬浮焙烧-磨矿-弱磁选回收铁精矿,强磁选尾矿浮选回收重晶石。采用此工艺,在铜浮选尾矿含Fe 10.8%、BaO 4.7%的情况下,试验回收铁精矿含Fe 56.4%,回收重晶石含BaSO 488.79%。由于Fe回收只需新建强磁选和脱水工序,强磁选回收铁矿粉进酒钢选矿厂现有悬浮磁化焙烧选别系统即可,投资小、易实施。

某选硫尾矿回收明矾石和石英试验研究

为充分有效地回收尾矿中的明矾石和石英,针对尾矿中硫含量高、SiO_(2)含量低、明矾石和地开石含量较高的特点,开展了尾矿脱硫回收明矾石和石英的试验研究。试验考察了脱硫浮选碳酸钠、油酸、水玻璃等药剂以及明矾石和石英混浮、脱硫再选工艺等对明矾石和石英回收的影响。结果表明,碳酸钠用量为3000 g/t、油酸用量为250 g/t~300 g/t、水玻璃用量为100 g/t~200 g/t、经两次粗选可得到SiO_(2)品位74.66%、TS 0.99%的尾砂,三次粗选可得SiO_(2)品位79.77%、TS0.87%的尾砂精矿;三次粗选精矿合并精选时,随着精选水玻璃用量的增加,S在精矿中得到富集。综合考虑,两次精选均为空白精选,可获得品位27.59%的明矾石精矿。

某选厂硫尾矿工艺矿物学研究

为了提出尾矿资源化利用的合理利用方法,本文结合化学分析方法和矿物解离自动定量分析系统(MLA)针对某选厂的硫尾矿进行了工艺矿物学研究。化学分析结果表明,硫尾矿中SiO2、Al2O3和SO3含量分别为70.10%、11.85%和5.04%,高S影响了硫尾矿的直接利用。MLA分析表明,硫尾矿中主要矿物为石英、地开石、明矾石、黄铁矿和绢云母,S主要以硫酸盐和硫化物赋存于明矾石和黄铁矿中。粒度分析表明,硫尾矿-0.074 mm粒级占比48.69%,61.89%的SO3主要分布于该细粒级中;硫尾矿-0.01 mm粒级产率为16.21%,含泥量较高。矿物嵌布特征分析表明,硫尾矿中石英粒度相对较粗,明矾石和地开石具有在较细粒级富集趋势;硫酸盐矿物明矾石与石英、地开石、绢云母呈浸染状复杂连生,其在+0.043 mm粒级产品中解离度低于70%,总解离度为63.11%。为了脱出硫尾矿中的明矾石,需先脱泥脱硫后,细磨后再采用浮选进行分离。

基于响应面法的碳酸钠活化铜尾矿胶凝性能机制研究

为了有效激发铜尾矿活性制备性能良好的胶凝材料,以铜尾矿为主要原材料,水玻璃和NaOH为碱激发剂,采用响应面优化法开展胶凝材料配比优化实验,并通过方差分析以及三维曲线图研究自变量及其交互作用对28 d抗压强度的影响;利用XRD、SEM、FT-IR、TG-DTG等对试样的矿相成分、微观形貌等特征进行分析。结果表明:通过优化实验获得最优配比为碳酸钠掺量50%、氢氧化钠掺量1%、水玻璃掺量22 g/100 g,此参数下铜尾矿胶凝材料28 d抗压强度为30.41 MPa。经过机械球磨40 min后,碳酸钠在适当的碱性环境下使铜尾矿的活性激发到较佳状态,铜尾矿经水化反应生成了大量结晶度较高的C-S-H凝胶与棱柱状钙钒石等水化产物,彼此相互连接构成网状结构,使胶凝材料保持较高的强度性能。

基于Flow-3D尾矿库漫顶溃坝过程数值模拟

尾矿库是一个具有高势能的危险源,一旦发生溃坝,将对下游居民的生命财产造成严重威胁。为了提高尾矿库溃坝灾害预测与应急保障能力,以某尾矿库为工程背景,开展尾矿库溃坝的室内模型实验,并结合Flow-3D数值仿真技术对尾矿库漫顶溃坝后尾砂流的演进过程进行深入研究。将室内模型实验和数值模拟结果相互对比,溃坝过程基本吻合,验证了较小缩比尺模型实验的准确性以及数值模拟的可靠性。数值模拟研究结果表明:溃水的淹没高度和断面流量随溃坝时间的变化整体表现为前期快速增长及后期的较缓下降,且随着演进距离的增加,淹没高度和断面流量峰值都明显降低;下游地形影响溃坝尾砂流的流速和演进方向,溃坝尾砂流在下游弯道处出现“爬高”现象,弯道两岸淹没高度不同,弯道凹岸淹没高度高于另一侧;沟谷与河道的连接处,溃水向河道上下游两边扩散,在河道入口处形成“冲积扇”堵塞河道。

黏土颗粒表面电性对尾矿泥浆沉降的影响机制

为了探究尾矿泥浆长期处于可流动状态的危险性,以中国铝业广西分公司铝土尾矿为研究对象,通过调节pH值改变颗粒表面电性,结合不同盐溶液下的观察,探究了尾矿泥浆的沉降特性。结果显示:随着pH值的增加,Na^(+)环境下的Zeta电位由正转负;在高pH值和Ca^(2+)浓度大于0.1 mol/L的条件下,Ca^(2+)选择性吸附作用增强,导致表面的质子化和去质子化作用面积减小;在pH=PZC_(edge)=5时,絮凝沉降速率与沉降稳定孔隙比达到最小值。综合分析表明,在pH=5、Ca^(2+)浓度为2.0 mol/L时,尾矿泥浆的最终沉降量最大,沉降效果最佳。因此,调节pH值并结合适当的盐溶液,可有效提高尾矿泥浆的沉降速率,减少潜在的安全风险。

考虑真实颗粒形状的尾矿动力特性离散元研究

土体材料由大量单个颗粒组成,颗粒形态对于土体的宏细观力学性质有直接的影响。通过显微观测,考虑颗粒形态效应,对尾矿颗粒进行一系列离散元模拟。通过CT扫描与图像处理技术,研究3组不同围压下真实颗粒试样与圆颗粒试样的液化特征。研究结果表明:尾粉砂颗粒多以粒状和片状形式存在,以边边接触和面面接触为主。离散元试样在液化时会出现“连通带”现象。在不同围压下,圆颗粒试样的动孔压表现为“快—平稳”,动应变发展均呈现“喇叭状”,而真实颗粒试样的动孔压则由低围压时的“快—平稳”变为高围压时的“快—平稳—慢”发展模式,动应变发展则由低围压时的“喇叭状”变为高围压时的“号角状”。2种试样所表现出的孔隙率、配位数与能量发展变化均有所不同。

不同粒级铜尾矿对CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)微晶玻璃析晶性能的影响

采用不同粒级铜尾矿通过熔融法制备CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CMAS)微晶玻璃,通过差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)等测试方法分析了不同细度的铜尾矿对微晶玻璃析晶行为的影响,并借助JMA方程拟合了不同粒级铜尾矿微晶玻璃的析晶动力学行为。研究表明,不同粒级组成的铜尾矿中含铁矿物的种类和价态影响微晶玻璃的析晶行为。铜尾矿中的铁氧化物来源于原生矿物,如菱铁矿、硫铁矿、磁铁矿等含铁矿物多为Fe^(2+),不具备成核诱导作用且促进了玻璃体和中间体的形成,而外加氧化铁为Fe^(3+),具有较好的成核诱导作用并促进了高铁辉石晶相的析出,从而提高了微晶玻璃的各项性能。

低浓度含铀废水处理技术研究进展

铀矿开采和加工产生了大量不同类型的低浓度含铀废水,严重威胁矿区生态环境和居民身心健康。简述了低浓度含铀废水特点,总结了国内外各种处理工艺研究现状及优缺点,包括化学沉淀法、吸附法、膜过滤法、离子交换法、蒸发浓缩法、萃取法、可渗透反应墙技术、微生物修复技术、植物修复技术、光催化还原技术及联合处理技术,并认为多学科(化学、生物、物理、材料等)交叉是突破低浓度含铀废水处理关键技术的新途径。

铝土矿尾矿协同钒钛磁铁矿尾矿制备刚玉质复相陶瓷

以铝土矿尾矿和钒钛磁铁矿尾矿为原料,经混料、成型和高温烧成等工艺制备了刚玉质复相陶瓷,研究了钒钛磁铁矿尾矿添加量、烧成温度等因素对制得复相陶瓷材料的物相、显微形貌及力学性能的影响规律。结果表明:当铝土矿尾矿与钒钛磁铁矿尾矿质量比为9∶1时,在1100℃下保温3 h制得刚玉质复相陶瓷材料的性能最优,其体积密度为2.71 g/cm^(3),抗压强度为276.9 MPa,抗折强度为67.3 MPa。

某选铁尾矿有价元素回收及资源化利用

“双碳”背景下,尾矿综合利用技术已进入新阶段,不仅可以通过选矿回收尾矿中的有价元素,同时以尾矿粉用作水泥混凝土掺合料的尾矿资源化利用技术也具有发展前景。本文以选铁尾矿为对象,先通过选矿工艺回收其中有价元素,再探究选矿过程产生的<5 mm细粒级尾矿粉用作掺合料置换水泥的可行性。试验结果表明:该尾矿经破碎筛分到合适粒度后,通过磁选可以得到铁品位为32.44%、回收率为35.03%的铁精矿;再用<5 mm细粒级尾矿粉用作掺合料置换水泥,当替代率为10%时得到的混凝土力学性能保持稳定,抗压强度达到未掺混凝土的95%以上,抗折强度达到未掺混凝土的99%以上。本文创新性地将选矿回收与混凝土原料制备相结合,既富集回收了铁精矿,避免了资源浪费,同时也缓解了铁尾矿堆积造成的环境污染问题,整体实现了该选铁尾矿中有价元素的回收及资源化利用,为该类型资源的综合利用提供一定依据和技术指导。

河北省某钼尾矿土壤化改良及种植实验研究

以河北省某钼尾矿为研究对象,采用低成本添加剂与机械混合方法对钼尾矿进行土壤化改良。针对钼尾矿的保水性、酸碱性及阳离子交换能力,开展了单因素改良实验及复合改良实验。结果表明,利用农家肥、蒙脱土、聚丙烯酰胺及柠檬酸复合改良剂对钼尾矿进行改良,钼尾矿的饱和吸水率提高至61.1%,水分挥发速率和渗滤速率明显降低;阳离子交换能力达到了10.15 cmol/kg,pH值降低至8.08,达到了适宜种植的水平。此外,通过盆栽实验验证了复合改良后钼尾矿的植物生长效应,与原始钼尾矿相比,复合改良后钼尾矿中的小白菜生长状态良好,植株的高度和质量分别提高了77.4%和98.1%。经过15 d的小白菜种植后,改良钼尾矿的保水性、pH值及阳离子交换能力达到了正常土壤的水平,实现了钼尾矿向可种植土壤的转化。