我国石英资源的开发利用特点及应用进展

石英资源是重要的基础性非金属矿产资源,广泛用于玻璃、机械铸造、电子电工、冶金、耐火材料、化工、陶瓷等领域,不同行业对石英砂的技术要求和用量各不相同,宏观了解石英资源的开发利用特点和市场应用对石英资源的高效合理利用意义重大。介绍了我国各类石英资源的资源现状、不同类型矿石的开发利用特点及主要应用方向,详细总结了玻璃、高纯石英、机械、电子电工、冶金、耐火材料、化工、陶瓷、石油、板材等不同领域对石英原料的标准技术要求和产品特点;从石英资源开发利用全领域角度出发,系统梳理了不同领域石英资源的用量及产值,详细分析了高纯石英市场现状及供需发展趋势。结合石英资源开发利用现状,提出了在石英资源的开发利用过程中应分类评价、分级利用等对策建议,以期进一步提高我国石英资源开发利用水平和保障能力。

不同钙离子沉淀对辉钼矿浮选抑制机理研究

辉钼矿浮选矿浆中含有的大量钙离子,可能与SO_(4)^(2-)、MoO_(4)^(2-)、CO_(3)^(2-)、OH^(-)等生成沉淀吸附在辉钼矿表面,不同程度抑制辉钼矿的浮选。溶液化学计算结果表明,矿浆中CaSO_(4)/CaMoO_(4)/CaCO_(3)/Ca(OH)_(2)/出现点分别为pH=1.8/3.8/6.6/13.6,且存在不同程度的相互转化行为。单矿物浮选实验结果显示CaSO_(4)、CaMoO_(4)对辉钼矿浮选的抑制作用较小,而CaCO_(3)、Ca(OH)_(2)的抑制作用较大,其中CaMoO_(4)影响最小,Ca(OH)_(2)影响最大。接触角测试发现,去离子水/CaMoO_(4)溶液/CaSO_(4)溶液/CaCO_(3)溶液/Ca(OH)_(2)溶液中辉钼矿“棱”上接触角分别为89.25°/80.44°/73.31°/62.56°/53.13°,与不同钙离子沉淀对辉钼矿浮选效果影响的规律一致。SEM-EDS结果发现,仅有微量CaMoO_(4)吸附于辉钼矿“棱”,少量CaSO_(4)吸附于辉钼矿“面”,而CaCO_(3)大量吸附于辉钼矿“面”和“棱”。不同钙离子沉淀物在辉钼矿表面吸附行为的差异是导致辉钼矿浮选效果不同的原因,因此,调控辉钼矿浮选矿浆中钙离子沉淀物的类型有利于改善选钼效果。

基于Bayes算法与数值模拟的缓倾斜破碎薄矿体采矿方法优选

为实现某锰矿顶板破碎低品位缓倾斜薄矿体安全高效经济开采,首先根据开采条件设计出5种技术可行的采矿方法,然后基于贝叶斯(Bayes)和蒙特卡洛(Monte Carlo)方法建立涵盖技术和经济共17项评价指标的采矿方法优选体系进行采矿方法优选。研究结果表明,浅孔进路V型掏槽后退/前进采矿法、中深孔进路V型掏槽/平行抛掷采矿法和浅孔接钎头斜向掏槽采矿法的综合得分依次为0.524、0.193、0.214、0.228和0.221,浅孔进路V型掏槽后退采矿法最优。最后采用MIDAS数值模拟对优选出的采矿方法的4种不同跨度采场的稳定性进行分析,其采场跨度12 m时可在采场稳定性和矿石回收率之间取得较好平衡。综合考虑技术、经济和安全指标的采矿方法及采场结构参数优化思路,可为该矿山选出安全高效采矿方案,并可供类似矿山参考借鉴。

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。

改性黑药类捕收剂强化浮选玉龙铅锌矿中伴生银的无碱工艺研究

针对玉龙铅锌矿浮选过程中伴生银矿物回收率不高等问题,进行了新型捕收剂下无碱铅银浮选工艺研究。研究结果表明,在磨矿细度为-74μm占65%时,抑制剂采用亚硫酸钠与硫酸锌,捕收剂采用改性黑药类捕收剂CY-1,可实现无碱条件下铅银精矿中银回收率的显著提升。闭路实验获得了含Pb 52.05%、Ag 4 866 g/t的铅银精矿,铅、银回收率分别为91.76%和84.43%。与乙硫氮+丁铵黑药为组合捕收剂时的高碱工艺相比,铅、银回收率分别提高了2.5和6百分点。该工艺消除了浮选过程中石灰对银矿物的抑制,有助于强化铅锌矿伴生稀贵金属的综合回收,提升资源的综合利用效率。

微细粒矿物浮选综述:增大颗粒表观尺寸与减小气泡直径

微细粒矿物的浮选回收是世界性难题,增大颗粒表观直径与减小气泡尺寸为解决该难题的有效途径。论文综述了增大颗粒表观直径的四种方法:疏水絮凝浮选、载体浮选、选择性絮凝浮选和剪切絮凝浮选,详细阐述了其在矿物加工领域中的应用及机理,尤其是增大颗粒表观粒径过程中新药剂的最新研究进展及应用领域。从减小气泡尺寸角度出发,以微纳米气泡在矿物加工领域的应用研究为落脚点,阐述了微纳米气泡现有的稳定性机理,为后续微纳米气泡稳定性机理的深入研究提供参考;系统介绍了微纳米气泡在不同种类微细粒矿物浮选中的应用现状;从微纳米气泡与颗粒间界面作用机理出发,详细阐述了微纳米气泡在界面作用中的角色;举例介绍了微纳米气泡浮选设备的研究进展。提出微纳米气泡强化细粒浮选的机理需要进一步明确,基于微纳米气泡、矿浆精准可控的微纳米气泡浮选设备是微细粒矿物浮选的重要研究方向。

卤代改性月桂酸捕收剂WN-01对氟碳铈矿的捕收性能研究

为解决氟碳铈矿浮选所用羟肟酸类捕收剂价格高、用量大、毒性强、难降解且起泡性较弱等问题,研发了一种新型卤代改性月桂酸捕收剂WN-01用于氟碳铈矿浮选提纯。实验结果表明,相比改性前的月桂酸,月桂酸卤代改性捕收剂WN-01取得的最佳粗精矿REO品位和回收率可分别提高4.45百分点和36.86百分点。改性脂肪酸捕收剂WN-01浮选氟碳铈矿的适宜条件为矿浆pH为8.5,矿浆温度为30℃,捕收剂用量为150 mg/L,抑制剂水玻璃用量为120 mg/L。在该条件下,REO品位为26.57%的氟碳铈矿经1次粗选3次精选2次扫选开路浮选,可得到REO品位为49.18%、回收率为80.72%的浮选精矿。产品鉴定结果表明,浮选精矿主要成分为氟碳铈矿,含极少量萤石,浮选尾矿主要是石英和硅灰石,改性脂肪酸捕收剂WN-01表现出了优异的捕收性能和选择性,可替代羟肟酸类捕收剂,实现氟碳铈矿绿色、高效浮选。

气溶胶化丁基黄药强化黄铁矿浮选回收机理研究

为分析气溶胶处理丁基黄药对黄铁矿浮选效果的影响规律及其机理,以气溶胶化丁基黄药为捕收剂,进行了黄铁矿单矿物浮选实验,采用电导率、红外光谱及XPS等手段对经气溶胶处理前后的丁基黄药作用的黄铁矿进行表征。结果表明,气溶胶化丁基黄药可显著提高丁基黄药中的有效成分双黄药分子的含量以及黄铁矿的浮选效果,在丁基黄药质量浓度为15 mg/L时,黄铁矿的回收率为57.20%,与未处理相比,黄铁矿回收率提高16.47百分点。气溶胶化处理丁基黄药可以提高溶液中的溶解氧浓度,溶解氧既可促进溶液中双黄药的生成,强化丁基黄药对黄铁矿的捕收效果,又可影响黄铁矿的氧化反应程度,使黄铁矿表面矿物组成发生变化,并且疏水性单质硫的比例增加了7.61百分点,有利于黄铁矿上浮。此外,由于气溶胶化丁基黄药在黄铁矿表面吸附量增大,黄铁矿表面所含疏水基团-C4H9增多,提高了黄铁矿的疏水性。研究结果对气溶胶浮选技术在浮选领域应用有一定的参考意义。

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。

微细粒锡石涡流强化浮选及CFD数值模拟研究

为提高微细粒锡石矿物的浮选回收效果,采用基于湍流涡调控技术的新型涡流浮选装置对微细粒锡石(d50=16.45μm)进行了浮选实验研究,考察了涡流发生器结构及矿浆循环量对微细粒锡石浮选的影响。通过涡流矿化管内部流场CFD数值模拟,分析了涡流矿化改善微细粒浮选效果的原因。浮选实验表明,使用矩形涡流发生器诱导方式且在循环量0.6 m3/h(Re=21 220)时锡石的回收率为92.96%,精矿锡品位为3.32%。在获得精矿锡品位几乎相同的情况下,回收率相较于光管提高了25.73个百分点;CFD模拟分析结果表明内置矩形涡流发生器的矿化管内平均湍流耗散率和平均湍流动能最高,分别是光管的13.01倍和7.03倍,碰撞概率从1.07%提高到2.32%,矩形涡流发生器能显著改善矿化管的湍流环境,增大了微细颗粒-气泡的碰撞概率,从而起到强化微细粒锡石浮选的作用。

乳化捕收剂强化煤泥浮选研究进展

与传统药剂(烃类油)相比,乳化捕收剂能降低油水界面张力,在水中的分散度高,可快速有选择性地吸附在煤表面,改善煤表面的疏水性,提高浮选效率,能够有效解决捕收性能差、选择性差和油耗高的问题。介绍了乳化捕收剂(普通乳状液和微乳液)的结构及形成机理,分析了机械搅拌、超声乳化和射流乳化三种制备乳化捕收剂的方法及优缺点,阐述了乳化捕收剂的分散度、表面改性作用及浮选速度与煤泥浮选效率提高之间的关系,总结了现阶段乳化捕收剂的研究类型及应用情况。提出针对煤泥的性质,设计及制备不同特性的乳化捕收剂,将有利于推动工业规模上煤泥的高效回收。

石英陶瓷的制备技术及应用进展

石英陶瓷具有热膨胀系数小、热稳定好、介电常数低等优良特性,是诸多结构材料和功能材料领域的关键产品。基于石英陶瓷材料的性能优势及制备工艺,详细分析了高纯石英粉体的制备技术、石英陶瓷制备过程中的关键技术,归纳了提升石英陶瓷各项性能的关键因素及控制原理,分析了石英陶瓷在航空航天、浮法玻璃、电子、冶金、太阳能多晶硅等国家战略需求领域的应用现状,并对石英陶瓷未来的发展方向和解决方案进行了展望。

地下矿山新型浮箱式膏体充填接顶技术研究及应用

膏体充填后充填体存在一定下沉量和自流坡度角,导致充填接顶效果不佳的问题。为了提升窄长形下向进路式采场的充填接顶效果,避免顶板暴露面积过大而失稳,提出浮箱式点柱接顶技术。分析了浮箱式点柱的承载机理,量化了浮箱尺寸、强度和排间距计算方法。开展现场实验,探究浮箱在高黏度料浆中能否浮起问题。结合该技术在云南某铅锌矿的应用实例,验证了本文提出的设计方法和接顶技术的有效性。结果表明:浮箱可在高黏度料浆中浮起,且部分凸出充填体,对顶板形成有效支撑。采用该技术的实验采场顶板对充填体浮箱的压力约为0.65 MPa。采用浮箱式点柱接顶技术可以形成充填体-浮箱式点柱共同支护体系,提升顶板稳定性,具有显著的安全效益。

天然沸石对模拟尾矿渗滤液中重金属离子的静、动态吸附研究

沸石具有良好的吸附性能和离子交换特性,对去除水中的重金属离子具有廉价、高效的优点。利用天然沸石矿物作为吸附材料,探讨了在不同条件下对干扰分选过程的多种重金属离子的去除效果和去除机制,研究了其在静、动态条件下去除模拟尾矿渗滤液中重金属离子的性能和机理。单一重金属离子静态吸附实验结果表明,沸石对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)均有较好的去除效果,对4种重金属离子的吸附能力大小为Pb^(2+)> Cu^(2+)> Zn^(2+)> Mn^(2+)。混合离子静态吸附实验结果表明,在任意初始质量浓度下,Pb^(2+)在沸石上的吸附量均远大于Cu^(2+)、Zn^(2+)和Mn^(2+)。4种离子的吸附过程均符合Langmuir等温模型,属于单分子层吸附,准二级动力学模型能较好地描述沸石吸附4种重金属离子的过程,沸石在离子交换、表面静电和断键络合的共同作用下去除重金属离子,由于存在竞争吸附,沸石对相同价态不同阳离子的吸附能力存在较大差异,这主要受不同阳离子的水合半径的影响。动态条件下沸石对Cu^(2+)、Mn^(2+)、Pb^(2+)、Zn^(2+)的去除分别在102 h、64 h、900 h和78 h达到平衡,沸石的有效工作时间较长,可作为渗透反应格栅(PRB)的介质材料用于多金属矿尾矿渗滤液污染地下水的原位修复,具有良好的社会和经济效益。

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。

淀粉接枝丙烯酰胺与聚丙烯酰胺对高岭土动态絮凝差异的研究

高岭土等黏土矿的存在是煤泥水沉降效果差的主要原因,目前尚未有关于难沉降煤泥水动态絮凝过程的研究。相较于聚丙烯酰胺(PAM)合成单体的毒性,淀粉接枝丙烯酰胺(SAM)合成的单体可降解性好。为此,以高岭土为研究对象,系统对比了SAM与PAM对高岭土动态絮凝过程的影响。首先,考察了不同SAM与PAM用量下的沉降速度和絮凝效果。随后,通过聚焦光束反射测量(FBRM)和颗粒录影显微镜(PVM)技术研究了高岭土悬浮液在SAM和PAM作用下的不同粒级颗粒数量变化。沉降实验和FBRM-PVM测试结果表明,PAM能够形成更多的+100μm大絮团,使得PAM具有更好的沉降效果;SAM形成的絮团更稳定,对细颗粒的絮凝效果更好。最后,通过FBRM获得的数据,基于Smoluchowski模型计算了PAM和SAM作用下高岭土的絮凝动力学参数,发现PAM作用下的絮凝指数明显高于SAM,同时-30μm和30~60μm颗粒数量的动态变化主导了絮凝动力学中絮团的形成过程。总体而言,PAM可以形成更多的、松散的大絮团,有利于高岭土的快速沉降,但对微细颗粒絮凝效果不佳。相较于PAM,SAM独特的多链立体网状结构,有利于微细颗粒絮凝和形成稳定的絮团,从而避免选煤厂洗水系统中细泥的循环积聚。

某高钙钨尾矿反—正浮选工艺回收铷的研究

某钨尾矿含铷0.098%,脉石矿物主要为石英、石榴石、萤石、方解石,铷主要赋存在白云母、黑云母及钾长石中,其与脉石矿物嵌布关系极为复杂,属伴生高钙低品位铷矿。为确定铷回收工艺,采用反浮选脱钙—铷正浮选原则流程,详细开展了反浮选脱钙粗选捕收剂、抑制剂和铷浮选粗选活化剂、矿浆pH、十二胺用量、精选抑制剂六偏磷酸钠用量等条件实验。结果表明,反浮选脱钙采用捕收剂CYP+抑制剂SN-1,铷正浮选采用硫酸+十二胺,最终通过反浮选脱钙(两粗三精)—无氟少酸铷正浮选(一粗一扫一精)闭路流程,获得了铷精矿Rb2O品位0.214%、Rb2O回收率71.04%的指标,较好地实现了铷资源的回收。

离散元法在矿石破碎中的应用研究进展

离散元法(Discrete Element Method,DEM)是一种非连续介质力学数值计算方法,已被广泛应用于矿物加工破碎过程的研究,用于分析和求解离散系统中颗粒的运动规律、碰撞和破碎特性,为研究矿物的破碎机理、优化破碎设备的工作参数和机械结构提供了重要的理论研究手段。介绍了离散元法数值模拟技术中两种用于模拟矿物颗粒破碎的仿真模型:键合粒子模型(Bonded Particle Model,BPM)和颗粒替换模型(Particle Replacement Model,PRM),并对两种模型的基本原理、模型缺陷、优化进展及应用进行了概述,综述了利用DEM研究圆锥破碎机、颚式破碎机、冲击式破碎机、反击式破碎机等各类破碎设备在不同矿物特性、设备结构以及工作参数影响下的破碎性能表现的研究进展,讨论了DEM在碎矿研究领域存在的优势及局限性,并提出了基于DEM研究矿物破碎问题的发展方向。

基于CT扫描的矿山充填材料深度脱水细观机理研究

针对全尾砂浓密脱水困难、底流质量浓度低的问题,开展了基于压缩床层不同高度处料浆絮团细观结构深度浓密脱水研究。通过对全尾砂进行动态浓密实验获取压缩床层料浆样品,借助SEM及高精度CT扫描设备,对获取的絮团结构进行扫描及三维重构处理分析沿压缩床层方向孔隙结构变化规律。结果表明:沿着床层向下,五组料浆内部孔隙平均半径分别为9.58μm、9.23μm、8.76μm、8.63μm及8.31μm。床层顶部料浆质量浓度为59.4%,絮团呈现松散无规则状,底部料浆质量浓度为62.1%,絮团呈现致密规则状。对比顶部和底部料浆,孔隙率下降3.7个百分点,连通孔隙比下降了35.53%,孔隙平均配位数减小了22.73%,孔隙连通性大大降低。本文从细观角度定量表征了微观孔隙结构特征,为矿山充填材料进一步脱水提供理论依据。

Fe^(3+)对浮钨尾矿中受抑萤石的活化作用及其与方解石浮选分离的影响

白钨矿、萤石和方解石的浮选中,抑制剂的加入往往会增加后续萤石、方解石浮选分离的难度。通过浮选实验、吸附量测试、Zeta电位测量及溶液化学计算,研究了Fe^(3+)对浮钨尾矿中受抑萤石的活化作用及其与方解石浮选分离的影响及机理。单矿物浮选实验结果表明,Fe^(3+)单独添加对方解石的抑制作用远大于萤石。水玻璃单独添加时,两种矿物同时被抑制。在pH为8.0、水玻璃用量为300 mg/L、油酸钠用量为1.5×10^(-4)mol/L的条件下,萤石、方解石浮选回收率分别为13.49%和16.83%。水玻璃体系中引入Fe^(3+),在pH为8.0、水玻璃用量为75 mg/L、Fe^(3+)用量为3×10^(-4)mol/L、油酸钠用量为1.5×10^(-4)mol/L的条件下,萤石、方解石浮选回收率分别为82.01%和15.64%,Fe^(3+)的加入提高了水玻璃体系中受抑萤石的可浮性,选择性活化了萤石,机理分析表明,Fe^(3+)更容易在方解石表面发生吸附,阻碍了油酸钠的吸附。水玻璃体系中加入Fe^(3+)后,溶液中Fe^(3+)的水解组分Fe(OH)^(2+)、Fe(OH)_(4)^(-)选择性地与萤石表面水玻璃的水解组分Si(OH)_(4)、SiO(OH)_(3)^(-)发生化学反应,生成Fe^(+)-水玻璃聚合物,使得萤石表面的水玻璃水解组分含量减少,恢复了萤石的可浮性,而Fe^(+)-水玻璃聚合物则较多地在方解石表面发生吸附,更加抑制了方解石的浮选。