高镁磷尾矿作为矿物掺合料应用于混凝土性能研究

高镁磷尾矿是磷矿反浮选过程产生的固体废弃物,主要矿物相为白云石、少量氟磷灰石和石英。将磷尾矿烘干粉磨后制成磷尾矿粉,分析了磷尾矿粉粒径分布、毒害性,参照GB/T51003—2014《矿物掺合料应用技术规范》测定了磷尾矿粉相关性能指标。以水泥、磷尾矿粉、粉煤灰为凝胶材料,制备了不同强度等级C30、C40、C50及C60混凝土,测定了混凝土工作性能、力学性能,并分析了掺磷尾矿粉水泥浆不同水化龄期的矿物组成。结果表明,经过烘干粉磨后,磷尾矿粒径D_(90)由133.1μm降至63.4μm,烧失量为39%、28d活性指数为70%、亚甲蓝值小于1.4、流动度比大于100%。当磷尾矿粉占总凝胶材料10%时配制的C60混凝土,坍落度为230mm、28d强度为64.1MPa、90 d强度为78.6 MPa;在养护龄期为90 d时,磷尾矿粉水泥硬化体中出现新矿物相水滑石,有利于混凝土后期强度增长。磷尾矿粉可作为矿物掺合料用于制备混凝土。

磷尾矿轻质超高强混凝土配制及其微观界面特性

该文以自制的筒压强度为7.2 MPa的800级磷尾矿轻质陶粒作集料,并通过添加适量硅粉、粉煤灰替换水泥作为胶凝材料,配制轻质超高强混凝土。研究了胶凝材料用量、轻细集料掺量以及浆集比对轻质超高强混凝土工作性能、力学性能及密度的影响,得出了最优配合比。在此基础上,采用扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDX)和显微硬度计研究了轻质超高强混凝土微观界面过渡区的结构特征,并与普通高强混凝土比较。结果表明:随着胶凝材料用量以及浆集比的增加,坍落度、抗压强度、干表观密度均逐渐升高;而随着轻细集料掺量增加,各项性能均呈现出下降的趋势。当胶凝材料中水泥、粉煤灰、硅灰用量比例为70%、15%、15%时,其总用量为1110 kg·m^(-3),水胶比0.19,减水剂掺量1.9%,浆集比1.80,轻质集料掺量占集料总量80%,制备的轻质超高强混凝土各项性能最优,其坍落度为225 mm,28 d抗压强度达到了115.4 MPa,干表观密度为1875 kg·m^(-3)。在轻细集料的释水内养护作用下,轻质超高强混凝土的微观界面区结构较普通高强混凝土的更加致密,形成了拱壳结构,界面区内的显微硬度平均值为89.7MPa,高于水泥石基体的显微硬度,其界面过渡区宽度约为20~25μm。

改性磷尾矿微粉沥青混凝土抗水损害性能研究

为能够对磷尾矿资源进行安全、有效的利用,该研究针对磷尾矿微粉在道路沥青中再利用时易团聚难分散的问题,对磷尾矿微粉进行改性处置后,以不同掺量加入沥青中制备磷尾矿微粉-沥青胶浆样品,采用动态剪切试验研究磷尾矿微粉对沥青高温流变性能的影响,综合基础物理性能和剪切流变性能分析其对沥青材料服役行为的影响机制。同时,基于开级配OGFC-16多孔沥青混合料的马歇尔稳定度试验和冻融循环劈裂试验,探究磷尾矿微粉对沥青混合料抗水损害性能的影响规律。研究结果表明,磷尾矿微粉具有比普通矿粉更大的比表面积,能够实现沥青的有效吸附并形成结构沥青,从而支撑磷尾矿微粉对沥青混合料抗水损害性能的改善作用。研究成果有望支撑磷尾矿微粉在道路工程中的规模化再利用。

磷尾矿制备硫酸镁试验研究

采用工业盐酸分解高镁磷尾矿并制备硫酸镁产品,对酸解条件、酸化条件及浓缩比例进行试验研究。结果表明,工业盐酸与磷尾矿质量比2.25、反应时间20 min、反应温度60℃时,分解率最高;当浓硫酸质量分数98%时,除钙效果更佳;将酸化滤液进行1次浓缩比例0.65、2次浓缩比例0.20,得到七水硫酸镁产品,可达到国家行业标准一等品要求。该工艺可避免环境污染,节约资源,具有潜在的经济价值。

高镁磷尾矿的矿石结构与矿物组成

利用电子探针背散射电子成像分析和微区成分分析功能,对贵州瓮福高镁磷尾矿的矿石结构和矿物组成进行了研究,以探索尾矿与其原矿之间的差异,为综合开发利用磷尾矿提供必要的依据。结果表明该高磷尾矿的矿石结构可分为单矿物结构和多矿物碎屑结构两类。前者矿物组成包括白云石单矿物、磷灰石单矿物、褐铁矿单矿物、石英单矿物;后者包括白云石-磷灰石多矿物、磷灰石-白云石-石英多矿物,属高镁低品位磷矿。矿物组成类型按其含量从高到低依次为白云石质尾矿、白云石磷灰石质尾矿、磷灰石白云石石英质尾矿、石英质尾矿、磷灰石质尾矿、褐铁矿质尾矿,白云石质尾矿是尾矿中最丰富的矿物,白云石颗粒是含量最高的碎屑类型。

高镁磷尾矿循环酸浸制备磷酸二铵试验研究

采用循环酸浸-复盐结晶法从高镁磷尾矿中净化湿法磷酸制备磷酸二铵。结果表明,经过5次循环后浓缩滤液中P_2O_5质量浓度达到240.9 g/L,达到有机碱复合提取磷酸的要求;获得的磷酸二铵产品达到国家标准优等品的要求,该方法是一条适合工业化的工艺路线。

某高镁磷尾矿硫酸分解工艺条件初步研究

对高镁磷尾矿在硫酸中的酸解工艺条件进行了研究。讨论了各种因素对酸解过程的影响。在优化工艺条件下反应,MgO的转化率为98.36%,P2O5的转化率为94.53%。

高镁磷尾矿在磷酸中的溶解动力学

对高镁磷尾矿在磷酸中的溶解动力学进行了研究,考查了磷酸中P2O5质量分数及反应温度对酸解过程的影响。选用考虑了自阻化因素的德罗兹多夫方程1/tln(100/(100-α))-β((α%)/t)=k来描述该过程的酸解动力学。研究结果表明:反应速率常数随温度的升高和磷酸中P2O5质量分数的增加而增加。该反应属于扩散控制,反应活化能约为29.2kJ/mol。

高温热力学在高镁磷尾矿浸出过程中的应用

根据热力学计算原理,以高镁磷尾矿中主要物质白云石和氟磷灰石在硫酸水溶液中的高温PHT0计算为例,研究了Mg2+-Ca2+-H2CO3-H2O、CaCO3.MgCO3-SO42--H2O、Ca2+-F--H3PO4-H2O、Ca5(PO4)3F-SO24--H2O、Mg2+-H3PO4-H2O体系在高温与常温下的热力学平衡变化情况。结果表明,CaCO3.MgCO3和Ca5(PO4)3F在水溶液中的平衡常数K0随温度的升高而降低;二者在硫酸水溶液中的主要反应pH0随温度升高而降低,浸出反应需在较高酸度下进行;二者在酸性溶液中的溶解高温较常温下有较大迁移。

高镁磷尾矿综合利用的基础研究

以贵州瓮福磷尾矿为研究对象，采用酸法循环浸出，富集酸解液中的P2O5，并对富集液进行净化研究，以期为综合回收尾矿中的磷和镁提供必要的依据。研究表明，循环浸出5～6次，酸解液中P20s质量浓度可达80g／L左右，MgO质量浓度可达190g／L以上，有利于进一步回收处理；在反应温度60℃、反应时间2h、碳酸钠加入量为理论计算量、磷尾矿加入量为理论加入量的120％、五硫化二磷加入量为理论加入量的条件下，脱氟率为85．7％、脱硫率为80．1％，净化后溶液中的Pb^3＋的质量分数为4．8×10^-4%、As^3＋的质量分数为11．3×10^-4％，与分别对富集液进行脱氟、脱硫、脱重金属的效果相差不大，能满足净化要求。

高镁磷尾矿在硫酸中的溶解动力学

对高镁磷尾矿在硫酸中的溶解动力学进行了研究。考查了硫酸质量分数及反应温度对酸解过程的影响；选用考虑了自阻化因素的德罗兹多夫方程1/tln100/100-α-βα%/t=k描述酸解过程的动力学。研究结果表明：反应速率常数随温度的升高而增加，随硫酸质量分数的增加而减小。该反应属于扩散控制．反应活化能约为4～7kJ／mol。

某低品位硅质高铁铝磷尾矿浮选试验研究

针对某低品位硅质高铁铝磷尾矿的特性,采用新型高效捕收剂WF-31和单一正浮选闭路工艺流程,由原矿P_2O_5品位为7.52%,SiO_2质量分数为68.80%,R_2O_3质量分数为7.16%,最终获得了磷精矿P_2O_5品位达到32.38%,SiO_2质量分数13.98%,R_2O_3质量分数3.56%,回收率56.62%的技术指标,实现了硅酸盐矿物与磷酸盐矿物的有效分离。

硫酸浸出瓮福高镁磷矿的工艺条件研究

介绍以硫酸和瓮福高镁磷尾矿为原料综合回收磷和镁的工艺研究。通过对酸浸过程的理论与试验研究,讨论了各种因素对磷和镁浸出率的影响,优化出最佳工艺条件。实验结果表明,最佳条件下磷的浸出率为97.2%,镁的浸出率为98.5%。

高镁磷尾矿酸解反应行为研究

对磷矿浮选尾矿在硫酸中的酸解行为进行了研究。考察了搅拌强度和粒度对酸解过程的影响,重点探讨了P2O5、MgO、Fe2O3、Al2O3的酸解行为,并研究了尾矿连续酸解反应行为。研究结果表明:搅拌速度提高到300rpm以上时,磷尾矿酸解反应受扩散控制;粒度对尾矿分解率的影响不明显;尾矿中MgO和P2O5均以较高溶解率溶解进入溶液(大于75%),且二者浸出率相差不大、随各因素变化的趋势大致相同,只是前者略高于后者;Fe2O3、Al2O3的溶解行为受硫酸浓度的影响较大,铝杂质的溶解率较铁杂质高;溶液中的镁富集到一定程度时会以结晶态析出。

瓮福高镁低品位磷尾矿渣工艺特性的研究

研究瓮福高镁磷尾矿渣的物相和化学组成、反应特性及其发泡性能。结果表明:瓮福高镁磷尾矿渣的主要物相为CaMg(CO3)2、Ca5F(PO4)3,MgO的质量分数为18.02%,P2O5的质量分数为5.63%;其反应活性为98.08%,抗阻缓系数为6.30,该磷尾矿发泡比较严重,需要加入消泡剂。本研究可为综合利用高镁磷尾矿渣中的镁、磷提供必要的基础理论依据,对生产磷镁复合肥有一定的借鉴作用。

磷尾矿材料化综合利用途径研究进展

我国的磷化工产业是国民经济发展的支柱产业,产业规模庞大。磷精矿作为磷化工的基础原料,主要由磷矿石经选矿而得,与之伴生的磷尾矿的堆存量逐年攀升,不仅占用大量土地,而且带来严重的植被破坏、水源污染等污染环境问题以及溃坝的安全风险。本文在介绍磷尾矿主要来源、危害与传统利用方法的基础上,根据近几年的研究现状和发展趋势,综述了磷尾矿材料化的利用途径,总结了磷尾矿材料化的利用方向,从单纯的磷尾矿作为充填材料、路基材料等砂石材料利用模式,逐步转化成大量利用磷尾矿中的高含量元素Ca、Mg和主要元素Si、Al制备轻质、隔热、耐火等多功能高附加值材料利用模式。同时,对磷尾矿直接制备绿色高附加值材料进行了展望并指出目前亟待解决的问题。

高镁磷尾矿酸解工艺条件研究

以高镁磷尾矿和硫酸为原料进行了综合回收镁的工艺研究。通过对酸解过程的试验研究,讨论了各种因素对酸解过程的影响,优化出了最佳工艺条件,即反应温度80℃、反应时间90min、硫酸质量分数20%、液固比4.0∶1,在此最佳工艺条件下镁的浸出率为95.50%。

高镁磷尾矿碳化法制备碱式碳酸镁研究

以高镁磷尾矿为原料,采用碳化法对高镁磷尾矿中的磷、镁、钙进行分离,经过煅烧、消化、碳化、热解处理等工序得到碱式碳酸镁和磷精矿。实验结果表明:将高镁磷尾矿煅烧后的消化料浆先进行常压碳化然后进行加压碳化,加压碳化条件为料浆氧化镁质量浓度为12.0~13.5 g/L、二氧化碳分压为0.18 MPa、碳化终点温度为25℃,在此条件下镁的回收率达到87%~90%,得到的磷精矿五氧化二磷质量分数达到28%~30%,磷的回收率为60%~65%;将两步碳化后得到的重镁水进行热解,热解条件为重镁水氧化镁质量浓度为10~12 g/L、真空度为0.085 MPa、热解温度为60℃、热解时间为50 min,在此条件下所得滤液氧化镁质量浓度为0.7 g/L,镁的回收率为93%。以高镁磷尾矿为原料,采用碳化法制得碱式碳酸镁,经分析产品质量符合HG/T 2959—2010《工业水合碱式碳酸镁》的要求。采用碳化法处理高镁磷尾矿,磷、镁回收率高。此方法为中国高镁磷尾矿的回收利用提供了一条行之有效的技术途径。

高镁磷尾矿制备二水硫酸钙晶须的研究探讨

以高镁磷尾矿为原料,采用常压酸化法制备二水硫酸钙晶须,通过单因素条件试验考察了H+浓度、Mg2+浓度、PO43-浓度及Fe3+浓度等因素对晶须长径比的影响,并通过对比试验探究了滴加方法及酸解液陈化的影响。结果表明,制备硫酸钙晶须的最佳工艺条件为:在反滴且酸解液陈化的前提下,H+浓度为3 mol/L,Mg2+浓度为3.27 mol/L,PO43-为1.112 mol/L,同时尽量除去Fe3+,在此条件下制备而成的硫酸钙晶须长径比达到50以上,且形貌均一。

高镁磷尾矿处理氨氮废水的试验探究

高镁磷尾矿的利用率较低,不断堆存会造成环境问题,本文采用高镁磷尾矿处理氨氮废水以达到以废治废的效果。本试验采用了磷酸镁铵化学沉淀法来处理模拟氨氮废水,探究其最佳反应条件,并在此基础上对不同浓度的实际氨氮废水进行处理。在pH=7、n(Mg^(2+))∶n(PO_(4)^(3-))∶n(NH_(4)^(+))=3.8∶1∶0.48、18℃、50 min反应条件下氨氮去除率为98.92%,氨氮浓度达到《污水综合排放标准》中的一级排放标准。对实际氨氮废水进行处理,得到初始氨氮浓度越高,氨氮去除率越高。处理后液体达到了《污水综合排放标准》中氨氮排放的二级排放标准。所得的沉淀物达到了磷酸镁铵肥料级标准,无毒害。