白云鄂博矿矿区外围及周边稀土资源评价

位于内蒙古自治区包头市的白云鄂博矿,是世界上已知最大的稀土矿床。本文通过对现有地质及遥感资料的分析,对矿区外围及周边稀土资源分布进行研究,找到这些地区仍有稀土资源存在的证据,为矿山寻找接替资源,增加矿山储量提供依据。

内蒙古自治区生态承载力历史演化及预测

论文选取中国重要的生态屏障内蒙古自治区为研究对象,通过收集研究区2010-2018年生态、环境和社会经济各类指标数据,建立生态承载力三维评价模型,采用主、客观综合赋权法对模型中的指标进行赋权,计算研究区生态承载力现状及对其变化敏感的指标,并预测未来发展趋势,为保护我国北疆的生态环境安全提供科学依据和数据支撑。研究结果表明:影响研究区生态承载力的主要指标为人均水资源量和森林覆盖率,研究区整体生态承载力呈逐渐上升趋势,但短期仍处于中低水平,需加强生态、环境与社会经济的互相协调与可持续发展。未来,研究区生态承载力将逐渐增高,增长速率加快,对经济和社会的发展更具包容性。

添加剂对褐铁矿煤基直接还原强化作用研究

利用热重分析法探索了碳酸钠、硼砂和氟化钙3种添加剂对褐铁矿煤基直接还原行为的影响。结果表明,3种添加剂都能使褐铁矿球团在还原过程中失重率增加;3种添加剂都可以降低褐铁矿球团达到最大反应速率时的温度,最低温度依次为984℃、964℃和986℃;硼砂使得褐铁矿球团最大反应速率提高显著,提高幅度为0.29%/min,碳酸钠和氟化钙为0.1%/min和0.06%/min,硼砂的还原效果最优。3种添加剂的强化还原机理为:碳酸钠可以增强碳的气化反应以及产生碱金属效应;硼砂有助于还原过程中原子的传输;氟化钙改善还原动力学条件,促进离子间的相互扩散。

高铁煤泥作还原剂直接还原褐铁矿研究

以高铁煤泥为新型还原剂,直接还原褐铁矿。通过与无烟煤对比,探索了还原剂用量、还原温度和还原时间对褐铁矿直接还原的影响。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段,研究了褐铁矿原矿及其煤泥球团在不同温度下的物相和形貌。结果表明:煤泥用量25%,经1 200℃直接还原20 min后,可得到金属化率86.4%的金属化球团。在直接还原反应中,不仅包括铁氧化物向金属铁的还原,而且存在中间产物与脉石反应生成铁橄榄石和铁尖晶石再还原生成金属铁,金属铁在产物中主要以金属铁颗粒的形式存在,渣铁相界面分明,最佳状况下渣相中检测不到铁氧化物,煤泥中的铁氧化物随反应的进行被还原为金属铁,一定程度上提高了球团金属化率。

微波预处理对白云鄂博矿矿物加工效率的影响

利用微波的选择性加热特点,在白云鄂博矿矿物加工的若干个节点嵌入微波预处理以期提升矿物加工的效益。系统测试了微波预处理白云鄂博矿对磨矿过程能耗以及磨矿产品特征和可浮性的影响,发现"破碎-微波预处理-磨矿"方案要优于"微波预处理-破碎-磨矿"方案。微波预处理提高了白云鄂博矿的可磨性,减少了能源消耗。借助XRD的检测手段,确定了微波预处理白云鄂博原矿时既能产生裂隙又不使氟碳铈矿物矿相发生变化的作用时间最长为300 s;同时,浮选稀土结果也显示微波预处理时间少于300 s时白云鄂博稀土矿物可浮性没有明显变化,可推断矿相没有改变。微波预处理白云鄂博提高了水力破碎的产率,间接证实了微波作用使不同矿物间产生裂隙的假设。实验发现微波干燥提高矿物的干燥效率,能耗是常规干燥的四分之一,并随着矿物的质量的增加微波干燥的高效愈加明显;而且微波干燥后的浮选稀土的指标高于常规方法干燥的矿物。

季节性冻融作用对土壤吸附稀土元素镧的影响

通过室内模拟,研究冻融作用对土壤理化性质的影响,并分析不同冻融频次对土壤吸附稀土元素镧的影响,探究其影响机制。结果表明,随着冻融频次的增加,土壤pH升降变化幅度不大;有机质在冻融频次为二次时,达到最大值42. 61 g/kg,且随着冻融频次的增加呈现下降趋势;游离氧化铁由7. 67 g/kg下降到3. 62 g/kg后上升到13. 47 g/kg。同时,土壤对稀土元素镧的吸附量随冻融频次的增加而逐渐减小。经过8次冻融,土壤对镧的最大吸附量由1. 89 mg/g下降到1. 09 mg/g,说明冻融作用对土壤吸附稀土元素镧有抑制作用,这与冻融作用改变了土壤的理化性质有关。冻融作用改变了土壤对稀土元素镧的吸附机制,使专性吸附向非专性吸附转变,促进了稀土元素镧向土壤中的解吸和释放,增加了土壤中镧的生态风险。

一种特殊矿渣玻璃陶瓷新材料的研发

全面总结采选冶废弃物绿色高值化利用课题组十几年来利用包头白云鄂博尾矿、包钢炉渣与电厂粉煤灰等工业废弃物为主要原料制作特种辉石基玻璃陶瓷的研发结果,给出了该材料制备工艺及产品性能的详细报告.通过研究铁、镧铈复合稀土氧化物及氧化铌的作用机理,发现了许多重要现象,探讨了以成分乱杂废弃物为原料制作兼具高硬度、高强度、高耐磨性、高耐酸碱腐蚀的有巨大应用前景的玻璃陶瓷材料的原因.结果可为矿冶废弃物的高值化利用、保护资源与环境提供有价值的借鉴.

烧结温度对Fe/FeAl_2O_4金属陶瓷材料的性能影响

以Fe/FeAl2O4为原料利用等离子放电热压烧结制备金属陶瓷,研究不同烧结温度对制备出的金属陶瓷致密性、微观组织与性能的影响。结果表明:在1300℃1500℃范围内,随着烧结温度提高,致密性和弯曲强度先升高后略微下降,金属陶瓷的硬度提高,在烧结温度为1450℃时金属陶瓷相对密度达到97.23%,弯曲强度为313.5MPa,硬度为3250.55MPa。

烧结钕铁硼磁性材料的生命周期评价

选取1kg烧结NdFeB运用生命周期评价方法进行生命周期内所有生产过程对环境影响的研究,应用ReCiPe 2008方法对其清单结果进行评价,最后进行敏感性分析。结果表明,由白云鄂博矿至烧结NdFeB产品产出全流程对化石燃料消耗、人体毒性、颗粒物形成影响较大;在该流程中,选矿、湿法冶金、电解、熔炼、氢爆阶段对环境造成的潜在影响较大,尤其是湿法冶金阶段;敏感性分析表明,人体毒性和颗粒物形成是较敏感的两个影响类别。

La_(1-x)(La-Ce-Pr-Nd)_(x)Fe_(11)Co_(0.5)Si_(1.5)合金的物相分析与磁热效应

采用电弧熔炼法制备了原子配比为La_(1-x)(La-Ce-Pr-Nd)_(x)Fe_(11)Co_(0.5)Si_(1.5)(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)的合金,其中La-Ce-Pr-Nd为混合稀土。采用X射线衍射、扫描电镜和磁性测试方法研究了合金的物相组成和磁热效应。研究结果表明,当x≤0.4时,合金主要由NaZn_(13)型立方结构主相与少量的α-Fe杂相组成,当x>0.4时,除了NaZn_(13)型立方结构主相与α-Fe杂相,还出现了Th_(2)Zn_(17)型菱形结构的杂相,且其含量随x的增加而增多。随着混合稀土含量x的增加,NaZn_(13)型主相的晶格常数减小,居里温度降低。居里温度附近的Arrott曲线说明所有合金都发生了二级磁相变,但合金都具有较大的磁热效应,当外磁场变化为2 T时,x=0.6合金的等温熵变最大值为14.2 J·kg^(-1)·K^(-1),结果表明该系列合金在磁制冷领域具有一定的应用前景。