战略性非金属矿产资源现状及加工技术研究进展

战略性非金属矿产是指对经济高质量发展和国家安全至关重要的非金属矿产,对促进战略性新兴产业发展、支撑制造强国的实现具有重要作用。对列入我国的4种战略性非金属矿在全球的储量及产能情况进行了统计,对资源形势和供给风险进行了研判,即:磷矿和石墨是我国的优势矿产;萤石由优势矿产转变为紧缺矿产;钾盐是我国的短缺矿产,对外依存度较高。从新工艺、新技术和新设备等方面对4种战略性非金属矿产的加工技术研究进展进行了总结,旨在为我国战略性非金属矿产的合理高效开发和资源安全保障提供参考。

云南晋宁某低品位磷矿选矿技术实验研究

云南晋宁某低品位胶磷矿属于混合型磷块岩,其w(P2O5)为18.45%,w(MgO)2.39%,w(SiO2)35.88%。在常温条件下,当磨矿细度≤0.074 mm占97.18%时,采用“正-反浮选工艺流程”对该矿进行选别。通过闭路实验获得w(P2O5)28.51%、w(MgO)0.95%、w(SiO2)19.70%、P2O5回收率为81.70%的精矿指标,实现了该矿的有效分选。

磷尾矿工艺矿物学特征与资源化利用可行性分析

为充分了解磷尾矿的矿石性质,为磷尾矿的资源化利用提供技术思路,利用MLA、偏光显微镜、电子扫描显微镜(SEM)、粒度分析仪,研究云南某磷尾矿的矿物组成、主要矿物颗粒和有害杂质的赋存状态、嵌布特征、共生关系和粒度分布等矿物学特征。结果表明,磷尾矿粒度较细,作为土壤调理剂,或提供钙、镁源作为生产含镁或含钙物质的原料时,具有粒度较细,无需研磨的优势,但不利于充填体强度的增加;磷尾矿中含有大量的钙、镁、磷等中量元素,同时重金属含量均低于肥料中有毒有害物质的限量要求(GB384002019);有害杂质As和Pb在磷尾矿中的粒度分布具有两边高、中间低的趋势,可以考虑分级的方式脱除富集As和Pb的粒级;磷尾矿中的磷灰石含量较少,且单体解离度低,难以通过浮选分离;磷尾矿中重金属Pb主要赋存于方铅矿和白铅矿中,分配率分别为74.68%和25.32%,方铅矿和白铅矿单体解离度高,绝大部分为单体颗粒,有利于分离;重金属砷赋存于褐铁矿中,褐铁矿单体解离率极低(33.79%),不利于矿石脱砷。试验通过工艺矿物学研究,分析了磷尾矿的矿物学特征与其资源化利用的关系,并提出有害杂质脱除的最优方法,对磷尾矿的资源化利用具有重要意义。

磷尾矿综合利用研究现状

磷尾矿是对磷矿石进行选矿富集后产生的固体废弃物,其长期堆放不仅会占用大量土地,还会对土壤及地下水环境造成严重威胁,且因其中含有大量有价元素,还会造成资源浪费。本文介绍了磷尾矿的来源及危害,梳理了国内磷矿石选矿工艺,总结了磷尾矿中有价元素回收方法,如浮选法、化学选矿法、磁选法等;综述了磷尾矿材料化应用研究现状,主要包括3个方面:制备建筑材料,如地质聚合物、水泥、陶瓷等;制备功能材料,如陶粒、耐火材料、阻燃剂等;其他方面,如用作路基材料、制肥料、处理废水等。加快制定新型材料标准,降低磷尾矿综合利用成本,是未来需要着力解决的问题。

磷尾矿资源化利用研究综述及展望

介绍了磷尾矿的产生和组成。简述了磷尾矿作为有用资源进行再利用的研究方向,主要集中在制作建材、元素回收、农业应用、环保材料等方面。分析了现有对磷尾矿资源化利用的途径存在成本较高、利用量小的缺点,且不能大规模资源化利用。现有的矿山废弃地主要存在土壤理化性质恶化、土壤结构变差、土壤生物多样性降低、土壤生态系统崩溃等问题,利用客土的方式进行生态修复,成本高且不能彻底解决这些土壤问题。提出了使用磷尾矿进行矿山生态修复的新方法。该方法不仅对磷尾矿进行了资源化利用,还大大降低了矿山废弃地修复的成本,提高了植物的成活率,具有广阔的应用前景。

浅议磷肥副产氟硅酸资源化利用技术研究

氟硅酸是磷肥企业副产的废物,量大组分复杂,难以利用。本文综述了氟硅酸利用的方法及途径,主要用于制取冰晶石、氟化钠、氟化铝以及氟化铵等产品。

云南某混合型胶磷矿正-反浮选工艺技术试验研究

以云南某中低品位混合型胶磷矿为研究对象,进行了工艺矿物学和可选性研究。采用常温正反浮选工艺流程,自制水玻璃和捕收剂,通过磨矿细度试验,调整剂、捕收剂用量试验等,确定了最佳的浮选工艺和试验条件。在原矿w(P_(2)O_(5))19.56%、w(MgO)2.83%、常温条件下,采用正-反浮选工艺流程:开路实验,可得到精矿指标为w(P_(2)O_(5))28.79%、w(MgO)0.94%,精矿回收率73.44%;闭路试验,取得精矿w(P_(2)O_(5))28.87%、w(MgO)0.92%、回收率81.78%、尾矿w(P_(2)O_(5))8.13%的指标。为该矿的工业利用打下了坚实的试验基础。

钙镁磷土壤调理剂配施生物菌剂对设施红壤酸化消减效果研究

【目的】通过田间小区试验,探究钙镁磷土壤调理剂对设施红壤酸化消减效果及作物生长的影响。【方法】以意大利生菜为材料,在设施红壤上进行田间小区试验,设置5个处理:对照(当地常规施肥)、处理T1(当地常规施肥+钙镁磷土壤调理剂1500 kg/hm^(2))、处理T2(当地常规施肥+钙镁磷土壤调理剂3000 kg/hm^(2))、处理T3(当地常规施肥+钙镁磷土壤调理剂6000 kg/hm^(2))、处理MT3(当地常规施肥+钙镁磷土壤调理剂6000 kg/hm^(2)+生物菌剂),每个处理重复3次。测定收获期生菜的农艺性状和品质指标以及土壤pH、有机质等理化性质和土壤细菌群落多样性。【结果】处理T3显著提高土壤有机质、全磷、有效磷和交换性钙含量,尤以对全磷含量提高最为显著,增幅22.56%;与CK相比,处理T3 pH、盐基饱和度和生菜Vc含量分别显著提高0.7个单位、257.14%和14.40%,交换性酸、交换性铝和有效锰含量分别显著降低600.00%、75.00%和37.27%;与处理T3相比,处理MT3水解性氮含量、阳离子交换量和生菜株高分别显著提高44.56%、4.01%和11.29%;影响设施生菜地主要细菌群落(门水平)的关键环境因子分别为有机质(29.8%)、pH(24.9%)和速效钾(16.3%)。【结论】施用6000 kg/hm^(2)钙镁磷土壤调理剂,可提高设施红壤pH,降低土壤交换性酸和交换性铝含量,消减土壤酸化,提高土壤肥力,改善细菌群落结构,其配施微生物菌剂可提高生菜株高和Vc含量。

磷基材料修复铅锌矿山重金属污染研究进展

铅锌矿是典型的有色金属矿,铅锌矿的开采很容易产生重金属的污染。针对开采过程中形成的Pb、Zn、Cd、Cu等污染,磷基材料对其有很好的修复效果。文章对修复铅锌矿重金属污染的磷基材料进行了较为系统的总结。按照磷基物质来源,主要划分为天然物质和人工制剂两大类。磷基物质修复Pb的机制有吸附、表面络合以及形成沉淀等,以沉淀作用为主;修复Cd的机制主要为表面络合和共沉淀,较高的pH值使Cd更易形成沉淀;修复Zn、Cu、Ni的机制主要以表面配位、离子交换和生成非晶体物质为主。磷基材料修复铅锌尾矿重金属的影响因素非常多,影响方式也很复杂,包括各种阴阳离子、pH值、含磷物质的形态和用量、重金属的形态和初始浓度等。各影响因子对不同磷基物质修复效果的影响具有复杂性,这跟磷基物质的多样性,性质差异大有关。目前,磷基物质修复铅锌矿重金属污染的研究仍在理论探索层面,实际应用方面略显不足。未来需要对修复效果的影响因素及微界面过程进行进一步的研究,并加强实际应用推广。

中低品位磷矿资源高效利用机制与途径研究进展

磷矿是生产磷肥的原料,是不可再生的重要战略资源。高品位磷矿开采过度,面临枯竭。充分利用中低品位磷矿,是磷资源可持续高效利用的关键。中低品位磷矿有效磷含量低,提高磷的活化利用效率是综合利用中低品位磷矿的核心。然而,对中低品位磷矿的利用大多重视物理和化学方法的活化效应,忽视了植物自身根际效应的活化作用。植物通过调控根系形态与生理,以及根际互作效应,促进对中低品位磷矿养分的活化与吸收。这种基于根际过程的生物活化是磷资源高效利用的重要途径。本文在总结中低品位磷矿中磷的活化方法的基础上,提出了通过强化作物根际效应,挖掘植物的生物学潜力,提高作物对中低品位磷矿的综合利用效率,为磷资源的可持续利用提供科学依据。本文主要从根际效应层面剖析了中低品位磷矿高效利用的技术原理与途径。充分发挥作物高效利用磷的生物学潜力,有效利用作物的根际特性,实现土壤–作物–磷肥的匹配,开发"绿色"新型磷肥将是未来实现磷资源可持续利用的有效途径。加强磷矿中全量养分的综合利用也是未来研究的重点方向。

利用花岗岩锯泥制备瓷砖的实验研究

以花岗岩锯泥为主要原料,掺入少量高岭土,研究了以不同烧成温度制备瓷砖的工艺。探究了配方与温度对破坏强度、断裂模数、吸水率、密度等性能的影响。结果表明,烧成温度为1150℃时不掺高岭土,即可制备出性能指标符合GB/T 4100—2006的陶瓷砖,其破坏强度12.6 MPa、断裂模数12.3 MPa、吸水率0.24%、视密度2.27 g/cm^(3)。结果为解决花岗岩锯泥堆存带来的各种问题提供了一条高值利用的技术路径。

云南某风化磷矿浮选试验研究

针对云南某风化矿开发利用的问题,经过系统性工艺研究,开发出了一套适用于风化矿的擦洗-浮选联合工艺流程。通过该工艺处理后,将风化矿从P_(2)O_(5)、MgO、SiO_(2)的质量分数从23.52%、1.0%、26.0%,提升到精矿的28.07%、0.85%、19.89%,满足了下游化工企业的生产要求,为其开发利用提供了技术依据。

我国胶磷矿浮选药剂研究进展

我国磷矿资源丰富,以难选的中低品位胶磷矿为主。泡沫浮选是分选此类磷矿最有效的方法,浮选药剂是浮选中最重要的影响因素之一。从介质调整剂、絮凝剂、起泡剂、抑制剂及捕收剂等方面综述了胶磷矿浮选药剂在选矿工艺、药剂开发及机理研究等方面的最新进展,重点归纳了国内外磷矿抑制剂和捕收剂的研究现状与热点。药剂分子间的协同效应、多功能基药剂合成及药剂复配在处理中低品位胶磷矿时表现出了良好的分选效果,研制新型绿色高效、经济环保的捕收剂和抑制剂将是胶磷矿浮选药剂的重要发展方向。

基于煅烧磷尾矿的磷石膏无害化处理工艺研究

磷石膏是磷酸生产过程中的工业副产物,磷尾矿是磷矿选别过程中产生的固体废弃物,二者大量堆存不仅占用土地资源,还严重污染环境,制约了磷化工行业的高质量发展。为实现磷尾矿资源化利用和磷石膏的无害化处理,本文提出了以煅烧磷尾矿无害化处理磷石膏的新路径,探究了水洗次数、磷尾矿煅烧温度、静置时间、硅酸盐水泥掺量对磷石膏中水溶性磷和水溶性氟的固化效果,结果表明:将1次水洗磷石膏配制成质量分数30%的料浆,与850℃下煅烧的磷尾矿和0.5%的普通硅酸盐水泥混合,搅拌、抽滤后静置3 d,所得磷石膏浸出液中水溶性磷质量浓度低于仪器检出限、水溶性氟质量浓度降至7.94 mg/L,pH为8.5,达到第Ⅰ类一般工业固体废物排放标准。研究成果可为磷尾矿和磷石膏的有效处理处置提供参考。

富水白云岩斜井注浆堵水技术应用研究

针对昆阳磷矿二矿胶带斜井开拓过程中遇到的水害问题,运用地质雷达和探水孔对巷道围岩的富水情况进行超前探测,查明了巷道围岩的破碎程度和富水特征,根据富水性探测结果,针对性地制订注浆堵水方案,由于巷道围岩属于节理裂隙发育的硬质岩,弱富水破碎带设计采用水泥注浆,强富水破碎带设计采用马丽散E化学注浆。在现场开展注浆试验,通过对比注浆前后的单孔涌水量和区段涌水量来评估注浆堵水效果,试验结果表明:化学浆液渗透性好,凝固时间短,平均堵水效率为76.6%,水泥-水玻璃浆液则为70.5%;通过对工作面分区段预注浆,能有效封堵涌水通道,改善工作环境和围岩条件,优化支护设计,每米支护成本降低了20%。研究成果可为类似地质条件下的巷道水害治理提供参考。

破碎软弱围岩巷道耦合支护技术研究

受开采扰动破碎围岩巷道容易发生变形破坏,是矿山深部开采面临的重要支护难题。以昆阳磷矿二矿破碎、极破碎地段巷道破坏为研究背景,采用有限元分析方法分析巷道开挖后围岩位移、应力分布特征、塑性区范围。研究发现巷道开挖后两帮出现拉伸破坏,拱肩部位产生大量的剪切塑性区,顶板区域发生贯通的变形破坏机理。因此,提出采用钢拱架、锁脚锚杆、钢筋网、连接筋、喷混凝土耦合支护形式防止巷道坍塌。通过现场应用表明:采用此耦合支护技术可有效控制破碎软弱巷道围岩的变形,支护效果良好。研究结果为类似工程地质条件下的巷道支护提供了借鉴。

磷矿硅渣合成NaA型分子筛及应用于湿法磷酸脱氟的研究

湿法磷酸中氟的存在会影响磷酸的品质,需要将其脱除。而磷矿硅渣如果不加以处理,会造成严重污染。采用磷矿硅渣为原料合成NaA型分子筛,探究硅源溶液pH对分子筛合成的影响,通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对NaA型分子筛进行表征,对NaA型分子筛的晶型结构和表面形貌进行了讨论分析;以分子筛为脱氟剂,对湿法磷酸脱氟,考察了分子筛颗粒大小、过柱时间和次数对脱氟效果的影响。结果表明,将磷矿硅渣制成硅源溶液和铝源溶液后,添加铝酸钠使凝胶混合物组成为Si:Na:Al:F = 1:5.1~7.4:1~2.3:4.27水热晶化合成NaA型分子筛,硅源溶液的pH降低时会得到冰晶石(Na3AlF6)。使用NaA型分子筛对湿法磷酸脱氟,分子筛颗粒大小为1~1.6 mm,过柱时间为30 min,过柱3次时脱氟率最高达到47.21%。

解磷微生物协同磷矿粉强化植物修复铅污染土壤机制的研究进展

植物修复重金属铅(Pb)污染土壤已成为矿区生态恢复的重要途径之一,解磷微生物、磷矿粉强化植物对重金属的修复机理已成为土壤生态恢复的研究热点。基于此,本文综述了解磷微生物的解磷机制及其固化土壤Pb的生物化学过程,分析了磷矿粉施用改变土壤重金属Pb存在形态的化学过程,剖析了解磷微生物—磷矿粉协同作用对植物促生作用及改变Pb形态提高植物耐性的生物化学过程。(1)解磷微生物通过生物吸附和生物转化方式将Pb与土壤中游离的磷酸根(PO_(4)^(3-))结合形成沉淀,降低Pb在土壤中的迁移,缓解重金属毒害;(2)解磷微生物分泌有机酸、磷酸酶、植酸酶和C-P裂解酶等将磷矿粉转化为可溶性磷酸盐与Pb结合,强化对Pb的钝化;(3)磷矿粉通过沉淀、吸附络合和离子交换的方式改变Pb在土壤中的形态;同时磷矿粉游离出的PO_(4)^(3-)被植物吸收后可以改变Pb^(2+)在植物细胞内的形态与分布,以磷酸盐沉淀的形式分布于根系表面细胞壁或液泡内,减少植物地上部Pb^(2+)的累积;(4)总结了解磷微生物协同磷矿粉与植物修复土壤Pb污染的共存体系优势,并对今后相关研究的深入开展进行展望,旨在为我国Pb污染土壤修复提供参考。

云南晋宁尖山低品位磷矿石浮选试验研究

为经济合理的利用云南晋宁尖山低品位低磷高镁磷矿石,将其与高磷低镁配矿浮选。通过不同配比、单反浮选试验,研究其可选性及其药剂制度。结果表明:低品位磷矿石与高磷低镁磷矿石的质量比为1∶2、磨矿细度≤0.074 mm达到92%、硫酸用量为18.0 kg/t、YP6用量为3.0 kg/t、磷酸用量1.5 kg/t时,获得精矿的P_(2)O_(5)质量分数29.84%、MgO质量分数0.72%、Al_(2)O_(3)质量分数0.82%,产率75.95%、回收率93.70%、尾矿P_(2)O_(5)质量分数6.33%。

昆明地区某中低品位胶磷矿浮选试验研究

昆明地区某中低品位胶磷矿属于海相沉积大型层状磷块岩矿床,采用单一反浮选试验流程,研究其可选性以及最佳药剂制度。试验结果表明:采用原矿P_(2)O_(5)品位为24.46%,MgO含量为5.58%的矿石进行试验,当磨矿细度-0.074 mm达到89.97%,硫酸用量为16.0 kg/t,捕收剂YP6用量为2.0 kg/t,磷酸用量1.5 kg/t时,采用一次精选单一反浮选流程,可获得P_(2)O_(5)品位为31.07%,MgO为0.66%的合格磷精矿,P_(2)O_(5)回收率为89.95%的选矿指标。