白云鄂博尾矿微波还原除铁制备CAS系微晶玻璃工艺研究

利用“微波还原-磁选”除铁后的白云鄂博尾矿制备了CaO-Al2O3-SiO2（CAS）系微晶玻璃。借助差热分析、扫描电子显微镜和X射线能谱分析研究了CAS系微晶玻璃经680℃核化后不同晶化温度（870～930℃）对其析晶行为、显微形貌和性能的影响。结果表明：此CAS系微晶玻璃相组成随晶化温度的升高由长石相转变为辉石相，同时微晶玻璃中晶体形态逐渐长大，由方块状小颗粒微晶发育成板条状以及大颗粒的雪花状和方块状的“骨架”微晶；而且适当提高晶化温度有利于微晶玻璃的烧结致密化，进而提高其力学性能，900℃晶化处理的微晶玻璃抗折强度和密度分别为181．2MPa和3．1g·cm～，而且其耐酸碱性能很好。本研究对于开发微晶玻璃新产品、新工艺有重要的指导意义。

白云鄂博超级铁精矿固相烧结制备M型锶铁氧体

以白云鄂博超级铁精矿为原料,采用固相烧结法合成了M型锶铁氧体。通过采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、振动样品磁强计(VSM)对合成样品进行检测,考察了不同烧结温度和保温时间对M型锶铁氧体磁粉物相、形貌及磁性能的影响。结果表明:在烧结温度1200℃、保温时间1~5 h的条件下,利用超级铁精粉均可制备出性能良好的M型锶铁氧体,其样品均为单一的磁铅石相,晶粒呈规则的六角形板状结构,其饱和磁化强度(MS)和剩余磁化强度(Mr)在1200℃、保温时间3 h的条件下达到最大值,分别为71.89和36.32 A·m2/kg,而矫顽力(HC)随保温时间的延长递减。相较于纯Fe2O3粉末及其他超级铁精粉,采用白云鄂博超级铁精矿制备的锶铁氧体矫顽力明显提高。

稀土尾矿制备分子筛对CO_(2)气体的吸附及动力学

【目的】分析稀土尾矿的物化特性,制备分子筛,并探寻吸附CO_(2)气体过程中的动力学模型。【方法】采用水热法合成稀土尾矿分子筛,研究CO_(2)气体吸附性能;采用热重质谱和热分析动力学的方法,分别探讨分子筛最佳合成条件下的硅元素与铝的质量比、吸附温度和分子筛表面吸附过程的反应模型。【结果】在硅元素与铝的质量比为1:1.5、温度为50℃时,合成的分子筛吸附能力最强,对CO_(2)气体的吸附容量最大,为0.15 mmol/g,原因是合成的分子筛增大原尾矿近百倍的比表面积,形成有利于吸附CO_(2)气体的介孔结构;并将稀土尾矿带有的铁元素活化,融入分子筛骨架中形成吸附CO_(2)气体的活性中心;分子筛表面CO_(2)气体动力学吸附过程与Fractional模型的拟合度最高。【结论】稀土尾矿活化后制备的分子筛具有一定的吸附CO_(2)气体能力,吸附CO_(2)气体动力学符合Fractional模型。

白云鄂博富钾板岩磁选除铁试验研究

白云鄂博富钾板岩含有钾长石,可用于化肥、陶瓷等行业。但钾长石与磁铁矿、石英等矿物共伴生,嵌布粒度细,比较难选。在富钾板岩工艺矿物学分析的基础上,采用"弱磁选-强磁选"工艺对富钾板岩进行磁选除铁实验研究,考查了不同磨矿粒度、磁场强度对磁选指标的影响。

某辉钼矿尾矿提取石英的实验研究

针对黑龙江某辉钼矿尾矿进行了矿物分析,结果显示该尾矿中石英的含量为70.63%,铁矿物含量为1.56%。为了提取其中的铁和石英,提高资源利用率,采取"尾矿磁选-酸浸-碱法浮选"的实验流程,在磁场强度为160 k A/m时取得了铁精矿品位21.12%,回收率85.83%;采用硫酸浓度为60%、固液比为4、温度为20℃、反应时间为120 min的酸浸实验得到了SiO_2含量为91.48%的酸浸精矿;通过碱法浮选最终获得了SiO_2含量为98.14%,氧化铝含量为0.52%的石英精矿。

Ni改性对稀土尾矿NH_(3) -SCR脱硝性能的影响

采用水热法制备不同比例Ni改性稀土尾矿催化剂,通过XRD、BET、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD和XPS等表征手段分析Ni改性对催化剂性能的影响.结果表明,Ni改性可明显提升稀土尾矿催化剂NO_(x)转化率,6%Ni/稀土尾矿催化剂的NO_(x)转化率在300℃时达到85%,N_(2)选择性在250~300℃的温度范围内可达到76%以上.改性后催化剂中生成了分散性较好的NiFe_(2)O_(4)物质,比表面积增至75.12m^(2)/g,催化剂的酸性位点增加,有利于催化剂表面吸附更多的氨气,Ni离子起到传递电子的作用,使得Fe^(2+)转化为Fe^(3+),Fe元素化学价态升高,铁离子最外层电子的不稳定性增加,氧化能力增强,有助于催化剂表面氨吸附物种的活化,有利于脱硝反应的进行.

赤铁矿微波还原焙烧-弱磁选工艺研究

以活性炭为还原剂，氩气为保护气，采用微波还原焙烧的方法，将3种低品位赤铁矿还原为磁铁矿，并研究了微波还原焙烧温度、碳含量、保温时间及微波输出功率对其磁选指标的影响规律。结果发现：相同质量3种赤铁矿进行微波还原焙烧，随配碳量的增加，其升温速率加快，且3种赤铁矿具有相似的微波还原焙烧规律，即：在570—650℃、理论配碳量、微波输出电压220V及保温10min的条件下，其还原产物弱磁选后的品位和回收率均达到最佳，且磁铁精矿经细磨．二次磁选后，铁品位均能提高到60％以上。该研究对开发低品位赤铁矿的选冶技术新流程有重要的指导意义。

SO2对稀土精矿催化剂NH3-SCR脱硝催化性能的影响

抗硫性能是评价脱硝过程中催化剂性能的关键指标,研究SO2对催化剂理化特性的影响对催化剂脱硝应用具有重要意义。通过焙烧处理白云鄂博稀土精矿得到稀土精矿催化剂,利用催化剂抗硫性能实验台,结合SEM、BET、XRD和FT-IR,分析了O2、NH3、NO气氛下SO2在催化剂表面的吸附及不同SO2浓度对催化剂催化脱硝性能的影响。结果表明,SO2对稀土精矿催化剂脱硝性能有显著的促进作用,300℃时,NO转化率从28%提高至50%,350℃时,NO转化率从42%提高至75%;SEM、BET和XRD结果表明催化剂抗硫性能测试前后的物理结构和化学组成基本保持不变,稀土精矿催化剂具有较好的抗硫性能;FT-IR结果证实SO2的吸附使稀土精矿催化剂表面B酸性位点增多,催化剂对NH3的吸附能力增强,因此有利于提高催化剂活性。研究结果可为白云鄂博稀土精矿催化剂NH3-SCR脱硝应用过程中抗硫性能提供有价值的基础数据参考。

包钢稀土尾矿对活性炭还原NO的影响

为了验证稀土尾矿高温下催化煤自身的焦炭还原NO_x,采用立式管式炉进行煤质活性炭还原NO的实验。分析稀土尾矿在不同温度、不同添加量情况下对活性炭还原NO的影响。结果表明:无氧环境下,活性炭单独和NO几乎不反应;添加稀土尾矿后,NO的浓度明显下降,并且伴随着CO_2的产生,当温度为900℃、添加量为30%时,脱硝率为41.62%;环境在900~950℃温度段时,相比其他温度脱硝速率较快,还原NO的量较多。

对包钢稀土矿进行多孔陶瓷材料的制备与研究

为了更好的探究包钢稀土矿的烟气脱硝机理,利用有机泡沫浸渍法将包钢稀土矿粉末制成多孔陶瓷材料,从而经过实验探究,得到一套面向包钢稀土矿制备多孔陶瓷的配方。实验表明:聚氨酯海绵作有机泡沫体,采用质量分数为20%的NaOH溶液处理,并经质量分数1%的羧甲基纤维素(CMC)处理后,聚氨酯海绵表面粗糙度增加,亲水性能得到了改善,挂浆量也明显增加~[1]。得到相应配方:浆料的固相含量(wt%)为65%,CMC加入量为1%,十二烷基苯磺酸钠加入量为1%,无水乙醇加入量为3%,20%的硅酸钠溶液加入量为30%,PH值控制在10~12左右,可获得高固相含量、均匀稳定、流变性良好、适于浸浆的稀土矿浆料。采用玻璃棒滚压法成型的生坯挂浆均匀,无堵孔现象,成型后的生坯需在60℃下干燥12 h才能进行烧结,实验的最佳烧结温度为1050℃。制得的包钢稀土矿多孔陶瓷结构体脱硝性能良好,孔隙率较高。

包钢尾矿配加瓦斯灰微波磁化焙烧—磁选试验

包钢选矿厂的尾矿铁品位为17.84％,包钢炼铁厂的高炉瓦斯灰铁品位为31.90％、碳含量为29.18％,为了探索这2种工业固体废渣高效综合利用的途径,以瓦斯灰中的活性焦炭为还原剂,以尾矿和瓦斯灰中的赤铁矿为被还原对象,进行了微波加热还原焙烧工艺条件研究,并对焙烧产物进行了磨选工艺条件优选.结果表明：粒度均为74 ～0 μm的尾矿与高炉瓦斯灰按质量比100：25混合,在570℃下微波磁化焙烧10 min,焙烧产物磨至33～0μm后进行弱磁选（80 kA/m）,可获得铁品位为54.50％、铁回收率为83.20％的铁精矿.因此,包钢的这2种工业固体废渣可进行资源化利用,其经济社会价值巨大.

基于TG-FTIR研究尾矿对褐煤的原位催化脱硝

针对褐煤燃烧过程中产生的NO及还原气体,采用热重红外联用技术研究尾矿加入后褐煤燃烧特性、NO生成量及还原气体的变化.结果表明,尾矿的加入对水分析出温度和挥发分燃烧温度的影响较小,但焦炭的起始燃烧温度相对降低,促进了焦炭燃烧阶段的进行.褐煤燃烧过程产生的还原气体主要为CH_4,NH_3,CO及脂肪烃类(—CH_2),尾矿的加入催化了NO与还原气体的反应,低温条件下以NH_3还原NO为主,且尾矿催化存在选择性,其对CO还原NO的催化强度较其他几种气体弱.

γ-Al2O3酸性修饰稀土尾矿NH3-SCR脱硝性能

为增加脱硝催化剂的酸性位点和比表面积,以稀土尾矿为活性主体,通过物理球磨方式添加γ-Al2O3,制得NH3-SCR催化剂,脱硝温度为100~400℃.结果表明:原尾矿脱硝活性为7.6%,γ-Al2O3的脱硝活性为9.4%,稀土尾矿添加50%γ-Al2O3脱硝活性达到了64.8%,即添50%γ-Al2O3后加极大程度地提高了尾矿的脱硝活性.XRD实验结果表明:Al2O3不会与尾矿成分发生反应生成新的物质.SEM实验结果表明:当添加γ-Al2O3低于50%时,γ-Al2O3均匀分散在尾矿表面,当添加65%γ-Al2O3和80%γ-Al2O3时,γ-Al2O3发生团聚,分散性较差.NH3-TPD实验结果表明:添加γ-Al2O3为脱硝催化剂增加酸性位点,但是当添加γ-Al2O3过低时(15%、35%),吸附NH3量不足,催化反应进行不完全.BET实验结果表面:添加γ-Al2O3可以增加尾矿的比表面积.

CO气氛下稀土尾矿的催化脱硝特性研究

对白云鄂博稀土尾矿的催化脱硝性能进行了研究。结果表明:该稀土尾矿具有良好的催化脱硝性能;随着温度的升高和碳氮比的增大,尾矿的脱硝效率明显提升,当碳氮比为4∶1、温度为900℃时,未焙烧尾矿催化下NO转化率高达97%。稀土尾矿中的Fe元素主要以Fe2O3和Fe3O4形式存在,在尾矿催化CO还原NO过程中,Fe元素向低价态转变;Fe类物质的增多以及多种物质的协同作用均可提高尾矿的催化脱硝活性。天然尾矿中含有大量的Ce^3+;在CO还原气氛下,尾矿中Ce^3+含量进一步增加,提高了尾矿的脱硝性能。程序升温还原实验结果表明尾矿具有优异的还原能力。

添加稀土尾矿对烟煤燃烧NO_x排放特性的影响

在O_2/CO_2气氛下,采用立管炉研究添加稀土尾矿对烟煤燃烧过程中NO_x释放的影响,分别研究温度、稀土尾矿添加量及粒径对脱硝效率的影响.结果表明:0.1g的烟煤添加稀土尾矿后,当反应温度为1 000℃,稀土尾矿添加量为0.05g,粒径为48μm^58μm时,稀土尾矿的脱硝效率是最高的,最大脱硝率占0.1g烟煤产生的NO_x总量的60%.稀土尾矿降低NO_x主要由异相催化还原引起,通过对比分析尾矿反应前后的XRD发现,稀土尾矿形成的固溶体体现了稀土尾矿中物质的协同作用.

钠盐焙烧稀土精矿的加压浸出动力学

研究了从钠盐焙烧稀土精矿中高压酸浸稀土,分析了高压酸浸动力学。稀土精矿经高温焙烧,其中的氟碳铈矿和独居石全部分解为氧化稀土(RExOy)。焙砂水洗后进行高压酸浸,考察了浸出温度、浸出时间、盐酸浓度、液固体积质量比对稀土浸出率的影响。结果表明:在75℃下浸出50 min,控制盐酸浓度7 mol/L、液固体积质量比10 mL/1 g、压强在3 MPa条件下,稀土浸出率达89.4%;在40~50℃条件下,反应表观活化能Ea=29.55 kJ/mol,机制函数为ln(1-x)/3+(1-x)^(-1/3)-1=kt,表明反应受产物层界面传质和扩散共同控制;在75~125℃条件下,反应表观活化能Ea=4.41 kJ/mol,机制函数为1-3(1-x)^(2/3)+2(1-x)=kt,表明反应主要受产物跨越惰性物质残留层的扩散反应控制。

硫酸浓度对Mn改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝性能的影响

利用硫酸预处理白云鄂博稀土尾矿,随后采用浸渍法使其负载5%乙酸锰,经微波焙烧制成脱硝催化剂,考察了硫酸浓度(0、0.5、1、3 mol/L)对催化剂脱硝性能的影响。通过XRD、NH_(3)-TPD、H2-TPR和XPS对催化剂进行了表征。脱硝活性测试结果表明:催化剂在100~250℃的脱硝活性随着硫酸浓度的增加先提高后降低,当硫酸浓度为0.5 mol/L时达到最佳。较高浓度(3 mol/L)的硫酸大幅度降低了催化剂的低温活性。0.5 mol/L硫酸处理的催化剂具有较宽的温度窗口,在150~250℃范围内均有较好的活性,200℃时氮氧化物转化率达到92%。表征结果表明:负载的Mn元素以非晶态存在或高度分散在稀土尾矿表面;随着硫酸浓度的增加,催化剂表面Mn4+的浓度降低,其NH_(3)吸附能力和氧化还原能力均降低,从而脱硝性能降低。

矿物材料在催化脱硝方面的应用进展

近年来,在传统催化材料的研究基础上,伴随着矿物材料应用的不断发展,催化材料和矿物材料的研究者们认识到矿物经过处理后可以作为催化剂或者催化剂载体使用。锰矿、稀土矿、铁矿、蒙脱石、高岭土、坡缕石等,在经过一系列物理化学方法处理后可用于制备催化剂且有较好的催化性能。一部分金属氧化物矿物具有较好的氧化还原能力,用来做催化剂的活性组分;而另一部分矿物因其具有一定的特性,如比表面积大、孔隙结构丰富和能提供酸位点等优点,可以用来做催化剂的载体。上述矿物经过长期的地质演变形成特殊的物理结构和存在状态,充分挖掘矿物原有的表面性质、活性位点、价键形态等微观信息,并通过一系列的改性处理方法,可制备出高效绿色的催化产品。

稀土尾矿矿物学分析及微波焙烧对其催化脱硝性能的影响

利用X射线荧光光谱分析仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、矿物特征自动定量分析系统(AMICS)、热重-质谱联用(TG-MS)对稀土尾矿的化学组成、矿物组成、矿物嵌布特征进行研究。结果表明:稀土尾矿矿物组成复杂,嵌布粒度很细。稀土尾矿中铁元素主要赋存于赤铁矿、磁铁矿和黄铁矿中,稀土元素主要赋存于氟碳铈矿和独居石中。选取300℃、350℃、400℃、450℃和500℃五个温度对稀土尾矿进行微波焙烧处理。实验结果显示,经过400℃焙烧后的稀土尾矿催化脱硝率最高,当反应温度为900℃时,脱硝率可达96.1%。对经过400℃微波焙烧的稀土尾矿进行下列表征分析:XRD显示经过400℃微波焙烧后矿物有两个Fe 2O 3特征峰消失;SEM显示矿物表面出现了一些裂缝和孔隙,且矿物表面有不同程度的坍塌;程序升温还原(H 2-TPR)显示经过400℃焙烧后矿物还原温度范围变宽,且还原峰出峰温度提前。本研究结果对白云鄂博稀土尾矿的高效综合利用具有一定的指导意义。

微波加热低品位稀土精矿酸浸实验研究

针对稀土精矿高温酸浸焙烧钍难回收、成本高而低温酸浸焙烧又效率低的问题,采用"微波加热低温酸浸"新工艺,研究了低品位稀土精矿硫酸焙烧浸出的过程。实验首先考察了微波加热稀土精矿硫酸焙烧的升温特性,重点探讨了微波加热的焙烧温度、酸矿比、焙烧时间对酸浸矿稀土浸出率的影响,同时考察了不同焙烧温度下水浸渣中钍的残留率。实验结果表明:稀土精矿微波酸浸焙烧的升温速率随着酸矿比和微波功率的增加而加快;而且随着温度的升高、酸矿比和焙烧时间的增加,微波加热酸浸稀土精矿的浸出率提高,其浸出的最佳条件为:焙烧温度220℃,酸矿比1.5,焙烧时间8 min;此条件下的稀土浸出率为92.55%,且水浸渣中的钍未生成焦磷酸钍,可用于下一步提取。与现行的稀土精矿硫酸高温焙烧生产工艺和常规的低温酸浸焙烧工艺相比,微波焙烧低温酸浸工艺更具优势,在保证稀土较高浸出率和后续工艺能回收钍的基础上,将焙烧时间缩短为常规低温酸浸工艺浸出时间的1/15,从而提高了浸出效率。