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[硕士论文] 李杰卫
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:煤炭资源在我国的能源中占主要地位,煤炭的开采利用一方面促进了经济社会的发展,另一方面,煤炭的开采造成了地面的塌陷,破坏了地表的生态环境平衡。为了治理煤矿开采塌陷区,将煤矸石作为塌陷区的土地复垦和充填开采的充填基质,不仅可以消耗大量的煤矸石,减少煤矸石带来的环境污染,而且可以降低地表塌陷的破坏程度。但是煤矸石受外界因素的影响作用较大,极易发生变形,最终导致充填区地表沉降和地表环境产生不同程度改变。因此,煤矸石充填区地表变形特征及其对地表环境的影响是需要研究解决的关键问题之一。
  论文选取潘集矿区的不同粒径大小煤矸石作为复垦试验的充填基质,构建室外试验模型,探究自然堆存状态下不同类型煤矸石变形沉降机理,并且开展不同块度煤矸石颗粒级配数值模拟实验研究,探究不同级配煤矸石颗粒在不同围压下,煤矸石颗粒的峰值强度变化特征以及煤矸石颗粒体应变与轴向应变之间的变形特征;论文主要取得以下结论:
  (1)在自然堆存煤矸石级配充填复垦试验中三个试验模型的沉降速率呈现两阶段变化特征,试验前期模型沉降速率呈现弹性变化,沉降速率曲线整体呈现“波浪型”,且前期各监测周期内模型沉降速率较快,随时间的推移后期模型沉降速率趋于平稳的变化过程,试验后期下沉速率最小;在监测周期内三种级配充填模型沉降值变化不同,各试验模型前期沉降值增加较快,呈线性变化,后期沉降值变化较小,趋于稳定变化。
  (2)降雨和降雪对试验模型沉降速率影响较大。通过对降水前后监测的数据进行分析,降雨和降雪增加了模型矸石堆的荷载,使试验模型短时间内沉降速率增加较明显,并且降雨或降雪量以及降雨持续时间对模型地表沉降变形具有明显的滞后效应。
  (3)通过对比不同数值分析模型,在三个试验模型沉降的前期,AR模型预测数据误差小拟合效果最好,GM模型预测数据拟合效果较差,预测数据拟合曲线波动较大,主要原因是实测数据量较小,不能够体现数据的整体动态变化趋势。在试验模型沉降后期,各预测分析模型的预测值拟合精度提高。
  (4)煤矸石压缩变形试验分析表明,不同级配模型其应力-应变及轴向应变-体应变曲线均呈现三个阶段变化趋势。大粒径煤矸石组模型峰值强度小于小粒径煤矸石组模型,主要是因为部分细颗粒填充了粗颗粒之间的空隙,粗细颗粒之间相互接触咬合,增加了抗压强度。并且随轴向应变增加,单一级配煤矸石模型体积变化较大,混合级配方案模型体积变化较小。
[硕士论文] 李丹
生态学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:随着矿区的发展,大面积的草原被排土场所占用,引发一系列环境、资源和人文矛盾,造成了恶劣的环境与社会影响,只有将开采与复垦工作同时进行才能长久地使草原和矿区达到可持续发展与运作,因此,排土场的复垦刻不容缓。植物复垦措施结合工程措施是目前应用较广的复垦手段,但其复垦效率不佳。本文通过不同修复时期土壤理化性质、土壤重金属、土壤微生物群落的动态变化综合分析了复垦过程中排土场的土壤质量,探索高效修复与重建排土场的措施,为今后提高草原露天煤矿区排土场复垦的效率,改善土壤质量、促进植物、加快受损生态系统的恢复与重建提供理论基础和科学依据。本文主要研究结果如下:
  1)矿区开采与排土场堆积行为使土壤肥力降低,土壤碱性增加,导致土壤处于低下水平;复垦初期土壤肥力呈降低趋势,随着复垦年限的增加土壤质量有所改善,但长达10年的复垦依旧没有使其恢复到原始水平,仅通过沙障结合植物种植的复垦方式,受损生态系统的复垦效果不是很理想,复垦长达10年依旧没有解决由矿区开采造成的恶劣的环境问题,复垦工作效率低下。
  2)相关分析表明,土壤有机质与土壤碳氮比、土壤pH值具显著负相关,土壤全氮与土壤碳氮比呈显著正相关;土壤理化性质与土壤重金属含量之间存在紧密联系,其中土壤pH值与土壤砷元素含量呈显著负相关性;土壤砂砾含量与土壤铁元素、铬元素、锰元素具显著负相关性,而土壤粉粒含量则反之。
  3)随着复垦年限的变化,土壤细菌群落的结构组成没有发生显著改变,但其丰富度发生了显著的变化,表征土壤细菌群落对环境的变化较为敏感。随着复垦年限的增加,土壤真菌群落的结构组成、其丰富度以及动态分布均发生显著的变化,即土壤环境的变化对土壤真菌群落的影响更深入,表征土壤真菌比土壤细菌对环境的敏感程度高许多。
  4)相关分析表明,复垦过程中土壤微生物与土壤速效养分呈显著正相关,其中土壤细菌群落与土壤速效磷、土壤蔗糖酶活性呈显著正相关,土壤真菌群落与土壤碱解氮呈显著正相关;而土壤pH值、土壤电导率与土壤真菌群落、复垦后期土壤细菌群落呈显著负相关,其中土壤pH值与.SCG.菌纲与TK10菌纲呈极显著负相关,土壤速效磷与茶渍纲呈显著正相关,土壤碱解氮与土壤β-变形菌纲、放线菌纲、粪壳菌纲、银耳纲、黑粉菌纲、虫囊菌纲呈显著正相关。
[硕士论文] 卢绿荣
矿物加工工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:捕收剂是浮选分离各种矿物最重要的一类药剂,浮选技术的进步与发展,在很大程度上依赖于浮选捕收剂的发展与应用。本文采用密度泛函理论研究了常见硫化矿浮选捕收剂分子结构对电子态密度的影响,构建浮选捕收剂分子结构与电子性质的关系,并系统研究了S.S型、O.O型、N.N型、S.N型、O.N型和S.O型等六种不同类型的捕收剂分别与铜、铅、锌、铁四种二价金属离子的作用,通过作用构型、螯合结构和电子态密度等角度进行研究,主要研究结果如下:
  (1)硫化矿浮选捕收剂分子结构和性能与态密度的关系。电子态密度有助于判断浮选药剂的电子活性和键合能力,为研究浮选药剂的捕收性和选择性提供了有效可行的依据。
  (2)S.S型螯合捕收剂与金属离子作用的特点。乙黄药与金属离子作用时,其活性基团中单键硫原子和双键硫原子处于共振态,具有相同的电化学活性;乙黑药与金属离子作用时,其活性基团中单键硫和双键硫出现了共振效应,使得乙黑药中磷原子与硫原子的双键消失;乙硫氮中的单键硫原子和双键硫原子与金属离子作用时发生了共振效应;铅离子与乙黄药、乙黑药、乙硫氮和巯基苯并噻唑的作用构型均为锥型,且铅离子在顶部。
  (3)O.O型螯合捕收剂与金属离子作用的特点。油酸与金属离子作用时,油酸分子中单键氧原子和双键氧原子均参与反应,且油酸与铜和铁作用较强;金属离子与水杨羟肟酸的羟基氧和羰基氧都发生了成键作用,且金属离子与羟基氧的作用更强;对甲苯胂酸与金属离子作用时,不仅两个羟基氧有成键活性,砷原子也会发生成键作用;铅离子与油酸作用构型仍为锥型,铅离子在顶部。
  (4)N.N型螯合捕收剂与金属离子作用的特点。伯胺只与铁离子发生成键作用,仲胺只与铜离子发生成键作用,叔胺与四种金属离子都不发生成键作用,说明叔胺中的氮原子已经不具有配位能力了。
  (5)S.N型螯合捕收剂与金属离子作用的特点。N,N乙撑硫脲与铜离子、锌离子和铁离子都不作用,只有铅离子与N,N乙撑硫脲中的硫原子产生了成键作用,且作用也非常弱,说明N,N乙撑硫脲几乎不能与金属离子成螯合物。
  (6)O.N型螯合捕收剂与金属离子作用的特点。8-羟基喹啉中羟基氧的键合能力比氮原子的更强。水杨醛肟中的氮原子以及与苯环相连的羟基氧都与金属离子发生了成键作用,金属铁离子与水杨醛肟的作用最强。铅离子与8-羟基喹啉和水杨醛肟作用后的构型均为锥型,且铅离子在顶部。
  (7)S.O型螯合捕收剂与金属离子作用的特点。硫代羧酸与铜离子作用最强,而硫代羧酸与铁离子不发生成键反应。硫代羧酸与铅离子的构型为锥型,铅离子在顶部。
[硕士论文] 朱亚威
环境工程 黑龙江科技大学 2018(学位年度)
摘要:煤矿开采造成严重的生态破坏,准确的地表沉陷预测结果是提出有针对性的生态修复措施的必要保障。本文以鹤岗市交通煤矿为例,研究了煤矿开采地表移动变形规律,提出了相应的生态修复措施。论文主要成果如下:
  鹤岗市交通煤矿煤层开采走向最终下沉实测值及走向水平移动最终实测值分别为1172mm与324mm,最大倾斜值为56.3mm/m,水平变形最大值为21mm/m,走向综合边界角为63.6°,充分采动角为65.2°,综合移动角为52.8°。
  概率积分法拟合实测曲线,求得概率积分法预测参数:下沉系数q=0.59,主要影响角正切值tanβ=2.21,开采影响传播角=87.5°水平移动系数b=0.27,拐点偏移距S=38m。
  利用FLAC3D数值模拟对鹤岗市交通煤矿煤层及上覆岩层建立模型,得到最大下沉值为1053mm,最大水平位移值为292mm。
  FLAC3D数值模拟地表移动变形效果不如概率积分法,而概率积分法预测的准确性亦有待提高。本文对概率积分法进行修正,得到地表下沉修正范围为0.0068W0~0.09W0(W0为概率积分法预测最大下沉值),修正值大小为0.05W0,修正误差值6.50%。走向水平移动修正范围为0.009U0~0.07U0(U0为概率积分法预测水平最大移动值),修正值为0.074U0,修正误差值为6.68%。修正误差值在6.50%与6.68%以内,修正后地表下沉及水平移动值与实测值相差较小。利用倾向实测值与概率积分法验证修正范围及修正值,倾向地表下沉修正误差值为4.54%,倾向水平移动修正误差值为6.32%,表明地表下沉及水平移动修正公式合理。
  本文得到鹤岗市交通煤矿工作面开采地表移动变形规律:随着开采工作面的推进,采空区范围增大,地表产生最大下沉值处均为采空区上方中央位置,地表下沉值关于采空区中央最大下沉值对称,水平位移曲线基本关于采空区中央反对称。对鹤岗市交通煤矿地表移动变形情况有针对性的提出生态修复措施,以减缓对生态环境的影响。
[博士论文] 由晓芳
矿物加工工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:长焰煤储量丰富,是我国煤炭资源的重要组成部分。但由于长焰煤变质程度低,表面含氧官能团丰富、亲水性强、可浮性差,采用浮选等常规工业提质方法对其进行高效利用受到极大的限制。如何有效对长焰煤表面润湿性进行调控,改善长焰煤表面疏水性,成为长焰煤提质利用的技术关键。
  本论文以神东煤炭集团大柳塔选煤厂的长焰煤为研究对象,利用壬基酚聚氧乙烯醚对长焰煤表面润湿性进行调控,采用分子模拟和试验相结合的研究方法,查明了不同环氧乙烷加成数的壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO-8、NPEO-10和NPEO-12)在神东长焰煤表面的吸附特性及对润湿性的影响规律,从分子层面揭示了壬基酚聚氧乙烯醚对长焰煤润湿性的微观调控机制,为神东长焰煤的高效提质利用提供了理论依据和技术支持。
  FTIR、XPS和13C-NMR分析结果表明,神东长焰煤的芳碳率为0.66、芳香结构中芳香桥碳与周碳之比为0.14、脂肪结构以亚甲基和次甲基的存在形式为主;主要含氧官能团-C-O、-COOH和>C=O的比例约为8∶2∶1;结合元素分析数据,构建的神东长焰煤大分子结构模型分子式为C97H92O13。
  壬基酚聚氧乙烯醚在神东长焰煤表面的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程为自发进行的、氢键作用为主的物理吸附,符合准二级动力学方程,由颗粒内扩散和液膜扩散共同控制;随着环氧乙烷加成数的减少,吸附过程的自发性逐渐增强,表明壬基酚聚氧乙烯醚在神东长焰煤表面的结合能力逐渐提高。
  壬基酚聚氧乙烯醚可以对神东长焰煤表面润湿性实现有效调控。随着壬基酚聚氧乙烯醚浓度的提高,长焰煤表面的接触角呈现先增大后减小的趋势,在临界胶束浓度(CMC)附近达到最大值,并且NPEO-8、NPEO-10和NPEO-12所获得的最大接触角基本相同;长焰煤达到最大接触角时,NPEO-8、NPEO-10和NPEO-12对应的浓度分别为35.32mg/L、45.26mg/L和60.83mg/L,说明改善长焰煤表面疏水性的效率顺序为NPEO-8>NPEO-10>NPEO-12。壬基酚聚氧乙烯醚的吸附(浓度低于CMC)能够显著降低煤-水体系的粘附功,降低煤-水体系粘附功的能力顺序为NPEO-8>NPEO-10>NPEO-12。经过壬基酚聚氧乙烯醚(浓度低于CMC)作用后,长焰煤的zeta电位绝对值减小,表面C/O比值增大,长焰煤表面含氧官能团含量明显减少,揭示了壬基酚聚氧乙烯醚提高神东长焰煤表面疏水性的宏观机理。
  基于神东长焰煤大分子结构模型,采用分子模拟技术构建了神东长焰煤聚集态结构模型;分子动力学模拟研究表明,壬基酚聚氧乙烯醚的极性基与长焰煤表面的极性基团发生了吸附,非极性碳链高度缠绕在一起,指向体相水,揭示了壬基酚聚氧乙烯醚改善长焰煤表面疏水性的微观机制;随着环氧乙烷加成数的降低,壬基酚聚氧乙烯醚与长焰煤表面的相互作用能的绝对值逐渐增大、氢键(氢键的供体为长焰煤、受体为壬基酚聚氧乙烯醚)数量逐渐增多、所形成的长焰煤/壬基酚聚氧乙烯醚/水三相体系中水分子的扩散系数逐渐提高,说明壬基酚聚氧乙烯醚与长焰煤表面的吸附结合能力以及吸附改性后长焰煤表面的疏水性逐渐提高,与吸附特性和润湿性能试验研究的结论一致。
[硕士论文] 魏娟
化学 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着电子信息工业的发展以及镓应用领域的拓展,金属镓的战略地位也越来越凸显。镓是美国、日本、中国及欧盟近年来列为紧缺战略资源的金属。四川的攀枝花市的钒钛磁铁矿是我们国家很有名的共生矿,也是西部地区重要的资源,该市的钒钛磁铁矿中的金属镓的储量约有9.24万吨,占国内镓储量的54~55%。我国大多数研究都是针对粉煤灰、铝土矿、闪锌矿等经冶炼之后的废渣之中镓的分离和富集,而对于钒钛磁铁矿以及尾矿中的镓的分离、富集、回收的研究较少。此外,由于钒钛磁铁矿、提钒尾渣中镓的利用的技术也不成熟,导致了很多镓资源的浪费。针对这种情况,本文以攀枝花钒钛磁铁矿尾矿为对象,着重研究和比较了树脂、泡沫塑料吸附法及乙酸丁酯萃取法对该类矿种镓的分离富集效果,并探索一种简单实用、成本低廉的测定方法,以期为类似矿产资源的综合利用提供可参考的理论依据和实际指导。论文所完成的主要工作及结论如下。
  1.717氯型强碱性阴离子交换树脂吸附镓,静态吸附的最佳条件是:吸附介质6mol/mL HCl,振荡时间2.5h,固液比1∶62.5,洗脱剂2mol/mL(NH4)2SO4,饱和吸附容量17.58mg/g。动态吸附的最佳条件是:吸附液流速2mL/min,洗脱液流速2mL/min,洗脱液体积6mL;使用次数小于6时,树脂对镓的吸附能力基本一致。树脂吸附热力学符合Langmuir吸附曲线,动力学符合准一阶动力学方程。火焰原子吸收测定镓时最佳介质为2%盐酸;大部分干扰元素经过树脂吸附得以消除,对于铁、铝仍然存在的干扰采用在标准曲线中添加等比例的干扰元素来消除。标准参考物质的测定值与推荐值吻合。矿样经碱浸一次沉淀处理后镓的百分比从0.02%上升到2.16%。
  2.D14螯合树脂吸附镓的最佳静态条件为:吸附酸度pH=4,振荡时间120min,固液比1∶62.5,洗脱剂4mol/L NaOH,饱和吸附容量3.886mg/g。最佳动态吸附条件为:吸附液流速2mL/min,洗脱剂体积12.50mL,洗脱剂流速8mL/min,树脂重复利用次数10。树脂吸附热力学符合Langmuir吸附曲线,动力学符合假二级动力学方程。矿样经碱浸两次沉淀后镓的百分比上从0.02%升到1.94%。
  3.聚氨酯泡塑材料吸附镓的最佳实验条件是:吸附液介质6mol/mL HCl,振荡时间2h,固液比1∶50,泡塑体积4cm3;洗脱剂1.0mol/L NH4Cl,重复利用四次,泡塑的吸附率几乎保持不变;吸附动力学符合准二阶方程,吸附等温线符合Langmuir方程。矿样经酸浸一次沉淀后镓的百分比从0.28%上升到1.16%。
  4.乙酸丁酯萃取镓的最佳实验条件为:萃取介质6mol/L HCl,萃取时间2min,摇动100次,反萃取剂10mL蒸馏水。乙酸丁酯在使用3次后对镓的萃取率98%以上。矿样经碱浸两次沉淀后镓的百分比从0.02%上升到0.96%。
[硕士论文] 宗传娇
环境工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:我国钢铁工业发展迅速,带动了铁矿采选业的快速发展。我国铁矿资源储量大、分布广,但以贫铁矿为主,占铁矿资源总量的97%以上,致使尾矿排放量大。受铁矿规模化利用技术的制约,目前的铁尾矿主要以筑坝堆存为主,据统计国内铁尾矿的堆存量已超过80亿吨,且呈持续上升态势,铁尾矿堆积不仅造成大气污染,而且会危及地表水、地下水和土壤环境,还存在溃坝等生态风险,已成为制约钢铁工业持续发展的重大瓶颈。因此,铁尾矿的规模化高值利用尤为重要。目前,尽管铁尾矿资源化利用方式很多,但利用量较低,不能有效解决铁尾矿堆存问题。铁尾矿的土壤化利用是实现规模化利用、提高利用率的有效方式,但铁尾矿土壤化利用最显著的问题就是其理化性质极不适宜土壤动植物的生存,故土壤化改良十分必要。物理化学改良技术具有方法简单、易大面积推广、改良效果好、时效性长等优点,是目前国内外研究的前沿和热点领域。本研究以鞍山集团矿业公司大孤山尾矿库中铁尾矿的土壤化利用为研究对象,通过研制稻壳、生物炭、有机肥、熟土四种改良剂的配合施加,开发铁尾矿土壤化利用的物理化学改良技术,来解决铁尾矿透气持水性差、土壤肥力过于贫瘠、土壤pH碱性过强等技术难题,实现工程化应用。研究结果如下:
  (1)通过测定铁尾矿理化性质,发现其土壤生存环境极差。铁尾矿呈强碱性,有机质含量极低,碱解氮、有效磷含量均远低于植物生长标准,土壤肥力状况极低,生物生存条件恶劣;铁尾矿以砂粒为主,持水保肥能力差;细砂含量超过43.5%,尾矿堆积密实,透气性差。
  (2)四种改良剂单一改良时产生的效果为:对于尾矿基质的容重、孔隙度,生物炭和稻壳改良效果最好;对于有机质含量,生物炭与有机肥改良效果最好;对于尾矿基质的酸碱度,稻壳与有机肥改良效果最好;对于尾矿基质的含水率,生物炭与有机肥改良效果最好;熟土对各指标都有较好改良效果,较为均衡,但用量较多。
  (3)利用单一改良实验结果,制定六种复合配比进行复合改良实验,发现当稻壳、生物炭、有机肥、熟土比例为3∶1∶1∶10时改良效果最佳。该配方可以将尾矿基质的容重值由1.57g/cm3降至1.16g/cm3,总孔隙度由35.29%提升至53.04%,毛管孔隙度由28.24%提升至39.24%,非毛管孔隙度由7.05%提升至13.80%,透气性指标均改良至有效范围内,说明经过物化改良后尾矿基质的透气性得到了良好的提升,满足土壤动植物生长的基本需求;田间持水量由11.28%提升至22.60%,毛管孔隙度由16.72%提升至33.94%,饱和含水量由20.89%提升至45.87%,持水性指标均改良至有效范围内,说明经过物化改良后尾矿基质的持水性得到了良好的提升,满足土壤动植物生长的基本需求;有机质含量由3.15g/kg提升至13.26g/kg,由薄沙地提升至中肥力土壤标准,满足土壤动植物生长的基本需求;pH值由8.72降至7.64,尾矿基质酸碱度由原来的强碱性降至碱性土壤,满足大部分土壤动植物生长的基本需求。
  (4)在工程现场试验中,改良后的尾矿理化性质基本满足土壤动植物生存条件,所选植物生长正常。经过物化改良后尾矿基质的总孔隙度维持在52%左右;含水量维持在12%左右、有机质含量维持在13g/kg左右,pH值维持在7.6左右的弱碱性状态,均可以达到满足土壤动植物生长的有效范围内,所种植的五彩石竹、苜蓿、大豆长势良好,株高最高时分别达到了56.2cm、86.9cm、81.2cm。
[硕士论文] 曾睿
矿业工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:本文通过沉降试验考察了去离子水体系、油酸钠体系和十二胺体系下水的硬度对细粒赤铁矿絮凝行为的影响。国内通常水的硬度指水中总的钙、镁离子的浓度,本文即以钙、镁离子浓度表征水的硬度,研究其对赤铁矿絮凝行为的影响。为探讨水的硬度对赤铁矿的絮凝行为影响的作用机理,进行了溶液表面张力测定、赤铁矿的表面电位测定以及钙、镁离子的水解组分分析。
  沉降试验结果表明:矿浆中钙、镁离子总浓度在0~5.68mmol/L范围内,去离子水体系中,随着水的硬度增大,赤铁矿絮凝效果增强;油酸钠体系中,随着水的硬度增大,赤铁矿絮凝效果先增强后逐渐减弱;十二胺体系中,随着水的硬度增大,赤铁矿絮凝效果通常逐渐增强;钙、镁离子浓度不变的矿浆中,矿浆pH值在6~12范围内,随着矿浆pH值升高,赤铁矿絮凝效果通常增强;在选取的试验条件下,实际生产用水与实验室配制的水对赤铁矿絮凝行为的影响趋势基本一致。
  表面张力测定结果表明:随着水的硬度增大,油酸钠体系溶液的表面张力变大,而去离子水和十二胺体系则无明显变化。Zeta电位测试表明:不同体系中水的硬度增大后,赤铁矿的Zeta电位的绝对值会减小。钙、镁离子的水解组分分析表明:钙离子影响赤铁矿絮凝行为的主要形式可能是C a2+、一羟基钙、Ca(OH)2;镁离子影响赤铁矿絮凝行为的主要形式可能是Mg2+、一羟基镁、Mg(OH)2。
  沉降试验与机理研究结果表明:不同体系中,水的硬度的增大,赤铁矿的Zeta电位的绝对值会减小,从而减小了双电层斥力,有助于赤铁矿絮凝。当钙、镁离子以金属离子、一羟基化合物或少量氢氧化物形式存在于矿浆中时,有利于赤铁矿的絮凝;当钙、镁离子以大量氢氧化物形式存在于矿浆中时,不利于赤铁矿絮凝。
[硕士论文] 李艾强
矿业工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:微细粒嵌布赤铁矿是难选铁矿石类型之一,由于其粒度极细导致分选困难。选择性絮凝是处理此类微细粒铁矿物分选过程常用的方法,而磁化处理是提高絮凝效果的有效途径,因此研究磁化处理对此类铁矿石絮凝行为具有重要意义。
  本论文对于磁化矿浆、磁化药剂和磁化水三种磁化方式下不同磁化时间和不同磁化强度对微细粒赤铁矿和石英絮凝行为的影响进行了研究,同时考查了磁场与絮凝剂联合作用对微细粒赤铁矿絮凝行为的影响,研究了不同磁化方式下微细粒赤铁矿絮凝前后絮团大小变化,并对不同磁化方式下微细粒赤铁矿絮凝的机理做了探讨,主要研究内容及结果如下:
  纯矿物沉降试验结果表明:淀粉和磁化处理对石英絮凝均无明显效果。在同一中心磁场强度下,与仅加淀粉相比,磁化矿浆、磁化药剂和磁化水都能提高微细粒赤铁矿的沉降率,提高的强弱大小分别为:磁化水>磁化矿浆>磁化药剂。在相同的磁化方式下,微细粒赤铁矿沉降率随着磁化装置中心磁场强度的增加而增加。磁复合絮凝能显著增加微细粒赤铁矿的沉降率,相对于单一高分子絮凝,磁复合絮凝使微细粒赤铁矿沉降率提高了5.7%。鲕状赤铁矿沉降试验结果表明:三种磁化方式均能有效增加鲕状赤铁矿的沉降率。
  光学显微镜下絮团大小的图片、密实度大小的统计分析和PVM仪器测得RBI(相对反射指数)值结果表明:与仅加淀粉相比,三种磁化方式都能显著促进微细粒赤铁矿的絮凝;对微细粒赤铁矿的絮凝效果的大小分别为:磁化水>磁化矿浆>磁化药剂。
  Zeta电位分析、傅里叶红外光谱分析和X光电子能谱分析表明:经过三种磁化方式后微细粒赤铁矿Zeta电位都得到了降低并且促进了淀粉在微细粒赤铁矿表面的物理吸附、化学吸附和氢键作用。
  扩展的DLVO理论计算表明,磁化处理对微细粒赤铁矿絮凝的机理为:三种磁化方式降低了微细粒赤铁矿的Zeta电位,从而降低了赤铁矿颗粒间的双电层排斥能,促进了微细粒赤铁矿颗粒间的聚团。
[硕士论文] 杨开陆
矿业工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:萤石是一种重要的战略性矿产资源,其价值不言而喻。随着国民经济的发展,对萤石的需求量越来越大,而高质量的萤石精矿市场供应受限,其原因是矿石性质适合浮选的矿种不断减少,势必把目标转向伴生型矿种,尤其是在二次资源的综合利用上大力挖潜。比如含有白云石较多的萤石矿,要想实现萤石的分离,现有选矿技术难以实现。因为白云石与萤石都属于含钙矿物,晶格中都含有Ca2+,使得其表面具有相似的物理化学性质,作用于此种矿物表面的抑制剂和捕收剂的行为相似。
  本论文矿石来源于内蒙古某铁矿磁选后的尾矿,萤石品位低,但白云石含量高,各种矿物之间嵌布粒度较细且相互包裹。在综合比较国内外选矿技术的基础上,针对此种矿石提出先对萤石和白云石进行混合浮选,剔除杂质,然后进行分离浮选的工艺方法。
  混合浮选试验表明:在磨矿细度-0074mm含量占94.52%、碳酸钠用量700g/t(pH9.1)、水玻璃用量600g/t、硫酸铝用量150g/t、苛性淀粉用量1100g/t、捕收剂FX-6Y用量1000g/t,通过“一粗四精”的开路试验获得萤石与白云石混合矿含量达到99%以上,回收率93.48%。
  对混合矿进行萤石与白云石分离浮选,试验结果表明:在磨矿细度-0.045mm含量占86.45%、硫酸用量7400g/t(pH5.0)、酸化水玻璃用量3000g/t、KD用量1000g/t、Y-2用量2500g/t,采用“一粗二扫四精”闭路分离浮选试验,获得萤石精矿CaF2含量97.08%、回收率66.56%、CaCO3含量2.8%、SiO2含量0.12%。
  浮选药剂与矿物作用机理研究表明,萤石的零电点为6.3,白云石的零电点为3.4,在酸性条件下,Y-2捕收剂通过化学吸附与萤石和白云石作用,但捕收剂对萤石的吸附量远大于白云石;KD抑制剂通过化学吸附与白云石和萤石作用,但抑制剂对白云石的吸附量远大于萤石。
[硕士论文] 张骎
矿物加工工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:当前,全国大多数选煤厂在重介选煤的工艺控制方面、原生煤泥处理的浮选选煤方面以及压滤生产系统方面均采用传统的人工控制工艺,依靠操作工人的经验和判断,通过眼看、手摸等操作方式来获取数据。虽然在某些环节实现了智能化,如入洗原煤处理量自动控制功能、重介精煤灰分在线检测功能等,但是在某些关键环节仍未实现智能化控制。针对当前涡北选煤厂在人工控制生产方式中存在的缺点和不足,设计一套智能化工作系统可以有效地提升选煤厂的工作效率以及选煤工作的工作质量。
  本文针对当前涡北选煤厂的生产作业系统中存在的问题,提出深度整合重介系统、浮选系统、加压过滤系统、浓缩压滤系统,将各系统整合为一整体,建立清洁低碳、安全高效的现代化、智能化选煤厂的设计思路,以提升各环节自动化水平,提高工作效率,减轻职工劳动强度。在综合分析国内外选煤厂工艺施工技术的基础上,完成重介生产系统、浮游生产系统、压滤生产系统及其他辅助生产系统智能化的设计。用信息化手段管理设备,提高对设备维护的及时性、可靠性。能够对设备运行状况进行监控,实现不同系统间的数据共享,有利于控制系统的完善。实现药剂添加精细化管理,节约生产成本,为生产系统提供可靠实时数据。进而提升选煤厂生产管理的秩序化、合理化,使生产管理人员掌握更多、可靠的生产数据,提高决策的正确性和及时性,并降低生产成本,稳定产品质量,提高精煤产率,提升选煤厂经济效益,有效地提升选煤厂的工作效率,进而增强选煤厂市场竞争力。
[硕士论文] 邓小龙
矿业工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:山东某铁矿选厂采用弱磁选工艺回收磁铁矿。近几年来,开采矿石中红铁矿含量明显增加,沿用现有选矿工艺导致大量铁资源损失在尾矿中,造成资源严重浪费。
  本文以山东某铁尾矿为研究对象,对其进行铁精矿回收试验研究。在工艺矿物学的基础上探究了预富集试验方案,进行了多种分选试验研究,确定了适宜的工艺流程,获得了较好的指标,同时对该流程中使用的反浮选捕收剂CM-5的作用机理进行了分析。
  工艺矿物学研究表明,尾矿中全铁含量为19.97%,主要可回收的矿物为赤/褐铁矿、磁铁矿和假象赤铁矿,脉石矿物以绿泥石、方解石、滑石-蛇纹石和石英为主。通过对比多种预富集方案,确定了弱磁-强磁预富集流程。对经磨矿后的预富集精矿进行了重选试验、全磁选试验、磁-重分选试验和絮凝脱泥-反浮选试验,通过比较确定了预富集-磨矿-絮凝脱泥-反浮选分选流程,在该流程下获得了品位为65.43%,回收率为53.34%的铁精矿。
  单矿物试验、Zeta电位测试、红外光谱测试以及接触角测试表明,捕收剂CM-5具有羧基和酰胺基等特征官能团,CM-5在经淀粉和CaC12作用后的石英和绿泥石表面化学吸附,在经淀粉和CaC12作用后的赤铁矿表面发生了分子吸附。与常规捕收剂油酸钠相比,CM-5捕收石英的效果与油酸钠相当,但捕收绿泥石的效果明显优于油酸钠,对目的矿物赤铁矿的捕收效果油酸钠要优于CM-5,并且CM-5的耐低温性要优于油酸钠。
[硕士论文] 高斯
矿业工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:随着钢铁行业的发展以及国家对环保愈来愈重视,制备高品位、低杂质的铁精矿是铁矿选矿的发展趋势,也是改善经济效益的有效途径。本课题以青海某地低品位铁矿为研究对象,进行了工艺矿物学研究,结合矿石性质与当地地理气候特点确定合适的低品位铁矿选矿工艺。进一步研究了将普通铁精矿制备成超纯铁精矿的工艺。具体结论如下。
  (1)工艺矿物学研究表明:该铁矿石属于海洋沉积岩型矿石。主要铁矿物为磁铁矿,次要铁矿物为钛铁矿。脉石矿物主要是绢云母、透辉石和绿泥石,其次是石英、斜长石和绿帘石,有害杂质硫、磷均较低。磁铁矿顺片理零散分布,部分与钛铁矿交生,少量被赤铁矿交代。矿石中磁铁矿属细粒嵌布特征。矿石硬度及抗压强度较低,破碎磨矿过程易过粉碎。
  (2)通过对比高压辊磨机与对辊式破碎机破碎产品特征,结合矿山所在地干旱缺水、低温等气候及环境特点,确定了高压辊磨+“风-重-磁联合分选”这一选矿工艺。闭路试验结果为:铁精矿全铁品位61.83%(其中磁性铁品位60.52%),磁性铁回收率74.79%。
  (3)普通铁精矿采用“细磨-磁选-反浮选-酸浸”工艺流程制备超纯铁精矿,在磨矿细度D90=21.39μm、磁选场强23.87kA/m、浮选抑制剂苛化淀粉用量500g/t、捕收剂十二胺用量50g/t的条件下,得到全铁品位71.82%、SiO2含量0.47%、A12O3含量0.20%的超纯铁精矿;进一步酸浸,在浸出温度60。C、浸出时间60min、硫酸浓度60g/L、氟化钠浓度12g/L、矿浆浓度25%的条件下,得到全铁品位72.02%、SiO2含量0.24%,A12O3含量0.11%的品质更高的超纯铁精矿。
[硕士论文] 李峰
机械工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:煤炭是中国主要的基础能源物质,故实现煤炭高效清洁利用尤为重要。作为煤炭高效洁净使用的重要方案之一,干法选煤技术由于不耗水的独特优势更加适合中国煤炭行业发展的需求,是科研人员的研究热点之一。现有的干法选煤技术在生产中需要压缩空气,易污染环境,而且存在分选效率低、分选精度差、入选物料易干扰床层、风孔易堵塞等诸多不足。
  本课题提出一种新型的干法分选设想,以磁场力替代气体对颗粒产生的曳力作用,使磁性颗粒在电磁场和重力场的相互作用下形成具有一定密度的悬浮体,不同密度的物料可以在该悬浮体中进行分离。本文的主要工作内容如下:
  (1)提出以磁场力和重力的相互作用使磁性颗粒形成具有一定密度的悬浮体,并设计制作了一套探索性试验装置。研究了磁场对磁性颗粒的影响规律,试验结果表明:磁性颗粒在磁场力和重力的相互作用下可以形成具有一定密度的悬浮体;在该试验平台下,改变电流强度和频率可以改变悬浮体的密度。
  (2)对试验中形成悬浮体的机理进行了初步探索。分析结果表明:当螺线管中的磁场强度达到一定强度后,其轴向磁场力大于重力,磁性颗粒呈现悬浮;改变磁场会影响颗粒的运动范围,造成悬浮体总体积变化,从而影响悬浮体密度变化。
  (3)采用离散元素法对悬浮体中颗粒运动进行仿真分析。对磁场强度、频率及颗粒大小三个因素进行了单因素仿真试验,并分析了三个因素对悬浮体的密度特性、流动性及颗粒运动的影响规律。
  (4)以悬浮体的密度均匀性和流动性为优化指标,对磁场强度、频率及颗粒大小进行了正交试验,寻求三个因素影响下的最优组合。结果表明:在该试验模型下,当电流为0.25A、频率为25Hz、颗粒直径为0.3mm时,悬浮体有较好的密度均匀性和流动性。采用此组合参数进行了煤和矸石混合物的分选试验,并取得较好的分选效果,证明了该悬浮体是具有分选功能的。
[硕士论文] 赵栋
冶金工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:我国高磷鲕状赤铁矿资源储量丰富,但因其复杂的矿物组成,特殊的鲕粒结构和高的磷含量,传统物理选矿难以对其实现有效的经济开发和利用。本文以鄂西高磷鲕状赤铁矿为原料,采用氢气还原-熔融分离工艺处理该矿石,不仅铁磷分离问题得到解决,同时其他硅铝脉石矿物也能得以有效去除。
  实验采用的鄂西高磷鲕状赤铁矿粒度为120-160目,铁品位为56.27wt%,主要赋存于赤铁矿中,磷含量达065wt%,主要赋存于磷灰石中,矿石内部石英、绿泥石和磷灰石等脉石矿物与赤铁矿紧密嵌布形成同心环状的鲕粒结构。
  基于上述矿石的矿物学特征,利用HSC chemistry(R)51软件对氢气与磷灰石在不同脉石体系下可能的化学反应进行了热力学计算,结果表明,氟磷灰石和羟磷灰石中的磷被氢气还原后较易以P2的形式挥发,在Ca5(PO4)3F-SiO2-Al2O3和Ca5(PO4)3OH-SiO2-Al2O3体系中,当PP2=100Pa时,P2生成反应的开始温度可分别降低至1350K和1248K。综合考虑到铁氧化物与磷灰石的选择性还原,选取还原温度为1073K,将约200g矿粉于旋转卧式电阻炉内通1L/mm的氢气还原5h,矿粉金属化率可达至87.12%,还原后的矿粉表面变得稀疏多孔,同时还原前后高磷鲕状赤铁矿的鲕状结构以及脉石元素的分布情况均未发生明显变化,其中磷仍以磷灰石的形式存在于还原矿粉中,这为后续渣铁分离实验中去除脉石矿物提供了有利条件。
  在渣铁熔融分离过程中,将约11-12g氢气还原后的矿粉与适量的CaO和CaF2混匀后,放入氧化铝坩埚,于感应炉中在1400-1600℃熔分,通过不断优化各熔分因素,得到最优的熔分条件为:熔分温度为1873K,碱度为2,熔分时间为10min,CaF2添加量为4%和还原矿粉金属化率为8591%,在此条件下,脱磷、铝和硅率分别为97.54%、99.94%和99.99%,铁中磷,铝和硅含量可分别降低至0027wt.%,0004wt.%和00013wt.%,铁回收率达86.3%,可同时实现降磷、除杂和提铁。此外,在各熔分因素中,碱度较之于熔分时间和添加剂CaF2对P的脱除作用更为显著,且由于硅铝脉石矿物与铁氧化物和CaO之间形成了较低熔点的化合物,所以Al和Si与P相比更容易脱除,而还原矿粉金属化率的提高会导致矿粉中未被还原的铁氧化物的含量减少,熔渣的氧化性和流动性有所降低,对脱磷不利。
  熔分后,将得到的铁块和渣块经镶样、磨样和抛光处理后,通过对含磷夹渣在渣铁两相中的SEM-EDS分析表明:在1873K下,当碱度为1,熔分时间为8min时,含磷夹渣以Fe3(PO4)2为主,且铁中可发现少量溶解的[P],当碱度增至2,熔分时间增至10mm时,含磷夹渣为由明暗两部分构成的复合夹渣,深色区域为Fe3(PO4)2相,浅色区域为FeO相,在上述熔分实验条件下,于还原矿粉中加入4%的CaF2,含磷夹渣深色区域有所减小,逐渐转变成单一的FeO夹渣,因此含磷夹渣在铁块中的演变规律为Fe2P+Fe3(PO4)2→Fe3(PO4)2→FeO。熔分后渣样物相主要由富磷相,富铁相和基体相组成,富磷相多呈不规则灰黑色多边形或椭圆状,粒径在5-10μm之间,其形成过程为在较高熔分温度和较长熔分时间内,渣中磷不断向2CaO SiO2颗粒表面扩散并最终形成了2CaO SiO2-3CaO P2O5固溶体的富磷相。
  因此,本文在对高磷鲕状赤铁矿的矿物学分析之上,探明了氢还原过程中磷矿物的反应行为,确定了熔分过程中适宜的渣铁分离条件,揭示了熔分条件对磷元素在各相间分布规律的影响,为高磷鲕状赤铁矿的氢气还原-熔融分离工艺的进一步研究和综合利用提供了支持。
[硕士论文] 许承宝
矿业工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:我国辽西地区藏有大量的低品位风化型钒钛磁铁矿石,并且其产品钛磁铁矿精矿中钒的品位超过1%,钛的品位在14%以上,具有极高的冶炼价值。本研究在对辽西低品位钒钛磁铁矿石进行工艺矿物学研究的基础上,采用重选和磁选预富集技术从低品位钒钛磁铁矿石中回收钛磁铁矿精矿和为浮选或电选提供优质原料的钛铁矿粗精矿,主要研究成果如下:
  该矿石中金属矿物的总含量不超过10%,钛磁铁矿的次生变化较为强烈,绝大部分钛磁铁矿已发生不同程度的蚀变,主要蚀变类型有假象赤铁矿化和榍石化。发生假象赤铁矿化的钛磁铁矿因其磁性变弱,难以通过弱磁选作业选出。钛磁铁矿的榍石化使得钛磁铁矿与榍石之间的共生关系极为复杂,而且榍石的粒度较为细小。即使采用细磨工艺,榍石也不可能完全解离。而榍石中V2O5、TiO2、CaO、SiO2的含量明显高于钛磁铁矿中V2O5、TiO2、CaO、SiO2的含量,导致钛磁铁矿精矿具有“高钒钛”、“高钙硅”的特点。
  采用重-磁联合工艺对弱磁尾矿预先抛尾后再富集钛铁矿,不仅能脱除部分脉石矿物,还对蒙脱石和黑云母具有较好的去除效果,从而使钛铁矿得到更好的富集。经“强磁抛尾-磨矿-弱磁-重选抛尾-强磁”的预富集工艺流程后,可从原矿试样V2O5品位0.050%、TiO2品位1.67%、TFe品位8.53%的低品位钒钛磁铁矿石中,获得V2O5品位1.21%、TiO2品位22.22%、TFe品位42.51%、V2O5回收率42.13%、YiO2回收率24.23%、TFe回收率9.00%的钛磁铁矿精矿,以及V2O5品位0.104%、TiO2品位22.74%、TFe品位26.54%、V2O5回收率5.21%、TiO2回收率34.68%、TFe回收率7.88%的钛铁矿粗精矿。
[硕士论文] 崔照豪
环境工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:随着矿产资源的开发,铁尾矿产排放量快速上升,但其综合利用率低,难以进行大规模利用,导致尾矿堆存量急剧增加,引发了一系列的环境问题:如土壤重金属污染、扬尘污染、水体污染等,同时尾矿库有塌坝风险,存在严重的安全隐患。针对上述一系列环境问题,传统的物理、化学及生物治理、利用技术存在成本高、难操作、易产生二次污染,无法有效控制尾矿利用过程中的重金属污染等问题,无法将尾矿有效的进行大规模利用。基于此,我们提出了将尾矿土壤化利用的尾矿利用模式,采用植物-微生物联合技术改善尾矿的pH、含水量、酶活性以及孔隙度等性质,使其基本满足植物种植的要求;控制尾矿土壤化利用过程中的重金属污染,降低尾矿的重金属含量,消除在利用过程中对环境产生的危害。这不仅能够实现尾矿的大规模利用,解决尾矿堆存带来的环境问题,还有益于绿色矿山的建设,更能缓解我国所面临的日益严重的耕地短缺问题。
  本研究采用盆栽模拟实验方法,研究植物-微生物联合技术对尾矿理化性质的改良及重金属污染的修复效果,并将研究成果进行了现场验证。主要研究结果如下:
  (1)通过盆栽模拟的方法,筛选出地肤(Kochia scoparia(L.)Schrad)、波斯菊(Cosmos bipinnata Cav)和紫羊茅(Festuca rubra L)三种对尾矿具有较好的适应性且对重金属具有良好耐受性的优势植物。
  (2)利用植物改良技术和植物-微生物联合改良技术对尾矿进行改良,发现相较于单一植物修复技术,联合技术能够更加高效地改善尾矿的理化性质。经检测,地肤+菌剂、波斯菊+菌剂、紫羊茅+菌剂三个植物-微生物联合修复实验组与空白组相比,尾矿pH分别由8.03、8.06、8.11分别降低为6.96、6.60、6.85,改良效果比单一植物改良技术提升了30%~50%;尾矿持水量由7.1%提升至14.9%、15.1%和15.5%,比植物改良技术提升了20%以上;尾矿酶活性分别达到23.2、21.2和21.7ml/g,显著改善了尾矿中微生物活性,比单一植物改良提升了40%~90%;尾矿孔隙度提升至63.5%、57.2%和65.2%,为植物生长营造了良好的空隙结构。
  (3)植物-微生物联合修复技术能够更加高效地修复尾矿中的重金属污染。通过对盆栽模拟污染实验中土壤重金属含量进行测定并计算重金属去除率,结果表明植物-微生物修复技术对于重金属的修复作用明显强于单一植物修复。经测定,地肤、波斯菊和紫羊茅三种植物在接种微生物菌剂后,对Pb的去除率达到36.5%、51.2%和42.2%,对Cd的去除率达到47.5%、52.3%和64.4%,相较于单一植物修复最高分别提升了36.5%和45.7%。
  (4)将植物-微生物联合改良修复技术应用到工程现场,经取样分析检测,证明该技术在实际应用中能够有效改善尾矿理化性质,并能够消除尾矿土壤化利用过程中的重金属污染。结果表明,经植物-微生物联合修复后,工程现场尾矿的pH改善了1个单位,土壤酸碱性由原来的强碱性降至弱碱性;尾矿含水量提升了1倍,总孔隙度由原来的40%提升至60%,保证土壤生物生长的呼吸及营养需求等条件,总体上使铁尾矿达到了保水保肥透气的能力;尾矿中Cu、Zn、Cd、Pb和Mn的去除率分别达到53.5%、51.3%、52.4%、54.8%和42.1%。
[硕士论文] 潘登
矿业工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:为探究浮选药剂对细粒赤铁矿精矿过滤的影响规律,揭示浮选药剂对赤铁矿精矿过滤的影响机理,本文通过过滤试验考察了油酸钠、十二胺、羟肟酸钠、淀粉和焦磷酸钠在不同条件下对细粒赤铁矿精矿过滤行为的影响,并进行了赤铁矿的表面电位、溶液表面张力和溶液粘度的测定来探讨浮选药剂作用于赤铁矿的过滤机理。
  过滤试验表明:油酸钠对赤铁矿过滤的影响显著,当油酸钠用量超过1600g/t,会严重阻碍过滤的进行;十二胺对赤铁矿过滤影响较大,当用量超过1000g/t时,滤饼比阻开始快速增大;羟肟酸钠对赤铁矿过滤的影响较小。矿浆pH对赤铁矿的过滤有很大影响,强碱性矿浆不利于过滤,强酸性以及中性矿浆中滤饼比阻变化不大;添加十二胺能在强碱性矿浆中减小滤饼比阻,但在强酸性矿浆中滤饼比阻反而增大,添加油酸钠与羟肟酸钠的影响规律则恰好相反。大体上温度的升高能减小滤饼比阻,降低滤饼含水量,但减小的幅度相对较小。淀粉作为絮凝剂能使滤饼比阻减小,而焦磷酸钠作为抑制剂则使滤饼比阻增大。
  ζ电位测试表明:赤铁矿表面ζ电位绝对值的增加是赤铁矿过滤滤饼比阻增大的重要因素。表面张力的测定结果表明:降低溶液表面张力有利于降低滤饼含水量。溶液粘度测试表明:增大溶液粘度滤饼比阻增大;随着温度的升高,溶液粘度降低,滤饼比阻减小。
  浮选药剂能通过改变赤铁矿表面ζ电位来影响细粒间的相互作用力,从而影响细粒的分散性,而细粒的分散将导致滤饼比阻的增加,不利于过滤;浮选药剂大多为表面活性剂,而表面活性剂能减小溶液表面张力,降低滤饼含水量;添加能使溶液粘度增大的浮选药剂会增大滤饼比阻,而提高温度则会降低溶液粘度。
[硕士论文] 邹冲
矿业工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:本文以贵州鲕状赤铁矿为对象,在充分分析矿物的物理化学性质和工艺矿物学特征的基础上,以煤粉为还原剂,采用直接还原-浸出-液相还原法的工艺流程制备纳米铁粉(nZVI)。分别用单因素试验及正交试验探究影响鲕状赤铁矿制备纳米铁粉的工艺因素。具体结论如下:
  本文矿样是典型高磷高铝低硫鲕状赤铁矿,铁品位为40.45%、磷品位为0.45%、Al2O3含量为11.16%、硫品位为0.057%;含铁矿物较为复杂,主要有赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿;赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿与粉状脉石矿物共同组成鲕粒,鲕核多由白云质碳酸盐矿物及石英砂屑组成。该矿用来加工冶金用铁精矿,分选提纯的工艺及技术都受限。
  鲕状赤铁矿原矿在硫酸浓度20%、液固比10∶1、浸出时间30min、浸出温度25℃时浸出,铁浸出率为5.34%;相同浸出条件下磁化焙烧磁选精矿的铁浸出率为8.35%;而相同浸出条件下直接还原磁选精矿的铁浸出率为80.45%,显然选用直接还原工艺处理该矿样更有利。
  直接还原焙烧工艺条件试验表明:焙烧温度在1000-1100℃之间,焙烧时间在60-150min之间,碳氧比在0.7-1.6之间时,三种因素对直接还原磁选精矿铁回收率的影响相互独立,并且无明显交互作用,从大到小依次为焙烧温度、碳氧比、焙烧时间。本研究选取最佳条件为:碳氧比为1.3、焙烧温度为1100℃、焙烧时间为120min。磁选精矿的铁回收率为75.22%。XRD衍射图谱显示未被还原的铁元素主要赋存于铁铝尖晶石和(FeO)2SiO2。
  直接还原磁选精矿的浸出工艺条件试验表明:硫酸浓度、液固比、浸出时间是影响铁浸出率的主要因素,搅拌速度、精矿细度、浸出温度是影响铁浸出率的次要因素。当浸出时间10-40min、硫酸浓度8-20%、液固比6∶1-15∶1时,三种因素对浸出率影响强弱依次为硫酸浓度、液固比、浸出时间。本文选择硫酸浓度20%、浸出时间30min、液固比12∶1ml/g、搅拌速度200r/min、浸出温度20℃为最佳条件,相应的铁浸出率为81.83%。直接还原时生成的铁尖晶石导致铁浸出率偏低。
  液相还原法制备纳米铁粉试验表明:用NaOH溶液调节浸出液pH值至5.00,过滤除杂,浸出液中Al和Si的去除率分别为95.67%,93.24%。除杂后的滤液稀释到Fe2+浓度为002mol/L,同时加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉状固体,使PVP浓度为10mg/ml;配制0.02mol/L的KBH4溶液,同样添加PVP固体使其浓度为10mg/ml,将还原剂KBH4溶液倒入相同体积的Fe2+溶液制备纳米铁粉。该条件下制备的纳米铁粉杂质含量较少。用扫描电镜观察纳米铁粉形貌和粒度,可见纳米铁粉为球形结构,粒度较均匀、约114-220nm,平均粒度约154nm。纳米铁粉经EDS能谱分析,推断是一种核壳结构,壳层为铁氧化物、核为单质铁。
[硕士论文] 刘欢
水利工程 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:鸡西市位于黑龙江省东部,是我国重要的煤炭基地及石墨生产地,该地区蕴藏丰富的矿产资源,长期的矿产资源开采,形成了大量的工矿废弃地。本文以鸡西市水泥厂采石废弃地为例,通过现场调查、取样、测试、分析等手段,围绕不同植被恢复期废弃地基质的理化性质、植被恢复状况等方面展开研究,对比、分析黑龙江东部矿区不同类型植被恢复模式对植被恢复状况的影响特征以及基质的动态变化规律,为黑龙江省东部矿区废弃地的植被恢复和生态重建提供理论依据以及实践的指导。
  研究结果表明:
  随着恢复年限的增加,四种类型植被恢复模式下,基质的PH值均由恢复前的碱性向中性改善,改善效果强弱次序依次为:沙棘纯林>樟子松和赤松混交林>樟子松纯林>赤松纯林。
  随着恢复年限的增加,四种类型植被恢复模式下,基质的自然含水率、最大含水率、有机质、全氮、速效氮、全磷以及速效磷含量都普遍得到增加,且基质上层增加量显著高于基质下层。其中,沙棘纯林恢复模式对基质中有机质及氮的改善效果优于其他三种植被模式,赤松纯林恢复模式对基质速效磷的改善效果优于其他三种植被模式,四种植被恢复模式对基质速效钾没有改善。
  随着恢复年限的增加,四种类型植被恢复模式下,基质综合肥力水平依次为:沙棘纯林(16)>樟子松纯林(15)>兴凯赤松纯林(14)>樟子松和赤松混交林(11)。由此可知沙棘纯林恢复模式更适合改善水泥采石场工矿废弃地的基质状况。
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