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中低品位磷矿尾砂胶结体最优配比及强度非线性预测模型研究

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中低品位磷矿尾砂胶结体最优配比及强度非线性预测模型研究

作者：夏缘帝武汉工程大学

学位级别：硕士

随着绿色矿山政策的推行,以“绿色、安全、高效、低成本”为特点的充填采矿法成为了矿山深部开采的主方向。中低品位矿多、高品位矿少是我国磷矿资源赋存的主要特点。因此,对中低品位磷矿充填的研究是更具普遍意义的。为了推动绿色开采... 详细信息

随着绿色矿山政策的推行,以“绿色、安全、高效、低成本”为特点的充填采矿法成为了矿山深部开采的主方向。中低品位矿多、高品位矿少是我国磷矿资源赋存的主要特点。因此,对中低品位磷矿充填的研究是更具普遍意义的。为了推动绿色开采技术的发展,本文以湖北省某中低品位磷矿山为研究对象,选取全尾砂作为主要充填骨料,采用室内试验与理论分析相结合的方法,分别从宏观和微观的角度分析了颗粒级配条件、养护龄期、水灰比、灰砂比以及料浆质量浓度对胶结体强度的影响规律;并结合矿山充填强度要求,选出了满足要求的充填料浆配合比;建立了胶结充填体强度的多因素非线性数学模型,运用MATLAB软件对其模型进行回归分析并检验强度模型的准确性。其研究成果可为以全尾砂为主要充填骨料的中低品位磷矿山充填的发展奠定理论基础。本文主要研究成果如下:（1）通过实验室试验对某磷矿山全尾砂的物理化学性质、粒径、料浆极限浓度及塌落度进行测定。得出试验所用尾砂Ca、Si含量较高且整体粒径偏小,粒径较为集中,根据料浆极限浓度选定试验所用料浆浓度为68%～72%。（2）采用全面试验方法进行充填体配合比研究,以不同级配尾砂为对象,开展尾砂在不同配合比条件下的强度实验。探究单一影响因素对充填体强度的影响规律,研究发现,同等级配条件下,胶结体强度随养护龄期的增大而呈线性增大,随灰砂比的增加而呈指数式增加,随水灰比的增大而呈负幂函数变化,且当料浆质量浓度增加时,充填体强度增长速率越大,对充填体强度的影响也越大,即在相同的龄期内强度的增加值越大,料浆质量浓度对充填体强度的影响呈显著指数函数规律;同等条件下,较自然级配而言,人工级配条件下充填体的强度值更大,说明了骨料级配的好坏,在一定程度上对充填体的强度有较为明显的影响。（3）通过对试验结果进行方差分析得出,各影响因素F值由大到小依次是,养护龄期>水泥添加量>料浆浓度,说明养护龄期和水泥添加量是决定充填体强度的两个关键因素,料浆质量浓度是影响充填体强度的次要因素。（4）根据充填强度优选结果,两种级配方案均有满足矿山充填强度要求的配合比,分别为自然级配条件下质量浓度在70%～72%,水泥添加量为300kg/m以及质量浓度为72%,水泥添加量为270kg/m时;人工级配条件下质量浓度在68%～72%,水泥添加按量为300kg/m、质量浓度为69%～72%,水泥添加量为270kg/m,以及质量浓度为70%～72%,水泥添加量为240kg/m时,对比两种级配可知,人工级配条件下全尾砂充填可供矿山选择的方案更多。（5）通过电镜扫描法对不同条件下充填体的微观结构进行分析,发现在不同的环境中,充填体均发生内部水化反应、溶解、积聚以及硬化等过程。根据不同条件下充填体的微观结构差异可知,同种级配条件下,若养护龄期较短,水化反应就会受限,胶凝作用无法得到有效的发挥,导致充填体强度相对较低;当灰砂比较小时,水泥所占比重越小,水化反应无法得到有效的促进,充填体宏观强度较低;同时,随着料浆的浓度升高,充填体的水化反应更加充分,从而使得钙钒石和凝胶体的含量也随之增加,充填体强度越大;同等条件下,经过人工调整过的级配良好的全尾砂胶结充填体,由于内部结构紧密,能有效的为水化产物的成长提供生长空间,实现水化产物与充填骨料紧密连接的作用,进而提高了胶结充填体的抗压强度。（6）根据充填体强度的影响规律建立了强度的多因素非线性模型。利用MATLAB软件确定了不同级配条件下的强度回归方程。通过强度的三维可视化模型的建立以及相对误差值可知,强度模型的拟合系数均在0.93以上且相对误差绝对值均未超过4%,说明本文建立的强度模型有效可行。

关键词：中低品位磷矿全尾砂胶结充填强度模型

中低品位磷矿资源高效利用机制与途径研究进展

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植物营养与肥料学报 2018年第4期24卷 1121-1130页

作者：赵鑫蔡慢弟董倩倩李云驹申建波中国农业大学资源与环境学院植物与土壤相互作用教育部重点实验室北京100193 国家磷资源开发利用工程技术研究中心云南昆明650600

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... 详细信息

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。

关键词：中低品位磷矿磷开发利用磷活化途径根际效应

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中低品位磷矿石反浮选实验研究

山西冶金 2023年第6期46卷 76-78页

作者：胡超瓮福(集团)有限责任公司贵州贵阳550002

目前,瓮福磷矿北片区磷矿石大多为中低品位难选磷矿石,在现场生产过程中,为满足下游磷精矿生产,北部片区矿石将加大入选量。北部片区部分入选矿石呈现灰黑色,该矿石在选矿过程中MgO指标很难控制,而且容易出现其指标在2%以上的不合格样,... 详细信息

目前,瓮福磷矿北片区磷矿石大多为中低品位难选磷矿石,在现场生产过程中,为满足下游磷精矿生产,北部片区矿石将加大入选量。北部片区部分入选矿石呈现灰黑色,该矿石在选矿过程中MgO指标很难控制,而且容易出现其指标在2%以上的不合格样,严重影响生产合格率。为解决这一生产异常波动情况,特开展了对该种矿石选矿实验研究。通过药剂调整、pH值调整、选矿时间和磨矿时间调整,进行降尾矿实验和调整药剂表面活性剂配比实验,得到最佳方案。

关键词：磷资源中低品位磷矿综合利用

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中低品位磷矿浮选药剂研究现状与展望

矿产综合利用 2021年第6期42卷 91-100页

作者：刘树永韩百岁赵通林陈中航董红卫辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山114051

我国磷矿资源丰富,但品位普遍较低,分选难度较大。浮选是磷矿选矿中最主要的方法,其中浮选药剂对浮选指标起着至关重要的作用。本文从捕收剂和调整剂两大方面对国内外中低品位磷矿浮选药剂进行了介绍和总结。磷矿浮选捕收剂主要包括脂... 详细信息

我国磷矿资源丰富,但品位普遍较低,分选难度较大。浮选是磷矿选矿中最主要的方法,其中浮选药剂对浮选指标起着至关重要的作用。本文从捕收剂和调整剂两大方面对国内外中低品位磷矿浮选药剂进行了介绍和总结。磷矿浮选捕收剂主要包括脂肪酸类捕收剂、胺类捕收剂以及两性捕收剂。其中,捕收剂的混合使用在处理中低品位复杂型磷矿时体现出良好的选别效果,因此将会成为以后主要研究方向。调整剂主要包括介质调整剂和抑制剂,选择合适的或新型调整剂有助于进一步提升选磷效果。因此,在未来磷矿浮选药剂发展中,研发新型、高效、高选择性、耐低温、经济环保型单一捕收剂或混合捕收剂和调整剂将成为未来选磷浮选药剂的主要发展趋势。本文可为中低品位磷矿浮选药剂的研究提供参考依据。

关键词：中低品位磷矿浮选药剂捕收剂调整剂

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中低品位磷矿制磷酸研究

磷肥与复肥 2022年第4期37卷 23-25页

作者：韦仕朝冉春勇瓮福(集团)有限责任公司

针对中低品位磷矿用于湿法磷酸生产存在的问题，通过实验室模拟工业生产的方法，研究采用生产料浆作为底料制磷酸，分析磷精矿粒径对反应结束后料浆指标的影响，并对所得磷石膏结晶进行扫描电镜分析。结果表明，湿法磷酸生产中，采用反... 详细信息

针对中低品位磷矿用于湿法磷酸生产存在的问题，通过实验室模拟工业生产的方法，研究采用生产料浆作为底料制磷酸，分析磷精矿粒径对反应结束后料浆指标的影响，并对所得磷石膏结晶进行扫描电镜分析。结果表明，湿法磷酸生产中，采用反应料浆作为底料，所得磷石膏中不溶磷含量较以磷酸作为底料低；当磷精矿粒径发生变化时，适当提高体系游离三氧化硫含量有助于降低磷石膏不溶磷；粗磷精矿所得磷石膏黑色团状物质较少、晶型宽大、均匀，磷石膏不溶磷质量分数低。

关键词：中低品位磷矿湿法磷酸磷石膏结晶不溶磷含量

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熔融法还原中低品位磷矿的工艺及动力学

高校化学工程学报 2014年第4期28卷 905-910页

作者：李茜胡彪吴元欣金放田琦峰戢俊李云何世枫武汉工程大学化工与制药学院绿色化工过程教育部重点实验室湖北武汉430073

利用实验室高温电炉研究了中低品位磷矿熔融还原的工艺条件及动力学,考察了反应温度、反应时间、石墨粉用量、磷矿碱度对P2O5还原率的影响。结果表明P2O5还原率随反应温度、反应时间、石墨粉用量的增加而增加,随磷矿碱度的增加而先增加... 详细信息

利用实验室高温电炉研究了中低品位磷矿熔融还原的工艺条件及动力学,考察了反应温度、反应时间、石墨粉用量、磷矿碱度对P2O5还原率的影响。结果表明P2O5还原率随反应温度、反应时间、石墨粉用量的增加而增加,随磷矿碱度的增加而先增加后降低最后趋于平衡,在碱度B=0.9时达到最大值,因此该反应较适宜的反应条件是反应温度1550℃、B=0.9、石墨粉用量应为理论用量的2倍、反应时间60 min,P2O5的还原率达到98.9%。同时由不同碱度,不同温度下,P2O5还原率随时间变化的关系表明熔融法还原中低品位磷矿是一级反应,且在B=0.9时表观活化能为225.106 kJ·mol-1。

关键词：熔融还原中低品位磷矿工艺条件动力学

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中低品位磷矿直接利用技术研究进展

化工矿物与加工 2012年第4期41卷 32-37页

作者：黄雷王君廖宗文毛小云华南农业大学资源环境学院

本文总结了国内外直接利用中低品位磷矿的主要技术,并简要评述了现有技术存在的问题,在此基础上提出了加强现有技术协同应用,走高效、节能、环保的利用技术路线的建议。

关键词：中低品位磷矿直接利用肥效技术协同应用

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中低品位磷矿直接制湿法磷酸技术研究

化工矿物与加工 2015年第1期44卷 17-20页

作者：张海燕邹密杨劲明大增吉晓玲昆明理工大学化学工程学院云天化国际化工股份有限公司

对晋宁地区的中低品位磷矿直接制备磷酸技术进行了系统研究,以磷、铁铝镁浸取率为主要指标,考察了反应温度、反应时间、反应固液比和SO3质量浓度的影响,确定酸解较优工艺条件为:反应温度80℃、反应时间4h、SO3质量浓度40g/L,在此条件下... 详细信息

对晋宁地区的中低品位磷矿直接制备磷酸技术进行了系统研究,以磷、铁铝镁浸取率为主要指标,考察了反应温度、反应时间、反应固液比和SO3质量浓度的影响,确定酸解较优工艺条件为:反应温度80℃、反应时间4h、SO3质量浓度40g/L,在此条件下进行验证试验,磷的平均浸取率达到了94.77%。

关键词：中低品位磷矿湿法磷酸浸取率

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中低品位磷矿前处理技术的研究进展

无机盐工业 2016年第7期48卷 7-9页

作者：文焱炳张钦顾春光卢玉莲张澜曦韩瑜贵州省化工研究院贵州贵阳550002

主要介绍了中国中低品位磷矿前处理的紧迫性、重要意义及前处理技术方法种类、发展现状、存在的主要问题,针对所存在的问题,提出了中低品位磷矿硝酸铵-硝酸混合法前处理技术及其基本过程、优势,为中低品位磷矿开发利用提供了一条合理可... 详细信息

主要介绍了中国中低品位磷矿前处理的紧迫性、重要意义及前处理技术方法种类、发展现状、存在的主要问题,针对所存在的问题,提出了中低品位磷矿硝酸铵-硝酸混合法前处理技术及其基本过程、优势,为中低品位磷矿开发利用提供了一条合理可行的途径,同时提出了硝酸铵-硝酸混合法在含磷尾矿中的拓展应用意义,为进一步解决磷资源枯竭、环境污染等问题,找到了一个可取的发展方向。

关键词：中低品位磷矿硝酸铵-硝酸混合法前处理技术