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助磨剂影响矿物浮选的作用机理及研究进展

材料导报 2024年

作者：白鹏飞杨聪仁马昆林丁亚蓉詹启贤孟庆胤陈荣健范佳志中南大学土木工程学院伊春鹿鸣矿业有限公司中南大学资源加工与生物工程学院

磨矿—浮选是一个复杂的物理化学反应体系，矿粒的表面性质和矿浆性质直接决定了矿物浮选的效果。为了提高磨矿效率、节能降耗，常在磨矿过程中添加具有助磨效果的化学试剂，但是助磨剂的掺入改变了矿物的表面性质和矿浆性质，对后续的... 详细信息

磨矿—浮选是一个复杂的物理化学反应体系，矿粒的表面性质和矿浆性质直接决定了矿物浮选的效果。为了提高磨矿效率、节能降耗，常在磨矿过程中添加具有助磨效果的化学试剂，但是助磨剂的掺入改变了矿物的表面性质和矿浆性质，对后续的浮选过程将产生不同影响。助磨剂会对矿物的粒度、表面性质（晶体结构、表面形貌、表面电位和表面能等）和矿浆性质（黏度和pH值等）产生重要影响；从浮选动力学的角度来讲，助磨剂对上述因素的影响最终会导致矿粒在气泡表面上的碰撞与粘附概率发生改变，其作用机理有待进一步深入研究。本文基于已有文献资料，梳理了助磨剂影响矿物浮选和浮选动力学的主要作用机制及最新研究进展，以期为助磨剂在磨矿中的应用和浮选工艺的改进提供研究基础。

关键词：浮选助磨剂浮选动力学作用机理

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稀土元素铈的提取工艺研究进展

山西化工 2024年第9期44卷 51-54,89页

作者：丘煌凤刘静琪林汝涛谭东华杨宇中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083 中南大学资源加工与生物工程学院生物冶金教育部重点实验室湖南长沙410083

铈(Ce)是稀土元素系列之一,随着高科技的发展,铈元素在环境保护、工业生产、光学和材料领域的应用需求越来越多。目前已实现商业规模开采的含铈矿物有氟碳铈矿和独居石。本文主要综述了采用重选、磁选、静电分选、浮选等方法对含铈矿石... 详细信息

铈(Ce)是稀土元素系列之一,随着高科技的发展,铈元素在环境保护、工业生产、光学和材料领域的应用需求越来越多。目前已实现商业规模开采的含铈矿物有氟碳铈矿和独居石。本文主要综述了采用重选、磁选、静电分选、浮选等方法对含铈矿石进行精选,继而采用吸附法、化学沉淀法和溶剂萃取法等从含铈精矿提取铈元素的冶金工艺研究进展,为下一步发展高效、环保的提取技术,制备高质量铈元素产品满足市场需求,提供研究思路。

关键词：铈元素氟碳铈矿独居石提取方法

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双层预烧结支撑工艺

中国冶金 2024年第10期 84-90页

作者：刘杰张辉徐礼兵靳珣宫作岩钟强鞍钢集团钢铁研究院海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室中南大学资源加工与生物工程学院

为实现鞍钢本部高炉和烧结产能的匹配，提高烧结矿产量，并解决高比例精矿烧结时料层厚度难以超过900 mm的难题，鞍钢集团开发了双层预烧结工艺，但在实际生产过程中出现了烧结矿成品率下降、[5, 10) mm准粉末级别烧结矿升高的问题，为... 详细信息

为实现鞍钢本部高炉和烧结产能的匹配，提高烧结矿产量，并解决高比例精矿烧结时料层厚度难以超过900 mm的难题，鞍钢集团开发了双层预烧结工艺，但在实际生产过程中出现了烧结矿成品率下降、[5, 10) mm准粉末级别烧结矿升高的问题，为此在实验室开展了1 000 mm双层预烧结支撑工艺的基础研究。结果表明，双层预烧结时，在第二次点火后CO2和CO体积分数升高，O2体积分数急剧下降到8%左右，底部混合料层一定时间内为低氧气氛燃烧。双层预烧结时透气性指数变化分为3个过程，加入支架后，第1阶段平均提高10.37%,第2阶段平均提高12.61%,第3阶段中最低处平均提高28.95%;加入支架后，氧含量最低点时间提前，氧含量提高，烧结矿转鼓强度下降，但成品率上升，利用系数可以达到2.12 t/（m2·h）,[5, 10) mm的准粉末级别比例明显下降，350 mm支架较400 mm支架能取得更好的技术指标。支架烧结在实验室证明可以解决双层预烧结应用的关键难题，可以进一步释放其提产能力。

关键词：双层预烧结支撑烧结透气性指数氧含量超厚料层

离子配位亲和性及其在矿物浮选中的应用(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：张洪亮饶鑫张晨阳陈建华朱阳戈王嵘孙伟中南大学资源加工与生物工程学院中南大学金属资源开发利用碳减排教育部工程研究中心广西大学资源环境与材料学院北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室

离子配位亲和性在浮选实践中应用广泛，但有关它的报道却并不多见。因此，有必要系统地阐明离子配位亲和性，以便更准确地理解矿物浮选行为，并为矿物专属靶向试剂的开发提供指导。在此，本文通过DFT计算来评估常见金属离子的离子配位... 详细信息

离子配位亲和性在浮选实践中应用广泛，但有关它的报道却并不多见。因此，有必要系统地阐明离子配位亲和性，以便更准确地理解矿物浮选行为，并为矿物专属靶向试剂的开发提供指导。在此，本文通过DFT计算来评估常见金属离子的离子配位亲和性。结果表明，金属离子的LUMO能量与其与O（S）配体的结合能呈正相关，一些不同价态的金属离子也表现出不同的亲和力。此外，由于空间位阻效应，单配位和六配位的金属离子可能表现出不同的亲和力，并且所研究大部分六配位金属离子表现出亲氧性。这些亲和性差异为深入理解矿物活化浮选的本质提供了重要视角，其中亲氧性离子用于活化氧化矿物，而亲硫性离子用于活化硫化矿物。

关键词：离子亲和性矿物浮选密度泛函理论配位化学

基于Weibull分布模型的不规则矿石颗粒强度分布

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中国有色金属学报 2024年

作者：汪轶凡肖庆飞高志勇周强金赛珍王梦涛王庆凯昆明理工大学国土资源工程学院中南大学资源加工与生物工程学院矿冶过程智能优化制造全国重点实验室矿冶过程自动控制技术北京重点实验室

不规则矿石颗粒的强度分布决定其断裂行为与破碎产品粒度分布。采用不同形式的Weibull分布模型分别拟合不同尺寸的铜矿石颗粒和锡矿石颗粒的强度分布，并对不同模型中的参数进行比较分析。研究结果表明：两参数Weibull分布模型对两种矿... 详细信息

不规则矿石颗粒的强度分布决定其断裂行为与破碎产品粒度分布。采用不同形式的Weibull分布模型分别拟合不同尺寸的铜矿石颗粒和锡矿石颗粒的强度分布，并对不同模型中的参数进行比较分析。研究结果表明：两参数Weibull分布模型对两种矿石颗粒强度分布的拟合效果均较好，且在双对数坐标系下，两种矿石颗粒的模型参数(特征破碎强度σ0和两参数Weibull分布模量m)都随着颗粒尺寸d增加而线性减小；在两参数Weibull分布模型的基础上，通过引入权重因子w与强度阈值σth分别构建两段Weibull分布模型和三参数Weibull分布模型，强度分布拟合结果发现两段Weibull分布模型可定量描述剪切破坏与张拉破坏在整个破碎过程中对不规则矿石颗粒的破坏程度，而三参数Weibull分布模型可对低应力强度数据偏离两参数Weibull分布模型拟合曲线得到解释并加以修正。研究成果为碎磨设备操作参数的确定与设备选型提供理论指导，进一步丰富了不规则颗粒强度分布理论与研究方法。

关键词：不规则矿石颗粒 Weibull分布模型脆性物料破碎特性强度分布

基于OBE理念的《无机材料热工技术》教学改革探索

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当代化工研究 2024年第8期 147-149页

作者：肖奇黄苏萍中南大学资源加工与生物工程学院湖南410083 中南大学粉末冶金研究院湖南410083

《无机材料热工技术》课程在无机非金属材料工程专业培养体系中具有重要的地位。该课程内容涉及知识面广、跨度大、难度大,传统教学模式下学生很难在有限的课堂学时内系统深入消化基础知识。在成果导向为教育理念指导下,以学生产出导向... 详细信息

《无机材料热工技术》课程在无机非金属材料工程专业培养体系中具有重要的地位。该课程内容涉及知识面广、跨度大、难度大,传统教学模式下学生很难在有限的课堂学时内系统深入消化基础知识。在成果导向为教育理念指导下,以学生产出导向为目标,本课程团队结合《无机材料热工技术》课程特点,设计混合式教学模式,结合丰富的案例分享,理论联系实际,培养学生职业技能、社会责任感和良好职业道德,培养具有创新思维、自主学习能力、能够分析和解决无机非金属材料工程领域复杂工程问题的高素质创新型人才,从而适应社会和职业需求。

关键词：无机材料热工技术成果导向教育教学改革

高纯铁精矿全氢冶金制备高性能粉末冶金铁粉的技术研究

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高纯铁精矿全氢冶金制备高性能粉末冶金铁粉的技术研究

硼镁铁矿多组分高效分离与增值利用技术研究进展

第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：郭正启朱德庆潘建石玥杨聪聪李思唯中南大学资源加工与生物工程学院中南大学低碳与氢冶金研究中心

还原铁粉作为一种重要的粉末冶金铁粉,具有纯度高,杂质少,烧结性能优异等优点,是我国高端工业的共性关键材料,广泛应用于汽车、机械、船舶、电子、航空等行业,其应用广度、生产发展的速度和规模,已成为衡量一个国家钢铁粉末和粉末冶金... 详细信息

还原铁粉作为一种重要的粉末冶金铁粉,具有纯度高,杂质少,烧结性能优异等优点,是我国高端工业的共性关键材料,广泛应用于汽车、机械、船舶、电子、航空等行业,其应用广度、生产发展的速度和规模,已成为衡量一个国家钢铁粉末和粉末冶金工业科技水平的重要标志之一。受制于我国工艺技术水平,我国高端还原铁粉主要依赖进口,成为制约我国相应领域发展的"卡脖子"问题。目前,高纯粉末冶金铁粉的制备工艺主要包括还原法、雾化法、羰基法和电解法。还原法由于原料来源广泛、生产成本低、产品烧结性能好,且能通过隧道窑实现大规模生产等优点,应用十分广泛。通过该工艺生产的铁粉占粉末冶金铁粉总量的50%以上。但是,还原法制备高纯铁粉过程中,主要以固定碳为还原剂,还原剂用量大、还原温度高(1150℃左右)、还原时间长(>48h),导致能耗高、碳排放量大、污染严重。毫无疑问,这无法顺应"我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和"的绿色发展潮流。此外,传统还原法制备的铁粉孔隙率高、致密性差,导致产品流动性、松装密度和压缩性能低,无法满足高端铁粉的要求。为此,本团队提出高纯铁精矿全氢还原—电磁感应热处理制备高性能粉末冶金铁粉的新思路。首先,利用氢还原取代碳热还原,不但能解决传统还原铁粉制备工艺碳排放量大、污染严重的问题,而且可充分利用氢气的高还原势和强扩散能力,提高反应速率,实现高纯铁粉的低温、快速和绿色制备。然后,利用电场感应加热的电—磁—热多外场的协同作用,诱导高纯铁粉铁晶粒的生长,促进铁粉微观结构的致密化,解决传统还原铁粉流动性低、松装密度和压缩性能差等问题,改善还原铁粉的质量。研究结果表明:(1)以品位为71.5%的高纯铁精矿为原料,通过带式焙烧机制备出氧化球团,在氢还原温度800℃、还原时间60min的条件下,可制备出直接还原铁品位98.56%,金属化率99.2%。将该球团磨细后获得的还原铁粉,其松装密度较低,仅为2.13g/cm3,无法满足要求。(2)在800℃全氢还原60min+1100℃感应强化60min+800℃二次氢还原60min(总热处理时间180min)的条件下,由全铁品位71.10%的超纯铁精矿可以制备出铁品位98.57%、压缩性6.52g/cm3、松装密度2.47g/cm3、流动性35.21s/50g的粉末冶金铁粉,其性能满足牌号FHY100·240的粉末冶金用还原铁粉。(3)粉末冶金铁粉松装密度与其铁晶粒大小密切相关。通过电磁感应热处理,调控还原铁粉中铁晶粒形核与生长,提高致密性,大幅度改善其松装密度和压缩性能。新思路突破了传统还原法制备粉末冶金铁粉工艺与性能的双重约束,显著降低碳排放,减轻环境负荷,提高生产效率,改善产品性能,可实现高性能粉末冶金铁粉的高效制备,将对我国钢铁粉末和粉末冶金行业的高质量发展具有重要意义。

关键词：高纯铁精矿粉末冶金铁粉全氢还原电磁感应

来源： cnki会议评论

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硼镁铁矿多组分高效分离与增值利用技术研究进展

米纳斯赤铁精矿配加澳洲精矿制备碱性球团试验研究

第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：饶明军游锦香张鑫罗骏彭志伟李光辉姜涛中南大学资源加工与生物工程学院中南大学化学与化工学院

硼镁铁矿赋存我国硼资源总量的60%,是当前我国硼资源开发利用的主体,但因其多组分复杂共生、难选难冶,现有加工流程存在流程长、能耗高、有价组分综合回收率低等问题。作者及其团队近年来以硼镁铁矿硼/铁高效分离和硼产品增值化利用为... 详细信息

硼镁铁矿赋存我国硼资源总量的60%,是当前我国硼资源开发利用的主体,但因其多组分复杂共生、难选难冶,现有加工流程存在流程长、能耗高、有价组分综合回收率低等问题。作者及其团队近年来以硼镁铁矿硼/铁高效分离和硼产品增值化利用为研究目标,提出了焙烧气氛-钠盐协同调控的硼镁铁矿硼/铁组分定向转化与分离的新思路。系统研究了焙烧气氛、钠盐添加量、焙烧温度、时间对不同组分物相转变、微观结构演变以及元素迁移行为的影响规律,构建了面向硼、铁、镁组分高效分离的定向转化调控机制。主要研究结果有:（1）碳酸钠是硼组分活化的物质基础,不同焙烧气氛下,含硼矿物均转化为易溶于水的硼酸钠,实现硼组分的活化;（2）铁矿物在氧化气氛下转化为赤铁矿和镁铁尖晶石,中性和弱还原气氛转化为含镁磁铁矿和镁铁浮氏体,强还原气氛转化为金属铁;（3）开发了基于气氛-钠盐协同焙烧的焙烧硼铁精矿硼/铁分离新技术。针对硼铁精矿弱还原气氛焙烧实验室小型试验优化条件下,焙烧矿经磨浸,硼浸出率为92.03%,滤渣经磁选可获得TFe含量为62.15%,铁回收率为90.33%的磁铁精矿。在此基础上,开展了扩大化试验研究,模拟链箅机扩大化焙烧试验结果表明:针对硼镁铁矿一次磁选精矿,焙烧矿经磨浸-磁选,硼浸出率为88.31%,磁选精矿铁品位为58.54%,铁回收率为95.52%。回转窑模拟强还原气氛焙烧扩大化试验结果为:焙烧矿经磨浸-磁选,硼浸出率为70.23%,磁选精矿铁品位和回收率分别为94.12%和95.35%。（4）开发了磨浸液（富硼液）碳分制备硼砂和硫酸法制备硼酸新技术。采用CO2碳分,调节溶液pH至8～9,溶液中的B（OH）离子转化为BO（OH）离子,碳分后的溶液在35℃结晶析出硼砂,产品纯度满足工业要求。采用硫酸法制备硼酸,控制溶液pH至2～3,溶液中的B（OH）离子转化为HBO,溶液在40℃结晶析出硼酸,产品纯度满足工业要求。（5）针对磁选尾矿开发了水热浸出回收残余的碱,浸出渣（镁硅富集物）制备镁质耐火材料的技术,在水热温度200℃,水热时间3h,钠的浸出率超过95%,浸出渣外配6wt.%AlO和10wt.%MgO在1300℃烧结3h,获得的耐火材料耐火度为1800℃,表观孔隙率为15.9%,容重为3.05 g/cm,抗压强度为106.7 MPa,抗热震性能为六次,优于商业镁质耐火材料。基于上述研究结果,构建了硼镁铁矿多组分高效分离与增值利用的新流程。新流程与现流程对比,具有流程短、能耗低、有价组分综合回收率高等优点,实现了硼镁铁矿全组分的综合利用,为硼镁铁矿资源的高效利用提供了新途径。

关键词：硼镁铁矿钠化焙烧磨浸-磁选硼砂硼酸

来源： cnki会议评论

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矿业工程 2024年第3期22卷 39-44页

作者：陈方吴南勇苏子键张元波扬州泰富特种材料有限公司江苏扬州225211 中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083

为了实现钢铁企业的绿色发展,必须要减少烧结矿的使用,提高球团矿的入炉比例,但是酸性球团的冶金性能较差且会导致高炉渣碱度降低,而碱性球团可解决上述问题。利用磁选后的澳洲精矿和米纳斯赤铁精矿添加石灰石生产碱性球团,并对其原料... 详细信息

为了实现钢铁企业的绿色发展,必须要减少烧结矿的使用,提高球团矿的入炉比例,但是酸性球团的冶金性能较差且会导致高炉渣碱度降低,而碱性球团可解决上述问题。利用磁选后的澳洲精矿和米纳斯赤铁精矿添加石灰石生产碱性球团,并对其原料性能、造球试验以及预热焙烧制度进行研究。研究发现:高压辊磨一次后的米纳斯赤铁精矿即可满足造球要求,碱性球团生产米纳斯赤铁精矿的适宜配比为40%,适宜的预热温度为900~950℃,焙烧温度为1230℃时,焙烧球强度大于2800 N满足生产要求,而且碱性球团的抗压强度和冶金性能都要优于酸性球团。

关键词：澳洲精矿米纳斯赤铁精矿石灰石碱性球团液相