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微波辅助硫酸低温焙烧稀土精矿试验研究

稀土 2013年第6期34卷 45-50页

作者：李解王少炳李保卫张邦文韩继铖韩腾飞内蒙古科技大学白云鄂博矿多金属资源综合利用国家重点实验室内蒙古包头014010

针对稀土精矿低温酸浸浸出效率低的问题,采用微波辅助浓硫酸低温焙烧稀土精矿的工艺,研究了微波预处理酸浸矿的焙烧温度、酸矿比、焙烧时间对稀土和钍浸出率及残留率的影响。结果表明:微波辅助酸浸稀土精矿的最佳条件为:焙烧温度225℃,... 详细信息

针对稀土精矿低温酸浸浸出效率低的问题,采用微波辅助浓硫酸低温焙烧稀土精矿的工艺,研究了微波预处理酸浸矿的焙烧温度、酸矿比、焙烧时间对稀土和钍浸出率及残留率的影响。结果表明:微波辅助酸浸稀土精矿的最佳条件为:焙烧温度225℃,酸矿比1.5,焙烧时间10 min。此条件下的稀土和钍的浸出率分别为97%、95%,残留率均低于5%,其技术指标不低于现行工艺。同时对比相同条件下直接酸浸焙烧工艺,稀土和钍的浸出率均达到95%以上,水浸渣均符合国家安全排放标准,但前者的焙烧时间为后者的1/8,大大缩短了稀土浸出时间,为稀土及钍资源的工业化综合回收利用提供了新途径。

关键词：微波稀土精矿低温焙烧硫酸

内蒙古白云鄂博矿床发现一种新的含羟基、铌-镁氧化物新矿物——福元铌矿

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岩石学报 2025年第1期41卷 1-3页

作者：佘海东范宏瑞展云翔谷湘平李晓春杨奎锋王其伟中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室包头014030 江西应用科技学院宝石与矿物资源学院南昌330100

铌具有熔点高、耐腐蚀、耐磨和超导性等优点,被广泛应用于特种钢铁、超导材料和航空航天等领域,是发展低碳绿色能源产业的战略性关键金属。内蒙古白云鄂博矿床是全球最大的稀土矿床,也是中国最大的铌矿床。据统计,在该矿床已发现的矿物... 详细信息

铌具有熔点高、耐腐蚀、耐磨和超导性等优点,被广泛应用于特种钢铁、超导材料和航空航天等领域,是发展低碳绿色能源产业的战略性关键金属。内蒙古白云鄂博矿床是全球最大的稀土矿床,也是中国最大的铌矿床。据统计,在该矿床已发现的矿物达210余种,其中新矿物23种;铌矿物近31种,其中新矿物10种。福元铌矿是近期在该矿床发现的又一种新的含铌矿物,呈红褐色至褐色,板状,自形至半自形,粒度约为40~60μm,通常与鄂博铌矿、铌钙矿、烧绿石、磁铁矿及碳酸盐矿物等共生。福元铌矿是一种结构简单的含羟基、镁-铌氧化物类矿物,理想化学式Mg_(7)Nb_(6)O_(18)(OH)_(8),铌氧化物平均含量为67.3%,属于三方晶系,空间群P 3(#147)。福元铌矿是鄂博铌矿水热蚀变后的产物,且Nb_(2)O_(5)含量显著升高。福元铌矿新矿物的发现增加了白云鄂博可用铌金属选冶矿物种类,也表明了蚀变作用过程中Nb的弱迁移性。

关键词：新矿物福元铌矿含羟基铌镁氧化物白云鄂博

Cu^(2+),Fe^(3+)对萤石浮选的活化作用机制

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稀有金属 2016年第9期40卷 963-968页

作者：张波李解张雪峰曹钊王维大韩华内蒙古科技大学白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室内蒙古包头014010

针对萤石选别流程复杂,浮选分离成本高以及浮选药剂对萤石的影响效果问题,本文通过单矿物浮选实验,采用溶液化学计算、Zeta电位测试和红外光谱分析的方法,研究了Cu^(2+),Fe^(3+)对萤石浮选过程的影响,并分析了Cu^(2+),Fe^(3+)对萤石浮... 详细信息

针对萤石选别流程复杂,浮选分离成本高以及浮选药剂对萤石的影响效果问题,本文通过单矿物浮选实验,采用溶液化学计算、Zeta电位测试和红外光谱分析的方法,研究了Cu^(2+),Fe^(3+)对萤石浮选过程的影响,并分析了Cu^(2+),Fe^(3+)对萤石浮选过程的活化机制,试验分析结果表明:油酸钠作为萤石捕收剂时,在p H=8~10范围内萤石的浮选回收率为83%;而采用Cu^(2+),Fe^(3+)作为活化剂对萤石进行活化后,萤石回收率分别达到96%和91%,提高了8%和13%,使萤石浮选效果显著提升,有明显的活化作用。溶液化学计算和XRD结果表明在p H=8~10范围内的萤石浮选溶液中,Cu^(2+)和Fe^(3+)主要以Fe(OH)3和Cu(OH)2沉淀的形式存在,进一步验证Fe^(3+),Cu^(2+)阳离子作用的有效组分是氢氧化物或者络合物沉淀;Zeta电位结果表明Fe^(3+)和Cu^(2+)两种金属离子都能使萤石的Zeta电位发生正移,而且Fe^(3+)使萤石的Zeta电位偏移幅度大于Cu^(2+)的偏移幅度,说明萤石表面的Fe^(3+)吸附量多于Cu^(2+);红外光谱分析结果表明油酸钠在分别经过Cu^(2+),Fe^(3+)活化后的萤石表面的作用方式主要为化学吸附。

关键词：萤石 Cu2+ Fe3+ 浮选活化

元素扩散对烧结(Nd,Tb)-Fe-B磁体反磁化和矫顽力的影响

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稀有金属材料与工程 2021年第4期50卷 1378-1383页

作者：秦渊马斌杰李柱柏内蒙古科技大学理学院白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室内蒙古包头014010

采用双合金法,即将2种粉末混合压制成型制备烧结永磁体可提高磁体磁性能。本实验将Nd_(13)Fe_(81)B_(6)和TbH_(x)粉末混合制成烧结磁体,研究Tb元素扩散分布以及其对磁性能的影响。Nd_(13)Fe_(81)B_(6)磁体矫顽力为358.2 kA/m,当TbH_(x)... 详细信息

采用双合金法,即将2种粉末混合压制成型制备烧结永磁体可提高磁体磁性能。本实验将Nd_(13)Fe_(81)B_(6)和TbH_(x)粉末混合制成烧结磁体,研究Tb元素扩散分布以及其对磁性能的影响。Nd_(13)Fe_(81)B_(6)磁体矫顽力为358.2 kA/m,当TbH_(x)混合量为3%(质量分数,下同)时,烧结磁体的矫顽力增加至1592 kA/m。扫描电镜和元素面分布谱表明,Tb元素更容易扩散进入Nd_(2)Fe_(14)B主相而不是富集在晶间富稀土相。Tb元素进入主相会替代Nd形成具有更高各向异性场的(Nd, Tb)-Fe-B表层,这样在反磁化过程中晶粒表层磁畴壁的形核场会增加,因此矫顽力增加程度显著。但是,TbH_(x)混合量超过5%时,磁体中更多Tb原子从晶粒表层扩散入Nd_(2)Fe_(14)B相晶粒内部,这样晶粒表层反磁化形核场的提高程度会减弱,因而磁体矫顽力增加幅度降低。本研究说明要进一步提高双合金Nd-Fe-B磁体磁性能需控制元素扩散并优化磁体的元素分布。

关键词： (Nd Tb)-Fe-B磁体元素扩散反磁化矫顽力

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浓硫酸低温分解混合稀土精矿动力学分析

稀土 2015年第4期36卷 31-37页

作者：王少炳李解李保卫韩继铖王介良李成元内蒙古科技大学白云鄂博矿多金属资源综合利用国家重点实验室内蒙古包头014010

基于热重-差热实验数据,采用Freeman-Carroll微分法、Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法和一般积分法三种方法,全面分析了硫酸分解稀土精矿的反应动力学行为,推断其反应机理,计算反应表观活化能、反应级数、频率因子等动力学参数,... 详细信息

基于热重-差热实验数据,采用Freeman-Carroll微分法、Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法和一般积分法三种方法,全面分析了硫酸分解稀土精矿的反应动力学行为,推断其反应机理,计算反应表观活化能、反应级数、频率因子等动力学参数,确定不同温度段反应的限制性环节。结果显示,浓硫酸低温分解混合稀土精矿在阶段Ⅰ（160℃--220℃）和阶段Ⅱ（310℃~340℃）两个温度阶段的反应比较剧烈。由Freeman-Carroll微分法计算得到阶段Ⅰ反应的表观活化能E为33.02 k J·mol-1、反应级数n为0.51;而阶段Ⅱ的表现活化能E为182.75 k J·mol-1、反应级数n为0.61。同时,由Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法和一般积分法计算得到阶段Ⅰ反应的表观活化能E分别为34.66 k J·mol-1和38.36 k J·mol-1,机理函数分别为f（α）=（1-α）和G（α）=[-ln（1-α）]3/2;而阶段Ⅱ反应的表现活化能E分别为215.23 k J·mol-1和205.46 k J·mol-1,机理函数分别为f（α）=2（1-α）[-ln（1-α）]1/2和G（α）=[-ln（1-α）]3/2,两种方法确定的反应限制性环节均为随机成核和随后生长的化学反应,且与Freeman-Carroll法的表观活化能计算结果相近。

关键词：稀土精矿低温分解硫酸反应动力学

微波热处理温度对尾矿微晶玻璃晶化过程及性能的影响

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材料导报 2019年第20期33卷 3401-3407页

作者：李红霞李保卫邓磊波徐鹏飞刘中兴内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室

以金尾矿和铁尾矿为主要原料,采用熔融法制备了CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)系基础玻璃,并在2.45 GHz多模腔微波炉中进行晶化处理,利用差热(DSC)分析、X射线衍射(XRD)分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)和综合力... 详细信息

以金尾矿和铁尾矿为主要原料,采用熔融法制备了CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)系基础玻璃,并在2.45 GHz多模腔微波炉中进行晶化处理,利用差热(DSC)分析、X射线衍射(XRD)分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)和综合力学性能仪等测试手段,研究了微波热处理不同温度对CMAS系尾矿微晶玻璃显微结构及性能的影响。结果表明:采用微波法可以成功制得以透辉石(Mg(0.6)Fe(0.2)Al(0.2))Ca-(Si(1.5)Al(0.5))O6为主晶相的尾矿微晶玻璃,且随着热处理温度的升高,制得的微晶玻璃综合性能呈现先提高后降低的趋势。确定的最佳微波热处理制度为720℃保温20 min,此条件下所制备的微晶玻璃综合性能为:密度2.97 g/cm^3,抗折强度264.62 MPa,耐酸性99.38%,耐碱性99.17%,弹性模量、剪切模量分别为109.83 GPa和45.39 GPa。

关键词：微波微晶玻璃 CMAS系显微结构

Zn替代对AB3型La-Mg-Ni合金相结构和电化学性能的影响及其失效行为

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中国有色金属学报 2019年第5期29卷 1028-1040页

作者：李一鸣刘卓承张羊换任慧平内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室

研究了La2Mg(Ni1 xZnx)9(x=0.1,0.15,0.2)合金的组织结构、储氢性能及失效行为特征。Zn倾向于在AB5型相中固溶,显著促进了AB5和AB2型相含量的提高。虽然Zn降低了合金的电化学放电容量和高倍率性能,但适量的Zn能够显著提高合金的电化学... 详细信息

研究了La2Mg(Ni1 xZnx)9(x=0.1,0.15,0.2)合金的组织结构、储氢性能及失效行为特征。Zn倾向于在AB5型相中固溶,显著促进了AB5和AB2型相含量的提高。虽然Zn降低了合金的电化学放电容量和高倍率性能,但适量的Zn能够显著提高合金的电化学循环稳定性。100次充放电循环后La2Mg(Ni0.9Zn0.1)9合金的容量保持率可达94%。原因在于Zn有利于合金结构稳定性的保持和抗粉化能力,特别是Zn能在合金表面形成致密钝化膜,显著提高了合金的耐腐蚀性。通过上述研究结果,提出含Zn合金性能改进的关键在于降低合金吸放氢平台压并抑制AB2型相的含量。

关键词： La-Mg-Ni系储氢合金 Zn 电化学性能失效行为

红外拟合光谱分析微波对重晶石浮选的影响机理

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光谱学与光谱分析 2021年第10期41卷 3083-3091页

作者：武靖轩李解林嘉威弋诗文李敏苏文柔内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室内蒙古包头014010

目前浮选提高重晶石品位的方法通常采用新型浮选药剂从低品位重晶石矿中进行分选,采用微波加热预处理矿物可提高浮选回收率,但微波对浮选药剂与矿物的作用机理还不清楚。微波加热技术近年来用于矿物加工、冶金与材料制备等领域,具有反... 详细信息

目前浮选提高重晶石品位的方法通常采用新型浮选药剂从低品位重晶石矿中进行分选,采用微波加热预处理矿物可提高浮选回收率,但微波对浮选药剂与矿物的作用机理还不清楚。微波加热技术近年来用于矿物加工、冶金与材料制备等领域,具有反应速度快、产品指标高等优点。以油酸钠为捕收剂,对微波预处理后的重晶石纯矿物进行浮选,并对不同微波作用时间下的重晶石浮选样品进行红外光谱检测,通过红外拟合平滑光谱和二阶导数光谱计算分析,研究微波对重晶石浮选的影响机理。浮选试验结果表明,未经微波预处理的重晶石,在油酸钠用量为55 mg·L^(-1)、pH值为8.0的条件下,浮选指标最佳,回收率为91.41%;而对比之下,经微波作用后的重晶石进行浮选,随着微波处理时间的增加浮选指标逐渐提高,且在微波作用60s时的回收率最高,达95.27%。基于浮选试验的红外光谱分析表明,重晶石未经微波预处理进行浮选,与油酸钠作用,在波数为3004 cm^(-1)处—CH_(2)—的对称伸缩振动峰、2953 cm^(-1)处—CH _(3)的反对称伸缩振动峰、1119和1077 cm^(-1)处SO_(4)^(2-)的非对称伸缩振动峰均发生了红移,说明油酸钠在重晶石表面发生化学吸附;而经微波预处理后的重晶石浮选时,在波数为2853 cm^(-1)处—CH_(2)—对称伸缩振动峰、2923 cm^(-1)处—CH_(2)—反对称伸缩振动峰、2958 cm^(-1)处—CH _(3)反对称伸缩振动峰、1181,1122和1086 cm^(-1)处SO_(4)^(2-)非对称伸缩振动峰、982 cm^(-1)处SO_(4)^(2-)对称伸缩振动峰、635和610 cm^(-1)处SO_(4)^(2-)弯曲振动峰,其峰位并未发生红移,但峰强随着微波作用时间的增加明显加强,且微波作用60 s时其峰强增加最明显;对微波处理后的红外光谱进行拟合平滑光谱和二阶导数光谱计算发现,在波数为2958,2923,2853,1181,1122,1086,982,635和610 cm^(-1)处峰面积均有不同程度的增加,且在微波作用60s时峰面积分别增加了1.84%,259.12%,761.15%,235.72%,145.61%,198.50%,641.16%,549.67%和744.97%,表明微波预处理并未诱发重晶石表面发生化学反应,但强化了捕收剂油酸钠与重晶石矿之间的化学吸附,使其与重晶石表面的化学吸附更加致密,吸附量增加,因此重晶石回收率增加,浮选指标提高。

关键词：傅里叶变换红外光谱微波重晶石拟合平滑光谱二阶导数光谱

红外光谱、XPS分析比较Ca^2+,Fe^3+对石英的活化机理

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光谱学与光谱分析 2020年第6期40卷 1876-1882页

作者：刘荣祥李解苏文柔张雪峰李佳伟孟留洋内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室内蒙古包头014010

铁精矿浮选脱硅过程中,矿浆中的难免阳离子(Ca^2+,Fe^3+)对阴离子捕收石英的可浮性有重要影响,而搞清难免阳离子对含石英等脉石矿物的活化机制,对解决超纯铁精矿脱硅技术难题有重要意义。目前关于捕收剂对石英吸附结构的研究较多,而难... 详细信息

铁精矿浮选脱硅过程中,矿浆中的难免阳离子(Ca^2+,Fe^3+)对阴离子捕收石英的可浮性有重要影响,而搞清难免阳离子对含石英等脉石矿物的活化机制,对解决超纯铁精矿脱硅技术难题有重要意义。目前关于捕收剂对石英吸附结构的研究较多,而难免离子活化石英的吸附结构及吸附强弱发生机制研究较少。因此,采用红外光谱、XPS检测手段对难免离子(Ca^2+,Fe^3+)活化石英浮选进行光谱学表征,同时解析石英中含氧官能团及难免离子的赋存形式,分析其活化机理。红外检测结果表明,在适宜的pH值条件下,Ca^2+和Fe^3+的加入,对SDS捕收剂浮选石英均有活化作用,而活化后的石英与SDS作用,其间既包括物理吸附,也包括化学吸附;而且Fe^3+活化作用下的Si-O特征峰红移波数大于Ca^2+活化作用下的红移波数,是由于Ca^2+活化石英是单氧-硅键作用,其键能小,吸附弱,而Fe^3+活化石英是双氧-硅键作用,其键能大,吸附强。XPS测试表明,Fe^3+活化石英的结合能(Fe(2p)结合能为711.16 eV)强于Ca^2+活化石英的结合能(Ca(2p)结合能为346.93 eV),其Si(2s)和Si(2p)结合能化学位移量更大,说明Fe^3+活化作用下其化学吸附更稳定、更致密,且产生两个活性位点,在石英表面生成稳定的Fe基六元环螯合物;而对比Fe^3+和Ca^2+活化作用下的化学吸附不稳定、不致密,在石英表面生成Ca基链状络合物。综合红外光谱、XPS分析表明,Fe^3+比Ca^2+有更强的活化作用,同时加强了药剂与石英表面的化学吸附和物理吸附,更利于活化石英的浮选。

关键词：浮选石英活化剂 Ca^2+ Fe^3+ 傅里叶变换红外光谱 X射线能谱