含氨粉煤灰对充填膏体性能影响试验研究

针对含氨粉煤灰对煤矿充填环境和充填膏体性能的影响，以岱庄煤矿粉煤灰为研究对象，分析测定了其含氨来源和含氨量，并对含氨粉煤灰对充填体的性能影响进行实验研究和机理分析。结果表明：粉煤灰氨含量为0.16%，超过正常标准，导致在充填过程中有刺激性气体释放，影响采空区的施工环境|粉煤灰含氨会导致充填膏体凝结时间延长、强度降低，且随着含氨量的增加，对膏体性能影响更加严重。     

神东矿区山砂基膏体充填材料配比优化试验

为制备成本低廉、配比合理和稳定优越的膏体充填材料，以山砂作为骨料，水泥和粉煤灰作为胶凝材料，分别对充填材料的物理力学性质、化学成分、膏体流动性、速凝特性和配比进行系统研究。结果表明：神东矿区山砂颗粒粒度中等偏细，SiO₂含量较高，有利于提高充填体强度；粉煤灰颗粒超细，具备部分活性，是良好的添加辅料；山砂基膏体的推荐质量浓度为水泥∶粉煤灰∶山砂=1∶2∶6、1∶2∶10、1∶4∶15、1∶4∶20时，质量浓度分别为83%、84.5%、84%、84.5%；水泥∶粉煤灰∶山砂=1∶4∶15时，3 d龄期抗压强度为1.44 MPa,28 d龄期抗压强度可达8.88 MPa，而配比为1∶4∶20时，膏体充填体强度略有降低；充填体的早期强度较高，能够满足充填技术要求。     

三元体系Li+, NH4+//SO42——H2O 298 K相平衡研究

四川甲基卡、李家沟等地锂辉石储量丰富,为下游锂电池储能材料等领域提供了重要的原料来源。传统锂辉石制碳酸锂工艺中,采用氢氧化钠中和法除去铁、铝等杂质,但是副产硫酸钠附加值低,导致生产成本较高,本论文研究了以氨气替代强氧化钠中和法除杂制碳酸锂工艺,发现在精制锂溶液沉淀结晶过程中存在LiNH₄SO₄复盐产生,影响了锂的收率和碳酸锂产品品质。为解决此问题,本论文采用等温溶解平衡法研究了三元体系Li+,NH₄+ //SO₄2--H₂O在298 K下的稳定相平衡关系,测定了平衡液相中各组分溶解度、密度和折光率数据,并绘制了该体系的相图、密度-组成图和折光率-组成图。结果表明该三元体系为复杂三元体系,有复盐LiNH₄SO₄形成;其稳定相图由3个固相结晶区,3条单变量曲线和2个共饱点组成,3个结晶区分别为（NH₄）₂SO₄,Li₂SO₄·H₂O和LiNH₄SO₄,且LiNH₄SO₄复盐的结晶区较大。研究结果表明,为了避免LiNH₄SO₄复盐的产生,需在锂辉石制工业级碳酸锂工艺前端通过钙离子沉淀法将锂溶液中锂硫比[Li₂SO₄·H₂O/（NH₄）₂SO₄]降到1.6以下,研究结果为四川锂辉石湿法冶金工艺中采用氨中和除杂提供了理论指导。      

盾构泥基陶粒的制备及其吸附性能研究

针对盾构泥含水率高以及综合利用的问题,研究了pH值、助滤剂种类（GPB、粉煤灰、石膏、谷糠）和压力对含水率影响,以及加入添加剂（AlCl₃、ZnCl₂、Fe₂O₃、Fe₃O₄、NH₄HCO₃）烧制成陶粒对亚甲基蓝溶液COD去除的效果。试验结果表明,4种助滤剂中改性酰胺絮凝剂（GPB）能更有效地降低盾构泥的含水率;在pH值为4且压力值为800 Pa的条件下,加入GPB可以将含水率值从38.89%降至24.40%;添加剂筛选试验表明,通过添加NH₄HCO₃烧制的陶粒能有效降低亚甲基蓝溶液的COD;添加剂用量试验表明,通过添加10% NH₄HCO₃焙烧而成的陶粒能够将亚甲基蓝溶液中的COD值从162.75 mg/L降到90.64 mg/L。      

尾矿砂膏体充填材料毛细吸水特性试验研究

采用ISAT法与吸水动力学法测试膏体充填材料的毛细吸水特性与孔结构变化情况,结果表明:增大粉煤灰与水泥用量均能降低膏体充填材料的表层毛细吸水性,且粉煤灰的效果更显著;增大粉煤灰与水泥用量均能降低充填体的平均毛细孔径;水泥用量增加,尾砂充填体的孔径均匀性系数减小,且均匀性系数随粉煤灰掺量的增加先增大后减小;确定粉煤灰最优掺量,适当增大水泥用量,能够优化膏体充填材料的孔结构,保证其耐久性能。     

闪锌矿氧压氨浸过程动力学研究

在NH₃-(NH₄)₂SO₄体系中, 采用氧压氨浸工艺, 研究了闪锌矿的浸出行为。研究表明, 在浸出温度110 ℃、总氨浓度4 mol/L、NH₃与NH₄⁺浓度比为5∶3、总压0.5 MPa、搅拌速度500 r/min、液固比25、矿物粒度-0.063 mm条件下浸出5 h, 锌浸出率可达97%。采用液固反应的收缩核模型进行模拟, 得到了闪锌矿氧压氨浸的浸出动力学方程式, 其表观活化能为47.26 kJ/mol。     

氨-硫酸铵体系中某铜矿尾矿氧化氨浸工艺研究

以高碱性铜尾矿为研究对象, 在NH₃·H₂O-(NH₄)₂SO₄体系中, 以过硫酸铵为氧化剂, 详细考察了浸出时间、反应温度、液固比、总氨浓度及NH₃/NH₄⁺比率、氨、硫酸铵和过硫酸铵浓度对铜浸出率的影响。实验结果表明, 尾矿铜的最佳浸出条件为:搅拌速度为500 r/min, 浸出温度为40 ℃, 氨浓度2.4 mol/L, 硫酸铵浓度1.0 mol/L, 过硫酸铵浓度0.2 mol/L, 液固比7∶1, 在此条件下铜的浸出率为75.9%。     

煤矸石膏体充填材料的试验研究

为了提高村庄下的压煤采出率和保护环境，采用煤矸石膏体充填采矿法解放村庄下煤炭．通过正交试验和线性回归，得出影响煤矸石膏体充填体强度和坍落度的因素及回归函数．结果表明：组成膏体充填材料的煤矸石，胶结料，粉煤灰及膏体质量浓度对强度均有不同程度影响，煤矸石对充填体的后期强度影响显著，胶结料对充填早期强度影响较显著，粉煤灰对充填强度影响不显著．煤矸石在加工成直径小于25mm后，还需进一步分级．提高细颗粒矸石加量和降低质量浓度可提高膏体的坍落度和可泵性，胶结料和粉煤灰对膏体的可泵性影响不如煤矸石和质量浓度影响显著．     

基于风积砂的膏体充填材料研制

以风积砂作为骨料的充填材料配制是一个新的研究课题。为给陕北某煤矿充填开采提供高质量、低价格的膏体充填材料配比依据,在24组单因素试验基础上,采用正交试验法研究了风积砂膏体充填材料坍落度、7d和28d抗压强度,并采用SEM对最优配比充填材料微观结构进行分析。结果表明:当粉煤灰的掺量小于380kg/m~3时,充填膏体坍落度呈现上升趋势,当掺量超过380kg/m~3时,膏体的坍落度呈下降趋势;随着粉煤灰掺量增加,充填膏体抗压强度随之增大,且7d变化较小,28d变化较明显;随着水泥掺量增加,充填材料坍落度缓慢下降,同龄期抗压强度也持续缓慢增加,但是同掺量7d和28d抗压强度相比,28d强度增加较大。综合分析,得出最优配比:粉煤灰掺量为440kg/m~3,水泥掺量为220kg/m~3,风积沙掺量为45%,质量浓度为76%。     

建筑垃圾再生骨料膏体充填环管试验

在煤矿膏体泵送充填开采理论技术基础上,为分析以建筑垃圾为骨料、粉煤灰和添加剂为细集料的膏体充填材料的基本性能变化和流变特性,利用室内膏体充填模拟系统进行了膏体充填材料的配比试验和管道输送试验。膏体充填材料配比为添加剂∶粉煤灰∶建筑垃圾=1∶4∶6,试验采用质量浓度自高到低加水调制方案,操作包括3个步骤：试验准备、膏体充填材料制备、泵送试验和数据采集。试验结果表明：该种膏体充填材料的塌落度和分层度随泵送时间的增长而减小,质量浓度则稍有增加,经4 h管道输送后,质量浓度为76%的膏体充填材料塌落度、分层度分别达到18.5 cm、0.9 cm;膏体质量浓度、流速和充填管径是充填管道阻力损失的主要影响因素,质量浓度为76%,流速在0.8~1.1 m/s之间较为理想。     

碱激发粉煤灰基铜尾砂充填膏体试块性能与环境效应研究

为促进矿产资源的可持续利用,保护矿山生态环境,采用一定掺量的碱激发粉煤灰替代水泥制备铜尾砂充填体,通过开展系统的力学、渗透和重金属析出试验,评估了铜尾砂充填膏体试块的强度、抗渗性能和环境效应,结合X射线衍射和扫描电镜结果分析了胶凝材料的矿物组成和充填膏体试块的微观结构特征,揭示了碱激发粉煤灰对充填膏体试块综合性能的影响及其微观作用机理。结果表明,碱激发可以显著提高粉煤灰的活性,在1 mol/L的Na OH碱激发剂作用下,掺量20%的粉煤灰基铜尾砂充填膏体试块经过28 d养护,其抗压强度较水泥胶凝试块提高了17.8%,渗透系数降低了68.0%,综合胶结效果显著;碱激发粉煤灰的掺入减少了铜尾砂充填膏体试块硬化过程中的重金属析出,有助于控制地下水资源的污染;利用粉煤灰的微细颗粒填充效应和复合胶凝效应,可有效降低铜尾砂的孔隙率,并形成新的水化产物,增强尾砂颗粒间的结合力,从而提高材料的强度和稳定性。     

高锰镍钴原料的还原氨浸工艺研究

采用还原氨浸法对高锰氢氧化镍钴原料中的镍钴进行了选择性浸出研究。采用NH₃·H₂O-NH₄HCO₃浸出体系, 引入水合肼作还原剂, 可有效实现镍钴的选择性浸出, 原料中的锰不被浸出而富集成为高锰渣。在ρ(CO₂)_T=35~40 g/L, ρ(NH₃)_T=110~120 g/L, 还原剂85% N₂H₄·H₂O溶液用量为原料中钴元素摩尔含量的2倍, 液固比为15 mL/g, 室温下浸出3 h, 保温陈化2 h的条件下, 镍钴浸出率分别达到98.75%和92.71%, 约99%的锰进入浸出渣中。     

化学激发水泥-粉煤灰充填膏体胶凝性实验研究

为提高粉煤灰在矿山膏体充填中的利用率,采用控制变量法及力学分析法,分别研究了掺量为2%、4%和6%的硫酸钠和硅酸钠对水泥-粉煤灰基充填膏体的标准稠度用水量、初终凝时间以及各龄期单轴抗压强度的影响效果,使用扫描电镜分析激发后胶结体的微观结构。结果表明,两种激发剂都能增加胶凝体系的标准稠度用水量;硫酸钠可促进胶结体的早凝,且其后期强度提升显著,掺量为4%时效果最佳;硅酸钠的早凝作用优于硫酸钠,其对胶结体强度的提升主要表现在早期,最佳掺量为2%。扫描电镜结果显示,掺硫酸钠的胶结体反应前期水化产物以水化硅酸钙为主,后期针状钙矾石产量增多,充填在胶结体孔隙中;掺硅酸钠的胶结体水化前期生成大量絮状水化硅酸钙,后期基本没有新的物质产生。     

矸石粉替代粉煤灰膏体充填材料性能研究

针对传统煤矿膏体充填材料对粉煤灰的需求量较大、成本较高的问题，研究矸石粉替代粉煤灰作为辅料时的膏体充填材料性能，采用正交试验方法以及MATLAB进行线性回归预测和3D可视化模型的建立，分析水掺量和水泥掺量对膏体充填材料流动性和力学性能的影响规律。试验结果表明：随着水泥掺量的增加，充填料浆流动性缓慢下降，同龄期抗压强度也持续缓慢增加，且1～3d变化较明显，3～28d变化较小|水掺量是影响流动性的主要因素，尤其是对充填料浆的扩展度的影响最为明显，随着水掺量的增加，同龄期抗压强度在显著减少，且龄期越长，结果越为明显。综合分析得出最优配比为15%水泥掺量，23%水掺量的充填材料，既满足充填强度要求也满足膏体的流动性要求。     

柠檬酸对磷尾矿胶结充填泌水及减阻性能影响

以贵州某磷尾矿为骨料,粉煤灰和水泥为胶凝材料制备胶结充填料浆,研究柠檬酸添加量对充填料浆泌水中SO₄2-、F-以及泌水率的影响。采用扩展度法、流动度法及L型管法来研究柠檬酸对磷尾矿充填料浆流动性能的影响。结果表明:柠檬酸的加入导致料浆泌水中SO₄2-含量升高、F-含量降低,但对泌水率的影响较小。柠檬酸对充填料浆具有缓凝效果,能改善料浆流动性能。      

湖南溆浦脉石英矿地质特征及成因浅析

湖南溆浦脉石英矿资源分布较为广泛，矿体主要充填于断裂、层间裂隙，围岩为下寒武系硅质板岩，矿石呈纯白色、乳白色，SiO₂含量一般在98%以上，流体包裹体形态呈气、液两相，成分为H₂O、CO₂、CH₄、H₂，认为该地区脉石英矿床应为热液充填型。     

氨煤混燃过程中NH/煤焦/O2异相体系N氧化的分子机理

为了实现双碳目标，降低煤电碳排放势在必行。无碳燃料氨与煤混烧被认为是降低火电碳排放的有效途径之一。而氨作为N源，增加了氨煤混燃NO_x排放量升高的可能性，因此，深入研究氨煤混燃NO生成机理对实现氨煤混燃低碳低氮燃烧十分关键。采用量子化学方法探究了当NH₃以NH形式存在时氨煤混燃N的氧化机理，并采用波函数分析NH和O₂在煤表面的吸附行为。计算结果表明，NH在C5表面吸附形成中间体IM1的过程为放热过程，放热量高达754.79 kJ/mol,且C原子为电子供体而失电子，NH为电子受体而得电子，促进C—N键键合。进一步探究O₂以不同方式吸附时NH/煤焦/O₂体系的反应机理，得出NH/煤焦/O₂共燃体系首先发生NH在煤焦表面的氧化，随后煤焦表面残余氧或体系中O₂将煤焦-N进一步氧化。NH/煤/O₂异相体系中NH通过不同反应路径生成氧化产物NO、NO₂和HNO,对应决速步能垒分别为120.67、323....     

粉煤灰固化充填材料优化配比及其力学性能分析

为了研究矿井粉煤灰固化充填材料的最佳配比及其力学特性,采用正交法对粉煤灰、水、水玻璃等混合浆液展开了流动度、初终凝时间及固化体抗压强度测试,得到了粉煤灰固化充填材料的最佳配比。实验结果表明:粉煤灰充填材料变形和破坏分为4个阶段:压密阶段、屈服阶段、塑性变形阶段和破坏阶段;表现出线弹性变形阶段和塑性强化阶段的变形特征,基本不存在软化阶段。     

陕北子长煤三种无机抑制剂浮选脱硫降灰研究

脱硫降灰是实现中高硫煤清洁利用的关键, 而浮选法在细粒煤脱硫中占据了重要的地位。为了提高中高硫煤的浮选脱硫降灰效果, 以陕北子长煤为研究对象, 利用筛分及浮沉试验考察了原煤的颗粒特性, 并对比了三种无毒无机抑制剂氧化钙(CaO)、硫酸铵[(NH₄)₂SO₄]、十水合焦磷酸钠(Na₄P₂O₇·10H₂O)以及其组合抑制剂对原煤脱硫降灰效果的影响, 并通过煤岩光片考察了浮选前后煤中黄铁矿的分布变化。结果表明, 浮选后煤岩光片中的黄铁矿分布密度有效下降, CaO的脱硫降灰效果最好, (NH₄)₂SO₄和其相近, Na₄P₂O₇·10H₂O脱灰效果次之, 但几乎没有脱硫效果, CaO和(NH₄)₂SO₄在用量分别为4 000 g/t和1 000 g/t时, 精煤硫分最低均为1.83%, 其脱硫效率最高分别为18.28%和12.35%, CaO和(NH₄)₂SO₄组合药剂未展现较好的协同作用, 脱硫脱灰效果均不及三种单种抑制剂, 但对细粒煤的脱硫脱灰有一定的提升作用。CaO和(NH₄)₂SO₄可作黄铁矿的抑制剂提高浮选的脱硫脱灰效率。      

重庆中梁山煤田凝灰岩中战略性金属的浸出试验

西南地区晚二叠世含煤岩系底部广泛分布一层由基性火山灰经热液流体蚀变的凝灰岩。凝灰岩中富集稀土元素（REY）,Nb和Ga等战略性金属，称之为一种新型的煤型战略性金属矿床。然而，凝灰岩中战略性金属的可提取性如何，尚不清楚，制约了这些金属的开发利用。为此，以重庆中梁山煤田晚二叠世凝灰岩为对象，采用（NH₄）₂SO₄,H₂SO₄,NaOH,HCl和HF等试剂对凝灰岩中REY,Nb, Ga, Al₂O₃和SiO₂进行分步连续浸出。结果表明，（NH₄）₂SO₄能浸出约30%的REY,表明凝灰岩中离子吸附型REY占比大于30%,其余的战略性金属均以矿物相形式存在。（NH₄）₂SO₄—H₂SO₄—NaOH—HCl—HF分步连续浸出可有效提取凝灰岩中的REY...