微波照射下岩石损伤的数值模拟研究

以黄铁矿和方解石组成的岩石颗粒为研究对象,利用离散元方法建立简单二相矿物平面模型,为更好地表现微波照射下微裂纹的萌生和发展规律,模型采用平行黏结模型,考虑了影响微波照射效果的主要因素:功率密度、照射时长、矿物颗粒大小及形状,分析了在微波照射下吸波矿物晶体边界破坏过程及破坏规律。     

微波场中矿物颗粒裂纹分布及演化研究

以方铅矿和方解石组成的岩石颗粒为研究对象,采用离散单元法研究了在微波照射下矿物颗粒内部裂纹扩展演化过程及其分布特征,并分析了照射时间、功率密度、能耗、矿物尺寸等的影响。结果表明,矿物裂纹主要表现为拉伸裂纹,根据分布特征及所在位置可以将其分为三类:在方解石内的扩散型裂纹、在方解石和方铅矿交界处的环形裂纹和方铅矿内裂纹,前两者的形成是微波能辅助碎矿磨矿的根本原因。其中方解石内的扩散型裂纹和交界面处的环形裂纹的形成是微波辅助碎矿和磨矿的根本原因。矿物裂纹数目随微波照射时间及能量消耗增长的曲线可以分为两类:功率密度低的为三阶段增长形式,功率密度高的为两阶段增长形式。矿物形成裂纹数目相同的情况下,随着功率密度提高,能耗降低,但高于一定值后,能耗变化不大。微波辅助方法和其他碎矿磨矿的方式类似,矿物越小越难破碎。     

矿物尺寸对微波照射辅助解离效果影响研究

采用有限元—离散元耦合方法,对黄铁矿和方解石组成的单颗粒矿物进行微波照射数值模拟.在提出解离率的基础上,研究黄铁矿尺寸对微波照射效果的影响.分析了矿物内电场、温度、裂纹及解离率的演化分布的情况.研究结果表明,相同微波功率照射下,黄铁矿尺寸越大,矿石模型内部电场强度越小,产生的温度也越高;相同照射时刻,矿物内裂纹数目均随...     

微波照射下岩石颗粒温度分布及影响因素分析

采用有限元方法对微波照射下由黄铁矿和方解石组成的岩石颗粒的温度场分布进行了分析,并讨论了微波功率和时间对温度场的影响。研究结果表明:岩石颗粒中心温度最高且受微波腔体内电场强度影响;温度梯度最高点位于黄铁矿和方解石的交界面,热应力最大;岩石颗粒最高温度相同时,微波加热功率与时间成反比;岩石颗粒能耗相同时,采用短时间高功率的加热方法可以提高破岩效率。     

矿石微波预处理的数值模拟分析

以黄铁矿矿石为研究对象建模,利用ANSYS软件对模型进行有限元分析,得到矿石颗粒在微波作用下的温度、应力分布及作用规律,探究微波作用下矿石强度弱化的细观力学损伤机理。分别建立矿物单质立体模型、方解石基质包裹的单颗粒黄铁矿平面模型以及多黄铁矿颗粒平面模型,仿真结果表明:黄铁矿为微波吸收型,温度呈线性增长;方解石性质影响应力峰值以及初始裂纹的产生;黄铁矿颗粒粒度大,矿石以剪切屈服为主,反之,以拉伸屈服为主。     

吸波矿物含量对微波照射矿石效果的影响

基于电磁热力多物理场耦合,采用fish语言编写耦合程序将有限元和离散元相结合,建立了多颗粒黄铁矿矿石数值计算模型,对微波照射下不同黄铁矿含量的矿石的内部电场和功率密度,温度,裂纹的萌生和发展以及矿石块体的强度变化四个方面进行了研究。结果显示,不同黄铁矿含量的矿石由上至下内部电场强度和功率密度逐渐增大、温度逐渐升高,裂纹由下部萌生并向上部发展,强度随黄铁矿含量的增加而降低;黄铁矿含量越大,其最大电场强度和最大功率密度越小、最高温度越低、裂纹的数量越多、强度变化幅度越小;黄铁矿含量过少或过多均可使矿石升温速率放缓;黄铁矿含量为3%、5%、8%和10%的矿石最佳照射时间为30s,黄铁矿含量为12%和15%的矿石最佳照射时间为20s。     

基于有限元—离散元耦合矿石强度在微波照射下变化规律研究

针对以往研究中有限元无法模拟裂纹开展以及离散元无法考虑试块中微波不均匀性的问题,采用有限元-离散元耦合方法模拟微波弱化矿物的过程,监测模型中强度、温度、裂纹变化情况,根据强度变化分析黄铁矿粒径、含量及微波功率对强度弱化效果的影响。结果显示,微波可以有效降低矿物强度;黄铁矿粒径、含量对微波弱化矿物效果的影响不大,微波功率对弱化效果有着重要影响;矿物强度降低主要发生在一段时间内。结果表明：有限元-离散元耦合方法可以更加准确地描述微波辅助矿物解离;微波辅助矿物解离可以用于含不同粒径、不同含量黄铁矿的矿物解离,提高微波功率、选择合适的照射时间可以有效提高能量利用效率。     

贵州西部地区煤中砷的赋存状态及其洗选特性

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱、电子探针和浮沉试验,结合野外地质特征,对贵州西部煤中砷的存在形式、富集地质因素及可选性进行研究。结果表明：砷不以独立矿物形式存在,砷含量与黄铁矿硫含量呈明显的正相关关系,载砷矿物主要是黄铁矿,砷矿化的重要特点是砷的颗粒极细小,大部分呈类质同象置换硫的形式或固溶体形式或更微细的超显微状态吸附在黄铁矿晶粒外缘的次生增长环边或晶体内部的缺陷和晶隙中;高砷煤中的砷和硫主要来源于黄铁矿,脱硫的同时可有效地将砷剔除,但煤中黄铁矿粒度细,与有机质联系紧密,嵌布方式多样,在浮选粒度范围内,黄铁矿难以解离,即使将煤进一步破碎,分离效果也不明显,因而原煤洗选难以脱除高砷煤中的砷。     

金精矿中硫化物在微波加热过程中的物相变化

以福建双旗山金精矿中的主要硫化物黄铁矿为研究对象, 采用微波加热-磁选的方法, 考察了微波加热过程中黄铁矿的物相变化。研究结果表明: 黄铁矿微波加热过程中生成的磁性矿物类型受加热温度控制, 生成量受加热温度和时间影响; 在500 ℃时黄铁矿开始分解为强磁性的磁黄铁矿; 600 ℃所得产物有黄铁矿与磁黄铁矿共存颗粒, 且磁黄铁矿晶体结构不同; 700 ℃所得产物主要为单斜的磁黄铁矿, 有黄铁矿与磁黄铁矿共存颗粒存在; 800 ℃下产物为单斜的磁黄铁矿, 伴随生成少量的α-赤铁矿。金精矿中的主要硫化物黄铁矿在微波加热过程中的物相变化路径为黄铁矿→磁黄铁矿→磁铁矿→赤铁矿。     

MPA浮选铅锌硫化矿石的工业试验

<正> MPA起泡剂是由化工副产品丙烯制取的六碳醇。MPA为无色或淡黄色的液体,比重大约为0.80～0.82。青城子铅锌矿物以粗中粒为主,一部分呈细粒变形晶体。主要矿物有:方铅矿、闪锌矿、黄铁矿。其次有黄铜矿、毒砂、磁黄铁矿等。脉石矿物有:石英、白云石、方解石及部分重晶石等。用MPA做了工业浮选试验,得到了如表所示     

微波照射对鞍山式铁矿石磨矿效果的影响

破碎磨矿能耗在选厂总能耗中占比较大,但其中仅有1%的能量用于新表面的生成,造成了资源的极大浪费。微波照射作为一种有效的预处理手段,能显著提升矿石的磨矿效果。为研究微波照射对鞍山式铁矿石磨矿效果的影响,以鞍山式赤铁矿为主要研究对象,开展了微波照射功率、微波照射时间、矿石块度以及冷却方式等条件试验,同时对比了鞍山式磁铁矿石的磨矿效果。结果表明：①微波照射能显著提升鞍山式赤铁矿石的磨矿效果,最佳的微波照射条件为：矿石块度20~25 mm、微波照射功率3 kW、照射时间45 s、水淬冷却。在此条件下,磨矿产品中-0.074 mm粒级含量为65.80%,相比未经微波处理的矿样,提高了5.57个百分点。②在相同的微波照射条件下,赤铁矿石的磨矿效果要明显优于磁铁矿。微波照射能显著降低鞍山式赤铁矿石和磁铁矿石的最大抗压强度,且赤铁矿石的降低程度要大于磁铁矿石。③SEM微观结构分析结果表明,微波照射后赤铁矿和石英之间出现明显裂痕,有助于提高选择性磨矿效果。赤铁矿石和石英的升温特性曲线表明,微波照射功率3 kW、微波照射时间60 s的赤铁矿石,其中心顶部温度可以达到600 ℃以上,而石英的温度几乎不随微波加热时间而变化,该特性有助于实现有用矿石和脉石矿物的有效分离。     

脉冲微波预处理参数对角砾岩型铀矿石破磨性能的影响

采用自行研制功率为50kW、频率为2 450 MHz的脉冲微波装置,研究了脉冲微波功率、重复频率、占空比、辐照时间对角砾岩型铀矿石破磨性能的影响。试验结果表明:当脉冲微波功率为50kW、重复频率为500Hz、占空比为0.5、微波辐照时间为12s时,角砾岩型铀矿石的破磨性能得到了最大程度的改善,力学强度下降了43.38%,可磨性提高了41.20%。本文进一步采用美国ITASCA公司开发的PFC2D颗粒流软件,建立了脉石矿物为石英、矿石矿物为沥青铀矿的二维模型,对脉冲微波预处理提高角砾岩型铀矿石破磨性能的机制进行了模拟研究。模拟结果表明:脉冲微波预处理在角砾岩型铀矿石中衍生微裂隙是使其破磨性能得到提高的根本原因;且当脉冲微波功率为50kW、重复频率为500Hz、占空比为0.5、微波辐照时间为12s时,模型中产生的微裂隙数最多。因此,用脉冲微波预处理铀矿石时,选择与之匹配的脉冲微波预处理参数是最大限度提高其破磨性能的关键制约因素。     

微波加热低品位氧化镍矿石的FeCl3氯化

将微波加热用于低品们氧镍矿石的氯化焙烧，产出的焙砂用稀酸浸出。结果表明，采用微波加热代替传统加热时，可以提高镍的浸出率。减小矿石始粒度、增加微波辐射功率可以提高镍的浸出率，适当增加反应时间和氯化剂ＦｅＣｌ３的加入量，有助于提高镍的浸出率，但当微波辐身时间超过２０ｍｉｎ、ＦｅＣｌ３的加入量超过２８％时，镍的浸出率反而下降。在最佳条件下，镍的浸出率可以达到７１．６５％。     

青海省五龙沟金矿原矿工艺矿物学研究

青海省五龙沟金矿原矿石金品位为2.32g/t,品位较低,选矿厂生产中,金的浮选回收率仅为75%左右。为了明确该原矿矿石的工艺矿物学特性,有效提升选矿厂浮选回收率等选矿技术指标,进一步实现该矿产资源的综合开发利用,通过采用原子吸收分光光度计、电感耦合等离子体发射光谱仪、偏光显微镜、扫描电镜等仪器,对选矿厂堆场原矿矿石开展了工艺矿物学研究,从而查明了该矿石各元素含量、矿物组成、矿石中金及其载体矿物的嵌布粒度和赋存状态。结果表明,该矿石中有害元素砷和碳含量相对较高;原矿中贵金属矿物主要为自然金,金属矿物主要为黄铁矿和毒砂,其次为赤、褐铁矿、臭葱石等,脉石矿物主要为大量的石英和绢云母,其次为碳酸盐矿物、绿泥石、方解石等;矿石中主要的载金矿物为黄铁矿、毒砂和臭葱石,其中黄铁矿嵌布粒度以中粗粒为主,黄铁矿-0.64+0.04mm粒级占86.95%,毒砂嵌布粒度以中、细粒为主,-0.160+0.01mm粒级占90.09%。矿石中金的粒度极细,可见金的粒度绝大多数在10μm以下,小于0.02mm的金粒占86%以上。该原矿矿石属于微细粒-超微细粒含砷、碳的极难选冶金矿石。     

青海某难处理含砷金矿石工艺矿物学研究

青海某难处理含砷金矿矿石性质较为复杂,产出的金精矿金品位及回收率均较低。为充分掌握矿石性质、提高金品位及回收率,利用偏光显微镜、场发射扫描电子显微镜（SEM）等手段对矿石进行了系统 的工艺矿物学研究。结果表明：①不同矿区金品位分布极不均匀,平均Au品位3.0 g/t;矿石中主要金属矿物为黄铁矿,少量闪锌矿和方铅矿以及微量黄铜矿,并且含有少量毒砂,主要非金属矿物为石英和长石,以及 部分绿帘石、透辉石、绢云母、方解石。②矿石中金矿物主要为含量81.58%的银金矿,其余为含量14.80%的自然金与含量3.62%的金银矿;矿石中金矿物颗粒细小,细粒金占93.39%,微粒金占6.64%,最大粒径为31 μ m,最小粒径为2 μm,平均粒径为10 μm;金矿物的赋存状态有包裹金、晶隙金和裂隙金3种,包裹金占79.30%,晶隙金占12.76%,裂隙金占7.94%;金矿物的形态以圆粒状为主,其余为长条状与不规则状。③矿石中 主要载金矿物为黄铁矿和少量毒砂,相比理想黄铁矿中铁含量,矿石中普通黄铁矿与载金黄铁矿中Fe含量分别低2.06个百分点和2.66个百分点,表现出低铁高硫的特征;普通毒砂与载金毒砂中的Fe、As含量相较于理 想含量低,其中普通毒砂Fe、As含量分别低1.65个百分点、3.30个百分点;载金毒砂Fe、As含量分别低0.50个百分点、6.15个百分点,普通毒砂与载金毒砂中S含量分别比理想含量高4.28个百分点和6.65个百分点。④ 矿石中主要载金矿物为黄铁矿,且金的粒度为微细粒,建议通过细磨提高黄铁矿的单体解离度,同时强化黄铁矿的捕收,以进一步增加金的回收率。