赤泥磷酸浸出液中稀土的萃取行为研究

赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中产生的固体残渣，含有铁、硅、铝、钛及稀土等多种有价组分。在已预先分离赤泥中大部分铁、硅、铝、钛的前提下，采取溶剂萃取的方式对赤泥磷酸浸出液中的稀土作进一步分离与纯化，研究了在中性磷型萃取剂TBP、酸性磷型萃取剂P204和P507分别作用下，稀土La、Ce、Sc、Y以及主要杂质组分Al、Fe、Ti、Ca的萃取行为，结果表明：TBP对稀土的萃取效果较差，P507对稀土Sc、Y及杂质Fe、Ti的萃取能力较强，P204萃取稀土的能力优于P507;采用质量分数2%P204作为萃取剂，在溶液pH为1.5、相比为1∶3的条件下，磷酸浸出液中Sc、Y的萃取率分别为90%、99%,La、Ce及杂质Fe、Al、Ti、Ca萃取率均低于5%;将P204质量分数升至20%,La、Ce萃取率可分别达到85%、95%。因此可通过采用P204分步萃取的方式有效分离磷酸浸出液中的稀土。     

某高铁铝土矿石焙烧—磁选脱铁产物的碱浸—深度脱硅试验

广西贵港某高铁三水铝石型铝土矿石铁含量达31.76%,Al2O3和Si O2含量分别为21.33%和7.09%,铝硅比为3.01,属典型的高铁、低铝、高硅、低铝硅比的铝土矿石。在常规开发利用工艺难以有效分离铁、铝、硅的情况下,确定采用钠化还原焙烧—磨矿—弱磁选—碱浸—深度脱硅—铝酸钠结晶工艺对该矿石进行开发利用工艺研究,在课题组已报道过焙烧—磨矿—弱磁选工艺的基础上,对富铝渣进行了碱浸与深度脱硅工艺条件研究。结果表明:(1)在富铝渣的碱浸过程中,随着碱初始浓度的增大、浸出温度的升高、浸出时间的延长,铝、硅、铁的浸出率均呈不同程度的上升趋势。碱浓度为200 g/L、浸出温度为220℃、浸出时间为1.0 h情况下的铝、硅、铁浸出率分别为60.51%、6.12%、5.82%。(2)在深度脱硅过程中,随着Ca O添加量的增加,脱硅率逐渐增大;随着温度的升高,脱硅率呈现先上升后下降的趋势;随着反应时间的延长,脱硅率先上升后下降。在Ca O添加量为2 g/L,反应温度为80℃,脱硅时间为2 h情况下,硅的脱除率达90.34%。较好地实现了铝的碱浸和硅的深度脱除。     

棉油酸皂复合捕收剂浮选分离磷矿中石英和白云石

脂肪酸皂复合捕收剂常用于磷矿浮选以脱除脉石矿物石英和白云石。采用棉油酸皂复配非离子型表面活性剂NP-4制得的复合捕收剂进行了磷矿浮选试验研究,通过表面张力测试及药剂分子间相互作用计算可知,棉油酸皂复合捕收剂表面张力明显较单一棉油酸皂小,且NP-4对棉油酸皂的活性具有增强作用。混合矿试验结果表明,当矿浆pH为9.5～10.0及4.0～4.5时,可分别实现磷灰石与石英、磷灰石与白云石的有效分离。根据矿物溶解平衡计算可知,磷灰石可浮性与其表面Ca²⁺浓度有关,当矿浆pH小于5时,H₂PO■优先与磷灰石表面的Ca²⁺发生化学吸附,导致与阴离子捕收剂结合的活性位点缺失,进而抑制磷灰石上浮。     

白云母与石英的浮选分离行为

预分选—湿法提取是石煤提钒工艺最具潜力的发展方向。石煤中的钒主要存在于白云母中，预分选主要是采用浮选方法分离石煤中含钒白云母与石英等脉石矿物。为此，分别以十二胺、十八胺、LU-1、LU-3为阳离子捕收剂考察其对白云母、石英的浮选效果。结果表明：捕收剂浓度对白云母浮选有较大影响，但对石英无明显影响；在酸性条件下，十二胺、十八胺和LU-1对白云母有良好捕收作用，其中十二胺的捕收效果最好；在弱碱性条件下，LU-3对石英的捕收效果良好。石煤提钒预分选中可在酸性条件以十二胺为捕收剂浮选白云母或碱性条件下以LU-3为捕收剂浮选石英，分离白云母和石英，以提高钒入浸品位，并减少进入浸出工序物料量，从而降低浸出剂消耗。这有利于降低成本，提高钒回收率。     

基于SVM的粗骨料膏体性能预测及优选方法

膏体充填能够改变矿区周围岩石的应力状态,减少矿区周围的环境问题,在国内外地下矿山得到广泛应用。膏体合理配比的确定需要进行大量实验,亟需寻找一种简单有效的方法去对膏体的性能进行预测。对此,本文开展了27组配比的强度和坍落度测试,采用PSO、Grid和GA算法优化后的支持向量机(SVM)进行训练,对比分析预测结果对算法进行优选。基于算法模型进行膏体性能预测,采用极差分析手段揭示了不同影响因素对充填体性能的影响,最后采用线性规划原理得到了最佳配比参数。结果表明：核函数的参数c和惩罚系数g随算法不同而变化,不能作为评判预测精度的依据。Grid算法和PSO算法可以分别对坍落度和强度进行精准预测。由于膏体中自由水含量的影响导致坍落度受粗骨料-尾砂比和浓度的影响较大。不同龄期条件下水泥掺量和浓度对充填体强度的影响始终处于主导地位,随着龄期增加粗骨料“骨架”效应逐渐显现。以金川矿山实际充填需求为例,获得其最低成本配比条件为水泥掺量为280 kg/m³,粗骨料-尾砂质量比为1∶1,废石-棒磨砂比为1∶1.44。     

赤泥磷酸浸出选择性脱硅

赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中产生的固体残渣，也是一种低品位含铝资源，但因其SiO2含量高、铝硅比低，难以直接通过碱浸回收Al2O3。以赤泥钠化还原焙烧—磁选后所得非磁性物为原料，磷酸为浸出剂，实现了硅的选择性浸出及铝、硅之间的有效分离，为后续氧化铝的提取创造了有利条件。在磷酸浓度1 mol/L、液固比15 mL/g、浸出温度50 ℃、浸出时间60 min的条件下，SiO2的浸出率达82%，浸出渣铝硅比为4.4，较非磁性物提高了2倍左右，实现了铝、硅之间的较好分离。磷酸浸出渣再碱浸，采取35% NaOH溶液，浸出温度260 ℃，Al2O3的浸出率从未脱硅前的69%增大至93%。磷酸选择性浸出非磁性物中硅的原因是铝硅酸盐矿物中含硅组分溶解在酸溶液中，而含铝组分与磷酸反应转变成了"AlPO4 " 不溶性沉淀。     

非饱和矿堆溶液渗流迟滞与毛细扩散行为表征

为深入理解非饱和矿堆内溶浸液毛细渗流扩散以及渗流迟滞行为,本文构建适于非饱和矿堆的毛细渗流模型,利用COMSOL multiphysics有限元数值平台开展毛细渗流可视化模拟研究,并利用时域反射器（Time domain reflector,TDR）实时探测了非饱和堆内持液率变化,探索了基于Design Expert的毛细渗流过程多因素响应规律,讨论了非饱和矿堆持液率、毛细吸力、孔隙率与喷淋强度间的潜在关联机制.研究结果表明：孔隙率对矿堆持液率的影响高于喷淋强度,矿堆持液率随喷淋时间的增长收敛性增加,且孔隙率小的矿堆需要更长的时间才能达到稳态持液;不考虑溶液喷淋强度影响时,矿堆持液率与孔隙比、水力传导系数呈正相关;特别是在喷淋初期（0～20 s）,喷淋强度、水力传导系数和孔隙比对矿堆持液率的影响更为显著;初步构建了考虑气液两相运移的非饱和矿堆溶液毛细渗流模型;毛细吸力的变化对孔隙率较小的矿堆更敏感;喷淋强度较大、孔隙比越小时,矿堆底部的毛细吸力越大,更易达到稳态持液状态.     

“固废无害化与资源化”“理实一体化”教学改革探讨

《固体废弃物无害化与资源化》是资源循环科学与工程专业的核心课程,包括理论课与实验课两个模块,旨在帮助学生理解固废理论课程基础知识,并掌握解决实际问题的能力,培养兼具资源循环理论与工艺技术的应用型本科人才。本文探讨了武汉工程大学该课程理论与实验教学中存在的问题,主张推进“理实一体化”教学改革,将理论课与实验课结合,从教师队伍、教学内容与大纲、授课方式、教材编撰等多方面整合与设计,环环相扣改进课程体系,更好地帮助学生掌握、吸收并运用专业知识,提升人才培养质量。     

白云母与石英的浮选分离行为

预分选-湿法提取是石煤提钒工艺最具潜力的发展方向。石煤中的钒主要存在于白云母中，预分选主要是采用浮选方法分离石煤中含钒白云母与石英等脉石矿物。为此，分别以十二胺、十八胺、LU-1、LU-3为阳离子捕收剂考察其对白云母、石英的浮选效果。结果表明：捕收剂浓度对白云母浮选有较大影响，但对石英无明显影响；在酸性条件下，十二胺、十八胺和LU-1对白云母有良好捕收作用，其中十二胺的捕收效果最好；在弱碱性条件下，LU-3对石英的捕收效果良好。石煤提钒预分选中可在酸性条件以十二胺为捕收剂浮选白云母或碱性条件下以LU-3为捕收剂浮选石英，分离白云母和石英，以提高钒入浸品位，并减少进入浸出工序物料量，从而降低浸出剂消耗。这有利于降低成本，提高钒回收率。