铁尾矿合成镁橄榄石质耐火材料的反应机理

针对铁尾矿的环境污染和资源再利用问题,提出了利用铁尾矿添加轻烧镁粉合成镁橄榄石质耐火材料的原料,使用综合热分析方法确定发生反应的温度区间,尤其确定了特征温度点,并以之为烧成终点温度烧制试样,利用XRD、SEM、EDAX等先进手段进行检测分析,最后综合分析了铁尾矿和轻烧镁粉生成镁橄榄石的反应机理,确定了镁橄榄石的主要生成区间在1 400-1 700 K.     

铁酸镁生成反应非等温动力学

为了研究镁铁质材料中粘结相铁酸镁的生成反应过程,使用轻烧镁粉和分析纯试剂Fe2O3粉混合料,在静态空气中分别以10,15,20K·min-1的升温速率进行了铁酸镁合成反应的DSC实验研究,并用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa和Achar-Brindley-Sharp-Wendworth三种方法进行了反应动力学特征参数计算. 研究结果显示,铁酸镁生成机理满足随机形核与长大机理模型,反应的活化能介于626.83～652.60kJ·mol-1之间.     

用铁尾矿和菱镁石尾矿制备镁橄榄石轻质隔热耐火材料工艺方法

为减轻铁尾矿给环境带来的恶劣影响，并结合辽宁地区丰富的镁矿资源，本文介绍了利用铁尾矿、菱镁石尾矿合成镁橄榄石轻质隔热耐火材料的实验过程，并使用三种配比进行实验，通过不同配比问性能的比较，找出最佳的比例。最终可以表明，本实验提供的方法可以制备出性能合格的镁橄榄石隔热耐火材料。     

精炼钢包渣对合成镁钙系耐火材料侵蚀研究

以轻烧镁粉和轻烧白云石粉为原料，合成镁钙砂并制砖；利用高温显微和岩相分析，将材料抗水化性与抗渣性结合起来，研究了精炼钢包渣对合成镁钙系耐火材料的侵蚀。结果表明：合成镁钙系耐火材料对碱性渣有很好的抵抗性；少量添加剂既可提高抗水化性又不降低抗渣性。     

镁橄榄石合成反应动力学研究

以分析纯氧化镁、高纯熔融石英以及电熔镁砂颗粒为原料,研究了固相法合成镁橄榄石的反应动力学.利用X射线衍射和扫描电子显微镜等手段,研究了合成温度和保温时间对镁橄榄石生成速率的影响,分析了MgO与SiO2的反应机理.根据实验结果,建立了1100~1300℃下MgO与SiO2反应的动力学方程,并求出了表观反应活化能.研究结果表明,随着合成温度的提高和保温时间的延长,镁橄榄石生成率逐渐增加.在反应初期,MgO与SiO2反应生成了镁橄榄石和顽火辉石,在合成反应中后期时Mg2+通过产物层扩散而进一步反应,MgO与SiO2反应合成镁橄榄石的反应过程由Mg2+扩散所控制,反应的表观活化能为(220±20)kJ/mol.     

TG-DTG和FTIR法研究碳酸镁水合物的热分解

以水氯镁石(MgCl2.6H2O)为镁源、Na2CO3为沉淀剂,利用沉淀法分别在30℃和90℃下制备得到碳酸镁水合物:三水碳酸镁和碱式碳酸镁。采用TG-DTG和热重跟踪法对此碳酸镁水合物的热分解进行分析。采用FTIR和SEM对热重跟踪实验中试样的组成和形态进行分析。结果表明:三水碳酸镁和碱式碳酸镁分别分5个和2个阶段进行分解,且二者脱水和脱二氧化碳的温度区间几乎相同;对于中间相的组成,FTIR分析结果与TG数据的计算结果一致;SEM图形象地呈现出了二者在轻烧过程中的形态变化。这将为盐湖水氯镁石制备高纯镁砂过程中轻烧工艺的确定提供一定的理论依据。     

铁尾矿再选粗精矿深度还原含铁硅酸盐矿物的生成与还原

采用化学分析、XRD分析、SEM及EDS能谱分析方法,对齐大山铁尾矿再选粗精矿深度还原含铁硅酸盐矿物的生成与还原机理进行研究。研究结果表明:低温还原时,部分铁氧化物与脉石矿物发生固相反应,使含铁硅酸盐矿物中的铁(简称硅铁)占全铁的质量分数由未还原时的20.66%增加到720℃时的27.56%;当还原温度为770~930℃时,由于浮氏体大量生成和Na2CO3的加入,有大量低熔点富铁复杂硅酸盐矿物生成,使硅铁占全铁的质量分数由28.03%增加到53.18%;当升温到930℃时,大量钙铁辉石和少量铁橄榄石、钙铁橄榄石生成,由于Ca O的碱性氧化物效应,铁橄榄石不能大量稳定存在而转化为还原性更好的钙铁辉石、钙铁橄榄石。在高温还原条件下,钙铁辉石及钙铁橄榄石中的铁离子进入复杂硅酸盐相中,并迁移到复杂硅酸盐相表面进行还原,还原得到的金属铁沿着复杂硅酸盐相表面聚集连晶,形成金属铁环边产物层;当升温到1 300℃时,硅铁占全铁的质量分数可降至9.13%。     

橄榄石酸浸溶液氢氧化沉淀除铁实验

以橄榄石酸浸产生的高镁酸性废水为原料,采用氢氧化沉淀除铁。研究了沉铁除杂过程中氢氧化钠浓度、反应温度和反应终点pH对沉铁率及镁损失率的影响,获得适宜的沉铁条件为:氢氧化钠浓度5mol/L,反应温度50℃、反应pH=4.7,此时沉铁率可达99.75%,镁损失率约为5.20%。     

含硼磁铁矿强化巴西赤铁矿球团的制备

研究含硼磁铁矿配比对巴西赤铁矿球团生球质量、预热焙烧性能和成品球团冶金性能的影响。结果表明:配加30%和50%(质量分数)含硼磁铁矿后,生球的落下强度增加,爆裂温度显著提高;球团预热温度降低50℃左右,焙烧温度降低120℃以上;成品球团矿还原度从72.40%分别提高到87.95%和78.71%,低温还原粉化指数RDI+3.15从87.79%分别提高到97.38%和99.62%,还原膨胀率从36.25%分别降到12.50%和4.00%;焙烧性能得到提高的原因是Fe3O4氧化生成的新生Fe2O3晶体具有较大的活性,B2O3有利于含硼的镁铁橄榄石液相生成,这两者能够促进球团再结晶和晶粒长大;还原度提高的原因是B3+半径很小,易扩散进入Fe2O3晶格中,产生晶格畸变,使得Fe2O3易于还原;铁酸镁和含硼的镁铁橄榄石液相的生成,有利于还原膨胀和低温还原粉化性能的提高。     

铁尾矿高-多光谱遥感特征分析与信息识别

研究选取河北省不同粒径、不同干湿状态及不同矿区的铁尾矿样本进行高光谱测量,对比分析了不同状态下的铁尾矿高光谱特征,通过拟合分析确定了铁尾矿高光谱识别的有效窗口.结果表明:不同粒径和不同矿区的铁尾矿样本,光谱值在500～600 nm范围内差异较小,不同干湿状态尾矿样本在500～600 nm反射率数值差别明显;若将尾矿分干湿两类分别提取时,光谱区间500～600 nm是一个铁尾矿光谱特征受粒径、湿度和矿床类型等因素影响较小区间,适合铁尾矿多光谱遥感信息提取的主要识别窗口.通过多光谱遥感影像在DT-tailings(DT:Decision Tree)和DT-tailings-B2两个决策树判别规则信息提取对比试验中,DT-tailingsB2规则下提取结果在湿尾矿、干尾矿、露天矿和山体的提取精度上均有提高,分别提高了5.00%、22.04%、4.49%和19.59%.验证了铁尾矿高-多光谱遥感信息提取有效性.     

掺加铁矿尾砂的沥青混合料的路用性能

铁矿尾砂利用于沥青路面工程既环保又经济。通过高温车辙试验、蠕变试验和低温弯曲试验评价了掺铁矿尾砂的沥青混合料的路用性能。结果表明,掺铁矿尾砂能够明显提高沥青混合料的高温和低温性能,对混合料水稳定性影响较小。铁矿尾砂可以在沥青路面工程中大规模推广应用。     

Iron ore tailings used for the preparation of cementitious material by compound thermal activation

In the background of little reuse and large stockpile for iron ore tailings, iron ore tailing from Chinese Tonghua were used as raw material to prepare cementitious materials. Cementitious properties of the iron ore tailings activated by compound thermal activation were studied. Testing methods, such as XRD, TG-DTA, and IR were used for researching the phase and structure variety of the iron ore railings in the process of compound thermal activation. The results reveal that a new cementitious material that contains 30wt% of the iron ore tailings can be obtained by compounded thermal activation, whose mortar strength can come up to the standard of 42.5 cement of China.     

铁尾矿的机械力化学活化及制备高强结构材料

以北京密云铁矿尾矿为原料,采用机械力化学方法对其进行活化,并采用粒度分析、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及红外光谱(IR)分析机械力化学效应对尾矿活性的影响.以铁尾矿为主要原料制备出抗压强度达到89MPa、尾矿总体掺量达到70%的尾矿高强结构材料.     

Correlation between aggregation structure and tailing mineral crystallinity

Direct reduction is an emerging technology for the utilization of refractory iron ore. With this technology, iron oxides in the ore can be reduced to recoverable elemental iron. The structure of granular aggregates in direct reduction products was investigated by X-ray diffraction (XRD). The results show that iron is mainly generated as a shell in the outer edge of the aggregates. The thermal conductivity of the iron shell is higher than that of other minerals. Thus, minerals close to the iron shell cool faster than those in the inner shells and do not crystallize well. These minerals mainly become stage 2 tailings. Hence the XRD intensity of stage 2 tailings is lower than that of stage 1 tailings. When iron is mainly generated in the interior of the aggregates, the crystallinity of stage 2 tailings will be higher than that of stage 1 tailings. This indicates that the crystallinity of tailings can be used as a marker for the aggregate structure.     

Relationship between polymerization degree and cementitious activity of iron ore tailings

The aim of this study is to understand the relationship between the polymerization degree and cementitious activity of iron ore tailings. In light of the poor usage of iron ore tailings, stockpile samples from Tangshan were studied in terms of their ability to become cementitious materials. Compound thermal activation was used to improve the cementitious properties of the tailings, while analyzing methods, such as X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance (NMR), and X-ray photoelectron spectrometer (XPS), were employed to study the changes in phase and structure under different activation conditions. The results reveal clear relationships between the binding energies of Si2p and O1s, polymerization degree, and cementitious activity of iron ore tailings.     

基于地基处理铁尾矿再生混凝土的工作性能与力学性能预测模型

为了充分二次开发铁尾矿和建筑废料在地基处理工程的价值,以铁尾矿再生混凝土的工作性能和力学性能为研究切入点,进行单因素试验。在此试验结果的基础上,进行二次正交组合试验设计,开展多因素交互作用下铁尾矿再生混凝土的坍落度试验和抗压强度试验。建立基于地基处理抗压强度和坍落度的预测模型,并采用SPSS软件对各因素显著性模型进行逐步回归分析,明确铁尾矿再生混凝土抗压强度和坍落度各因素影响的权重关系。研究结果表明:水灰比和附加水量对铁尾矿再生混凝土抗压强度起抑制性作用,铁尾矿掺量对抗压强度的影响呈现先降低后升高的趋势;同时铁尾矿再生混凝土的坍落度受铁尾矿掺量,水灰比和附加水量的影响较为明显;并且当铁尾矿掺量达到100%,附加用水量超过60%时,其坍落度不在控制范围之内。铁尾矿再生混凝土抗压强度影响因素的权重依次为水灰比x_2(2.613)、附加水量x_3(1.422)、x_2~2(1.171)、x_1~2(0.846)、铁尾矿掺量x_1(0.623)、铁尾矿与附加水量的交互作用x_1x_3(0.432);坍落度影响权重依次为:附加水量x_3(11.360)、水灰比x_2(6.482)、铁尾矿掺量x_1(5.106)、x_3~2(3.867)。     

溶磷剂与硫杆菌协同对铁矿石脱磷的研究

从铁矿井下废水中采集硫杆菌种，经强化培养，用以转化铁矿石中硫化物，打开溶磷通道，添加溶磷剂ＳＰ－９增加磷的溶出，使铁矿石中磷的含量降低到０．２％以下。该生物技术还可将尾矿废液作为铁－磷复合肥料进行开发，减少环境污染并扩大国产资源的综合利用。     

铁尾矿物相分析及加气混凝土制备

 研究区域的铁矿尾矿SiO₂质量分数达55.88%, 其成矿地质环境独特而复杂。尾矿的组成以石英、闪石和斜长石为主, 是一种富含硅酸铁的低硅磁铁尾矿。将铁尾矿和硅砂分别粉磨25 和30 min, 在最大限度使用尾矿的条件下, 得出生产铁尾矿加气混凝土的优化方案, 成功制备出干密度为588 kg/m³, 抗压强度为3.99 MPa 的加气混凝土制品。通过XRD 和反应机理的分析结果表明, 成品中主要的物相为水化产物是0.9 nm 托贝莫来石、1.1 nm 托贝莫来石、1.4 nm 托贝莫来石和C-S-H 凝胶, 此外还有铁钙闪石、硬石膏、方解石和水化反应中残留的石英, C-S-H 凝胶作为“黏结剂”和托贝莫来石相互胶结成一个整体, 使制品得到较好的强度。     

细粒尾矿库地下渗流场的数值模拟分析

龙都尾矿库的初始设计堆积物是铁矿与铜矿的混合尾矿,但该尾矿库投入使用至今仍未有铁矿尾矿注入,直接影响到了尾矿库的稳定性.为此,以龙都尾矿库的勘探实测资料为依据,利用2D-FLOW有限元软件对其渗流特性进行了研究.根据初期坝透水性、干滩面长度和不同的大气降雨量等影响因素,对尾矿坝渗流场进行了分析,得出了不同状况下细粒尾矿库的渗流规律,据此对尾矿库的稳定性进行了研究,结果表明,尾矿堆积物的改变对尾矿库的稳定产生了不良影响,如不及时对尾矿库进行适当的加固处理,该尾矿库将无法正常运行.     

铁矿尾砂掺土对土壤几种物理性质的影响

利用铁矿尾砂掺土培养实验,测定金山店铁矿尾砂掺土对其尾矿库边坡覆土即红色石灰土几种物理性质的影响,结果表明,铁矿尾砂掺土使土壤自然容重和压实容重分别增加了4．0％～26．8％和2．6％～24．8％,但与掺砂比例并不呈线性关系．随掺砂比例增加,土壤密度增加了1．7％～20．2％,与掺砂比例呈显著的线性相关．适当的掺砂比例可以显著增加土壤孔隙度．土壤吸湿系数随掺砂比例增加下降了10％～87％,与掺砂比例呈显著的线性负相关．随掺砂比例增加,土壤最大吸水量的变化可分为稳定、急降和缓降3个阶段．综合吸湿水和最大吸水量,适当的掺砂比例可以降低土壤凋萎系数,增加有效水的含量范围,从而能提高土壤抗旱能力．总之,适当比例的铁矿尾砂掺土可以改善土壤的物理性质,调节所用土壤的水、气状况,因此铁矿尾砂的土壤利用可以作为一种铁矿尾砂资源化利用的新技术,最佳掺砂范围应在30％～40％．