从工艺矿物学角度分析稀土尾矿作为NH3-SCR催化剂的可行性

选择性催化还原法(SCR)是工业上广泛应用的控制NO_x排放比较成熟的技术,矿物催化剂逐渐成为脱硝领域的研究热点,稀土金属元素和过渡金属元素具有联合协同作用,白云鄂博稀土尾矿堆积量巨大且共伴生元素丰富,二次资源的利用“迫在眉睫”。本文从稀土尾矿的工艺矿物学角度深入分析其作为脱硝催化剂的可行性,稀土尾矿含有赤铁矿/磁铁矿、黄铁矿、氟碳铈矿、钛矿物和锰矿物等矿物,其中Fe,Ce,Mn均可作为催化剂的活性元素。矿物间的连生有利于活元素的联合作用,磁铁矿和氟碳铈矿与碳酸盐矿物、硅酸盐矿物、萤石及其他矿物连生有利于活性元素分散。含有Fe和Ce元素的矿物小颗粒(18.75～89.19μm)占比较高。酸活化后稀土尾矿脱硝活性最高为83%,N₂选择性在88%以上。稀土尾矿经过机械力或酸等活方式活化后,有希望成为脱硝催化剂。     

四川冕宁南河马厂村稀土尾矿调查评价及开发利用建议

四川牦牛坪稀土矿经前人地质勘查和系统研究,查明了原生轻稀土矿资源储量,总结了成矿控矿地质条件,建立了稀土成矿的三层楼模式,重新预测了资源潜力,获得重要成果。另一方面,矿山在近30年的采选过程中产生了大量的尾矿弃渣,沿南河马厂村两岸广泛堆积。针对尾矿中稀土元素的含量、赋存状态、有多大资源量、能否再次综合回收利用等问题,2013年对其进行了综合调查评价,查明了尾矿中稀土元素和共(伴)生元素的特征及稀土氧化物的资源量。研究表明:尾矿中的稀土氧化物(REO)含量为0.8%~1.02%,稀土氧化物资源量已达中型规模,与之伴生的重晶石(BaSO_4)、天青石(SrSO_4)和Ga,Mn,Mo,Pb等元素具综合回收价值;尾矿中的稀土矿物分布粒级主要为+300目,主体为氟碳铈矿,-300目粒级的稀土矿物在铁锰胶体中呈吸附状态。通过试验证明,重选-磁选和湿法(硫酸)浸出工艺简易可行。流经水域受污染河段稀土资源流失严重,水样Pb含量为303~2809μg·L~(-1),属于严重超标。本研究可为硬岩型稀土尾矿资源的二次开发利用和矿区生态环境保护提供实例。     

白云鄂博矿中稀土、铁综合回收的新工艺研究

采用正浮选-弱磁选-反浮选新型联合工艺流程对白云鄂博矿中赋存的稀土、Fe及Sc矿物进行了综合回收试验研究,为白云鄂博矿中Sc矿物的回收利用提供了一种新的研究思路。开路试验结果表明:在-0.074 mm为85%时,原矿经1粗3精正浮选可得到品位46.12%,回收率52.20%的稀土精矿,且研究发现Na OH作p H调整剂要优于Na2CO3;稀土粗选尾矿在磁场强度为160 k A·M-1时经一次磁选即可得到品位63.42%,回收率65.32%的Fe精矿;磁选尾矿经1粗2精反浮选得到品位405×10-6,回收率20.65%的Sc精矿。     

某稀土浮选尾矿高梯度超导磁选富集稀土矿物试验研究

针对某稀土矿选矿厂低品位难选尾矿,采用浮选方法进一步回收稀土时工艺流程长、成本高的技术难题,利用稀土矿物与脉石矿物之间微弱的磁性差异,采用高梯度超导磁选对该稀土尾矿进行富集,以提高稀土浮选入浮品位。研究结果表明,在电磁磁选介质为钢棒介质、磁场强度为0.4 T,高梯度超导磁选介质为钢毛介质、磁场强度为5.0 T时,通过高梯度超导磁选,可由REO品位为2.71%的稀土尾矿,最终获得产率为40.84%, REO品位为4.52%,回收率为67.35%的超导磁选精矿,抛除产率为22.39%, REO品位仅为0.94%的超导磁选尾矿,为后续稀土浮选提供了便利条件。     

包头稀土尾矿回收铁的直接还原研究

为了对包头稀土尾矿中的铁进行回收,同时兼顾稀土、铌的富集,采用"煤基直接还原—弱磁选"对稀土浮选尾矿进行了铁的回收试验。考察了焙烧温度、保温时间、配碳比对直接还原产品的金属化率的影响,以及磁场强度对磁选产品铁的品位、回收率和产率的影响。研究发现:在磨矿粒度-200目,焙烧温度为1200℃,保温时间为2 h,固定C/O=1.00的条件下,采用煤基直接还原,得到金属化率86.59%的还原矿;再对还原矿采用磁选管以160 kA.m-1的磁场强度进行弱磁选,从TFe=25.40%的稀土尾矿获得的磁选产品全铁品位达到82.36%,产率为32.08%,回收率达82.91%,稀土、铌均在磁选渣中富集。     

磁尾矿的硼盐混合焙烧抑氟-酸浸提取稀土和制备KBF4的研究

磁尾矿是包头白云鄂博矿经磁选后产生的尾矿,含有大量的稀土和氟资源,对其开发利用具有重大的环境和经济价值。利用F-B强的配位能力采用硼化物焙烧抑氟-盐酸浸出法,以硼砂为抑氟剂,650℃焙烧1.0 h后,稀土矿中RE-F的结合能力被高温下活泼的B弱化,焙烧混合矿继续在80℃条件下4.0 mol·L-1HCl中浸出3.0 h,氟浸出率为96.52%,稀土最大浸出率为76.68%。同样采用P204对浸出液进行萃取,稀土进入有机相,实现了氟、稀土的两相分离,萃余液中添加K+并调节pH,沉淀得氟硼酸钾,产物杂质单一,基本实现了氟的资源化和稀土与氟的分离。     

白云鄂博矿脱磷选铁及部分回收稀土、铌的新工艺

为了直接利用白云鄂博原矿冶炼钢提供低P的铁精矿,并同时回收其他有价元素。针对含P 1.05%,含Nb 0.19%的原矿进行了反浮选-弱磁选试验,采用油酸钠为捕收剂,在碱性条件下去除大部分磷灰石和稀土矿物,再对反浮选尾矿经弱磁选得到了含P 0.046%品位为68%的低P铁精矿,Fe回收率达80%;从磁选尾矿可回收回收率44.06%品位0.65%的Nb矿。同时从反浮选产品回收相当原矿91.15%,品位12%的稀土矿物。因此本实验提供了一种获得低磷铁精矿,并部分回收稀土、Nb的新工艺。     

白云鄂博稀土矿物催化半焦燃烧与脱硝特性的研究EI北大核心CSCD

采用热重红外联用分析仪对白云鄂博不同稀土矿物(包括稀土原矿、稀土精矿、稀土尾矿)催化半焦燃烧与脱硝的活性进行了研究,研究结果表明:在稀土矿物添加剂作用下半焦的燃烧活性都得到提高,着火温度提前,燃尽温度提前,燃烧时间缩短,燃烧效率提高,并且稀土精矿的催化燃烧效果最好;在稀土矿物催化剂作用下半焦的NO生成量减少,同时CO的生成量也减少,说明添加稀土矿物催化剂强化了CO同相还原NO的作用,从而提高了氮氧化物的脱除效率。其中稀土尾矿的催化能力强于稀土精矿与稀土原矿,说明稀土氧化物与Fe_2O_3间的协同作用。稀土矿物催化剂同时促进半焦燃烧效率与减少NO_x生成,表明稀土矿物催化剂对催化燃烧与脱硝存在协同效应。     

白云鄂博矿床萤石型铁矿石中稀土分布规律研究

采用多元素分析、场发射扫描电镜、X射线能谱仪及AMICS自动矿物分析系统对白云鄂博矿床主、东矿内萤石型铁矿石中的稀土元素分布规律进行了系统地分析,发现稀土含量与稀土配分均存在一定的差异,并提出了精细化生产建议,指出La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu的最佳矿物原料分别为东矿氟碳铈矿、主(东)矿氟碳铈矿、主矿氟碳铈矿(独居石)、主矿独居石、东矿独居石、主(东)矿独居石。该研究对进一步认识白云鄂博矿床稀土资源和综合高效利用这一资源具有一定的指导意义。     

白云鄂博稀土矿物催化半焦燃烧与脱硝特性的研究

采用热重红外联用分析仪对白云鄂博不同稀土矿物(包括稀土原矿、稀土精矿、稀土尾矿)催化半焦燃烧与脱硝的活性进行了研究,研究结果表明:在稀土矿物添加剂作用下半焦的燃烧活性都得到提高,着火温度提前,燃尽温度提前,燃烧时间缩短,燃烧效率提高,并且稀土精矿的催化燃烧效果最好;在稀土矿物催化剂作用下半焦的NO生成量减少,同时CO的生成量也减少,说明添加稀土矿物催化剂强化了CO同相还原NO的作用,从而提高了氮氧化物的脱除效率。其中稀土尾矿的催化能力强于稀土精矿与稀土原矿,说明稀土氧化物与Fe_2O_3间的协同作用。稀土矿物催化剂同时促进半焦燃烧效率与减少NO_x生成,表明稀土矿物催化剂对催化燃烧与脱硝存在协同效应。     

离子型稀土矿柱浸过程氨氮平衡及尾矿氨氮形态转化研究

离子型稀土矿柱浸过程氨氮的平衡与迁移转化研究可以对浸矿剂硫酸铵用量的模拟运算提供理论参考。试验以定南某离子型矿土为对象,采用室内柱浸模拟的方式对离子型稀土原矿氨氮的分布、硫酸铵浸矿过程氨氮平衡及尾矿氨氮赋存转化的影响进行了试验。结果发现,离子型稀土原岩风化过程中,还可能伴随着离子相铵盐的生成,在浸矿过程中会伴随稀土一起被浸出,离子相铵盐含量随离子相稀土含量的升高而增加。硫酸铵柱浸过程中残留在尾矿内的氨氮量与浸出液中的氨氮量占比分别为50.76%和49.24%,浸矿剂中半数铵根主要起到保持浸矿过程中铵根浓度的作用,在浸矿后会随浸出液流出。离子型稀土尾矿水溶态和可交换态氨氮在矿土含水率的影响下会发生可逆转化,在尾矿矿土自然风干过程中,尾矿内水溶态氨氮含量占比由63.24%降至32.01%,离子型稀土尾矿水溶态与可交换态氨氮的赋存含量需要前置时间和矿土含水率等条件才能准确定义。     

硅酸盐稀土渣硫酸铵焙烧浸出研究

采用高温直接还原-磁选-(NH4)2SO4焙烧-水浴浸出的工艺流程,从低品位含稀土尾矿中提取稀土。主要考察了(NH4)2SO4配量,焙烧温度和焙烧时间等实验参数对La,Ce,Nd浸出率的影响。通过SEM-EDS,XRD和TG-DSC表征了尾矿经高温直接还原后稀土的赋存状态、不同温度(NH4)2SO4焙烧富稀土渣过程中的物相变化和浸出渣及浸出液烘干后析出晶的物相成分。结果表明:稀土尾矿经高温处理后分别得到了高品位铁精粉和富稀土渣。稀土元素主要以Ca2RE8(Si O4)6O2,CaRE2(Si O4)2硅酸盐形式存在。优化实验条件下,(NH4)2SO4与富稀土按8∶1混匀,400℃焙烧45 min,80℃热水浴浸出时间1 h,浸出液液固比10∶1,La,Ce,Nd浸出率分别为96.13%,98.88%,97.10%。经(NH4)2SO4焙烧处理后,稀土元素的最终产物变为可溶性的(NH4)RE(SO4)2和RE2(SO4)3,萤石部分转变为Ca SO4。     

个旧超大型锡多金属矿稀土元素地球化学特征

对比研究了个旧不同类型岩(矿)石(蚀变花岗岩、钙质泥岩、大理岩、矽卡岩矿石、层状矿石和脉状矿石)的稀土元素、微量元素地球化学特征,借以示踪不同类型矿床的成矿物质来源。研究表明不同类型矿石中的稀土元素配分曲线较为相似,成矿物质具有同源性,并与本区的花岗岩具有一定的成因联系。由于其成矿方式的不同,不同类型矿石中的稀土元素特征和矿物组合特征略有差异,脉状矿石和层状矿石中稀土含量相对较少且富集轻稀土,而矽卡岩矿石中稀土含量相对较多且轻、重稀土的含量变化较大。     

从白云鄂博稀土尾矿回收铁的新工艺

根据弱磁性白云鄂博稀土尾矿在N_2环境下升温-降温过程中磁化率的变化,确定尾矿经磁化焙烧、弱磁选回收铁的可行性。对样品进行原位XRD分析进一步证实了在升温过程温度升至580℃时Fe_3O_4开始出现。通过大量实验,在N_2气氛、无任何添加还原剂的情况下直接磁化焙烧,之后用弱磁选回收铁,发现在焙烧温度800℃,磁选粒度在-45~+74μm之间时,精矿中的TFe由尾矿的17%提高到61.5%,实现了76.8%回收率的良好指标。     

甘肃某复杂铌稀土矿石矿物学及选矿工艺特性研究

为探索甘肃某复杂铌稀土矿石的开发利用价值,为资源综合评价提供基础数据和重要依据,利用MLA, SEM, XRF, ICP等先进的检测手段结合显微镜鉴定、单矿物提纯、矿物物理化学性质研究等工艺矿物学研究方法,对该矿石进行矿物学特性和选矿工艺特性研究。研究表明:该矿石属碱性花岗岩型铌稀土锆矿石,有用矿物种类繁多,嵌布粒度微细,嵌布关系复杂;有用矿物与脉石矿物磁性分区和比重差别明显;从原矿中分选稀土矿物、铌矿物和锆石,理论回收率分别为66.97%, 69.95%和82.64%。采用阶段磨矿阶段选别,磁选为主重选为辅,浮选扫尾的选矿分离原则流程,可实现有价金属综合回收和尾矿综合利用。     

气基磁化焙烧回收包头稀土尾矿中铁的研究

试验采用磁化焙烧-磁选的方法来回收包头稀土尾矿中的Fe。考察了还原球团的粒径、焙烧温度、还原气体的成分、还原气气体流量、焙烧时间对于磁化焙烧回收Fe的影响。在焙烧温度为580℃,CO与CO2的浓度比为40∶60,还原气体气流量为1.2 L·min-1,焙烧时间为60 min的条件下对球团进行磁化焙烧,并将焙烧后的球团进行磨矿,使得-200目的物料占物料总重量的95%。将磨矿后的物料置于磁场强度为233 k A·m-1的磁选管中进行磁选,可以得到品位为60%左右的铁精矿,其铁回收率达到70%左右。     

MgO焙烧-碳热氯化法提取包钢选矿厂尾矿中的稀土

包钢选矿厂尾矿中含有大量稀土,可以回收利用.提出MgO焙烧-碳热氯化提取包钢选矿厂尾矿中稀士的新工艺.在该工艺中首先将尾矿与MgO混合焙烧脱氟,然后使用氯气作为氯化剂,碳作为还原剂,碳热氯化该脱氟后的尾矿中的稀土,水浸取回收稀土.考察了MgO的用量、碳热氯化时间、碳热氯化温度对稀土提取率的影响.结果表明:尾矿与Mgo焙烧后,700℃氯化反应0.5 h,氯化率高达83%.利用X射线衍射探讨了脱氟过程可能发生的反应.     

白云鄂博矿中深部弱磁尾矿中稀土的赋存状态研究

运用化学分析、场发射扫描电镜、X射线能谱仪及AMICS自动矿物分析系统等分析方法对白云鄂博中深部矿石弱磁尾矿中稀土的赋存状态进行研究,研究结果表明:中深部弱磁尾矿中稀土品位为9.66%,稀土矿物主要是氟碳铈矿和独居石,且二者的比例随着开采深度的增加由原来的7∶3~6∶4逐渐变化为3∶1,氟碳铈矿的比例明显增大。元素含量种类较多,矿物的组成非常复杂,嵌布粒度很细,稀土矿物在38μm粒度以下累积量超过了90%。稀土矿物主要是与铁矿物、萤石连生,解离度较高,利于稀土矿物分选。氟碳铈矿和独居石主要以单体存在,呈微细粒状、断续或者连续条带状分布于石英、闪石、铁矿物、萤石、磷灰石、霓石、方解石中。此研究结果对白云鄂博矿中深部弱磁尾矿中稀土的高效综合利用具有重要的指导意义。     

山东微山稀土精矿的工艺矿物学研究EI北大核心CSCD

针对微山稀土矿不同品位的稀土精矿,采用化学分析、配分分析、X射线衍射分析、扫描电镜能谱分析、偏光显微镜等分析方法对微山稀土矿的化学成分、稀土元素分布、矿物组成、矿物嵌布特征等进行了研究,结果表明:不同品位的微山稀土精矿中稀土矿物主要由氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、碳铈钠石、碳酸锶铈矿组成,主要杂质矿物是方解石、重晶石、天青石和菱锶矿,这是区别于其他氟碳铈矿的典型特征;轻稀土元素占稀土总量的98.5%以上,典型富铈低钇型轻稀土,矿中的钙、锶、钡等杂质较多;40%品位的稀土精矿是微山稀土企业主流产品,稀土矿物的解离度较高,单体矿物均在66%以上,稀土矿物与碳酸盐矿物、重晶石、天青石、硫化矿物、磷灰石连生。通过对微山稀土矿特性研究,为稀土矿的加工提供矿物学依据。     

稀土元素在煤燃烧过程中形态演变规律模拟研究EI北大核心CSCD

针对目前煤和粉煤灰中稀土元素赋存状态关系不明确的问题,研究煤系稀土元素赋存状态在燃烧过程中的转化行为具有重要意义。选取煤系稀土赋存的模型矿物,通过滴管炉进行模拟燃烧,采用热重分析、XRD分析、SEM-EDS和逐级化学提取探究不同赋存形态稀土的演变规律,结果表明:以独居石为代表的磷酸盐稀土资源在燃烧过程中化学性质并未改变,仅粒度减小;以氟碳铈矿为代表的碳酸盐稀土资源在燃烧过程(350~580℃)发生分解和氧化反应,转化为铈的氧化物和氟化物,其中的稀土元素更易在温和条件下浸出;以离子型稀土矿为代表的黏土矿物中稀土资源根据燃烧温度可以两种状态,800℃时,石英和长石等存在其中,高岭石等发生脱氢反应,产物呈碎屑状、无规则状,逐级化学提取中稀土元素浸出率提高,1200℃,石英存在,铝硅酸盐矿物主要转化为莫来石,颗粒呈现球状和片状,不利于稀土元素浸出;以改性褐煤(通过离子吸附负载铈)为代表的有机质中稀土资源,燃烧后离子态的铈变成了铈的氧化物。