碳-硫混合气氛强化氧化锌硫化热化学机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51604131
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0409.矿物工程与物质分离
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

It is well known that significant amounts of valuable metal zinc exist in steel-making dust slime and refractory zinc oxide ore and zinc is mainly in the form of zinc oxide. The grade of zinc is lower for the smelting process, but suitable for the benefication process. However, it is difficult to recover valuable zinc metals for mineral processing technology due to the nature of complex materials and higher content of mud. In this study, the novel method involving sulfidation roasting of the refractory zinc oxide materials followed by flotation was proposed based on the fact that the key of clean recovery of zinc bearing materials by flotation was high-efficiency sulfidation of zinc oxide minerals. Meantime, it was found that lower utilization of vulcanizing agent and pollution problems caused by emission of SO2 during the sulfidation of zinc oxide. In this study, the intensification of sulfidation process was focused on and a novel sulfidation system involving carbon and sulphur mixture atmosphere was constructed. The thermochemical mechanism of strengthening sulfidation of zinc oxide, involving sulfidation thermodynamics, reaction process, micro-mechanism of reaction based on calculational chemistry and reaction dynamics, was investigated in depth. Theories and methods, involving high-efficiency utilization of vulcanizing agent and pollution of SO2 being effectively controlled during the sulfidation roasting of zinc oxide, were formed and kinetic model of high-efficiency sulfidation for zinc oxide was constructed, to provide theoretical support for the high-efficiency sulfidation of refractory zinc oxide materials.
钢厂冶金尘泥和难处理氧化锌矿中含有大量的有价金属锌,其主要以氧化锌形式存在。物料中锌品位对冶炼工艺来讲相对较低,而作为选矿原料却较为适宜,但由于这些物料性质复杂且泥化严重,致使常规选矿工艺回收锌难度较大。基于实现此类氧化锌物料清洁浮选回收的关键是氧化锌矿物的高效硫化,提出“硫化焙烧—人造硫化矿浮选”的学术思想,同时发现氧化锌硫化过程中存在硫化剂利用率低和二氧化硫污染等问题。本研究着眼于氧化锌硫化过程强化,构建出碳-硫混合气氛强化硫化新体系,从宏观硫化反应热力学、反应历程、微观作用机理研究的计算化学以及反应动力学,对氧化锌强化硫化热化学机理进行深入研究,形成氧化锌硫化焙烧过程中硫化剂高效利用和二氧化硫污染有效控制的理论与方法,建立氧化锌高效硫化动力学模型,为复杂难处理氧化锌物料的高效硫化提供理论依据。

结项摘要

钢厂冶金尘泥和难处理氧化锌矿中含有大量的有价金属锌,其主要以氧化锌形式存在。基于实现此类氧化锌物料清洁浮选回收的关键是氧化锌矿物的高效硫化,提出“硫化焙烧—人造硫化矿浮选”的学术思想。本项目采用HSC6.0热力学软件中“Equilibrum Composition”模块,构建了氧化锌强化硫化反应热力学模型,证实碳-硫混合气氛强化氧化锌硫化反应的可行性;采用非等温与等温热重分析、XRD和SEM-EDS分析,发现氧化锌与黄铁矿在500℃附近就会发生硫化反应,产物主要为硫化锌、磁黄铁矿(Fe1-xS)及Fe2.964O4,但形成的硫化锌矿晶体颗粒较小、晶形较差、颗粒间隙较大,进一步提高温度至850℃时,合成较好人造铁闪锌矿晶体粒度增加;采用Metarials Studio 8.0软件中的CASTEP模块,发现S2在ZnO表面的吸附能引起氧化锌晶体表面的几何结构和原子电子特性的显著改变,首先会使Zn-O键发生解离,同时S2中的两个硫原子反生歧化反应,分别与锌原子和氧原子结合生成ZnS和SO2;浮选试验结果表明,氧化锌矿物在硫基气氛下通过表面热化学改性后浮选回收效果显著增加,通过XRD、EPMA和XPS分析,查明了高温表面改性后,在矿物表面发现有锌的硫化物生成,主要由硫化锌和二硫化锌组成,进一步揭示了氧化锌矿物表面热化学改性机理以及表面疏水性演变规律;以锌金属储量排名世界第三和亚洲第一的云南兰坪氧化锌矿为研究对象,基于“硫化焙烧-浮选”的选冶联合新思想,对其进行试验研究,使原矿锌品位由7.84%提高至32.05%,浮选精矿中锌回收率提高至91.29%,浮选效果显著;进一步对钢厂高炉烟灰进行碳-硫混合气氛下的硫化转化试验,使得物料中锌的硫化率由近0%增加到92.01%,为后续浮选回收创造了条件。通过该项目的研究,建立了氧化锌硫化焙烧过程中硫化剂高效利用和二氧化硫污染有效控制的理论与方法,形成了复杂锌资源选冶联合清洁利用研究方向。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Formation of zinc sulfide species during roasting of ZnO with pyrite and its contribution on flotation.
黄铁矿焙烧氧化锌过程中硫化锌物质的形成及其对浮选的贡献
  • DOI:
    10.1038/s41598-018-26229-3
  • 发表时间:
    2018-05-18
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zheng YX;Lv JF;Wang H;Wen SM;Pang J
  • 通讯作者:
    Pang J
难选氧化锌矿硫化焙烧-浮选试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    矿物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王聪兵;郑永兴;陈禄政;赖振宁
  • 通讯作者:
    赖振宁
Study on the surface sulfidization behavior of smithsonite at high temperature
菱锌矿高温表面硫化行为研究
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2017.12.163
  • 发表时间:
    2018-04-15
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Lv, Jin-fang;Tong, Xiong;Wang, Cong-bing
  • 通讯作者:
    Wang, Cong-bing
Sulfidation Behaviour of Blast Furnace Dust at High Temperatures
高炉粉尘高温硫化行为
  • DOI:
    10.3103/s1067821219040163
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Russian Journal of Non-Ferrous Metals
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Cong-Bing Wang;Lu-Zheng Chen;Yong-Xing Zheng;Jin-Fang Lv;Ling-Yun Huang;Cui-Cui Ji
  • 通讯作者:
    Cui-Cui Ji

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其他文献

Sulfidation roasting of lead and zinc carbonate with sulphur by temperature gradient method
温度梯度法硫磺硫化焙烧碳酸铅锌
  • DOI:
    10.1007/s11771-015-2681-9
  • 发表时间:
    2015-05
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    覃文庆 等
矿冶含砷废水的净化处理技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    矿产保护与利用
  • 影响因子:
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  • 作者:
    吕晋芳;全英聪;童雄;李秀;郑永兴
  • 通讯作者:
    郑永兴
单宁在植物-土壤氮循环中作用的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    草业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宗文贞;郭家昊;贾云龙;郑永兴;杨旭;胡芳弟;王静
  • 通讯作者:
    王静
小麦应对Cu2+ 胁迫的生理响应及ASA-GSH合成酶基因表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国农业科技导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑永兴;李鸽子;康国章
  • 通讯作者:
    康国章
Investigation into Oxygen-Enriched Bottom-Blown Stibnite and Direct Reduction
富氧底吹辉锑矿及直接还原研究
  • DOI:
    10.1007/s11663-014-0055-6
  • 发表时间:
    2014-04
  • 期刊:
    METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    覃文庆;郑永兴;杨康;韩俊伟
  • 通讯作者:
    韩俊伟

其他文献

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基于矿相重构的高砷硫化铜精矿硫化浮选清洁分离铜砷铁的基础研究
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    地区科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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