低品位红土镍矿矿相定向调控及软磁铁氧体转化机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51804192
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 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:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Comprehensive utilization of laterite ores for preparation of soft ferrite materials is one of the most important ways of synergetic and high-value utilization of metals. However, how to deeply remove impurity for the oriented adjustment and control of mineral phases in low-grade nickel laterite and transformation into soft spinel ferrites is the key problem and challenge. In addition, the influence mechanism of metal doping and impurity on the phase, structure and morphology of spinel ferrites is not clear, and it is difficult to improve electrical and magnetic properties of as-prepared ferrites. In this project, synthesis of multi-metal co-doped magnetic spinel ferrites using limonite and saprolite laterite ores as raw materials by the solid state reaction method is proposed. Based on the experimental in combination with phase diagram and thermodynamic calculation, the reaction mechanisms during the impurity removal process and ferrite transformation process will be systematically investigated. And the mechanisms of oriented adjustment and control of mineral phases of nickel laterite and transformation from treated laterite ores into magnetic spinel ferrites will be revealed. Then the effect of metal doping and impurity on the mineral phases, morphology, cation distribution between the tetrahedral (A) sites and octahedral (B) sites, and impurity SiO2 distribution during the transformation process will be also studied in detail. Finally, the relationship between chemical compositions, mineral phases, process conditions and the structure, electrical, magnetic properties of as-prepared spinel ferrites will be illustrated. The project would provide theory and technology support for mineral phase reconstruction of multi-metal associated resource to transform into spinel ferrite materials with excellent electrical and magnetic performance.
红土镍矿综合利用制备尖晶石型软磁铁氧体是其多金属协同高值化利用的重要途径之一。然而,如何深度去除红土镍矿中杂质元素,实现矿相定向调控及软磁铁氧体转化是关键难题。同时,由于缺乏红土镍矿中多金属掺杂和杂质对铁氧体物相、结构、微观形貌影响等方面的认识,使合成的铁氧体材料电磁性能难以提高。为此,本项目拟以褐铁矿型和腐泥土型红土镍矿为原料,采用固相烧结法合成多元金属共掺杂软磁铁氧体,在实验结合相图和热力学计算基础上,系统研究红土镍矿提质除杂矿相调控和磁铁氧体转化过程反应机理。探究金属掺杂和杂质对磁铁氧体转化过程成分、物相、微观形貌、金属离子在四面体A位和八面体B位占位及杂质赋存形态的影响规律,揭示其影响机理机制,建立红土镍矿成分、矿相、工艺条件和软磁铁氧体结构、电磁性能之间的内在联系,为多金属共伴生资源矿相重构制备性能优良的软磁铁氧体提供理论和技术支撑。

结项摘要

共伴生红土镍矿综合利用制备尖晶石型软磁铁氧体是其多金属协同高值化利用的重要途径之一。本项目以具有高铁低镁的褐铁矿型和低铁高镁的腐泥土型红土镍矿为研究对象,在系统研究乐矿中元素分布赋存规律的基础上,提出了杂质去除预处理和有价金属元素靶向浸出的元素定向富集调控方法,通过调控不同类型红土镍矿的质量比直接进行矿相转化合成了尖晶石型软磁铁氧体,进一步系统研究了矿中金属元素Al/Cr、Co/Mn、Zn以及杂质SiO2等对红土镍矿基软磁铁氧体微观结构和电磁性能的影响规律,阐明了低品位红土镍矿成分、矿相调控机制以及软磁铁氧体转化机理。主要结论有:预处理矿比和煅烧温度是影响软磁铁氧体转化的重要因素,采用碱熔-水浸预处理红土镍矿,当两种矿质量比为6:4时,合成了单一的尖晶石型软磁铁氧体相;采用酸浸预处理红土镍矿,当两种矿质量比为7:3时,合成了单一的尖晶石型软磁铁氧体相。随着非磁性离子Al和Cr离子的掺杂,在铁氧体结构中占据了八面体B位,导致铁氧体的饱和磁化强度在减小;而随着磁性Ni、Co、Mn掺杂量的增加,在铁氧体结构中占据八面体B位,导致饱和磁化强度在增大。非磁性Zn离子掺杂到铁氧体,会占据四面体A位,当掺杂量<0.4时,导致饱和磁化强度在增大,当掺杂量继续增加,由于四面体A位磁性离子大幅减少, A-B作用减弱, B-B作用增强,八面体B位磁矩会减小,最终导致饱和磁化强度在减小。杂质SiO2对合成纯铁氧体样品的结构和磁性能也有一定的影响。由于在磁性粒子表面形成非磁性SiO2壳状结构,致使在退磁的过程中所需能量减小,导致磁性铁氧体材料矫顽力的减小。本项目的研究结果有望为多金属共伴生矿产资源高效清洁高值化利用及矿相重构制备软磁铁氧体材料提供理论基础和技术支撑。通过本项目的研究共发表学术论文6篇,其中SCI论文4篇,参加学术会议5次,培养硕士研究生2名,晋升副教授1名,入选三晋英才1人,获得山西省科学技术合作奖一等奖1项。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
High-efficiency leaching of valuable metals from saprolite laterite ore using pickling waste liquor for synthesis of spinel-type ferrites MFe2O4 with excellent magnetic properties
利用酸洗废液高效浸出腐泥土红土矿中有价金属合成具有优异磁性能的尖晶石型铁氧体MFe2O4
  • DOI:
    10.1016/j.jmrt.2020.12.063
  • 发表时间:
    2021-01-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Gao, Jian-ming;Du, Zongyuan;Li, Peng
  • 通讯作者:
    Li, Peng
Spinel ferrite transformation for enhanced upgrading nickel grade in laterite ore of various types
尖晶石铁素体转变以提高各种类型红土矿石中镍品位
  • DOI:
    10.1016/j.mineng.2021.106795
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Minerals Engineering
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Jian-ming Gao;Wenjie Li;Shujia Ma;Zongyuan Du;Fangqin Cheng
  • 通讯作者:
    Fangqin Cheng
固相法合成磁性可回收锰系离子筛及其锂吸附性能研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-9731.2020.12.018
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李文杰;高建明;赵茜;郭彦霞
  • 通讯作者:
    郭彦霞
多金属共伴生矿产资源协同 利用制备铁氧体材料及其应用研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高建明;杜宗沅;马舒佳;程芳琴
  • 通讯作者:
    程芳琴
Enhanced Li+ adsorption by magnetically recyclable iron-doped lithium manganese oxide ion-sieve: Synthesis, characterization, adsorption kinetics and isotherm
磁性可回收铁掺杂锂锰氧化物离子筛增强锂吸附:合成、表征、吸附动力学和等温线
  • DOI:
    10.1016/j.jmrt.2021.04.073
  • 发表时间:
    2021-05-12
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Gao, Jian-ming;Du, Zongyuan;Cheng, Fangqin
  • 通讯作者:
    Cheng, Fangqin

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  • 作者:
    宋鲁光;孙伟;高建明
  • 通讯作者:
    高建明

其他文献

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红土镍钴矿基储能材料制备过程多相反应耦合及分离强化机制研究
  • 批准号:
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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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