矿冶工程

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罗周全, 杨彪, 刘晓明, 陆广, 鹿浩

矿冶工程. 2010, 30(6): 1-5.

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以某矿山复杂空区群为例, 利用CMS探测及Midas-FLAC^3D数据耦合技术, 分析了空区群开挖过程中围岩变形和应力分布变化情况。在CMS实测基础上, 将Midas和FLAC^3D两者的优势结合起来, 提高了数值模拟的可靠程度, 可更有效地指导工程实践。

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金川二矿区厚大矿体开采新技术研究

马长年, 徐国元, 倪彬, 江文武, 刘晓明

矿冶工程. 2010, 30(6): 6-9.

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针对金川二矿区开采现状, 在原有开采方案的基础上提出了一种新的开采方案, 即矿体中部一个盘区有序滞后一个分段回采, 并同步割帮处理滞后盘区的开采方案。在地质条件、进路结构参数以及充填材料力学性质相同的情况下, 采用FLAC^3D模拟分析了8种不同开采方案下采场周围岩层应力、位移变化情况。结果表明, 与连续开采和两步骤开采方案相比, 新开采方案既能使矿体开采之后的主应力分步调整趋于均匀, 又能够较好的抑制上盘、下盘围岩向采空区赋存方位的收敛变形。

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自然崩落法矿山深部地应力场分布规律的测试研究

马春德, 李夕兵, 陈枫, 徐纪成

矿冶工程. 2010, 30(6): 10-14.

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采用LUT 地应力测试系统对中条山集团铜矿峪铜矿深部矿区进行了地应力测量, 发现该矿区地应力的主应力随埋深增加呈近线性增加, 埋深最大的340 m中段测点处最大主应力值达到了37.83 MPa; 最大主应力的方位在浅部和深部表现出较好的一致性, 均为北东东向。深部矿区的原岩应力以水平构造应力为主, 上部岩层垮塌使下部邻近区域的最大主应力的倾角明显增大, 其影响程度随深度增加而减弱。该研究成果将对自然崩落法矿山的采矿工艺设计和安全生产具有指导作用。

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地下矿山空区失稳三维探查及可视化安全分析

邓俏, 罗周全

矿冶工程. 2010, 30(6): 15-17.

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针对某金属地下矿山I号矿床采空区失稳垮塌致使周边巷道遭到破坏的工程实际, 采用空区探测系统(CMS)对垮塌空区进行了现场三维探测, 获取了采空区失稳垮塌三维信息; 运用三维建模软件Surpac分别构建起垮塌采空区及其周边巷道的三维可视化模型, 以此为基础有效地确定了因采空区失稳垮塌致使巷道破坏的位置、范围和程度, 提出了采空区垮塌后给周边的凿岩、回风井等工程巷道带来的安全隐患。实践表明, 这种基于空区失稳三维探查的可视化安全分析方法, 可直观、准确地掌握采空区失稳破坏相关信息, 从而为矿山制定科学合理的治理方案提供可靠的依据。

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变形监测点优化布置在某边坡工程中的应用研究

李坚, 付建军, 黄玉平, 时凯

矿冶工程. 2010, 30(6): 18-22.

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阐述了边坡变形监测点优化布置的必要性和重要性, 认为变形监测的主要目的是判断边坡稳定状态及反演岩体参数。从理论上推导了变形监测误差与边坡稳定状态、变形监测误差与岩体反演参数的关系, 由此提出了变形监测点优化布置的相对误差判断及敏感性判断准则, 并介绍了相应的变形监测点优化布置方案。以某高边坡为依托工程, 采用数值计算方法, 详细分析了安全系数及变形模量变化下测点各自位移变化规律, 提出了变形监测点优化布置方案。

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模拟尾砂开采环境的尾矿库稳定性三维有限元分析

陈顺良, 魏蓉, 吴度希

矿冶工程. 2010, 30(6): 23-25.

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针对江西某矿尾矿库尾砂开采环境, 采用ANSYS软件对该尾矿库进行三维有限元分析, 在干滩线截面处模拟进行三分层开采, 得到了开采前后尾矿坝体中轴线上的关键点位移和应力。计算结果表明, 尾砂开采时, 最大位移在坝体顶部; 最大应力位于初期坝底部区域, 但总体数值变化很小, 说明小范围尾砂开采对坝体影响不大。

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唐口煤矿风井井筒锚注法注浆堵水研究

乔卫国, 孟庆彬, 林登阁, 门燕青

矿冶工程. 2010, 30(6): 26-29.

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针对唐口煤矿砂岩含水层裂隙发育、大面积均匀出水、涌水量大等复杂特性, 采用锚注法注浆堵水技术对风井井筒进行注浆堵水。实践结果表明, 锚注法注浆堵水后, 井壁无明显涌水或喷射点, 经过复注, 风井井筒总涌水量不足10 m³/h, 堵水率达91%, 堵水效果显著。锚注法注浆堵水技术为治理砂岩水提供了一条新的途径。

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氰化尾渣中铅锌分离试验研究

杨玮, 覃文庆, 刘瑞强, 任允超

矿冶工程. 2010, 30(6): 30-33.

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在充分考虑氰化体系中各种金属离子及其络合物对浮选的影响基础上, 以碳酸钠+硫酸亚铁+硫酸锌为锌的组合抑制剂、以乙硫氮作捕收剂, 从铅尾中优先浮铅, 用硫酸铜活化、双氧水破坏游离氰根及其络合物、CMC抑制铅矿物及脉石矿物从铅尾中浮选回收锌, 获得了铅品位为49.93%、含锌5.22%、铅回收率为82.69%的铅精矿和锌品位为48.86%、含铅2.23%、锌回收率为85.75%的锌精矿, 实现了氰渣中铅锌的有效分离。

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氯化铁对砷酸钙渣的药剂稳定化研究

黄自力, 耿晨晨, 马丰, 刘缘缘, 何甜辉

矿冶工程. 2010, 30(6): 34-37.

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通过TCLP毒性程序浸出实验, 以砷的浸出率为控制指标, 采用FeCl₃药剂, 对砷酸钙渣进行了药剂稳定化研究。考察了pH值、Fe/As摩尔比、Ca/As摩尔比、温度及浸出时间对砷浸出率的影响。结果表明, 砷浸出率随Fe含量的增加而降低, 但随Ca含量增加而升高; 当Fe/As摩尔比为2, pH=3.5～7.0时, 浸出24 h后, 砷浸出率较低且基本达到稳定; 在自然环境中, 随外界温度的升高, 砷浸出率也略有升高。

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某复杂难选红铁矿磁化焙烧-磁选工艺及机理研究

黄红军, 胡岳华, 杨帆, 孙伟

矿冶工程. 2010, 30(6): 38-41.

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对某复杂难选红铁矿进行了磁化焙烧-磁选工艺研究。试验结果表明, 在焙烧温度为950 ℃, 焙烧时间为15 min, 碳粉(0～1 mm)用量为15%, 磁场强度为0.16 T, 磨矿粒度-0.074 mm粒级占87%左右的条件下, 可获得Fe含量为63.06%、回收率为88.45%的铁精矿。磁化焙烧-磁选机理研究表明, 红铁矿经磁化焙烧后的产品呈疏松多孔结构, 有利于磨矿作业; 红铁矿在950 ℃下磁化焙烧15 min, 焙烧产品的物相仅为Fe₃O₄。

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蛇纹石与黄铁矿间的异相凝聚/分散及其对浮选的影响

卢毅屏, 张明强, 冯其明, 欧乐明, 张国范, 龙涛

矿冶工程. 2010, 30(6): 42-45.

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通过浮选试验、浊度测定、ζ电位测定和吸附量测定, 研究了蛇纹石与黄铁矿间的异相凝聚/分散及其对浮选的影响。结果表明, 在pH=7～10.2, 蛇纹石与黄铁矿表面间静电力表现为引力, 颗粒间的异相凝聚严重, 且当蛇纹石量占黄铁矿量5%时, 就会显著降低黄铁矿回收率。原因是蛇纹石异相凝聚于黄铁矿表面, 不仅自身的可浮性差, 还会降低戊基黄药在黄铁矿表面的吸附量。增加捕收剂用量或添加六偏磷酸钠均能有效改善黄铁矿的浮选。六偏磷酸钠可以使蛇纹石表面ζ电位由正转负, 有效减弱异相凝聚。

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α-淀粉在菱铁矿与赤铁矿分离中的应用

杨斌, 伍喜庆, 米夏夏

矿冶工程. 2010, 30(6): 46-50.

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研究了α-淀粉在菱铁矿与赤铁矿分离中的作用。单矿物浮选研究表明, 淀粉对菱铁矿和赤铁矿均具有较强的抑制作用, 而α-淀粉对菱铁矿的抑制能力较弱, 在菱铁矿与赤铁矿分离中, 选择性抑制能力强。表面动电位研究表明, 在pH≥10时, α-淀粉对菱铁矿具有选择性抑制作用。运用红外光谱研究了α-淀粉对菱铁矿和赤铁矿的抑制性能及其作用机理, 结果表明, α-淀粉能在菱铁矿表面产生新的特征峰, 对菱铁矿有一定的抑制作用, 而α-淀粉与赤铁矿的吸附方式是化学吸附, 能使赤铁矿强烈亲水, 达到抑制的目的。

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小秦岭金矿区废石资源综合利用试验研究

李建政, 王安理, 范尚立, 邵淑云

矿冶工程. 2010, 30(6): 51-53.

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针对小秦岭金矿区废石资源的性质, 研究开发了废石资源综合利用工艺, 结果表明, 采用综合回收工艺可以产出建筑碎石、金精矿、石英精矿三个产品, 金、银、硫、石英得到综合回收, 资源综合利用率达到85.63%。

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福建砷菱铅矾的工艺矿物学研究

王利珍, 曹佳宏, 钟彪

矿冶工程. 2010, 30(6): 54-56.

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通过镜下鉴定、X衍射分析、电子探针分析、热分析和物理性质测定等多种手段对福建某褐铁矿矿石中一种含铅砷酸盐类矿物的光学性质、化学成分和产出形式等特征进行了较详细的研究, 最终查明该矿物为砷菱铅矾。同时根据砷菱铅矾与褐铁矿的嵌布关系对矿石的可选性进行了评价。

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杂质对锌电积过程的影响及其消除

尹周澜, 陈泽元, 刘建波, 吴贤文, 林育鑫, 胡振华, 陈启元

矿冶工程. 2010, 30(6): 57-60.

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考察了有机杂质(磷酸三辛酯和异辛酸甲酯)、无机杂质氨、Pb²⁺对ZnSO₄-H₂SO₄体系中锌电积过程的影响,研究了消除有机杂质磷酸三辛酯和无机杂质Pb2+对锌电积过程影响的方法。实验结果表明: 异辛酸甲酯对锌电积过程影响较小, 而磷酸三辛酯的影响较大, 但通过活性碳吸附处理, 电积基本可以得到正常电锌。氨对锌电积过程基本无影响; Pb²⁺严重影响阴极锌质量, 而SrCO₃能有效地降低阴极锌含铅量。铅板活化后, 加入适量添加剂SrCO₃能有效地降低阴极板锌含铅量, 并在一定条件下得到0号锌。

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废铅酸蓄电池中铅膏氯盐体系浸取铅的动力学研究

齐美富, 郑园芳, 桂双林

矿冶工程. 2010, 30(6): 61-64.

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以废铅酸蓄电池中的铅膏为研究对象, 针对HCl-NaCl-CaCl₂体系浸铅工艺, 采用液-固多相反应的收缩核模型研究了铅膏中铅的浸出动力学, 考察了搅拌速度、浸出温度、样品粒度对铅浸出反应速率的影响。结果表明: 在实验选取的温度范围内, 温度越高, 样品粒度越细, 越有利于铅膏的回收, 搅拌速度对铅浸出率影响不大, 表观活化能E_a为13.73 kJ/mol, 属于固膜(内)扩散控制过程。该研究为高效低耗浸出铅提供了理论依据。

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以精炼铋烟尘为原料冶炼锑工艺

郑雅杰, 洪波, 滕浩, 杨兴文

矿冶工程. 2010, 30(6): 65-68.

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以含砷精炼铋烟尘为原料, 采用盐酸浸出-水解-转化-还原熔炼工艺冶炼锑, 消除了其危害性并使其得到资源化。当固液比为1∶3, 反应时间为4 h, 反应温度为80 ℃, 盐酸用量为1.2倍理论量时, 盐酸浸出精炼铋烟尘, 锑浸出率可达99.5%。盐酸浸出液在稀释比为10∶1, 水解温度为25 ℃时, 水解1 h, 得到氯氧锑。氯氧锑在固液比为1∶1.6, 反应温度为25 ℃, 反应时间为1 h, 氨水用量为1.2倍理论用量时, 转化得到纯度为90.76%的三氧化二锑。实验探讨了三氧化二锑还原熔炼过程中温度、反应时间、还原剂无烟煤用量、熔剂碳酸钠用量对锑直收率的影响。当反应温度为1 100 ℃, 反应时间为45 min, 还原剂无烟煤用量和熔剂碳酸钠用量分别相当于三氧化二锑质量的4.9%和4.32%时, 还原熔炼所得金属锑含量为99.04%, 锑直收率达到93.2%。

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助浸剂对石煤提钒的作用

梁泰然, 戴子林, 郝文彬

矿冶工程. 2010, 30(6): 69-71.

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以自行研制的助浸剂A针对陕西省具代表性的3个钒矿进行了浸出对比试验。试验结果表明: 对于3个石煤钒矿, 单独使用硫酸作浸出剂得到的钒离子浸出率都较低; 在硫酸浸液中添加相当原矿质量2.0%～3.0%的助浸剂A, 可有效破坏矿物稳定的晶格结构, 使包裹晶格里的钒离子能与硫酸反应, 从而使钒离子的浸出率有较大幅度的提高。

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微波还原法制备三氧化二钒的工艺研究

夏广斌, 杨军, 彭虎, 黄莉玲

矿冶工程. 2010, 30(6): 72-74.

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在不外加任何还原剂的条件下, 通过微波加热偏钒酸铵制备三氧化二钒, 并研究了微波加热条件下温度对NH₄VO₃的分解及还原的影响。用XRD分析生成物的相结构, 用SEM观察晶体形貌。结果表明: 在温度为800 ℃, 还原反应时间为30 min时, 偏钒酸铵可完全转化为三氧化二钒, 产物的全钒含量达到67%～68%。

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氧化锌矿制备饲料级氧化锌工艺研究与生产应用

田伟军, 邓新云

矿冶工程. 2010, 30(6): 75-77.

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研究了以氧化锌矿为原料, 经酸浸、净化、合成、过滤、洗涤、干燥制得中间产物碱式碳酸锌, 碱式碳酸锌经煅烧制备饲料级氧化锌的工艺过程。重点考察了制备工艺中酸浸、除杂条件以及煅烧温度和时间对产品质量的影响。结果表明: 采用H₂SO₄浸取H₂O₂氧化除杂, 锌粉置换重金属可得到精制硫酸锌溶液。采用碳酸钠与硫酸锌合成可得到碱式碳酸锌; 在煅烧温度为900 ℃, 煅烧时间为4 h条件下对碱式碳酸锌煅烧, 制备的氧化锌产品可达到HG/T 2792-1996饲料级氧化锌一级品标准。应用该工艺建设了一套5 000 t/a的生产装置。

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新西兰海沙矿含碳球团成型、还原实验研究

郭玉华, 徐洪军, 周继程, 齐渊洪

矿冶工程. 2010, 30(6): 78-80.

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研究了新西兰海沙矿含碳球团冷固结成型和直接还原性能, 结果表明, 球团的抗压强度随粘结剂加入量的增加先增加后减小, 随成型压力增加而增加。对比了A、B两种粘结剂的使用效果, B粘结剂制成的球团抗压强度高于A粘结剂的, 在成型压力为18 MPa时, 加入6%的B粘结剂制成的球团抗压强度可以达到2 642 N; 但不同粘结剂对还原结果影响不大。相同还原时间下, 温度越高, 金属化率越高; 增加还原时间金属化率也随之增加。球团中C/O为0.8～1.4时, 还原初期(15 min内)对球团还原金属化率影响不大; C/O小于1.0, 还原25 min后, 金属化率增加较少, 甚至出现二次氧化; C/O大于1.2,金属化率随时间增加一直增加。直接还原实验最佳结果是, 1 350 ℃下弱氧化气氛中, C/O为1.4, 还原30 min, 此时金属化率为94.7%。

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金精矿/软锰矿联合浸出提取金、锰工艺研究

刘国伟, 夏星, 潘炳, 曾子高, 肖松文

矿冶工程. 2010, 30(6): 81-84.

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以湖南黄金洞高砷高硫金精矿为原料, 开展了金精矿/软锰矿联合浸出提取金、锰新工艺研究。两矿氧化还原浸出, 可同时实现软锰矿还原浸出与黄铁矿、毒砂氧化分解。两段氧化还原浸出条件为: 两矿比5.4∶1, 酸矿比0.98∶1, 温度90 ℃, Ⅰ、Ⅱ段浸出时间分别为4 h和24 h, 在此条件下锰浸出率大于95%, 黄铁矿、毒砂分解率达到了99%; 氧化还原浸出渣金氰化浸出率随黄铁矿、毒砂氧化分解率提高而提高, 但在硫化矿几乎完全氧化分解情况下, 仅为70.56%, 有待进一步查明原因, 从而优化氰化浸出工艺条件。

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硫酸盐体系中水热法分离锌铁及制备软磁铁氧体用氧化铁粉

何静, 吴胜男, 唐谟堂, 陈永明, 王涛

矿冶工程. 2010, 30(6): 85-89.

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为了综合利用传统湿法炼锌工艺中铁资源, 研究了硫酸盐体系中水热法分离锌铁工艺。结果表明, 在210 ℃、2 h、H₂O₂用量为理论量1.8倍、搅拌速度800 r/min及不添加晶种的优化条件下, 可实现铁-锌的有效分离, 渣计及液计沉Fe率分别为85.05%和90.73%, 与铁离子结合的硫酸根可再生为硫酸返回使用。所得赤铁矿粉经洗涤和煅烧预处理脱杂后符合YHT3级别的软磁铁氧体用铁红标准, 适合制备低功耗锰锌软磁铁氧体材料。

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不同预烧温度制备钴酸锂及其性能研究

李华成, 张发明, 曾文明, 邓永光, 陈南雄, 李林辉

矿冶工程. 2010, 30(6): 90-92.

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以四氧化三钴和碳酸锂为原料, 采用固相法生产钴酸锂, 研究了不同预烧温度对LiCoO₂正极材料电性能及物化性能的影响。结果表明, 物料经780, 850和920 ℃预烧, 然后在920 ℃二烧, 最终产品的各项物理性能指标相近。780 ℃预烧, 工序流程中可以省出粉碎工序, 相对于高温预烧, 每吨产品可减少电耗700度左右。

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NiAl-31Cr-3Mo合金的微观组织与高温腐蚀研究

王金林, 张光业, 李颂文

矿冶工程. 2010, 30(6): 93-96.

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研究了NiAl-Cr(Mo)合金的微观组织和高温下(750、800、850、900 ℃)在75%Na₂SO₄+25%NaCl(质量分数)混合盐中的腐蚀行为。实验结果表明: NiAl合金由于添加了大量的Cr、Mo合金化元素, 其微观组织发生了明显的变化, 形成了由预共晶β-NiAl基体相和层片状Cr(Mo)相组成的共晶组织; NiAl-Cr(Mo)合金在热腐蚀后, 合金表面形成了一层致密的Cr₂O₃保护膜, 并含有少量的Al₂O₃, 随着温度的升高, 保护膜层加厚。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察合金微观组织和腐蚀后的表面形貌, 分析了NiAl-31Cr-3Mo合金高温腐蚀机理。

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晶粒组织对7475铝合金晶间腐蚀性能的影响

黄明初

矿冶工程. 2010, 30(6): 97-99.

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采用金相显微镜、透射电镜、腐蚀浸泡试验和极化曲线测试研究了晶粒组织对7475铝合金抗晶间腐蚀能力的影响。结果表明: 部分再结晶较完全再结晶的7475铝合金有更正的腐蚀电位, 更小的腐蚀电流, 以及更小的晶间腐蚀深度; 因此具有更好的抗晶间腐蚀能力。部分再结晶的7475铝合金中再结晶区域与未再结晶区域在法向上呈层状分布, 未再结晶组织中包含大量的亚晶界, 一定程度延缓晶间腐蚀的发展, 从而提高合金的抗晶界腐蚀能力。

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时效工艺对高强Al-Cu-Li合金组织和性能的影响

王哲, 郑子樵, 李世晨

矿冶工程. 2010, 30(6): 100-102.

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以新型Al-Cu-Li系合金为研究对象, 通过拉伸试验和透射电镜分析, 研究了单级时效和双级时效对合金组织和性能的影响。结果表明: 对合金进行低温预时效有利于促进溶质原子团簇的形成, 增加δ'相和T1相在基体内的形核, 因此同单级时效相比, 双级时效获得的δ'相和T1相的数量更多, 尺寸较小, 分布也更为弥散, 从而改善了合金组织及性能。

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单体浓度对聚丙烯酰胺凝胶法制备纳米BeO粉体的影响

王小锋, 王日初, 彭超群, 李婷婷, 刘兵

矿冶工程. 2010, 30(6): 103-107.

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采用聚丙烯酰胺凝胶法制备纳米BeO粉体, 研究凝胶网络反应机理和单体浓度对凝胶前驱体的热分解过程和粉体特征的影响。结果表明: 聚丙烯酰胺凝胶的三维结构网络将硫酸铍盐细化、分离, 并且在后续的煅烧过程中阻止氧化物粉体的团聚, 因此获得的BeO粉体为纳米级。凝胶前驱体内的盐被细化, 使其热分解温度明显降低。当单体浓度为20%(质量分数)时, 热分解温度下降幅度最大, 约为160 ℃; 粉体的平均颗粒尺寸也最小, 约为11 nm, 且粒度分布范围较窄。随着单体浓度降低, 热分解温度下降幅度减少, 粉体颗粒的尺寸增加且分布范围变宽。

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基于灰色系统理论的我国铁矿产业安全性研究

王贵成

矿冶工程. 2010, 30(6): 108-112.

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对2000～2009年我国铁矿产业的发展现状进行了统计分析, 建立了我国铁矿产业的灰色关联度矩阵, 进行了铁矿产业的灰色关联度矩阵分析和预测。① 最优相关因素序列为: 钢产量(X₃)、矿石产量增长率(X₄); 揭示了铁矿石产业中钢产量和铁矿石产量增长率对国民经济建设的影响最大。② 次优相关因素序列为: 铁矿石消费量(X₇)。③ 最劣和次劣相关因素序列为: 钢产量增长率(X₂)、铁矿石自给率(X₉); 说明它们对于国民经济建设的影响不大; ④ 最优特征行为序列为: GDP增长率(Y₂); 说明铁矿石产业的发展对于GDP增长率(Y₂)的影响大于对GDP(Y₁)的影响。⑤ 建立了我国铁矿石产业与GDP的GM(1, 1)预测模型, 并对2010～2014年我国铁矿产业及GDP的发展进行了准确的预测。预测显示, 随着国民经济的高速增长, 铁矿供需矛盾突出, 因此, 应该加强铁矿资源的地质找矿工作, 加强钢铁资源的循环利用, 并积极寻找钢铁的替代材料, 只有这样, 才能提高我国铁矿产业支撑国民经济建设的安全性。

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2010年, 第30卷, 第6期　
刊出日期：2010-12-25

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