2020年, 第40卷, 第4期　
刊出日期：2020-08-25

  

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  2020年第4期目次

  《矿冶工程》杂志编辑部

  矿冶工程. 2020, 40(4): 0-0.

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采矿
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  基于深海采矿技术的新型深水清淤技术方案探索

  程阳锐, 王义锋, 潘洪月, 宛良朋, 郑皓, 王文胜

  矿冶工程. 2020, 40(4): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.001

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  根据深水清淤面临的问题,结合我国深海采矿技术现状,分析了深海采矿技术与深水清淤作业技术的特点,借鉴相关技术形成了一种深水清淤技术方案; 并对深水清淤系统的组成、功能及作业流程进行了详细介绍。为验证深水清淤技术的可行性,研制了工程样机,并在小浪底水利枢纽成功应用,表明基于深海采矿技术的深水清淤技术是解决陆地深水淤积问题的有效途径。
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  大断面隧道掘进中炮孔快速堵塞新方法研究

  马春德, 刘泽霖, 王业顺, 龙珊, 谢伟斌, 赵新浩

  矿冶工程. 2020, 40(4): 6-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.002

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  为了提高矿山巷道的掘进速度,针对使用黏土作为炮孔堵塞材料的传统堵塞方式存在的劳动强度大、耗时长、效率低、无法与地下空间大断面隧道快速掘进相匹配的问题,提出了一种“水炮泥+膨胀泡沫”组合式炮孔快速堵塞新方法。实验室内膨胀泡沫堵孔强度实验和新疆东天山特长隧道的现场爆破试验结果证明: 与传统堵塞方法相比,该炮孔快速堵塞新方法具有堵孔强度高、炸药单耗低、爆破进尺高、劳动强度低、堵孔耗时短等优势,具有重大的推广应用价值。
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  坚硬顶板工作面回采巷道底鼓诱因分析及控制技术

  高林生, 蒋大峰, 郑学军, 李昊, 居昌波

  矿冶工程. 2020, 40(4): 10-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.003

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  为了解决坚硬顶板工作面回风平巷回采期间巷道底鼓严重问题,通过现场观测、数值模拟及工业性实验,确定了造成底鼓的主要原因是: 巷道回采期间受工作面动压影响、两帮支护强度低及底板岩性差。针对该回采巷道特点,提出了采用“顶板超前预裂爆破+两帮锚杆补强+安装底角锚杆”的底鼓控制方案,并进行了工业性试验。工程实践表明:巷道最大底鼓量为258 mm,最大底鼓速率为12.3 mm/d,变形速率及底鼓量在巷道正常使用允许范围之内,动压影响期间巷道底鼓得到有效控制。该控制技术的应用可为地质条件类似的巷道底鼓控制提供一定技术借鉴。
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  露天矿三维境界参数优化与应用

  曾凌方

  矿冶工程. 2020, 40(4): 14-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.004

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  为得到更优的露天矿开采终了境界,提出了集优化参数预测、矿岩块体属性赋值及动态经济效益分析为一体的三维境界优化方法。首先运用经济时间序列方法对未来市场钼精矿售价进行科学预测; 在大量已存矿山边坡数据基础上利用神经网络方法预测矿山边坡角; 在预测参数和建立的矿床地质模型基础上利用图论学方法获得批量境界方案,并对各境界方案编制生产计划,计算各方案投资、成本及效益,比较各净现值并确定最优方案。将该优化方法应用于某矿山设计中,结果表明,在以参数预测为基础的条件下矿山开采境界三维优化与矿山实际生产结合紧密,可指导矿山设计及生产,该方法具有推广应用价值。
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  分级细尾砂胶结充填强度和料浆流变性能试验研究

  朱庚杰, 齐兆军, 寇云鹏, 栾黎明, 吴再海

  矿冶工程. 2020, 40(4): 18-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.005

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  以某黄金矿山分级细尾砂为研究对象,在对充填材料基本物理化学性质检测分析的基础上,开展了强度试验和料浆流变特性试验。结果表明: 新型胶凝材料固化分级细尾砂效果好,充填体早期强度较传统胶凝材料高,有利于缩短采矿周期。添加新型胶凝材料的分级细尾砂料浆流变曲线符合Herschel-Bulkley(H-B)流变模型,随尾砂浆浓度增加,料浆屈服应力呈指数增长,而塑性黏度缓慢增加; 料浆屈服应力随新型胶凝材料掺量增加不断增大,塑性黏度则先增大后降低。
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  基于BIM的地下金属矿区垮塌注浆加固风险数值模拟

  曹萍, 王帮建, 李强, 侯博雯

  矿冶工程. 2020, 40(4): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.006

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  为获取最优注浆参数,利用BIM技术实现了地下金属矿区垮塌注浆加固风险数值模拟。选取某地铅锌矿主矿体中段1号采场3分段作为注浆加固数值模拟对象,数值模拟结果表明: 浆液扩散半径随注浆压力以及注浆时间增加而有所提升;利用数值模拟结果确定最优化学注浆参数,采用所确定的化学注浆参数注浆加固后垮塌区域岩体质量明显提升。
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  不同降雨入渗条件下预应力锚索加固边坡稳定性分析

  次仁拉姆

  矿冶工程. 2020, 40(4): 28-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.007

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  为了研究不同降雨条件下边坡安全系数及预应力锚索轴力变化规律,以省道S303沿线某边坡为研究对象,考虑土体饱和-非饱和渗流与非饱和强度理论,基于有限元分析,对不同降雨工况下的孔隙水压分布、锚索轴力及采用强度折减法计算的边坡安全系数变化规律进行了研究。结果表明: 降雨量一定时,降雨入渗范围随雨强增大而减小,暂态饱和区域随雨强增加而增大; 边坡在加固前后的安全系数均随降雨量增加而不断减小,采用预应力锚索加固能有效提高边坡安全系数,并减小降雨对边坡稳定性的影响; 随着降雨量增加,各锚索轴力均增大,当降雨量一定时,雨强越小,对应的锚索轴力提升幅度越大,靠近底部的锚索轴力对降雨最为敏感。
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  传统矿柱安全系数计算公式优化研究

  黄敏, Kulatilake P H S W, 罗嗣海, 方偏桃, 赵聪聪

  矿冶工程. 2020, 40(4): 32-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.008

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  从矿柱强度、矿柱所受荷载等多方面对湖南省某铅锌矿采空区矿柱稳定性展开了深入研究,并采用基于面积承载理论及普氏理论对矿区1 365根矿柱的安全系数进行了计算与分析,结果表明,2种理论计算出的矿柱安全系数相差较大,且基于面积承载理论的矿柱安全系数计算公式过于保守。通过建立多种空区模型进行三维数值模拟计算与对比分析,并采用Matlab软件拟合出矿柱应力与矿柱间距、矿柱埋深之间的函数关系,最终得到
  适用于该铅锌矿的矿柱安全系数计算公式。研究结果可为其他类似矿山的矿柱设计、技术服务提供参考。
选矿
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  回水中无机离子对硅钙质磷矿石正反浮选的影响

  耿超, 程伟, 刘志红

  矿冶工程. 2020, 40(4): 38-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.009

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  以贵州某硅钙质胶磷矿为研究对象,通过往矿浆中添加不同浓度的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-、F^-等影响离子,考察了无机离子对磷矿正反浮选的影响,结果表明: Ca²⁺和Mg²⁺会沉淀捕收剂,使精矿P₂O₅品位和回收率大幅度降低; 碱性条件下PO₄^3-会抑制磷矿正浮选; 酸性条件下SO₄^2-易与Ca²⁺反应生成硫酸钙沉淀附着在磷矿表面,影响磷矿反浮选; F^-对磷矿正反浮选影响较小。研究成果可为磷矿正反浮选废水的处理回用提供指导。
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  某硅镁质胶磷矿正-反浮选试验研究

  邓坤, 葛英勇, 郭萧轲, 鱼光辉

  矿冶工程. 2020, 40(4): 42-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.010

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  对某高硅低镁低品位胶磷矿进行了选矿试验研究。采用正-反浮选工艺流程,在磨矿细度-0.074 mm粒级占98.57%情况下,采用“一粗一精一扫”正浮选脱硅与一段反浮选脱镁联合流程,最终获得了P₂O₅品位28.64%、回收率78.26%、MgO含量0.88%的磷精矿,有效实现了磷灰石与脉石矿物的分离。
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  黔西南某中高硫煤脱硫过程中微量元素的分配特性研究

  宋杨, 杨欢欢, 程伟

  矿冶工程. 2020, 40(4): 45-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.011

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  为探究黔西南某中高硫煤中微量元素的富集程度,以及在脱硫降灰提质利用过程中微量元素的分配特性,通过摇床对其脱硫降灰进行了试验研究,并在合适的分选工艺条件下,考察了原煤、精煤和尾煤产品中微量元素的分配特征。通过“一粗一精一扫”重选,可获得产率32.83%、硫分0.96%、灰分11.16%的合格精煤产品。分选产品微量元素分析结果表明,该分选工艺对Cu、Sb、As、Co、Mo、TI、Ni等有害元素具有较好的脱除效果,并能一定程度富集锂和稀土等有价微量元素。通过此工艺可分别回收28.73%和47.37%的锂至精煤和中煤产品,精煤煤灰中Li₂O理论含量达5 258 μg/g,具有综合回收利用价值。研究结果可为该类中高硫煤炭资源的清洁与综合利用提供参考。
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  组合捕收剂浮选菱锌矿的分子头基尺寸响应

  王振, 黄少坤, 肖军辉

  矿冶工程. 2020, 40(4): 49-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.012

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  通过单矿物浮选、动电位测试以及荧光探针检测对比研究了不同头基尺寸捕收剂组合油酸钠/十二胺和油酸钠/溴代十六烷基吡啶在菱锌矿表面的吸附特性及其对矿物浮选行为的影响。单一捕收剂体系浮选试验结果表明,3种捕收剂体系下,随着捕收剂浓度增加,矿物浮选回收率均呈现先增加后下降的趋势,油酸钠、溴代十六烷基吡啶、十二胺分别在pH值为5.8、8.4和10.1处达到最大回收率,3种捕收剂对菱锌矿的捕收能力顺序为油酸钠>溴代十六烷基吡啶>十二胺。混合捕收剂体系中,固定油酸钠浓度为2×10^-4 mol/L,加入适量的十二胺可以大幅促进矿物浮选,而加入溴代十六烷基吡啶几乎没有影响。动电位测试结果表明,在pH=6时经2×10^-4 mol/L 油酸钠溶液处理的菱锌矿表面电位为-30.5 mV,随着十二胺用量增加,已吸附油酸钠的菱锌矿表面电位逐渐上升,在十二胺浓度2×10^-4 mol/L时其表面动电位升高到接近菱锌矿在纯水中的动电位值22.3 mV,这是由于十二胺阳离子在已吸附了油酸钠阴离子的菱锌矿表面发生吸附; 而溴代十六烷基吡啶的加入对菱锌矿表面电位几乎没有影响,说明溴代十六烷基吡啶阳离子基本没有在矿物表面吸附,这与浮选试验结果一致。矿物表面微极性测试结果验证了上述推论,在此基础上给出了两种组合捕收剂在菱锌矿表面的吸附模型。
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  郴州某复杂硫化铅锌矿阶段磨浮试验研究

  曾维伟, 阳俊

  矿冶工程. 2020, 40(4): 53-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.013

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  针对郴州某复杂硫化铅锌矿资源的性质特点,采用铅快速浮选后尾矿再磨再选的阶磨阶选工艺,较好地实现了铅锌的高效浮选回收。研究了磨矿方式、捕收剂和调整剂种类及用量等因素对该矿石浮选的影响,确定了最佳浮选条件,通过小型闭路浮选试验,得到了铅品位60.05%、回收率89.63%的铅精矿和锌品位47.01%、回收率88.14%的锌精矿。
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  ZCLA选矿机应用于梅山铁矿预选工业试验研究

  曾尚林, 张祖刚, 周润, 刘石梅

  矿冶工程. 2020, 40(4): 57-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.014

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  为解决梅山铁矿现有-2+0.5 mm系统选别流程中存在的尾矿品位高、精矿卸矿困难、选矿效率低等问题,使用ZCLA选矿机取代原有弱磁选-中磁选设备进行预选。结果表明,采用ZCLA设备预选的新流程和原有流程,精矿品位均能达到56%,新流程精矿产率、金属回收率、选矿效率分别提高了6.33、10.23和8.10个百分点,尾矿产率、品位分别降低了6.23和4.36个百分点。通过物相分析得出新流程尾矿中的Fe₃O₄、Fe₂O₃品位比原流程分别降低了0.744和1.3个百分点。对预选后的精矿进行实验室模拟选别,结果表明两种流程效果相近,综合精矿品位都能达到59.5%以上,产率达到93%以上,回收率达到98.5%以上。
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  某晶质铀矿扩大连续重选试验研究

  崔拴芳, 赵笑益, 曹欢

  矿冶工程. 2020, 40(4): 60-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.015

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  为给某晶质铀矿选矿厂建厂设计提供技术依据,在实验室小型试验确定的重选联合流程基础上进行了扩大选矿试验,确定扩大选矿过程中各工艺参数为: 预先湿筛筛孔2 mm、一段磨矿后检查筛筛孔1 mm、二段磨矿后检查筛筛孔0.2 mm,尼尔森选矿机重力值100G、累计给矿量400 kg、矿浆浓度30%(即补加水量1.5 m³/h),在该工艺参数下阶段磨矿效果良好,晶质铀矿解离充分,铀生产指标良好。进行了两段磨矿-尼尔森选矿-螺旋选矿-摇床选矿的扩大连续选矿试验,可以得到品位2.35%、回收率88.42%的铀精矿,该工艺富集效果良好,扩大试验与小试结果相吻合,工艺稳定可行。
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  阿尔及利亚某高磷鲕状赤铁矿工艺矿物学研究

  刘东泉, 李文博, 韩跃新, 李艳军, 刘杰

  矿冶工程. 2020, 40(4): 65-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.016

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  以阿尔及利亚某高磷鲕状赤铁矿为研究对象,利用X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、MLA自动矿物分析等分析手段探明了该矿石化学组成、物相组成、结构构造以及主要矿物的嵌布特征,并针对该矿物提出了选矿工艺建议。结果表明,该矿石组成复杂,矿物种类繁多,有用矿物与脉石矿物多以鲕状、胶结物及微细粒等形式相互结合,嵌布粒度较细,不易解离,需要通过联合分选工艺才能达到较理想的选别效果。
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  袁家村铁矿闪石型氧化矿选矿工艺技术研究

  王英姿, 罗良飞, 罗俊凯

  矿冶工程. 2020, 40(4): 69-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.017

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  对袁家村闪石型氧化铁矿进行了选矿试验研究。在工艺矿物学基础上,针对8个矿样进行了详细选矿试验研究,开发了适合各个矿样矿石性质的选矿工艺流程,并取得了良好的选矿试验指标,为袁家村闪石型氧化矿低成本高效开发利用提供了思路。
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  赞比亚某硫化铜矿选矿试验研究

  李勇, 罗星, 夏瑜, 吕长宽, 覃鹏

  矿冶工程. 2020, 40(4): 75-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.018

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  赞比亚某硫化铜矿铜品位1.57%,含铜矿物以黄铜矿、斑铜矿为主,脉石矿物以白云母、石英、黑云母为主。对该硫化铜矿进行了选矿试验研究,结果表明: 矿石在磨矿细度-74 μm粒级占70%条件下,采用石灰作调整剂、丁基黄药作捕收剂、松醇油作起泡剂,经过一粗一精一扫闭路浮选流程,可获得铜品位33.86%、铜回收率97.37%的铜精矿,选矿工艺流程及药剂制度较简单,选矿指标较好。
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  某铅锌矿尾矿降镁试验研究

  白成庆, 颜顺德, 潘仁球

  矿冶工程. 2020, 40(4): 78-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.019

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  针对某铅锌矿尾矿进行了降镁试验研究,采用反浮选法,以水玻璃为分散剂、油酸为捕收剂,浮选脉石矿物中的氧化镁,最终使尾矿中氧化镁含量低于1%,达到了尾矿烧结砖的要求。
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  柿竹园多金属矿选矿废水处理试验研究

  龙冰, 许道刚, 陈克锋, 石志中, 谢加文, 陈玉林

  矿冶工程. 2020, 40(4): 81-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.020

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  针对柿竹园多金属矿选矿废水量大、难沉降、pH值高、COD高等特点,研究了石灰沉降+ZJYH03氧化法、石灰沉降+漂白粉氧化法、石灰沉降+NaClO氧化法、聚合硫酸铁沉降+ZJYH03氧化法和石灰沉降+生物氧化法等废水处理工艺,并对比分析了各工艺的处理效果和药剂成本,结果表明: 聚合硫酸铁沉降+ZJYH03氧化法取得了较好的处理效果,该方法具有工艺简单、水质无色透明、药剂成本低等特点。
冶金
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  烧结加湿燃烧对NO_x排放影响的研究

  易正明, 覃佳卓, 邓植丹, 刘强, 杜东, 聂礼, 张东升

  矿冶工程. 2020, 40(4): 84-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.021

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  为了减少烧结过程中NO_x排放,研究了燃料工艺参数与烧结加湿燃烧对NO_x排放的影响。结果表明,烧结烟气中NO_x主要由燃料带入,燃料氮元素含量决定了烟气中NO_x浓度高低,燃料配比从6%降至4%,NO_x浓度平均值从424 mg/m³降至339 mg/m³; 燃料中碳元素能促进NO_x还原反应,同时提供更多热量,促进铁酸钙生成,缩短烧结时间。相对常规烧结,加湿燃烧烧结可以增强料层还原性气氛,增强NO异相还原反应,降低NO_x浓度; 并提高燃料完全燃烧程度,加快垂直烧结速度,提升烧结矿成品率与转鼓指数; 在蒸汽流量0.024 kg/min的工况下进行烧结加湿燃烧,NO_x浓度平均值从357 mg/m³降至338 mg/m³,转鼓指数提高约1个百分点。
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  焙烧方式对含砷金精矿中金、银浸出率的影响

  胡杨甲, 赵志强, 罗思岗, 赵杰, 王国强

  矿冶工程. 2020, 40(4): 88-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.022

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  某含砷金精矿中金矿物嵌布粒度较细,金主要以硫化物(黄铁矿、毒砂)包裹金形式存在。采用焙烧预处理-氰化浸出工艺,研究了一段焙烧、两段焙烧和添加剂焙烧对氰化浸出的影响。结果表明,采用常规一段、两段焙烧方式,金浸出率均未达到90%,银浸出率低于50%; 添加剂焙烧效果显著,在焙烧温度650 ℃、时间1.0 h、添加剂用量NaXY 100 kg/t+YC-1 20 kg/t的条件下,金浸出率达到93.56%,银浸出率达62.45%。
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  Na₃AlF₆-K₃AlF₆-AlF₃熔体中电解制备Al-Sc中间合金的工艺研究

  李怡凡, 杨凯, 胡勋, 银瑰, 彭可, 田忠良, 赖延清

  矿冶工程. 2020, 40(4): 92-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.023

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  在Na₃AlF₆-K₃AlF₆-AlF₃熔盐体系中,采用电解法制备Al-Sc中间合金,研究了阴极电流密度、电解时间、氧化铝及氧化钪加入量对电流效率的影响,并采用XRD和SEM对阴极析出产物进行了微观分析。结果表明: 在电解温度950 ℃时,Na₃AlF₆-K₃AlF₆-AlF₃熔体中电解制备Al-Sc中间合金的最佳实验条件为: 氧化铝加入量1.0%、氧化钪加入量3.0%、电解时间90 min、阴极电流密度1.5 A/cm2,在此条件下平均电流效率为82.91%,阴极析出产物呈大小不均的球状颗粒,由Al相和Al3Sc相组成。
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  钛酸锂废料回收制备电池级碳酸锂的工艺研究

  刘雯雯, 文小强, 郭春平, 周有池, 陈燕飞, 张帆, 肖颖奕

  矿冶工程. 2020, 40(4): 95-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.024

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  采用硫酸体系对钛酸锂废料选择性提锂、浸出液除杂沉Li₂CO₃、浸出渣通过固相烧结法制备TiO₂。研究了硫酸浓度、液固比、反应时间等对锂浸出率的影响,锂离子浓度、碳酸钠添加量、反应温度等对Li₂CO₃产品质量的影响。结果表明,最佳酸浸工艺为: 硫酸浓度1.5 mol/L、液固比3∶1、95 ℃下反应2 h,此时锂浸出率为96.80%; 最佳沉锂工艺为: 在净化液Li+浓度27 g/L、碳酸钠添加量为理论值的1.10倍、沉锂温度95 ℃、反应时间40 min,此条件下得到的碳酸锂产品主含量大于99.65%,达到行业电池级碳酸锂要求。本工艺锂浸出率高,无废液产生,工艺流程短,操作简单,成本较低,可为钛酸锂废料的综合回收提供借鉴。
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  核壳结构的磁性铁锰复合氧化物对铅离子的吸附特性研究

  刘海燕, 陈宣屹, 梁维彦, 谷杨天峰, 王臣, 李政霖

  矿冶工程. 2020, 40(4): 99-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.025

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  通过共沉淀法制备了吸附剂——核壳结构的磁性铁锰复合氧化物,并应用于模拟废水中吸附Pb²⁺。通过调控磁性铁锰复合氧化物中铁和锰的比例、吸附时间和含Pb²⁺废水的pH值等参数,优化磁性铁锰复合氧化物对铅离子的吸附条件。研究结果表明,吸附条件为: 铁锰比3∶1、吸附时间60 min、pH=8,此时核壳结构的磁性铁锰复合氧化物对Pb²⁺的吸附量达到最大值24.99 mg/g。以Fe₃O₄为磁芯制备的磁性铁锰复合氧化物具有磁性,可通过磁性分离的方法瞬间从废水中分离出吸附剂,为该吸附剂的应用及回收利用提供了方便。
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  热镀锌渣中浸渣硫酸浸出锌的工艺研究

  伍永国, 颜文斌, 刘海宇, 李红湘, 陈蓝艳

  矿冶工程. 2020, 40(4): 103-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.026

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  以锌含量为17.22%的热镀锌渣中浸渣为原料,在水热反应釜中以硫酸为浸出剂浸出其中锌。结果表明,最佳浸出条件为: 硫酸体积浓度15%、浸出温度180 ℃、液固比6∶1、浸出时间8 h,此条件下锌浸出率可达到99.71%; 浸渣主要成分为硫酸铝盐和硫酸钙。
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  Fenton氧化-混凝沉淀处理电镀废水中重金属镍的研究

  蔡文良, 谢艳云

  矿冶工程. 2020, 40(4): 106-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.027

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  以某电镀厂含镍废水为处理对象,探究Fenton氧化-混凝沉淀工艺对重金属镍的去除效果。结果表明,Fenton氧化的最佳条件为: H₂O₂投加量2 mmoL/L、FeSO₄/H₂O₂摩尔比0.6、初始pH值5、反应时间80 min; 混凝沉淀的最佳条件为: pH值9、PAC用量12 mg/L、混凝时间12 min、助凝剂用量6 mg/L、沉降时间60 min; 在此最佳条件下,Fenton氧化-混凝沉淀工艺处理含镍电镀废水,镍去除率可达99.8%,出水总镍含量低至0.029 mg/L,处理后的出水水质满足《电镀污染物排放标准》(GB21900—2008)表Ⅲ要求。
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  矿山尾砂土壤重金属污染及形态分析

  安定明

  矿冶工程. 2020, 40(4): 110-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.028

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  通过对矿山周边不同层次土壤采样提取,分析土壤中重金属污染程度及形态,结果表明,在上层土壤中重金属的污染扩散情况较为严重,且多以残渣态为主; 根据土壤中重金属污染程度及形态,对矿山尾砂土壤重金属污染治理与防范提出了合理建议。
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  湘江综合枢纽工程蓄水后湘江长沙段鱼类重金属残留分析与评价

  胡芳, 黄慧敏, 刘桢, 侯玉兰

  矿冶工程. 2020, 40(4): 114-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.029

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  以湘江综合枢纽工程蓄水前后的湘江长沙段鱼类为研究对象,采集47条鲤鱼、32条鲫鱼的肌肉组织样品,进行重金属的污染评价和健康风险评价。结果表明,2013～2017年,样品中的5种重金属元素检出率为100%,其中Cd,Pb,Cr,Hg和As含量分别在0.097～0.210,0.102～0.211,0.252～0.698,0.039～0.094和0.060～0.100 mg/kg; 在工程蓄水后,样品中5种重金属残留量呈下降趋势; 不同鱼类对Cd富集能力不同,1 kg以上鲤鱼对Cd富集能力较强。综合污染指数表明,湘江长沙段已从2013年的污染水平降到了2017年的轻污染水平。健康风险评估表明,目前湘江长沙段鱼类肌肉组织中5种重金属危害系数均小于1,不存在单一重金属食用风险。
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  铜浸出液氧化-水解除铁及回收铜的试验研究

  张汉泉, 陈官华, 蔡祥, 付金涛, 张鹏飞, 余洪

  矿冶工程. 2020, 40(4): 120-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.030

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  针对Fe和Cu含量分别为2.158 g/L和0.730 g/L的含铜硫酸渣浸出液,采用氧化-中和水解除铁-硫化沉淀法回收其中的铜。对比了碳酸钠与石灰乳两种水解沉淀剂的除铁效果以及硫化钠与硫代硫酸钠两种沉铜剂的效果。最佳除铁条件为: 以碳酸钠为除铁水解沉淀剂、H₂O₂和铁离子摩尔比1.5、水解pH值4.0、水解温度85 ℃、水解时间3 h,最佳沉铜条件为: 硫化钠作为沉铜剂(用量为除铁后液中铜离子的等摩尔数)、沉淀pH值4.0、沉淀温度85 ℃、沉淀时间2 h。最佳工艺条件下,浸出液综合除铁率为92.98%、铜综合回收率为90.34%,沉淀得到铜品位为61.65%的硫化铜渣,可作为冶炼产品直接出售。
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  炼铜烟灰加压浸出试验研究

  陈荣升, 谌宏海, 王细军, 李亚杰, 廖诗佳, 李杰

  矿冶工程. 2020, 40(4): 124-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.031

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  为利用炼铜烟灰中的有价金属,采用加压浸出法浸出铜冶炼烟灰中的铜和锌,考察了温度、压力、始酸浓度、浸出时间对浸出效果的影响。研究结果表明,最佳浸出条件为: 温度160 ℃、压力1.2 MPa、始酸浓度130 g/L、浸出时间3 h,该条件下铜、锌浸出率分别为98.9%和97.8%。
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  铅试金富集-电感耦合等离子体光谱法测定铑催化剂中铑

  熊方祥, 曾浩

  矿冶工程. 2020, 40(4): 127-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.032

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  研究了铑催化剂中铑含量的分析方法。采用铅试金法富集铑,分离试样中绝大部分杂质元素,产出含铑的银钯合粒; 首先使用硝酸溶解银钯合粒中的银、钯,再加入王水于沸水浴中溶解铑,采用ICP法测定溶液中铑。实验结果表明,以银钯粉作为灰吹保护剂、用量2 mg/g(银钯质量比为3∶1)条件下,铑回收率在96.75%~100.20%,测量相对标准偏差为1.76%~2.29%。ICP检测溶液中铑含量,银钯总浓度在200 μg/mL以下时,对铑的测定无影响。
材料
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  堆焊工艺参数与碳化钨含量对镍基碳化钨涂层性能的影响研究

  王俊杰, 杨军, 邹德宁, 李新涛, 米小雨

  矿冶工程. 2020, 40(4): 130-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.033

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  以Ni35复合WC粉末为原料,采用等离子堆焊工艺在Q235A低碳钢表面制备了镍基复合碳化钨涂层,研究了焊接电流、WC含量对复合涂层性能的影响。结果表明,降低堆焊电流,减少热量输入,可以有效防止WC沉积。在研究范围内,WC含量低的样品WC沉积明显,而WC含量高的样品中WC分布较均匀。Ni35复合WC涂层相组成主要为γ-Ni(Cr,Fe)相、γ-(Ni,Fe)基体相,第二相WC,弥散相Cr₃C₂、Cr₇C₃、FeNi₃和W₂C。在焊接电流一定时,随着WC含量增加,堆焊涂层硬度增大; 涂层中WC含量相同时,随着堆焊电流降低,涂层硬度上升。在大焊接电流(210 A)下,随着镍基涂层中WC含量增加,样品磨损量逐渐增大; 在小焊接电流(195 A)下,随着WC含量增加,样品磨损量降低; 当涂层中WC含量相同时,随着堆焊电流降低,样品磨损量降低。
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  基于DBN算法的热轧高强钢薄板轧机振动预报研究

  董志奎, 梁朋伟, 禚超越, 孙建亮, 赵静一, 卢明立

  矿冶工程. 2020, 40(4): 135-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.034

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  针对热轧高强钢薄板生产过程中轧机出现剧烈振动、造成产品质量不高和设备损坏等问题,深度挖掘钢铁工业积累的轧制实时监测数据(PDA数据),提出采用DBN算法和GA-BP算法建立轧机振动预报模型,从而对轧机振动进行预报。首先通过建立轧机垂直振动数学模型,分析轧机振动机理,然后建立振动预报模型,并利用现场实测数据训练其精度,结果表明,本预报模型预测结果的误差在3.94%以内,可以用于轧机振动的预报。建立了轧制工艺参数和轧机振动强度的定量关系,为轧制制度的改进以及在轧制过程中实现快速减弱甚至消除轧机振动提供参考。
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  深冷处理对3D打印ABS高分子材料组织性能的影响

  徐影, 吕毅, 王建波, 花国然

  矿冶工程. 2020, 40(4): 142-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.035

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  为了提高3D打印ABS高分子材料力学性能,对其进行不同工艺的深冷处理,实验结果表明: 深冷处理可显著提高ABS力学性能,也可提高试样分子结晶度。其中-180 ℃/4 h深冷处理下ABS力学性能提高最为明显,相对于未处理试样,抗拉强度提高了6.31 MPa（或93%）,伸长量提高了3.4 mm,耐磨性能也远好于其他组。
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  温度对质子交换膜燃料电池阻抗特性的影响研究

  刘骞, 沈言锦, 陈标, 李治国

  矿冶工程. 2020, 40(4): 145-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.036

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  使用电化学阻抗谱设备测试不同温度条件下的质子交换膜燃料电池阻抗谱曲线,并运用RL(QR)等效电路分析了电池温度和加湿温度对电化学阻抗的影响。研究结果表明: 当电池温度高于加湿温度时,欧姆阻抗和法拉第阻抗都显著增加; 等效电路中常相位角元件表征双电层特性的n值大于0.5,表明质子交换膜燃料电池中双电层的阻抗值偏重于容抗特性,同时加湿温度高出电池温度越多,双电层体现为容抗特性的程度越明显。
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  Zn_0.5Cd_0.5S@Ni(OH)₂可见光下光催化制氢性能研究

  张建, 习小明, 沈裕军, 李运姣, 张典伟, 彭俊, 周小舟, 马鹏程

  矿冶工程. 2020, 40(4): 149-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.037

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  采用水热法制备了Zn_0.5Cd_0.5S纳米片状光催化剂,并通过沉淀法原位负载Ni(OH)₂,制备出光催化剂Zn_0.5Cd_0.5S@Ni(OH)₂。Zn_0.5Cd_0.5S异质结有着良好的光吸收性能,负载Ni(OH)₂能为催化剂提供大量反应活性中心,有效减少了光生载流子的复合,能大幅度提高产氢速率。实验结果表明,当Ni(OH)₂负载量为15%时,光催化剂产氢性能达到最佳,在可见光(λ≥420 nm)照射下,其平均产氢速率为44.46 mmol/(g·h),是未负载Ni(OH)₂基体材料的5.3倍。
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  纳米Mn₃O₄的快速制备及其对亚甲基蓝的类芬顿催化氧化性能

  周自成, 刘悦, 李英, 范小振

  矿冶工程. 2020, 40(4): 153-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.038

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  采用氧化沉淀法,以Mn(NO₃)₂·H₂O为锰源、NH₃·H₂O为沉淀剂、H₂O₂为氧化剂,在温和条件下反应1 h制备了粒度均匀的纯相纳米Mn₃O₄。以亚甲基蓝溶液为模拟染料废水,考察了纳米Mn₃O对亚甲基蓝的类芬顿催化氧化效果。结果表明,当Mn₃O₄加入量为0.5 g/L时,对25 mg/L亚甲基蓝的降解率可达80.3%。
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  增强体表面镀钛对SiC_P/Al2014复合材料组织和性能的影响

  吕品回, 王小锋, 董翠鸽, 彭超群, 王日初

  矿冶工程. 2020, 40(4): 156-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.039

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  为了提高SiC_P/Al2014复合材料的界面结合强度,分别采用盐浴法和真空微蒸发法对SiC_P进行表面镀钛处理,并通过热压烧结+热挤压工艺制备了SiC_P增强Al2014复合材料(10%SiC_P/Al2014),研究了SiCP表面镀钛对SiC_P/Al2014复合材料微观组织、抗拉强度和耐磨性能的影响。结果表明: 经过表面镀钛处理后,SiCP表面均形成了TiC+Ti₅Si₃的化合物层,使复合材料中SiC_P与铝基体的界面结合由物理缩合转化为化学结合,故改善了SiC_P与铝基体的润湿性,减少了界面缺陷,从而提高了界面结合强度。盐浴镀钛和微蒸发镀钛10%SiC_P/Al2014复合材料的拉伸强度(407 MPa和394 MPa)相比未镀钛10%SiC_P/Al2014复合材料分别提升了12.1%和8.0%,磨损量分别降低了58.3%和50.0%。
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  建筑铝型材宽温快速阳极氧化节能工艺及应用

  刘军, 黄雪萍, 舒辉

  矿冶工程. 2020, 40(4): 161-164. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.040

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  为解决建筑铝型材传统阳极氧化工艺能耗过大的问题,进行了宽温阳极氧化工艺试验,研究了添加剂GYK-1含量对阳极氧化温度上限、阳极氧化电压及成膜速度的影响,同时探索了Al³⁺ 浓度对阳极氧化温度上限的影响,得到最佳宽温阳极氧化工艺条件为: H₂SO₄浓度160～180 g/L,添加剂GYK-1用量50 g/L,Al³⁺浓度20～25 g/L,氧化温度35±2 ℃,电流密度150 A/m²,氧化时间17 min。该节能工艺成功应用于生产,在保证氧化膜达到国家标准情况下,阳极氧化工艺温度上限从22 ℃提高到33 ℃,成膜速度提高20%,电压降低10%,大幅度降低能耗的同时提高了生产效率,为铝型材厂节能生产提供了有效途径。
  
企业经济与管理
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  遥感技术在生态环境监测及执法中的应用进展

  陈博明

  矿冶工程. 2020, 40(4): 165-168. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.041

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  介绍了生态环境监测及执法过程中应用的主要遥感技术与装备; 概述了遥感技术在植被指数、土壤污染、大气污染、水体污染等环境监测中的应用情况; 提出了遥感技术在新时代生态环境监测和执法中存在的不足以及未来发展方向。
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  湖南省排污权交易的现状调查与对策研究

  易文杰, 欧中浩, 方晓萍, 石竹, 黄懿, 毛晓茜

  矿冶工程. 2020, 40(4): 169-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2020.04.042

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  为了总结湖南省排污权试点积累的经验,以期为湖南省乃至全国排污权交易制度的完善与实践提供参考,通过梳理湖南省排污权交易试点发展历程,对排污权管理、交易现状进行研究,对近年来排污权有偿使用、交易等数据进行了分析。研究结果表明,湖南省已建立了相对较完善的排污权交易基本制度和交易平台服务体系,形成了全省排污交易的市场体系,但在制度保障、管理模式、宏观调控、基础研究等方面存在不足,在此基础上提出了夯实制度基础、坚持市场原则和优化管理手段等对策建议。