2021年, 第41卷, 第4期 
刊出日期:2021-08-25
  

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  • 《矿冶工程》杂志编辑部
    矿冶工程. 2021, 41(4): 0-0.
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  • 采矿
  • 胡建华, 赵阳, 周坦, 肖红星, 赵磊
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    为了提高矿山通风巷道障碍物后风速测量精准性,依据障碍物对风流分布的理论分析,以某矿山含卷帘式风门巷道段为例,采用计算流体力学方法研究了进口风速、风门开合程度和粗糙度对风速分布特性的影响。结果表明,风门后流场存在空腔区及尾流区,与理论分析一致; 井巷通风安全规程内风速(1~6 m/s)改变对风速分布无明显影响; 风门开合程度减小,空腔区风速波及范围增大; 增加粗糙度使巷道内风速减小,风速分布沿巷道方向出现分层; 传感器距风门距离大于9H(H为障碍物高度)时,可摆脱空腔区影响,距离大于35H时,测量风速可达到进口风速的90%; 传感器距粗糙顶壁的距离大于2R(R为粗糙度)时,测量风速可达标准值约90%。
  • 黄英华, 闻磊, 马佳骥, 寇子龙
    矿冶工程. 2021, 41(4): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.002
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    采用能够施加轴压的霍普金森压杆系统对砂岩试样进行循环冲击试验,分析循环冲击过程中试样的应力-应变曲线变化规律,并使用波速测量装置监测单次冲击后试样的纵波波速值,探讨轴压影响下砂岩试样循环冲击损伤演化特征。结果表明,轴压0 MPa、15 MPa、25 MPa、35 MPa时,采用相同速度发射子弹,试样分别在第19次、9次、6次、4次发生宏观破坏。不同冲击次数后试样动态应力-应变曲线形态有所区别,主要体现在峰后曲线斜率、峰值应力等方面。在本次实验所施加的轴压范围内,试样破坏所需的循环冲击次数随着轴压增加而减少,平稳发展阶段累积损伤变量及首次冲击产生的损伤变量值均有所降低。轴压作用改变了试样内部微裂隙闭合或扩展程度,对循环冲击试样累积损伤发展趋势产生显著影响,轴压与循环冲击产生耦合损伤,共同影响岩石动态力学性质。
  • 宋环峰, 吴毅贤, 林强, 陈垦
    矿冶工程. 2021, 41(4): 11-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.003
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    为了隔离中继站与软管及采矿车的相对运动,提出了一种坐底式深海采矿系统,建立了考虑波浪、海流等因素影响的采矿船、张紧器和输送管的全系统耦合分析模型,对各设计工况下张紧器张力、输送管等效应力以及挠性接头转角等参数进行了计算分析,结果均满足相关规范要求,验证了坐底式深海采矿系统的可行性和作业的安全性。
  • 贺超, 崔松军, 王亮, 许永权, 邹平, 王飞飞
    矿冶工程. 2021, 41(4): 15-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.004
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    以刚果(金)卡莫亚铜钴矿1#排土场边坡为研究背景,采用离散元PFC2D数值分析软件建立了排土场边坡模型,并对排土场边坡5个不同剖面进行了稳定性数值模拟研究,得到了排土场边坡在自然状态和含水状态下的颗粒位移变化云图。结果表明,自然状态下,排土场边坡剖面1-1和2-2均为稳定状态; 剖面3-3、4-4和5-5稳定性较差,由于岩层关系,边坡容易顺着岩层发生滑坡。含水状态下,5个边坡剖面均为不稳定状态,且边坡强度较小,降水时易发生滑坡灾害。排土场整体破坏的滑面形状为近圆弧型,因此边坡滑动模式为“圆弧型滑动”。研究结果可为同类型排土场安全稳定性分析提供参考。
  • 张胜, 曹骞, 康灿, 丁可金, 李长江
    矿冶工程. 2021, 41(4): 19-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.005
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    采用计算流体动力学与离散元耦合的方法,建立数值模型,对输送泵内固液两相流进行数值模拟。应用欧拉-拉格朗日模型和Archard磨损模型,考虑固液两相之间的相互作用,探究颗粒粒径对输送泵叶轮磨损的影响规律及作用机制。结果表明,叶片是输送叶轮中磨损较为严重的部件,磨损集中在长叶片工作面出口和叶片进口位置; 随着颗粒粒径增大,叶片进口的磨损不断加重,而叶片工作面的磨损量下降,颗粒撞击叶轮工作面的几率减小,颗粒易冲击短叶片。
  • 郭学庭, 李腾, 王乃伟, 唐文平, 张超
    矿冶工程. 2021, 41(4): 24-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.006
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    对山东某金矿掘进巷道进行优势节理组分析及光面爆破方案优化设计,利用ShapeMetrix 3D进行围岩节理扫描分析并结合分形理论对围岩稳定性进行分级,采用螺旋掏槽和10段起爆网络进行爆破作业,并通过现场试验验证方案优化设计效果,遵循体积法则对优化参数进行分析,并借助萨道夫斯基公式估算爆破振动对地表建筑物的影响。结果表明,优化方案的炮孔利用率从85%提高到90%以上,单次循环进尺提高0.1 m,炸药实际单耗从2.69 kg/m3减至2.39 kg/m3,巷道成形良好,基本无超欠挖现象,爆破振动速度1.90 cm/s,符合安全规程和现场施工情况。该设计可为类似矿山巷道爆破设计提供参考依据。
  • 亓文斌, 刘会林, 王飞飞, 孟中华, 田春艳
    矿冶工程. 2021, 41(4): 29-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.007
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    为了研究地下采矿引起山体滑坡发展过程,以某金属矿山地下开采引起的山体滑坡为研究背景,模拟了井下矿体的开采过程,重现了山体变形滑坡,并由数值模拟结果预测了今后山体滑坡发展过程。结果表明: 竖直方向和水平方向位移表明山体目前处于滑坡阶段,与矿山现场实际情况相符,验证了数值模拟结果的可靠性; 随着矿体开采水平向深部发展,竖直方向位移逐渐增大,在整个地表竖直方向位移发展过程中存在3个突变点; 地表产生滑坡至地表塌陷过程有4个发展阶段,分别为岩层变形初期、地表出现滑坡、地表出现陷落孔洞和地表塌陷; 采用充填体材料对开采后的采空区进行充填后,能有效控制上覆岩层变形,预防了岩层变形,进一步控制了地表滑坡的形成与发展。研究成果可为矿山安全生产提供参考。
  • 李小双, 罗浪, 王运敏, 耿加波
    矿冶工程. 2021, 41(4): 33-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.008
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    以某矿山露天转地下开采为背景,研究了不同边坡坡角影响下采场上覆岩体的采动响应特征,以揭示覆岩采动响应的坡角影响效应。结果表明,采场内部应力随着矿体开挖推进不断进行重新分布,并持续沿矿层倾向向前方岩体动态转移,在前方形成应力增压区,最终达到新的平衡; 坡高一定时,坡角过大或过小都不利于覆岩的稳定,而是存在一个较为合适的中间值,45°坡角时,采场覆岩比35°和55°模型应力及位移沉降更小,但塑性区发育不及35°及55°模型充分。建议露天开采完后对边坡进行削坡处理,以控制边坡角度45°,然后再转入地下开采。
  • 钟明旭, 方臣, 曾建红
    矿冶工程. 2021, 41(4): 38-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.009
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    为了研究某铝土矿尾矿赤泥泵压管道输送特性,针对不同浓度尾矿赤泥进行了浆体流变特性研究,并采用DN200管道进行了环管试验。结果表明,该尾矿浆黏度大、屈服应力高,属触变性浆体; 矿浆浓度、输送速度对浆体管道输送摩阻系数的影响显著。该尾矿赤泥适宜的泵压管道输送浓度为25%,该浓度下尾矿浆体屈服应力11.45 Pa、动力黏度21.33 mPa·s。当流速2.0 m/s时,25%浓度尾矿浆的摩阻系数为0.05,管道内输送阻力损失为0.54 kPa/m。
  • 曹传辉, 黄雄林, 刘石梅, 曾志飞
    矿冶工程. 2021, 41(4): 41-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.010
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    对船载工况下安装在采矿船甲板上的旋流器进行了多维运动仿真研究。结果表明,旋流器沿甲板长度和宽度方向最大偏移量与旋流器平面安装位置及垂直安装位置均相关; 旋流器垂直甲板方向最大偏移量只与旋流器平面安装位置相关。沿甲板长度和宽度方向上,安装在两端的旋流器偏移量最大,安装在中间的旋流器偏移量最小; 沿甲板垂直高度方向上,安装高度越高,旋流器偏移量越大。
  • 选矿
  • 黄雪萍, 彭静, 陈维洪, 蒋殿君, 梁丽丽, 邓晓珊
    矿冶工程. 2021, 41(4): 44-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.011
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    研制了一种复合聚氧乙烯醚类辅助捕收剂YS-02J,其与油酸捕收剂混合作用时可大大提高油酸在低温条件下的浮选性能,并能大幅度降低油酸用量。将辅助捕收剂YS-02J应用于湖南某萤石矿浮选,矿浆温度10 ℃时,以碳酸钠为调整剂、水玻璃为脉石抑制剂、油酸为捕收剂,在原矿CaF2品位16.21%条件下,一粗一扫四精闭路试验获得了CaF2品位96.63%、回收率82.97%的萤石精矿指标。
  • 代典, 梁欢, 潘志权, 何东升
    矿冶工程. 2021, 41(4): 48-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.012
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    针对贵州某P2O5品位11.68%、MgO含量10.87%的钙镁质低品位磷矿石进行了选矿试验研究。结果表明,通过“正浮选、一粗两扫反浮选”闭路流程,获得了P2O5品位28.04%、P2O5回收率81.92%、MgO含量0.75%的磷精矿。
  • 彭程, 周迎春, 李国杰, 吉榆师, 张华, 潘炳
    矿冶工程. 2021, 41(4): 52-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.013
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    对马拉维湖滨砂矿进行了工艺矿物学和选冶分离试验研究。结果表明,通过磁选、摇床重选、电选及还原焙烧等选冶联合工艺,获得了TiO2品位49.85%、全流程回收率61.03%的合格钛精矿和ZrO2品位大于63%、全流程回收率52.51%的锆精矿,同时综合回收了TFe品位分别为65.80%和48.74%的2种铁精矿。
  • 李孝龙
    矿冶工程. 2021, 41(4): 57-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.014
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    针对某微细粒磁铁矿进行了全磁选流程和磁选-反浮选流程对比试验研究。结果表明,在最终磨矿细度相当的情况下,2种工艺流程都获得了产率48%左右、TFe品位66%左右、回收率80%左右的铁精矿指标,而采用磁选-反浮选流程的第三段磨矿量比全磁选流程减少了2/3。磁选-反浮选流程具有显著的节能降耗优势。
  • 张恩普, 石玉臣, 张骄, 张志兵, 巴红飞
    矿冶工程. 2021, 41(4): 61-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.015
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    针对刚果(金)某铜钴矿氧化率低、直接浸出回收率低的问题,采用浮选回收硫化铜钴精矿、硫酸浸出浮选尾矿工艺流程处理该矿石。结果表明,采用硫化矿闭路浮选得到的硫化精矿中铜品位50.81%、钴品位1.62%,铜回收率24.79%、钴回收率11.10%; 浮选尾矿在液固比2∶1、硫酸用量202 kg/t条件下常温搅拌浸出3 h,铜浸出率93.98%,钴浸出率72.44%; 选冶综合回收率铜95.47%,钴75.50%,酸耗199.58 kg/t。与原矿直接硫酸浸出工艺相比,铜回收率提高了14.95个百分点,钴浸出率提高了6.93个百分点。研究成果可为同类矿物的开发利用提供技术依据。
  • 徐凤平, 郭灵敏, 王晴红, 缪亚兵
    矿冶工程. 2021, 41(4): 64-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.016
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    针对新田岭钨矿-60+10 mm粒级钨矿石,采用X射线分选技术预选抛废,研究了X射线预选产品矿石性质,并对预抛精矿产品进行了现场工艺条件下适应性试验研究,结果表明,预选抛废可提高浮选粗精矿品位。对选厂破碎系统工艺和产能进行了考查,在X射线预选针对中碎-60+10 mm粒级产品(产率78%)的作业抛废率达30%条件下,通过提高破碎作业处理量至1 305 t/d、中碎系统运转率由原来的29.36%提高至38.33%,可满足磨浮能力1 000 t/d要求。
  • 戴川, 彭丽群, 刘润哲, 刘丽芬
    矿冶工程. 2021, 41(4): 68-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.017
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    对云南某低品位堆存矿进行了配矿浮选试验研究,探索了磨矿细度、硫酸用量、磷酸用量、捕收剂YP6-6用量对浮选指标的影响。结果表明,采用一粗一精、中矿闭路返回单一反浮选工艺流程,在磨矿细度-0.074 mm粒级占97.83%、H2SO4用量24.0 kg/t、H3PO4用量2.4 kg/t、YP6-6用量2.8 kg/t条件下,原矿品位为22.5%的混合矿经选别后可获得P2O5品位28.48%、P2O5回收率80.93%、MgO含量0.78%的磷精矿。
  • 高湘海
    矿冶工程. 2021, 41(4): 71-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.018
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    对某萤石浮选尾矿进行了综合回收铷锡的选矿试验研究。采用“反浮选抛尾、铷锡重选分离、弱磁选除铁、浮选收铷”流程,最终获得了铷精矿Rb2O品位0.44%、Rb2O回收率49.74%,锡精矿Sn品位5.48%、Sn回收率20.36%,铁精矿TFe品位66.58%、TFe回收率1.37%的试验指标。
  • 冶金
  • 李望, 王雯博, 段理哲, 朱晓波
    矿冶工程. 2021, 41(4): 76-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.019
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    为了提高钒萃取率和减少萃取过程有机相乳化,研究了伯胺7101萃取分离钛白废液中钒及有机相乳化成因,考察了pH值、振荡强度、萃取时间和O/A比对钒萃取率的影响。结果表明: 当伯胺7101和磺化煤油体积比为20%∶80%时,在溶液pH=2.4、相比O/A=1、萃取时间1.5 min和振荡强度105 r/min条件下,钛白废液中钒萃取率达到65%。当溶液pH值大于2.4时,萃取过程中有机相的乳化会极大地阻碍钒萃取,Fe3+水解明显并发生络合反应,产生易引起乳化的胶体物质。此外,萃取剂降解生成的表面活性物质在界面处牢固吸附,与固体微粒形成复合结构,导致乳化物稳定存在于两相界面中间。
  • 任国兴, 肖松文, 李家林, 彭泽友, 冉孟杰, 陈雯
    矿冶工程. 2021, 41(4): 79-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.020
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    针对白云鄂博铁铌稀土复杂多金属矿中铌矿相种类多、性质差异大、难以利用的难题,提出了复杂铌矿高温还原熔炼-炉渣控温冷却定向结晶富集铌新工艺,考察了碱度(CaO/SiO2比值)、铁还原率、冷却速度对渣中富铌矿相粒度、形貌与组成的影响。结果表明,铌主要富集于铈铌钙钛矿相,碱度是影响结晶矿相组成的关键因素,而铁还原程度不影响结晶矿相组成。降低冷却速度可以有效提高富铌矿相粒度。
  • 王明理, 皮溅清, 王一霖, 赵志强, 黄桂华
    矿冶工程. 2021, 41(4): 84-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.021
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    模拟拜耳法铝土矿溶出及赤泥磁选工艺,研究了广西地区典型的堆积型和沉积型铝土矿中铝矿物的溶出性能及赤泥中铁矿物的分选性能。结果表明: 堆积型铝土矿中各元素分布呈现各自集中、相对分散的特点,铝矿物主要为一水硬铝石,铝相对溶出率达93.58%,赤泥中的铁矿物主要为赤铁矿,铁精粉全铁含量为55.71%。沉积型铝土矿分化程度较低,各元素之间嵌布紧密,矿石中的铝矿物主要是一水硬铝石和绿泥石物,铝相对溶出率为87.73%,赤泥中的铁矿物主要是绿泥石,铁精粉全铁含量仅为31.63%。
  • 陈利娟, 李骞, 杨永斌, 钟强, 何威, 王明
    矿冶工程. 2021, 41(4): 88-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.022
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    运用三电极体系的动电位法测定金氰化溶解过程的电位-时间曲线、交流阻抗曲线、循环伏安及Tafel曲线,结合微观检测,研究了金在NaCN溶液中的电化学行为。结果表明,金电极表面保护性产物生成、附着、沉积成膜,但沉积膜不断发生溶解,当成膜速度与溶解速度达到平衡时,金表面被钝化,因而金在NaCN溶液中具有较好的耐腐蚀性能; 金在NaCN溶液中发生3次不同氧化溶解反应,3个峰对应的电位分别为-0.25 V,0.3 V和0.7 V,对应的峰电流强度依次为0.45 mA,0.5 mA和1.2 mA; 金氰化溶解过程形成中间产物(AuCNads)并在电极表面累积成为保护膜,而羟基基团(—OH)在其表面或金电极上直接吸附,使电极表面失活,避免金电极进一步溶解; CN-与Au的电化学反应步骤是金电极溶解过程的控制步骤。
  • 杨国超, 陈涛
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    对某企业碱性含铊重金属废水进行了电絮凝法实验研究,考察了废水中锰离子初始浓度、溶液初始pH值、通电时间、电流密度等参数对锰、铊去除效果的影响。结果表明,电絮凝法能够深度去除废水中锰和铊; 在pH=10.0、通电时间10 min,极板间距1 cm、电流密度6.25 mA/cm2的最优条件下,锰和铊去除率分别为98.86%和95.21%,处理后废水水质达到GB31573—2015排放要求。
  • 万新宇, 王锋, 高建军, 齐渊洪, 王念
    矿冶工程. 2021, 41(4): 96-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.024
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    对铜渣直接还原和高温熔分过程中砷的行为特性进行了研究。结果表明,直接还原过程中,砷脱除率较低,只有26.0%左右,升高温度、提高配碳量和炉料碱度均不利于砷的脱除,而延长还原时间可促进砷的脱除。在保证球团金属化率的基础上,在还原温度1 300 ℃、C/O比1.2、碱度0.6、还原时间30 min的最优条件下,还原后球团内砷含量最低为0.073%。高温熔分过程中,砷元素富集进入铁相,少部分进入渣相,在保温温度1 455 ℃、CaO添加量4%、CaF2添加量1%、保温时间30 min时,铁相中砷含量为0.082%。
  • 杨莉花, 郭秋松, 王长宏, 陈晓东
    矿冶工程. 2021, 41(4): 100-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.025
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    以沉钒尾液为研究对象,采用Cyanex272为萃取剂,分别考察了萃取与反萃取条件对萃取提钒过程的影响。研究结果表明: 在初始pH=2.25、萃取剂体系为20%Cyanex272+80%磺化煤油、相比A/O=1∶1、萃取时间5 min条件下进行三级逆流萃取,在反萃剂硫酸浓度0.75 mol/L、相比O/A=4∶1、反萃时间5 min的反萃条件下,经三级逆流反萃后,最终钒回收率可达99.3%,锰、镁、钙去除率分别为98.8%、99.6%和98.7%,实现了沉钒尾液中残留钒的高效回收与尾液中有害金属元素的脱除。
  • 李婷婷, 张廷安, 吕国志, 张伟光
    矿冶工程. 2021, 41(4): 104-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.026
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    利用钒钛磁铁矿制备钛白粉过程中产生的钛白废酸直接浸出含钒钢渣,最优浸出条件为: 浸出时间40 min、浸出温度353 K、酸度300 g/L、液固比9∶1,此时含钒钢渣中钒、铁、磷、镁浸出率分别为91.80%、84.70%、96.87%和94.66%。钒在浸出液中以VO2+和VO2+存在,可经螯合萃取实现钒的高效提取,萃余液中的其他金属可进一步回收利用。浸出渣主要成分为二水硫酸钙,可制备工业副产品石膏。
  • 夏侯斌, 刘玉城, 刘道斌, 吴希
    矿冶工程. 2021, 41(4): 109-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.027
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    针对钙热还原氟化稀土还原渣,开展了直接酸浸实验、氢氧化钠焙烧-酸浸实验。结果表明,直接酸浸时稀土提取率约72%,而氢氧化钠焙烧-酸浸稀土提取率达92.3%。热力学分析和实验结果共同表明: 在298~1 300 K温度范围内,氢氧化钠与渣中DyF3、CaCO3和CaF2反应,生成Dy2O3、NaF、CaO、Na2CO3和CO2; 氢氧化钠能将氟化稀土转化为氧化稀土,这是稀土提取率提高的主要原因。
  • 张之浩, 李威
    矿冶工程. 2021, 41(4): 113-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.028
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    采用活性炭吸附、植物(李氏禾)修复、活性炭联合植物修复3种方式对溶液中铬进行去除,考察了溶液铬初始浓度、活性炭添加量、李氏禾添加量及反应时间对铬去除效果的影响。结果表明,活性炭联合植物修复技术可高效去除溶液中铬,除铬效果明显优于单独使用活性炭吸附或植物修复; 溶液Cr初始浓度5 mg/L、活性炭添加量150 mg/L、李氏禾加入量10 g/L、反应时间120 h条件下,铬去除率达到95%。活性炭联合植物修复处理含铬废水,简单高效,具有较好推广前景。
  • 材料
  • 孙会兰, 毕子墨, 张迪, 朱立光, 王波
    矿冶工程. 2021, 41(4): 117-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.029
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    利用蔡司显微镜、力学拉伸试验机、电子扫描显微镜等,研究了高氮奥氏体不锈钢冷轧前后不同热处理工艺对其组织及力学性能的影响。结果表明,无论轧制前是否经过退火处理,轧制后,再经过热处理都使高氮钢试样的抗拉强度明显降低,而延伸性得到明显提升,其中冷轧前1 150 ℃×30 min退火且轧制后1 050 ℃保温1 min的高氮钢试样的抗拉强度低但延伸性较好。这是由于轧制后的热处理能改善组织均匀性,在满足高氮钢抗拉强度的同时,提升了塑性,综合力学性能较好。
  • 鲁海洋, 于海然, 崔志国, 陈曦, 薛学栋, 蔡圳阳, 肖来荣
    矿冶工程. 2021, 41(4): 121-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.030
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    高速列车车顶用TP2铜管常年在-30~100 ℃露天环境下服役,为探究中低工作温度区间内TP2铜管组织与性能变化,测试、观察了TP2铜在-30~100 ℃下的硬度、拉伸性能、金相组织断口形貌,结果表明: 在-30~100 ℃温度区间内,随温度升高,TP2铜管晶粒增大,晶粒度由8.95降至8.02,下降幅度为10.39%; 硬度随温度升高逐渐降低,变化幅度为5.64%; 抗拉强度由263.25 MPa下降至217.09 MPa,下降幅度达17.53%; 平均延伸率均保持在50%以上; 断口存在大量韧窝,断裂形式为韧性断裂。
  • 齐素慈, 李建朝, 许继芳
    矿冶工程. 2021, 41(4): 125-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.031
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    基于通用有效介质方程,建立掺钙铬酸镧-氧化物复合材料的电导率模型,研究服役温度、掺钙量、环境气氛和氧化物类型对电导率的影响。结果表明,掺钙LaCrO3-ZrO2中ZrO2的临界体积分数为10%,临界指数为1.71; 掺钙LaCrO3-Al2O3中Al2O3的临界体积分数为15%,临界指数为1.74。当氧化物体积分数小于临界体积分数时,复合材料电导率随温度升高而逐渐减小; 当氧化物体积分数远大于临界体积分数时,复合材料电导率随温度升高而急剧增大。复合材料电导率随掺钙量增加而逐渐提高,较低温度下氢气气氛中复合材料电导率明显低于在空气气氛中的电导率。掺钙铬酸镧中分别添加ZrO2和Al2O3对导电性能的影响相差不大。
  • 孙建亮, 吝水林, 毕雪峰, 郭贺松, 赵铁进
    矿冶工程. 2021, 41(4): 130-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.032
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    针对大型筒节传统热处理过程中水槽冷却能力差和效率低问题,提出一种大型筒节喷射冷却方法,对大型筒节喷射冷却装置和工艺进行了仿真模拟和实验研究。首先设计了一种位置可调的组合式喷射冷却装置,基于正交实验研究了水流密度、喷射压力、喷射角度和冷却段喷射与间隙时间比对温度均匀性、热应力和冷却时间3个指标的影响,确定了最优参数组合。通过仿真和实验,对比分析了大型筒节喷射冷却与传统水槽深冷工艺效果,结果表明,经喷射冷却后的大型筒节晶粒度和各项力学性能均满足要求,筒节温度均匀性更好、热处理效率更高、热应力在允许范围之内。研究成果可为大型筒节高效短流程生产、绿色制造成形提供理论依据。
  • 刘铜铜, 刘志义, 柏松, 赵娟刚, 曹靖
    矿冶工程. 2021, 41(4): 137-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.033
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    通过室温拉伸、高温拉伸,研究了固溶时效态Al-Cu-Mg-Ag合金力学性能随Si含量的变化关系; 利用扫描电镜、透射电镜和高分辨投射电镜观察不同Si含量合金峰时效态下的微观组织特征变化。研究结果表明: 合金中Si含量增多,会导致Al-Cu-Mg-Ag合金拉伸强度尤其是高温拉伸强度下降; Si含量从0.03%增加到0.20%,合金固溶时效后残余大尺寸第二相粒子(AlFeMnSi)数量增多,合金延伸率明显下降; 当Si含量大于0.10%时,合金基体中开始有β″(MgSi)相析出,影响时效初期析出过程中Mg-Ag团簇的形成,抑制了Ω相的析出,θ'相密度随之增加。
  • 陈嘉鑫, 李灵均, 谭磊
    矿冶工程. 2021, 41(4): 141-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.034
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    采用高温固相法合成了硼掺杂LiNi0.825Co0.115Mn0.06O2高镍正极材料,并研究了硼掺杂量对LiNi0.825Co0.115Mn0.06O2正极材料微观形貌结构、电化学性能的影响。结果表明,经过硼掺杂后,材料的一次颗粒形貌由原来的类椭球状变为成径向排列的放射状,并且随硼掺杂量增加改变更加明显; 电化学性能测试发现,适量硼掺杂能够有效提高材料的循环性能; 1%硼掺杂的材料在2.7~4.3 V电压区间、2C倍率下充放电循环300圈后,容量保持率仍有91.46%,比未掺杂样品的容量保持率高5个百分点。
  • 李勇, 刘俊伟, 苏越, 戴志东, 杨振南
    矿冶工程. 2021, 41(4): 146-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.035
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    采用热压缩变形的方法对锻态LZ61镁锂合金的热变形行为进行研究,分析了应变速率对其热变形行为的影响及其微观组织演变规律。结果表明,合金的流变曲线呈现动态再结晶特征,流变应力随应变速率降低而减少; 研究范围内合金的应变速率敏感指数为0.283,接近准超塑性。锻态合金组织由α-Mg相基体及其晶界上的弥散分布的β-Li相组成,经热压缩后,显微组织的变化证明了动态回复和动态再结晶的发生; 热压缩过程中该合金的主要塑性变形机制为晶界滑移。
  • 张海瑜, 王芙蓉, 杜双明, 曾志翔, 蔡辉, 刘二勇
    矿冶工程. 2021, 41(4): 150-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.036
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    为解决铝合金发动机缸体耐磨性差的问题,采用等离子喷涂技术在铝合金表面制备了不同Ni含量的铁基涂层(XPT-512-Ni),系统研究金属Ni对铁基涂层组织结构、力学性能以及摩擦磨损性能的影响。结果表明: XPT-512-Ni系铁基涂层组织主要由铁素体(F)、渗碳体(Fe3C)以及少量FeO和Ni相组成; 涂层与铝基体形成良好的机械咬合,且涂层孔隙率随着金属Ni的加入而降低; 铁基涂层的硬度随着Ni含量增加而降低; 与XPT-512涂层相比,载荷30 N时XPT-512-30Ni涂层的油润滑磨损率降低了88.41%,10 N时XPT-512-10Ni涂层的干摩擦磨损率降低了81.32%,金属Ni的加入有效改善了等离子喷涂铁基涂层的服役性能,为发动机的轻量化发展提供了借鉴。
  • 邹飞, 黄春荣, 蹇攀, 邵学财, 穆远慧, 刘丰源, 兰苑培
    矿冶工程. 2021, 41(4): 156-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.037
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    以MnC4H6O4·4H2O和NH4HCO3为原料,通过水热法制备了中空球形结构MnCO3。基于MnCO3在空气、氩气及氢气气氛中的TG-DSC分析结果,研究了MnCO3在400~800 ℃、不同气氛中焙烧2 h后的产物变化。结果表明,空气中焙烧产物主要为MnO2及Mn2O3,氩气条件下焙烧产生的MnO被氧化为Mn3O4,氢气条件下焙烧产物主要为MnO。不同气氛条件下焙烧后获得的MnOx基本保持MnCO3的形貌特征,且表面结构明显改善,有利于后续MnOx的功能化应用。通过调控MnCO3形貌及气氛焙烧条件,可制备不同形貌、价态、成分的锰氧化物及复合材料。
  • 布林朝克, 朱艳华, 郭婷, 李波
    矿冶工程. 2021, 41(4): 161-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.038
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    制备了磁性氧化石墨烯(MGO)吸附剂,并用于去除水中的Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ),分析了吸附等温线、动力学、热力学,探讨了吸附机理。结果表明,当MGO用量为500 mg/L时,其对水中Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)(初始浓度均为600.53 mg/L)的吸附分别于7 min和5 min达到平衡,对Cu(Ⅱ)的吸附率和吸附量分别为92.77%和1 114.22 mg/g,对Co(Ⅱ)的吸附率和吸附量分别为88.74%和1 065.81 mg/g。MGO对Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的吸附为热力学自发的吸热过程,符合Freundlich模型和准二级动力学模型;吸附基于MGO的含氧官能团对Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的化学作用力。MGO吸附剂对水中Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)具有快速高效的吸附性能,是一种应用前景良好的重金属吸附材料。
  • 谢雪珍, 叶有明, 黄小芳, 经翠芳, 王升
    矿冶工程. 2021, 41(4): 166-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.039
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    采用乙醇、氢氧化钠对甘蔗渣进行预处理,再以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,环氧氯丙烷、二乙烯三胺和三乙胺为改性剂对甘蔗渣进行改性,制备了吸附剂——改性甘蔗渣,并将其用于铬离子吸附。采用红外光谱仪、扫描电镜对改性前后的甘蔗渣进行表征,证实甘蔗渣改性后官能团和表面微观结构发生了显著变化。甘蔗渣最佳改性条件为: 甘蔗渣5 g、N,N-二甲基甲酰胺15 mL、环氧氯丙烷5 mL、二乙烯三胺用量1 mL、三乙胺用量12 mL、改性温度85 ℃、改性时间2 h。甘蔗渣吸附废液中铬离子的最佳条件为: 100 mL废水中投加0.2 g改性甘蔗渣、废液pH=3、吸附温度30 ℃、吸附时间1.5 h、铬离子初始浓度50 mg/L,此时改性甘蔗渣对铬离子的吸附率为97.38%。该方法为解决工业废水中重金属污染问题提供了新思路。
  • 企业经济与管理
  • 谢昆, 陈博明
    矿冶工程. 2021, 41(4): 170-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.04.040
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    基于湖南省长沙市2016~2019年逐日大气污染监测数据,对长沙市过去4年的空气质量进行了时间序列的变化趋势分析。利用长沙市2016~2019年逐日同期气象数据,通过相关性分析和逐步回归分析方法揭示了长沙市气象因素变化对大气污染的影响。研究表明: ① 长沙市空气质量逐年向好,SO2、NO2、CO、PM10的浓度基本保持在二级标准以内,状况优良,PM2.5对大气的污染逐年减轻,但O3对大气的污染逐年加重。② 对O3浓度正面影响的气象因素是平均气温和日照时数,负面影响的气象因素是平均气压、平均风速和平均相对湿度; 对PM2.5浓度正面影响的气象因素是平均气压,显著负面影响的是平均气温、日照时数和平均相对湿度。③ 长沙市O3浓度变化的46%能够由气象因素解释,PM2.5浓度变化的23%可由气象因素解释。