2021年, 第41卷, 第5期　
刊出日期：2021-10-25

  

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  2021年第5期目次

  《矿冶工程》杂志编辑部

  矿冶工程. 2021, 41(5): 0-0.

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采矿
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  基于Mamdani FIS模型及RMR法的岩体质量分级研究

  张钦礼, 李晓孟

  矿冶工程. 2021, 41(5): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.001

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  为解决岩体质量分级中RMR法评价体系的评分阶梯性问题,考虑到工程应用实际价值,引入推理规则简单的Mamdani模糊推理模型,综合选择岩石单轴抗压强度、岩体质量指标、节理间距、结构面性状、地下水条件和节理方向等6个影响因子作为评价指标,构建基于Mamdani FIS模型及RMR法的岩体质量评价体系。将该评价体系应用到和睦山铁矿,并将分级结果与RMR法、Q值法和BQ法进行比较。结果表明,基于Mamdani模糊推理的RMR分析法更接近于矿岩的实际情况。应用实践表明,改进后的RMR法有效解决了和睦山铁矿在岩体质量分级时存在的指标评判区间和评分的边界问题。
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  含软弱夹层露天矿高边坡台阶宽度及台阶坡面角协同优化研究

  方庆红, 胡斌, 盛建龙, 李京, 马利遥

  矿冶工程. 2021, 41(5): 5-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.002

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  采用工程类比法建立露天矿开采中台阶宽度及台阶坡面角协同优化循环流程图,采用强度折减法,以含软弱夹层的四川黄山石灰石露天矿山高边坡为例,计算不同台阶宽度及台阶坡面角方案下边坡稳定性系数,探讨软弱夹层对边坡稳定性的影响,最终确定合理的台阶宽度及台阶坡面角取值。结果表明,循环流程图更为清晰直观地展示了台阶宽度及台阶坡面角协同优化的整个过程,可直接获得台阶宽度及台阶坡面角组合大小; 软弱夹层大大降低了边坡稳定性,且易成为潜在滑动面; 该矿山边坡3-3'剖面的最优安全平台宽度、清扫平台宽度及台阶坡面角分别为4 m、8 m和64°。研究成果可为矿山实现安全经济生产提供新思路和指导作用。
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  爆破荷载作用下空洞效应对围岩振动速度的影响

  蔡军, 苏莹, 邱秀丽

  矿冶工程. 2021, 41(5): 10-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.003

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  以某高速公路工程的隧道工程为依托,针对隧道爆破施工中空洞效应对围岩振动速度的影响问题,根据能量法和地震波传播规律推导出爆破荷载作用下已开挖区和未开挖区围岩振动速度计算公式,采用有限差分软件模拟不同荷载作用下围岩振动速度的变化规律,并验证了计算公式的准确性。结果表明,空洞效应下的围岩振动速度数值模拟计算结果和计算公式求解结果误差在6%以内; 爆破荷载0.8 MPa作用下,空洞效应影响较大的区域位于距掌子面8~12 m处的隧道拱顶处,距掌子面8 m处的开挖区与未开挖区隧道拱顶处的振动速度差值为2.23 cm/s,商值为1.21倍; 在一定荷载范围内,荷载越大,空洞效应对围岩振动速度影响越明显,已开挖区与未开挖区振动速度差值的峰值距掌子面越远。
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  西山分矿下向构筑工艺研究与应用

  吴杨, 刘再涛, 王栋毅, 彭康

  矿冶工程. 2021, 41(5): 14-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.004

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  针对三山岛金矿西山分矿某破碎矿段矿体难开采、原有上向水平进路充填法支护工程量大、作业循环周期长等问题,拟采用下向进路(进路宽3.6 m、高3.0 m)充填采矿法回采该段破碎矿体。通过安全系数法计算出承载层所需C30混凝土或尾砂胶结体厚度,对下向构筑工艺及施工步骤进行了介绍,并在试验采场进行了现场应用。结果表明,下向进路充填采矿法不但减轻了支护成本和支护工作量,同时保障了破碎矿体回采过程中的施工安全性,为破碎矿体安全高效开采积累了宝贵经验。
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  充填法开采矿体三维模型构建及井筒稳定性分析

  刘建博, 付建新, 王灵, 张超

  矿冶工程. 2021, 41(5): 18-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.005

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  采用3DMine-Rhion-Griddle-FLAC^3D耦合构建矿区三维模型,研究了矿体回采过程中井筒变形、应力、塑性区变化规律,并对开采过程中井筒变形进行实时监测以分析验证井筒稳定性。结果表明,基于3DMine-Rhino-Griddle-FLAC^3D分析方法,可以对采矿过程中井筒稳定性进行有效分析; 矿体回采结束后,仅在采场周围区域产生较大变形量,井筒变形量均小于10 mm; 采场周围均出现了明显的塑性破坏,但塑性区范围仅存在于采场附近,并未延伸到地表及井筒周围,井筒周围基本处于原岩应力状态。
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  地下矿山顶底柱矿体回采掏槽方式优化研究

  张世安, 史秀志, 霍晓锋, 邱贤阳

  矿冶工程. 2021, 41(5): 22-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.006

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  对九孔掏槽和中心单空孔掏槽2种掏槽方式进行了数值模拟分析。由爆破损伤云图可知,当爆高3.5~5.5 m时,2种掏槽方式均表现出良好的掏槽效果; 对比顶板充填体质点振动速度后发现,中心单空孔掏槽方式可以更好地控制爆破振动。综合考虑掏槽效果、振动控制和凿岩效率,回采低高度顶底柱时应选用九孔掏槽布孔形式,回采较高高度顶底柱时应选用中心单空孔掏槽方式。矿山工程实践达到了预期的爆破目标。
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  不同倾角内蕴裂纹页岩力学特性及破坏过程研究

  李涛涛, 左宇军, 孙文吉斌, 刘镐, 席仕军, 史开文

  矿冶工程. 2021, 41(5): 27-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.007

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  采用真实破裂过程分析软件RFPA2D-Flow,在考虑岩石非均质性和岩石渗流-应力-损伤破裂特性的基础上,对具有不同倾角预制裂纹的页岩力学特性、破坏模式、损伤特征进行模拟分析与讨论。结果表明,预制裂纹对页岩峰值强度有明显弱化作用,弹性模量降低值与裂纹倾角未呈现明显的线性关系; 预制裂纹倾角15°、30°、60°时,试件主要破坏模式为小变形的拉伸破坏模式; 而倾角45°、75°、90°时,试件以大变形的剪切破坏而失效; 裂纹倾角大于45°时裂纹的扩展类型与效果较好。研究结果对改善页岩的水力压裂效果、失稳破坏具有一定参考意义。
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  爆破振动在充填体中的传播规律研究

  文兴, 赵亮, 郭晓强

  矿冶工程. 2021, 41(5): 32-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.008

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  利用阿舍勒铜矿现有微震监测系统,在试验采场矿体和侧帮充填体内分别布置微震传感器,进行现场爆破振动测试,通过对实测数据收集并结合动载荷振动传播规律,计算得出爆破振动波在矿体中和充填体中的衰减指数分别为1.361和3.179,进而得到阿舍勒铜矿当前矿体、围岩条件下的振动波传播方程。根据爆轰压理论,分析和论证了采场爆破振动对两侧充填体稳定性的影响,最后计算得出了二步骤采场爆破孔网参数中的极限孔边距为1.5 m。
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  地下矿山直眼掏槽爆破参数优化研究

  王远来, 史秀志, 王发民, 邱贤阳

  矿冶工程. 2021, 41(5): 36-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.009

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  针对凡口铅锌矿目前直眼掏槽钻孔数量多、凿岩效率低等问题,开展了直眼掏槽爆破参数优化研究。通过理论计算,确定了钻孔孔径以及装药孔与空孔间距的范围。运用LS-DYNA数值模拟软件对理论计算取值范围内不同孔径、装药孔与空孔间距等参数进行模拟研究,对各模拟方案下应力分布状态及关键单元的应力值进行分析。结果表明,空孔具有导向及应力集中作用,在装药孔及空孔孔径相同条件下,当孔径为0.051 m和0.058 m时,孔间距均应取0.30 m; 当孔径为0.064 m时,孔间距应取0.35 m。工程应用结果表明,这3种爆破参数方案均能达到预期爆破效果,综合爆破后矿石块度及凿岩效率,最终确定掏槽爆破参数为:孔径0.051 m,装药孔与空孔间距0.30 m。
选矿
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  无机-有机复合絮凝剂对某铅锌尾矿沉降效果的影响

  孙浩, 李茂林, 崔瑞, 宁江峰, 李瑞杰, 施佳

  矿冶工程. 2021, 41(5): 41-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.010

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  为了提高某铅锌尾矿的沉降效果,研究了尾矿絮凝沉降特征。以沉降速率及固体悬浮物浓度作为沉降效果的评价指标,探讨了无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFS)、有机絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和阴离子聚丙烯酰胺(APAM)单独使用以及复配使用后对沉降效果的影响。结果表明,最佳复配药剂组合为PFS-CPAM,无机组分和有机组分最佳质量比为3∶7,最佳用量为80 g/t,此时铅锌尾矿沉降速率为7.69 mm/min,固体悬浮物浓度为46.5 mg/L。
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  螺旋溜槽回收某细粒级钛铁矿的试验研究

  徐晓衣, 王丰雨, 张超达, 谢宝华, 梁焘茂

  矿冶工程. 2021, 41(5): 45-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.011

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  针对某矿样钛品位低(TiO₂品位10.18%)、物料粒度细、重矿物含量高、脉石具有一定磁性的特点,采用一粗二扫螺旋溜槽重选流程预先富集钛,得到TiO₂品位15.63%的重选精矿; 再经一粗三精浮选流程最终获得钛精矿TiO₂品位46.35%、作业回收率69.95%、对原矿回收率48.27%。
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  内蒙古某含银多金属硫化矿强化选别试验研究

  王妍, 王旭, 薛凯, 崔艳芳, 李卫, 张政权, 焦芬

  矿冶工程. 2021, 41(5): 49-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.012

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  内蒙古某银铅锌硫化矿含银215.88 g/t、铅2.50%、锌3.73%,为强化银的回收并提高银在铅精矿中的含量,在工艺矿物学研究基础上对浮选药剂制度进行了优化。结果表明,银矿物粒度较细、分散程度高,常呈微细包裹体嵌布在方铅矿、闪锌矿和黄铁矿中; 采用HQ77+丁铵黑药+乙硫氮组合捕收剂可强化银在铅精矿中的回收,闭路试验取得了银铅精矿银品位3 807.6 g/t、银回收率68.45%、铅回收率85.70%,锌精矿银品位882.34 g/t、银回收率25.61%、锌回收率81.12%,银总回收率可达94.06%。
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  气流涡旋微粉机气固两相流场仿真分析

  何鹏, 肖骁, 张国旺, 龙渊, 赵湘, 谢睿宁

  矿冶工程. 2021, 41(5): 53-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.013

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  采用fluent欧拉多相流模型对气流涡旋微粉机腔室流场进行了数值模拟,并对模拟分析结果进行了实验验证。结果表明,在高速旋转锤头的作用下,腔室内部产生了较强的涡旋流场; 锤头和齿圈之间的环形区域处颗粒速度梯度较大,石墨颗粒的球形化主要发生在该环形区域内; 气流涡旋微粉机的锤头转速存在较优值,锤头转速过大或过小均会影响石墨颗粒的球形化效率。验证实验结果表明,锤头转速3 600 r/min时,石墨颗粒受到的冲击较为合适,球形化效率较高。通过分析流场运动状态,可以更好地理解气流涡旋微粉机的球形化机理,为设备改进优化提供方向。
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  河南某长石矿选矿试验研究

  刘旭, 缪亚兵, 彭泽友, 周瑜林

  矿冶工程. 2021, 41(5): 58-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.014

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  对河南某长石矿进行了矿物组成分析、物相分析和多元素分析,通过磨矿细度、磁选、脱泥粒度、浮选等试验研究,确定了 “磨矿-脱泥-强磁选-脱泥-反浮选除铁-长石浮选”的工艺流程。结果表明,该选矿工艺最终可获得产率49.98%、K₂O品位11.12%、TFe含量0.20%的长石精矿以及产率12.75%、SiO₂品位96.54%的石英精矿。
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  硅酸钠对细粒萤石和石英的分散作用机理

  汤家焰, 张静茹, 祝雯, 李沛, 王志芳, 任建辉

  矿冶工程. 2021, 41(5): 63-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.015

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  针对细粒萤石浮选体系中存在的异相凝聚问题,通过沉降试验、光学显微镜镜下观察、Zeta电位测定、DLVO理论计算及相关溶液化学计算研究了硅酸钠对细粒萤石和石英的分散作用及机理。结果表明,在pH值6~12范围内,萤石分散性能随着pH值增加而逐渐降低,石英保持较好分散状态,混合矿异相团聚现象较明显; 添加硅酸钠可通过SiO(OH)₃^-降低萤石和石英表面电位,增强颗粒间静电排斥力,维持石英分散状态,提高萤石和混合矿的分散性能。上述所有分散体系都符合DLVO理论模型。
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  混凝沉淀-吸附法处理萤石选矿废水的正交试验研究

  陈文胜, 刘旭, 薛珂, 李文风, 王舰, 但丛林, 冯青舒, 穆迎迎

  矿冶工程. 2021, 41(5): 68-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.016

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  采用正交实验法,研究了混凝沉淀-吸附法处理萤石选矿废水过程中混凝剂用量、沉淀剂用量和吸附剂用量对选矿废水中Ca²⁺和COD去除效果的影响。结果表明,在混凝剂CSP-12用量12 mg/L、沉淀剂碳酸钠用量900 mg/L、吸附剂活性炭用量200 mg/L条件下,水处理效果最佳,此时Ca²⁺去除率达91.26%,COD去除率达60.54%。
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  单传动辊压机破碎极贫磁铁矿石产品粒度特性研究

  张建乐, 黄业豪, 王誉树, 李翠芬

  矿冶工程. 2021, 41(5): 71-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.017

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  采用单传动辊压机对辽西某特大型极贫磁铁矿石进行破碎工业试验,综合分析了破碎产品粒度分布特性,发现产品粒度分布符合R-R粒度特性方程,且具有自相似性,在试验范围内不受给矿粒度分布和矿石硬度影响; 探讨了给矿粒度上限对破碎的影响,并与格子型球磨机排矿粒度分布特性进行了比较,认为适宜的给矿粒度上限为30 mm; 单传动辊压机破碎产品与现场格子型球磨机排矿粒度分布特性相近。
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  提高某钨多金属矿选矿回收率试验研究

  胡振, 黄神龙, 周贺鹏

  矿冶工程. 2021, 41(5): 75-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.018

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  对湖南某钨多金属矿进行了选矿试验研究。采用苯甲羟肟酸作为选钨捕收剂,在高选择性捕收剂作用下,大幅度降低水玻璃用量,减轻了萤石在选钨阶段的强烈抑制。以常温精选取代加温精选工艺,在原矿钨品位0.25%条件下,采用脱硫浮选-优先选钨闭路流程,获得了钨精矿品位44.23%、回收率73.52%的技术指标,大幅度提高了资源综合利用效率,为矿山企业高效开发资源提供了有效技术支撑。
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  刚果(金)某高氧化率铜钴矿选冶联合工艺试验研究

  单志强, 石少明, 袁喜振

  矿冶工程. 2021, 41(5): 79-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.019

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  对刚果(金)某高氧化率铜钴矿进行了选冶联合工艺试验研究。以回收铜为主,综合考虑回收钴,采用“先浮硫化矿、后硫化浮选氧化矿”的异步浮选流程,分别得到铜品位29.39%、钴品位0.47%、铜回收率27.09%、钴回收率6.50%的硫化铜钴精矿和铜品位8.79%、钴品位0.52%、铜回收率50.91%、钴回收率45.71%的氧化铜钴精矿2种产品; 氧化矿浮选获得的综合中矿经硫酸浸出,所得铜钴回收率分别为16.30%和23.37%。最终选冶联合工艺获得铜、钴总回收率分别为94.30%和75.58%。
冶金
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  铜烟灰矿物学基因特性研究及选择性浸出工艺

  袁佳, 张荥斐, 田佳, 韩海生, 孙伟

  矿冶工程. 2021, 41(5): 83-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.020

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  通过MLA工艺矿物学自动检测技术、X射线荧光光谱、X射线衍射等现代测试技术,对铜烟灰进行了系统的工艺矿物学研究,结果表明,铜烟灰主要成分为铜铅锌铁砷硫酸盐,其中砷主要以硫酸盐和氧化物形式存在,具有良好的浸出特性。研究了液固比、酸度、反应温度、反应时间对砷浸出的影响,结果表明,液固比、酸度是影响砷浸出的重要因素; 在液固比10∶1、酸度100 g/L、反应时间30 min、反应温度60 ℃条件下,砷浸出率达到95%以上。铜烟灰中砷的选择性脱除实现了铜冶炼过程中砷的开路,为主体有价金属(铜、铅、铋等)的协同冶炼创造了良好条件。
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  硫精矿中铜钴同步浸出试验研究

  余洪, 宋文强, 张汉泉, 陈官华, 刘明霞

  矿冶工程. 2021, 41(5): 89-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.021

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  以湖北大冶含铜钴硫精矿为原料,分别研究了硫精矿、硫精矿氧化焙烧渣和硫精矿氧化-还原焙烧渣中铜、钴的同步浸出行为,考察了浸出温度、浸出时间、固液比等工艺参数对铜、钴浸出的影响。结果表明,硫精矿氧化-还原焙烧渣中的铜、钴最易被浸出,浸出条件为:浸出温度70 ℃、浸出时间4 h、固液比1∶5,此时铜和钴浸出率分别为91.46%和65.84%; 采用氧化-还原焙烧-浸出-磁选联合流程处理硫精矿时,可获得铁品位62.31%、回收率68.26%的铁精矿,该工艺实现了硫精矿及焙烧渣中铜、钴、铁资源的综合回收。
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  Al(OH)₃胶体、腐殖酸和碳酸铀酰在饱和多孔介质中的共迁移

  李惠, 王红强, 侯伟, 胡鄂明, 雷治武, 王清良

  矿冶工程. 2021, 41(5): 93-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.022

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  探究了CO₂+O₂地浸采铀工艺中胶体对铀迁移行为的影响规律。以Al(OH)₃胶体、腐殖酸(HA)和碳酸铀酰(UC(Ⅵ))为研究对象,考察了pH=7.6、不同流速下,单一体系(Al(OH)₃胶体或UC(Ⅵ))、二元体系(Al(OH)₃-UC(Ⅵ))和三元体系(Al(OH)₃-UC(Ⅵ)-HA)在饱和石英砂介质中的迁移规律。结果表明,单一迁移体系中,流速更易影响Al(OH)₃的迁移效率,且随着流速增大,Al(OH)₃和UC(Ⅵ)迁移率显著增加。二元迁移体系中,UC(Ⅵ)和Al(OH)₃的迁移在流速5 mL/min时易受抑制,迁移率最小; UC(Ⅵ)和Al(OH)₃共存会互相抑制对方的迁移。三元迁移体系中,UC(Ⅵ)和Al(OH)₃的迁移基本不受流速影响; HA的存在显著促进了UC(Ⅵ)和Al(OH)₃的迁移。本研究为调控改善矿物胶体沉积、提高浸铀效果提供了科学依据。
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  废旧电路板中有价金属回收试验研究

  彭浩, 朱军, 王斌, 党晓娥, 叶金地

  矿冶工程. 2021, 41(5): 99-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.023

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  提出了一种以FeO-SiO₂-Al₂O₃-CaO渣体系为基础的废旧电路板还原熔炼工艺,从减少渣中金属损失及控制性能角度,对渣成分及结构进行调控,研究了熔剂添加量、熔炼时间、熔炼温度、炉渣组成成分对金属回收率的影响。结果表明,在熔剂添加量为原料质量30%、熔炼温度1 450 ℃、熔炼时间75 min、FeO/SiO₂比为1、渣中CaO含量8%条件下,废旧电路板中Cu、Sn回收率分别为91.98%、86.30%,贵金属Au、Ag、Pt在合金相中含量分别可达67.41 g/t、1 020.74 g/t、54.75 g/t。以该渣系为基础还原熔炼废旧电路板的工艺是可行的。
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  大洋多金属结核非焦还原熔炼研究

  彭俊, 周小舟, 沈裕军, 刘强, 钟山, 蔡云卓, 黄宗朋

  矿冶工程. 2021, 41(5): 103-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.024

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  以中国五矿东太平洋多金属结核勘探合同区取样所得结核矿为原料,采用非焦还原熔炼工艺回收其中Co、Ni、Cu、Fe、Mn金属,研究了还原剂种类及用量、造渣剂用量、熔炼温度和熔炼时间对金属回收率的影响。结果表明:在还原剂无烟煤粉用量8%、造渣剂硅石粉用量1%、熔炼温度1 250 ℃、熔炼时间1.0 h条件下非焦还原熔炼大洋多金属结核矿,Co、Ni、Cu、Fe进入合金中,回收率分别为97.32%、98.62%、98.47%、95.90%; Mn进入渣中,回收率为99.08%。
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  温度和时间对中低品位磷矿真空碳热还原的影响

  谢淑芳, 黄润, 伍秦至, 李贤粉, 何璇, 张金柱

  矿冶工程. 2021, 41(5): 107-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.025

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  以云南某中低品位磷矿为研究对象,以焦粉为还原剂,通过XRD、SEM及EDS等分析手段,探讨了还原温度和保温时间对该磷矿真空碳热还原的影响。结果表明,升高还原温度和延长保温时间均能提高磷矿还原率和磷元素挥发率,且还原温度的影响比保温时间的影响更显著。当保温时间30 min、温度高于1 250 ℃时,磷矿还原率和磷挥发率上升趋势显著,最佳还原温度段为1 250～1 300 ℃。磷矿中的Ca₅(PO₄)₃F首先与SiO₂反应,然后大部分Ca₅(PO₄)₃F和副产物Ca₃(PO₄)₂与C作用,产生P₂单质气体。
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  含钒云母悬浮氧化焙烧-酸浸提钒试验研究

  徐旭, 孙永升, 靳建平, 李艳军

  矿冶工程. 2021, 41(5): 111-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.026

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  以陕西某V₂O₅品位2.36%的含钒云母为原料,开展了悬浮氧化焙烧-硫酸浸出提钒工艺研究,考察了焙烧温度、焙烧时间、焙烧气量以及氧气浓度对V₂O₅浸出率的影响,采用X射线衍射、热重分析、傅里叶变换红外光谱等检测手段对焙烧前后含钒云母的结构进行了分析。研究表明,适宜的悬浮氧化焙烧工艺为:焙烧温度950 ℃、焙烧时间4 h、O₂浓度35%、总气量600 mL/min,焙烧产物在硫酸用量(质量分数)20%、液固比6∶1、浸出时间3 h、浸出温度90 ℃条件下进行酸浸,V₂O₅浸出率可达73.34%,实现了含钒云母破晶提钒的目标。
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  废旧磷酸铁锂正极材料的硫酸熟化-水浸工艺研究

  吴颖超, 杜进桥, 田杰, 张祥, 朱玲玲, 方秀利, 孙兵, 闫媛媛

  矿冶工程. 2021, 41(5): 116-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.027

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  为提高磷酸铁锂中Fe、Li和P浸出率,同时实现高效去除Cu、Al和F,开发了硫酸熟化-水浸、铁粉置换除铜、化学沉淀-萃取二段除铝工艺。结果表明,在熟化时间2.5 h、熟化温度110 ℃、固液比4.0/1、水浸温度60 ℃及水浸时间2 h的最佳条件下,硫酸熟化-水浸工艺可将浓硫酸的使用量降至理论值的0.75倍,此时铁浸出率达95%以上,氟脱除率达74.4%; 铁粉置换除铜过程中,控制初始pH=1.2,铁粉加入量为理论值的1.2倍时,浸出液中残留的Cu²⁺浓度可降至4.9 mg/L以下; 采用化学沉淀-P204萃取二段除铝工艺,可将浸出液中Al³⁺浓度降至10 mg/L以下。
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  从荧光粉废料中回收镓的研究

  李康, 刘鸿飞, 殷亮, 朱刘

  矿冶工程. 2021, 41(5): 121-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.028

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  采用碱熔-水浸工艺从荧光粉废料中分离回收镓,考察了料碱质量比、物料粒度、碱熔温度、保温时间对镓分离率的影响。结果表明,在物料粒度-0.075 mm、碱熔温度600 ℃、反应时间3 h、料碱质量比1∶2条件下,镓分离率达99.25%。
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  超重力法制备高分散性镁铝水滑石及其对铀酰离子的吸附性能

  尹朝旺, 颜文斌

  矿冶工程. 2021, 41(5): 124-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.029

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  以硝酸镁(Mg(NO₃)₂·6H₂O)和硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)为原料、尿素(CO(NH₂)₂)为沉淀剂,利用超重力法制备了粒径分布均匀、高分散的片状微细镁铝水滑石。通过扫描电镜、X射线衍射仪及激光粒度分布仪对样品进行了分析表征,比较了传统水热合成法与超重力法制备镁铝水滑石的形貌和粒径分布,分析了镁铝水滑石微细颗粒间形成团聚的机理,考察了异丁醇共沸蒸馏干燥工艺对产品分散性的影响,并研究了制备的镁铝水滑石(Mg-Al-LDHs)对铀酰离子(UO₂²⁺)的吸附性能。结果表明,利用超重力法制备的微细Mg-Al-LDHs粒径分布均匀,为六方片状,粒径在1～2.5 μm之间; 使用非均相共沸蒸馏方法进行干燥,可有效防止Mg-Al-LDHs粉体团聚。在吸附时间120 min、UO₂²⁺初始浓度35 mg/L、吸附剂投加量0.01 g(废水体积30 mL)、pH=6、吸附温度50 ℃条件下,Mg-Al-LDHs对UO₂²⁺的饱和吸附量为118.57 mg/g。表明Mg-Al-LDHs对UO₂²⁺具有良好的吸附性能,是处理含铀废水的一种潜在吸附剂。
材料
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  微量Cu元素对Al-Zn-Mg合金力学性能及剥落腐蚀性能的影响

  马文静, 唐建国, 叶凌英, 詹鑫, 黄连生, 古一

  矿冶工程. 2021, 41(5): 129-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.030

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  采用室温拉伸、剥落腐蚀浸泡、电化学测试等方法研究了微量Cu元素对Al-Zn-Mg合金力学性能及剥落腐蚀性能的影响,并结合扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段分析了其机理。结果表明:Cu元素含量由0增加到0.18%,合金晶内η'强化相(MgZn₂)体积分数由13.34%增至26.42%; 合金抗拉强度由383.2 MPa增至407.0 MPa; 晶界相分布更加连续,间距由37.5 nm降至11.3 nm; 合金耐剥落腐蚀性能降低,最大腐蚀深度由30.08 μm增至228.62 μm。
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  海底浑浊海水环境下柱塞式水泵运动副摩擦机理研究

  罗柏文, 王昭文, 吴小波

  矿冶工程. 2021, 41(5): 133-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.031

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  为优选出适用于海底岩芯取样钻机在浑浊海水环境下使用的柱塞式海水泵运动副材料,以共聚甲醛、改性PEEK与TC4钛合金配副以及2205双相不锈钢与陶瓷配副进行摩擦磨损性能研究,利用立式万能摩擦磨损试验机开展不同海底沉积物含量的海水环境介质下配对材料的摩擦磨损试验。结果表明,TC4-改性PEEK配副在纯海水环境下摩擦因数最小,而海底沉积物的存在使其摩擦因数增大,且有波动。TC4-共聚甲醛配副在纯海水环境下的初始摩擦因数比在含海底沉积物海水环境下的小,海底沉积物的存在会破坏TC4合金表面的氧化膜或污染膜的减磨作用。海底沉积物含量对2205双相不锈钢-陶瓷配副的摩擦因数影响不大。
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  基于钒钛掺杂的高铬磨球材料性能研究

  武鑫龙, 王涛, 凌清峰, 张可, 万新, 秦跃林, 张明远

  矿冶工程. 2021, 41(5): 137-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.032

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  通过添加钒钛取代磨球中的铬元素,考察了钒钛含量变化对磨球硬度、冲击韧性、耐磨性的影响。结果表明,V、Ti可替代部分Cr元素,当V、Ti加入量为0.5%、0.2%时,含钒钛高铬磨球的综合性能最佳,与常规高铬磨球相比,其冲击韧性提高13.3%、耐磨性提高36.4％,且硬度相当。
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  激光粒度仪测定镍钴锰三元材料前驱体粒度的研究

  谢堂锋, 陈若葵, 巩勤学, 朱从辉, 黎佳伟, 鲁游

  矿冶工程. 2021, 41(5): 140-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.033

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  以去离子水作为分散介质,采用马尔文激光粒度仪对镍钴锰三元材料前驱体进行粒度测定研究。考察了遮光度、搅拌速度、超声强度、超声时间、分散剂及其用量等测定参数对样品粒度测试结果的影响,确定了镍钴锰三元材料前驱体粒度分析的最佳条件为:以5%(NaPO₃)₆为分散剂,遮光度10%,搅拌速度2 400 r/min,超声强度100%,超声时间60 s,在此条件下测得的样品粒度分布呈较好的类正态分布,结果重现性好,相对标准偏差小于0.5%,数据准确可靠。
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  ZnO修饰碳布用于锂离子电池复合负极研究

  马鹏程, 曹景超, 鞠博伟, 曾鹏, 涂飞跃, 习小明

  矿冶工程. 2021, 41(5): 145-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.034

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  通过溶剂热法和高温煅烧法得到ZnO修饰的碳布,并以此作为负极支架,使用热熔融法合成了Li-ZnO/CC复合负极材料。结果表明,ZnO颗粒能够降低锂的成核过电位,选择性调控锂沉积位置,使锂的生长得到初步控制,从而达到改善电池循环性能的效果。在对称电池和NCM523全电池中,Li-ZnO/CC复合负极材料的循环性能都优于裸锂箔; 在电流密度1 mA/cm²条件下,Li-ZnO/CC对称电池能保持至少400 h以上的稳定循环,并且保持10 mV左右的过电位; NCM523|Li-ZnO/CC全电池在0.3C下经过305次循环后,容量保持率仍有80.41%。Li-ZnO/CC复合负极材料是一种很有前途的可充电锂电池负极材料。
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  铁基激光熔覆层的微观结构和摩擦磨损性能研究

  李聪玮, 刘泽, 王明, 张佳豪, 杜双明, 刘二勇

  矿冶工程. 2021, 41(5): 149-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.035

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  选择市售的3种铁基粉末为原料(X₁~X₃),利用激光熔覆技术在45钢表面制备了3种熔覆层,研究了熔覆层微观结构和摩擦磨损性能,并选择电镀硬铬作为对比。结果表明,3种熔覆层组织致密,由α'马氏体、残余奥氏体和δ铁素体组成,其中X₁粉末熔覆层树枝晶更发达,晶粒更细小; X1粉末熔覆层硬度明显高于X₂、X₃粉末熔覆层,但低于电镀硬铬; 此外,3种熔覆层干摩擦系数虽与电镀硬铬接近,但耐磨性均明显优于电镀硬铬,且与其硬度呈正相关关系,磨损机理以磨粒磨损和疲劳磨损为主。
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  废旧镍钴锰电池回收工艺及污染控制概述

  焦芬, 史柯, 覃文庆, 韩俊伟, 朱海玲, 杨聪仁

  矿冶工程. 2021, 41(5): 153-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.036

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  系统介绍了废旧镍钴锰电池回收利用的工艺路线,包括放电、预处理、火法与湿法回收工艺以及电解液的回收等。通过对比各回收方法的优缺点,认为火法-湿法联合处理工艺具有较好的应用前景; 关注每项工艺中产生的二次污染,对污染控制方法进行了总结概括。旨在为废旧镍钴锰电池的绿色回收提供借鉴。
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  棕榈纤维生物炭的制备及其对U(Ⅵ)的吸附性能

  李殿鑫, 阳亦青, 肖思友, 张鹏

  矿冶工程. 2021, 41(5): 159-162. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.037

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  采集棕榈树纤维制成生物炭,并经KOH改性、微波辐照,合成了KOH改性棕榈纤维生物炭(K-M-PFC),研究了含铀溶液pH值、反应时间、初始U(Ⅵ)浓度、吸附剂用量等因素对K-M-PFC吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明,在溶液U(Ⅵ)初始浓度10 mg/L、反应温度30 ℃、pH=5、K-M-PFC用量0.233 g/L、反应时间75 min条件下,K-M-PFC对U(Ⅵ)的最大吸附量可达到43.042 mg/g。
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  6061铝合金FSW焊缝时效组织与力学性能研究

  王淼, 刘强, 李天景

  矿冶工程. 2021, 41(5): 163-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.038

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  研究了6061铝合金搅拌摩擦焊接(FSW)焊缝单级时效和二级时效处理后组织与力学性能变化,结果表明:6061铝合金FSW焊缝固溶后自然时效处理,硬度为52HV,抗拉强度200 MPa;6061铝合金FSW焊缝固溶后再经(180 ℃×6 h)单级峰时效(T6态),硬度为93HV,抗拉强度为320 MPa,伸长率为12%;6061铝合金FSW焊缝经120 ℃×4 h+180 ℃×4 h二级峰时效处理后,硬度为112HV,抗拉强度为375 MPa,伸长率为11%。二级峰时效的试样组织中出现了条絮状析出相,并与针状析出相发生缠结,对位错移动产生阻碍,这是铝合金FSW焊缝经二级峰时效后强度和硬度比单级峰时效更高的重要原因。
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  动力电池电芯破碎试验研究

  卢世杰, 周宏喜, 郎平振, 苏勇

  矿冶工程. 2021, 41(5): 166-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.039

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  分析了动力电池破碎产品的物料特性及影响破碎效率的关键因素,为了实现废旧动力电池的高效回收,设计了破碎试验装置,结果表明,矩形刀、锯齿刀、V型刀3种刀型转子中,矩形刀转子破碎后产品形状规则,挤压变形少,粒度更细,破碎效率高,产品中少有折叠和挤压现象,易于后续分选。矩形刀转子在转速653 r/min、间隙1 mm条件下,破碎产品中-19 mm粒级新增率达到90.5%。
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  卷取温度对980 MPa级双相钢热轧板性能组织的影响

  姜英花, 皱英

  矿冶工程. 2021, 41(5): 170-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2021.05.040

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  研究了卷取温度对980 MPa双相钢热轧板组织性能的影响,并利用Gleeble实验与生产现场取样,研究了不同卷取温度下卷内宽度方向微观组织性能均匀性。结果表明,低卷取温度时,双相钢组织为铁素体和贝氏体,屈服强度和抗拉强度高于高卷取温度时的屈服强度和抗拉强度。低卷取温度时卷内宽度方向温度波动小,因而热轧板边部和中心部微观组织和力学性能波动小。