2022年, 第42卷, 第1期　
刊出日期：2022-02-25

  

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  2022年第1期目次

  《矿冶工程》杂志编辑部

  矿冶工程. 2022, 42(1): 0-0.

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采矿
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  基于PFC^2D的冬瓜山铜矿爆破参数优化

  黄尘, 李江腾, 赵远, 刘双飞

  矿冶工程. 2022, 42(1): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.001

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  以铜陵冬瓜山铜矿采场爆破为研究对象,基于矿山爆破设计参数,建立了PFC^2D数值爆破模型,对拟定的12组不同爆破参数进行模拟优化试验,通过分析不同参数下模拟爆破效果及监测点的应力值,得出最优爆破参数为: 排距2.5 m、孔距2.5 m;现场生产实践证实,采用此爆破参数时能达到良好的爆破效果,验证了PFC^2D数值程序模拟爆破的可行性。
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  基于Spearman-EAHP变权灰云聚类模型的尾矿库安全评价

  柯丽华, 张莹, 李全明, 李振涛, 叶义成, 王其虎, 胡南燕

  矿冶工程. 2022, 42(1): 5-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.002

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  针对尾矿库安全评价中存在“指标权重群决策意见不易统一”和“安全评价等级信息具有随机性和模糊性”等问题,提出了Spearman-EAHP的变权非对称灰云聚类模型。首先,引入Spearman系数对指标重要性排序进行预处理和一致性检验,考虑指标理想序和指标实测数据非线性变化的影响,建立了基于EAHP法的指标变权算法,全面反映了专家对指标排序主观意见的模糊性及差异和尾矿库安全状态差异对指标权重的影响,也客观衡量了专家在赋权中的不同作用。采用基于Spearman-EAHP法的变权非对称灰云聚类模型,对湖南省3座尾矿库的安全状态进行评价,根据尾矿库安全评价的数据特征,构建适中测度、上限测度和下限测度等正态灰云函数,并考虑指标权重影响,评价结果表明,3座尾矿库安全评价等级为Ⅲ级,与实际情况相符,验证了该模型方法的可行性和有效性。
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  基于改进未确知测度的充填管道磨损风险性评价模型

  丁文智, 史秀志, 石勇

  矿冶工程. 2022, 42(1): 10-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.003

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  为准确预判充填管道磨损等级,以金川龙首矿等4个矿山为例,选取了12个评价指标建立充填管道磨损评价体系,结合未确知测度理论,构建基于改进未确知测度的充填管道磨损风险性评价模型。该模型克服了评价指标之间的差异性和不确定性,以评价指标体系和指标分级模式为基础,确定各指标测度函数,建立各指标测度矩阵,并基于层次分析法-熵权法组合确定指标权重,得到多指标综合测度向量,最后借助改进的置信度准则准确预判充填管道磨损等级。结果表明,基于改进未确知测度的充填管道磨损风险性评价模型预测结果与实际吻合,表明该模型能有效预判充填管道的磨损风险,为充填管道磨损风险性评价提供了一种可靠的新方法。

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  基于IGWO-SVM的露天矿边坡变形预测

  胡军, 邱俊博, 栾长庆, 张瀚斗

  矿冶工程. 2022, 42(1): 15-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.004

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  为了克服露天矿边坡变形预测时传统算法精度低的问题,利用改进灰狼算法(IGWO)和支持向量机(SVM)建立了露天矿边坡变形IGWO-SVM模型。引入非线性递减的收敛因子策略和惯性权重策略改进灰狼优化算法,用来确定SVM参数,以达到提高模型精度的目的,并将露天矿边坡变形观测数据输入模型进行验证。结果表明,与SVM和BP模型相比,IGWO-SVM模型绝对误差最大值6.16 mm、最小值0.34 mm,相对误差平均值2.17%,说明IGWO-SVM模型预测精度高、综合性能好,证实该模型用于露天矿边坡变形预测是可行的。
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  基于FLAC^3D的矿山截排洪主隧洞工程支护模拟分析

  李响, 董志凯, 谢永国, 过江, 刘志祥

  矿冶工程. 2022, 42(1): 19-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.005

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  以四川小麻柳矿山截排洪隧洞工程为例,研究了地下工程开挖过程中不同支护结构对围岩加固的作用效果。采用初期支护、衬砌支护、管棚支护以及注浆支护,运用FLAC^3D软件对实际工程支护加固过程进行数值模拟,其中,利用软件自带FISH语言编制程序,将注浆扩散半径与时间计算步长关联,模拟注浆支护的动态加固过程。结果表明,该模型对于动态的浆液扩散过程模拟行之有效,支护工程对隧洞围岩起到明显加固作用,可为相似工程提供借鉴。
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  金属矿深部采场结构参数的模糊层次分析综合评判优化

  李炎峰, 刘志祥, 闵晨笛

  矿冶工程. 2022, 42(1): 24-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.006

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  根据内蒙古柴胡栏子金矿实际开采情况,采用三因素三水平正交试验法对采场结构参数进行优化,并结合三维有限元数值计算获取各因素的评判指标值。采用模糊数学理论和层次分析法建立目标相对优属度矩阵和权重矩阵,最后综合评判选出适宜方案。结果表明,柴胡栏子金矿深部开采的适宜采场结构参数为: 采场长度40 m,间柱宽度10 m,顶柱厚度5 m。
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  多次冲击下掺膨润土胶结充填体力学特性试验研究

  张友锋, 付玉华, 余姚

  矿冶工程. 2022, 42(1): 30-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.007

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  采用SHPB杆对4组12个胶结充填体试样进行多次冲击试验,分析了同一冲击速度下掺膨润土胶结充填体多次冲击的应力应变曲线、动载强度、吸收能及变形破坏特征。结果表明,多次冲击后,未掺入膨润土充填体应力应变曲线出现显著下跌,掺入膨润土后充填体应力应变曲线逐级下降;膨润土掺量5%和10%的胶结充填体多次冲击比首次冲击先达到峰值应变,且出现动态强度软化;膨润土掺量15%时充填体首次冲击峰值应变出现在0.002附近,多次冲击峰值应变约0.003;充填体抗冲击次数随膨润土掺量增加呈先降后增趋势,动态抗压强度增强因子、动态抗压强度、吸收能、单位体积应变能与冲击次数呈负相关,其中掺膨润土充填体动态抗压强度增强因子均大于未掺膨润土充填体;试样最终破坏类型表现为轴向张拉破坏,掺入膨润土提高了充填体破碎整体性。
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  基于微震监测的地压灾害预警参数分析研究

  覃敏, 刘畅

  矿冶工程. 2022, 42(1): 35-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.008

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  利用麒麟厂在1 751～1 031 m水平已建成的微震监测系统,通过数据采集及筛选处理,构建了有效微震事件库,并结合现场地压活动状况,从微震时间序列、空间分布与演化、定量地震学参数等方面对微震事件展开了分析研究,以确定多参量预警阀值,实现地压灾害监测预警。结果表明,麒麟厂微震监测系统的预警阀值为: 时序集中度Q_时>1,震中集中程度Q_空≤100,地震学参数b≤0.20、β_n≥1.5和η≥1.1。
选矿
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  青海某铜多金属矿选矿试验研究

  胡志凯, 谈伟军, 曾克文

  矿冶工程. 2022, 42(1): 41-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.009

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  对青海某铜品位1.00%、钼品位0.067%、金含量3.04 g/t的铜多金属矿进行了选矿试验研究。采用铜钼等可浮-铜钼分离-铜钼等可浮尾矿选硫的工艺流程,闭路试验获得了钼精矿钼品位48.52%、钼回收率86.49%,铜精矿铜品位19.44%、铜回收率94.72%、铜精矿中含金57.10 g/t、金回收率90.44%,硫精矿硫品位36.56%、硫回收率32.84%。
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  胶磷矿浮选体系中硅酸钠的分散机理及第一性原理分析

  时景阳, 王建忠, 屈启龙, 罗娜, 李大虎

  矿冶工程. 2022, 42(1): 45-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.010

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  通过单矿物沉降试验,考察了弱碱性条件下硅酸钠对微细粒胶磷矿分散行为的影响,结果表明,pH=8.5时,随硅酸钠浓度增大,胶磷矿矿物颗粒分散效果逐渐增大,当硅酸钠浓度为800 mg/L时,胶磷矿分散率可达40%,且颗粒能稳定分散。Zeta电位分析结果表明,随硅酸钠浓度增大,胶磷矿表面Zeta电位负电位逐渐增加,矿物颗粒间静电斥力增强。基于第一性原理,采用Material Studio 6.0软件中的CASTEP模块,计算了Si(OH)₄在氟磷灰石(001)面不同端面上的吸附构型和吸附能,从原子层次揭示了胶磷矿浮选体系中硅酸钠的分散机理。结果表明,Si(OH)₄中的氢原子与氟磷灰石(001)面的Ca端面、Ca—Ca端面及—[PO4]—端面的氧原子形成氢键,Si(OH)₄与3个端面的吸附能分别为Ead_Ca=-35.43 kJ/mol,Ead_Ca—Ca=-55.63 kJ/mol和E_ad—[PO4]—=-13.56 kJ/mol。硅酸钠分散剂在胶磷矿表面以物理吸附与化学吸附形式共同作用。
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  叔丁基苯甲羟肟酸与Pb(II)的作用机理及在细粒黑钨矿活化浮选中的应用

  李方旭, 赵刚, 林日孝

  矿冶工程. 2022, 42(1): 49-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.011

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  通过XPS研究了叔丁基苯甲羟肟酸(TBHA)和Pb(II)的反应特性以及在黑钨矿表面的作用机理,进而考察了TBHA-Pb(II)体系在黑钨矿活化浮选中的应用。结果表明,TBHA可以与Pb(II)反应生成白色难水溶的螯合物并形成稳定的五元环螯合物。Pb(II)和TBHA在黑钨矿表面的吸附方式主要是层层自组装的化学吸附。单矿物浮选试验结果表明,对于细粒黑钨矿(-20 μm粒级占82.13%),TBHA的捕收能力强于经典的苯甲羟肟酸(BHA)。同时TBHA和Pb(II)的添加方式对黑钨矿可浮性影响较大,pH=8时,采用先加入Pb(II) (40 mg/L)后加入TBHA(120 mg/L)的方式,黑钨矿回收率可达61.56%,较无Pb(II)活化浮选,其回收率提高了28.64个百分点。
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  某铅锌矿选矿废水回用于铅锌浮选的效果研究

  杨玮, 李文香, 王倩, 兰雪晨

  矿冶工程. 2022, 42(1): 53-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.012

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  研究了内蒙古某铅锌矿选矿废水水质、废水处理中硫化钠用量及硫化钠添加位置对该废水回用于浮选时铅锌矿品位及回收率的影响。结果表明,当废水中COD_Cr和BOD₅含量超过92.10 mg/L和18.54 mg/L时,废水回用对浮选效果影响较大;废水回用前添加硫化钠1.5 kg/t至废水中,可有效降低浮选精矿中铅锌互含且不影响铅精矿品位及回收率,最终可得到铅品位57.52%、锌含量3.67%、铅回收率84.72%的铅精矿。
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  伟晶岩型锂辉石矿碱溶蚀-浮选试验研究

  汪泰, 邹坚坚, 王威, 李汉文, 李沛伦, 杨凯志, 胡真

  矿冶工程. 2022, 42(1): 57-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.013

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  以伟晶岩型锂辉石矿为研究对象,通过碳酸钠+氢氧化钠碱溶蚀预处理强化锂辉石和长石可浮性差异,筛选出锂辉石高效组合捕收剂氧化石蜡皂+GYHN,通过协同作用,实现了锂辉石的高效回收,最终获得了Li₂O品位5.52%、回收率82.90%的锂精矿。
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  重庆某铝土矿反浮选脱硫脱硅工艺技术研究

  周杰强, 严峥, 梅光军, 刘彩

  矿冶工程. 2022, 42(1): 61-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.014

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  对重庆某高硫高硅铝土矿进行了浮选试验研究。采用混合加药的方法,使用一粗两扫反浮选工艺流程,在磨矿细度-0.075 mm粒级占77.46%、矿浆pH值 8.0、浮选矿浆浓度25%条件下,以水玻璃为抑制剂、季铵盐和丁基黄药为组合捕收剂、松醇油为起泡剂,可得到精矿氧化铝品位62.18%、硫含量0.11%、氧化铝回收率79.67%的优良指标。
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  云南某硫化铜矿降砷试验研究

  夏榆钦, 欧乐明, 王晨亮

  矿冶工程. 2022, 42(1): 64-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.015

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  对云南某原生高硫高砷高铁铜锡多金属共生矿石进行了降砷试验研究。采用新型捕收剂OL-ZN2、砷抑制剂OL-3C,得到了Cu品位20.12%、As含量1.16%的铜精矿,在保证铜回收率的情况下,铜品位提高了6.48个百分点、砷含量降低了1.06个百分点,提高了企业经济效益。
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  从湖南某钨多金属矿尾矿中回收伴生萤石试验研究

  冯青舒, 陈文胜, 王舰, 杨彭, 穆迎迎, 但从林

  矿冶工程. 2022, 42(1): 68-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.016

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  对湖南某钨多金属尾矿进行了综合回收萤石的浮选试验研究。实验室试验采用一粗一扫四精浮选流程,结合萤石高效浮选药剂,获得了萤石品位96.39%、总回收率62.65%的萤石精矿;新工艺工业试验获得萤石平均品位87.62%、平均回收率59.64%的萤石精矿指标,浮钨尾矿中伴生的萤石资源得到了高效综合回收。
冶金
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  氯化焙烧铜熔炼渣回收铅工艺及动力学研究

  张倍恺, 郭学益, 王亲猛, 李中臣, 田庆华, 李栋

  矿冶工程. 2022, 42(1): 72-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.017

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  以CaCl₂为氯化剂,进行了氯化焙烧铜熔炼渣回收铅的研究,考察了焙烧温度、保温时间、氯化剂添加量和空气流量对铅金属回收率的影响,探讨了铜熔炼渣中铅的氯化挥发动力学。结果表明,当焙烧温度950 ℃、焙烧时间12 min、CaCl₂添加量10%、空气流量100 mL/min时,铅的金属回收率达到92.71%。铜熔炼渣中铅的氯化挥发过程遵循界面化学反应控制的未反应核收缩模型,其反应表观活化能为83.002 kJ/mol。
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  电解锰阳极液浸出菱锰矿的热力学和动力学研究

  钱振, 谭杰, 李重洋, 何利民, 时启龙, 熊雪良, 唐三川

  矿冶工程. 2022, 42(1): 77-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.018

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  为更好地利用贵州典型菱锰矿资源,对菱锰矿中锰、镁化合物浸出热力学和动力学进行了分析,并研究了不同浸出条件对锰、镁元素浸出的影响。结果表明,锰、镁化合物浸出过程均为放热反应,同等浸出条件下,镁化合物反应趋势更大,浸出过程均符合内扩散控制模型。在酸矿比0.42、矿石粒径-0.147 mm粒级占93.50%、浸出温度80 ℃、浸出时间4 h条件下,锰浸出率可达98.74%,镁浸出率可控制在75.90%。
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  生活垃圾焚烧飞灰中无机氯盐的分离研究

  谢巧玲, 王丹丹, 梁高杰, 陶虎春, 刘思彤

  矿冶工程. 2022, 42(1): 81-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.019

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  对某生活垃圾焚烧飞灰进行了球磨水洗回收无机氯盐、蒸发分离氯化钙和浮选分离钾钠混盐等无机氯盐分离工艺研究,结果表明,球磨水洗-蒸发-浮选综合工艺获得了氯化钾、氯化钠纯度分别为98.31%、96.62%,回收率均高于90%的氯化钾、氯化钠产品。
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  三元正极材料废粉氢还原-水浸提锂过程典型杂质的影响

  廖财斌, 任国兴, 赵卫夺, 肖松文

  矿冶工程. 2022, 42(1): 85-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.020

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  对含杂三元正极废粉和纯三元正极粉进行了氢还原-水浸提锂工艺对比试验,采用XRD、SEM-EDS和红外光谱等检测手段对反应产物进行表征分析。结果表明,纯三元正极粉较佳焙烧条件为: 焙烧温度500 ℃、焙烧时间30 min、氢气流量100 mL/min,此条件下所得焙烧料在浸出液固比10∶1、温度90 ℃、时间120 min条件下浸出,锂浸出率为98.71%。含杂三元正极废粉较佳焙烧条件为: 焙烧温度500 ℃、焙烧时间90 min、氢气流量100 mL/min,此条件下所得焙烧料在相同条件下水浸时,锂浸出率为84.74%。含杂三元正极废粉锂浸出率明显低于纯三元正极粉,原因是含杂三元正极废粉中存在F、P、Al等杂质,在还原焙烧过程中部分锂与杂质成分反应,生成水溶性差的LiF、Li3PO4和LiAlO2,进而降低了锂浸出率。
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  (NH₄)₂S₂O₈氧化载金黄铁矿规律及E-pH研究

  李国辉, 唐云, 支永祥, 李帅, 李宜昌, 杨典奇

  矿冶工程. 2022, 42(1): 90-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.021

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  采用基于硫酸根自由基(SO4-·)的高级氧化技术,将(NH₄)₂S₂O₈作为氧化剂氧化预处理黄铁矿。考察了(NH₄)₂S₂O₈和FeSO₄浓度、浸出温度、浸出时间对氧化浸出黄铁矿效果的影响。结果表明,采用热活化(NH₄)₂S₂O₈产生SO₄-·预处理黄铁矿,在(NH₄)₂S₂O₈浓度0.395 mol/L、浸出温度70 ℃、浸出时间8 h条件下,黄铁矿浸出率可达73.71%。通过动力学方程拟合,确定该体系浸出黄铁矿可采用收缩核动力学模型描述,浸出黄铁矿过程中反应速率的决定步骤为内扩散速率,其表观活化能为50.57 kJ/mol。通过绘制FeS₂-(NH₄)₂S₂O₈-H₂O体系E-pH图分析可知,常温下过硫酸盐溶液具有较高的氧化还原电位,理论上采用过硫酸盐氧化分解产生SO₄-·浸出黄铁矿具有可行性。
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  自支撑MIL-53(Fe)基复合纳米吸附剂对含Cr(VI)废水的处理效果研究

  马焕春

  矿冶工程. 2022, 42(1): 95-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.022

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  采用原位生长法在三聚氰胺海绵(MF)上原位生长MIL-53(Fe),制备了自支撑吸附剂MF@MIL-53(Fe),并将其应用于吸附废水中Cr(Ⅵ)。结果表明,MF@MIL-53(Fe) 吸附废水中Cr(Ⅵ)的适宜条件为: 吸附剂投加量0.2 g/L、pH=7、初始Cr(Ⅵ)浓度8 mg/L、吸附时间120 min,此时MF@MIL-53(Fe) 对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量为38.9 mg/g。MF@MIL-53(Fe)吸附剂循环利用性能良好,5次吸附与解吸附后,平衡吸附量保持率仍在90%以上。
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  真空蒸馏-籽晶定向凝固工艺制备半导体用高纯铟

  陈丽诗, 伍美珍, 卢兴伟, 贾元伟, 张家涛, 彭巨擘

  矿冶工程. 2022, 42(1): 99-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.023

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  采用真空蒸馏-籽晶定向凝固工艺制备6N及以上高纯铟,考察了蒸馏温度、凝固速度及凝固次数对杂质脱除率的影响,并对半导体用高纯铟进行了表面分析及其纯度测定。结果表明,真空蒸馏温度1 273 K、保温时间60 min、定向凝固温度150~170 ℃、籽晶转速5 r/min、坩埚转速15 r/min、凝固速度20 mm/h、凝固次数3次条件下,高纯铟产品纯度达到6N及以上超高纯铟标准,该工艺所得金属铟结晶度高,呈现出片状结构,金属呈单晶相,实现了6N及以上金属铟的稳定结晶,并且金属铟没有腐蚀和表面氧化,该半导体用高纯铟制备工艺所得产品纯度高、制备过程能耗低和效率高,利于实现产业化。
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  云南某氧硫混合锌精矿硫酸浸出工艺研究

  镇偲远, 张国范, 冯海港, 王梦涛

  矿冶工程. 2022, 42(1): 103-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.024

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  针对云南某氧硫混合锌精矿进行了硫酸浸出研究。实验室小型试验结果表明,在硫酸用量470 g/kg、液固比5∶2、搅拌强度200 r/min、浸出时间60 min、浸出温度25 ℃以及洗涤次数2次条件下,锌的浸出率达70%左右;采用此工艺参数进行了连续扩大浸出试验,锌总浸出率达到75.58%。浸出渣中含锌7.20%,主要以闪锌矿形式存在,可进一步通过浮选提取其中锌。
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  某浮选金精矿浸出工艺优化试验研究

  徐超, 陈艳波, 蔡明明, 孙海新, 韩路波

  矿冶工程. 2022, 42(1): 108-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.025

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  某浮选金精矿氰化浸出尾渣中Au品位1.58 g/t、Ag品位49.88 g/t,为了探索尾渣中目标矿物解离特征以及金、银未充分浸出的原因,对该浸渣开展了系统性工艺矿物学分析,结果表明,浸渣中裸露金含量占63.85%,这部分金在氰化浸出过程中属于可回收金;浸渣中有36.15%的金以包裹体形式存在,磨矿细度较粗是导致金金属流失的原因。在工艺矿物学研究基础上进行了浸出条件优化试验,确定适宜的金精矿浸出条件为:磨矿细度-0.037 mm粒级占95%、矿浆浓度50%、氰化钠浓度5 g/L、浸出时间36 h、溶氧度4.6 mg/L。在此条件下Au浸出率为99.30%,较现场生产提高1.73个百分点;银平均浸出率为64.41%,较现场生产提高24.41个百分点。
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  刚果(金)某铜钴矿含钴萃余液制备粗制钴盐的工艺及试验研究

  张志兵, 石玉臣, 张恩普, 张骄, 沈金灵, 孙剑

  矿冶工程. 2022, 42(1): 112-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.026

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  针对刚果(金)某铜钴氧化矿含钴萃余液,采用生石灰与氧化镁为沉淀剂、焦亚硫酸钠与压缩空气为氧化剂,经除杂、一段沉钴、二段沉钴等工序,制备了粗制氢氧化钴销售产品。结果表明,适宜的除杂工艺条件为: 生石灰浓度15%、反应时间5 h、反应pH=4.5、电位420 mV,此时除铁率达99.5%;一段沉钴适宜工艺条件为: 反应pH=8.0、反应时间6 h、氧化镁加入量(t_MgO/ t_Co)1.0,一段沉钴制备的氢氧化钴含钴45.6%;二段沉钴优化工艺条件为: 反应时间3 h、反应pH=9.0,二段沉钴渣含钴34.2%;将二段沉钴渣全部返回一段沉钴工序作反应晶种,最终钴盐产品钴含量39.65%,完全满足产品销售要求。
材料
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  富La、Ce混合稀土和Mg协同作用对Al-9.5Si合金组织演变的影响

  李天景, 王淼

  矿冶工程. 2022, 42(1): 117-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.027

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  为分析富La、Ce混合稀土(RE)和Mg元素协同作用对Al-9.5Si合金组织演变的影响,采用凝固曲线测试、金相显微镜与扫描电镜观察等手段对不同成分的Al-9.5Si合金样品的形核温度、微观组织形貌等进行了研究。结果表明,相比于单独加入RE或Mg,向Al-9.5Si合金中同时加入1.5%Al-10RE和0.4%Mg使合金变质后,其初生α-Al和共晶形核温度下降约50 ℃,且过冷度更大;晶粒尺寸和二次枝晶臂间距分别下降93.5%和38.5%,晶粒细化效果显著;共晶Si形貌由片状转变成性能更优的纤维状。
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  基于滑轮结构的多孔氧化石墨烯强韧化聚丙烯酰胺水凝胶制备

  庞茂璋, 黄佳, 唐秀之

  矿冶工程. 2022, 42(1): 122-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.028

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  以丙烯酰胺为单体,分别以多孔氧化石墨烯(HGO)和氧化石墨烯(GO)为交联剂,采用原位聚合法制备了多孔氧化石墨烯增强增韧聚丙烯酰胺水凝胶(PHH)和氧化石墨烯增强增韧聚丙烯酰胺水凝胶(PGH)。结果表明,GO和HGO都能同时提高水凝胶材料强度和韧性;但由于HGO与高分子链形成的特殊贯穿结构,相对GO强韧化水凝胶, HGO强韧化水凝胶强度和韧性提高更明显: PHH断裂伸长率高达4 847%,相较于PGH提高了1.9倍,断裂韧性提高了95%。研究成果为聚合物基复合材料的增强增韧提供了一种新的力学模型并具有重要推广意义。
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  Al-Sc-Zr-Er-Ti铝合金累积叠轧组织性能及织构研究

  王军亮, 尹登峰, 王华, 张申臣, 池国明

  矿冶工程. 2022, 42(1): 126-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.029

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  采用背散射电子衍射、X射线衍射、拉伸试验等手段研究了Al-Sc-Zr-Er-Ti铝合金室温累积叠轧过程中组织、性能与织构的变化。结果表明,累积叠轧使合金的大角度晶界比例提升,从而有效细化晶粒,4道次后合金超细晶粒平均晶粒尺寸达到0.83 μm,晶粒组织也更加均匀。随着叠轧次数增加,整体织构强度增加,沿α取向线的Brass{110}<112>、沿β取向线的Copper{112}<111>和S{123}<634>轧制织构随累积叠轧循环道次增加而明显增加,最终成为主要织构。合金强度在1道次叠轧后显著升高,然后随叠轧道次增加缓慢增加,而延伸率随叠轧道次增加呈下降趋势。4道次后,试样抗拉强度达到216.88 MPa,屈服强度达到199.48 MPa,延伸率为4.48%。
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  凝胶发泡法制备多孔NiTi合金及其性能

  张祺, 段柏华, 何志强, 刘新利, 王德志

  矿冶工程. 2022, 42(1): 131-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.030

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  以TiH2粉和雾化Ni粉为原料,采用凝胶注模发泡技术制备多孔镍钛合金,研究了琼脂及羟丙基甲基纤维素(HPMC)用量对浆料流动性、生坯强度及多孔合金孔隙结构与性能的影响。结果表明,琼脂用量对浆料黏度及生坯强度均有较大影响,随着其用量增加,浆料黏度及生坯强度均增加;适量提高HPMC添加量,对浆料黏度影响不大,但对提高生坯强度有利,且能显著影响发泡效果及后继烧结体孔隙结构。在此基础上,制备了孔隙率41.3%~56.5%、杨氏模量11.6~18.3 GPa、抗压强度113.2~280.6 MPa且具有多级孔隙结构的多孔NiTi合金,其孔隙结构及力学性能与人体骨相匹配。
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  锂离子电池Li₂FeP₂O₇正极材料的制备及其电化学性能

  孟禄超, 陈庆荣, 吴春桃, 王骞壹, 白世伟, 曾令伟, 刘洁群, 王佳琪, 钟胜奎

  矿冶工程. 2022, 42(1): 136-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.031

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  采用固相球磨法制备了Li2FeP2O7/C正极材料,研究了烧结温度、碳包覆含量以及碳源对其结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明: 高温固相烧结合成样品的适宜温度为680 ℃,以柠檬酸为碳源、碳包覆量为5%时,合成的Li2FeP2O7/C晶型完整,晶粒较小且均匀,0.1C倍率下的放电比容量可达102.6 mAh/g,0.5C倍率下的初次放电比容量可达83.4 mAh/g,循环30次后放电比容量为80.7 mAh/g,展现了较好的循环性能以及倍率性能。
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  稀土Er对Al-Cu-Mg-Ag合金微观组织和力学性能的影响

  谢浩宇, 刘志义, 赵娟刚, 曹靖, 宁国栋, 袁豪杰

  矿冶工程. 2022, 42(1): 140-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.032

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  通过室温拉伸和高温拉伸实验以及金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射测试,研究了稀土Er对Al-Cu-Mg-Ag合金微观组织和力学性能的影响。结果表明: Al-Cu-Mg-Ag合金中添加微量Er元素后,合金晶粒尺寸明显减小;Er在Al-Cu-Mg-Ag合金中以Al₈Cu₄Er相存在,没有观察到Al₃Er相;随着Er含量升高,Al-Cu-Mg-Ag合金中Ω相析出受到抑制,进而导致合金的室温和高温力学性能显著下降。
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  锂电池负极材料四氧化三钴的结构优化及其电化学性能研究

  曹彩玉, 冯艳, 曾婧, 王日初, 彭超群, 王小锋

  矿冶工程. 2022, 42(1): 144-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.033

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  以异丙醇作为溶剂,通过溶剂热法在不同反应时间下制备了前驱体碳酸钴,再采用高温煅烧法制备了超细纳米/微米多孔四氧化三钴粉末,研究了反应时间对前驱体碳酸钴及四氧化三钴的组成及形貌的影响,并测定了四氧化三钴负极材料电化学性能。结果表明,纳米/微米球(2~4 μm)由细小且均匀的四氧化三钴纳米颗粒和孔洞组成;以四氧化三钴作为锂离子电池负极材料,在0.5和1 A/g电流密度下,循环450圈后比容量分别保持在680和473 mAh/g,显示出优异的电化学性能。
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  退火温度及冷轧压下量对低碳铝镇静钢退火织构的影响

  飞尚才, 李志强, 蒋小霞

  矿冶工程. 2022, 42(1): 149-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.034

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  研究了退火温度及冷轧压下量对低碳铝镇静钢退火织构的影响。结果表明,在退火温度700 ℃、压下量70%时,γ织构明显增强;但压下率进一步增加,γ纤维织构反而减弱,并出现了较强的旋转立方织构。压下量70%和75%时,有利于深冲性能的{111}<110>织构和{112}<110>织构较强,而对冲压性能不利的旋转立方织构{100}<011>和高斯织构{011}<100>较少。压下量70%、退火温度700 ℃时,γ纤维织构大幅增强,冲压性能较好。
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  Ag-AgI/Bi₂WO₆光催化剂的制备及其光催化性能

  周晓燕, 汤洪波, 周健

  矿冶工程. 2022, 42(1): 152-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.01.035

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  采用水热法合成了Bi₂WO₆,并以Bi₂WO₆为载体负载AgI,用光诱导法制备了复合光催化剂Ag-AgI/Bi₂WO₆。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和选区电子衍射分析对制备的光催化剂样品进行表征,并通过光催化降解罗丹明B。研究了光催化剂Ag-AgI/Bi₂WO₆的光催化性能。结果表明,光催化剂Ag-AgI/Bi₂WO₆对罗丹明B的降解效果较好,降解率达到99.8%,重复使用5次后对罗丹明B的降解率为95.5%。光催化降解和重复性试验结果表明,负载Ag-AgI的复合光催化剂Ag-AgI/Bi₂WO₆较纯Bi₂WO₆展现出更优良的光催化活性,且具有良好的稳定性。