2022年, 第42卷, 第2期　
刊出日期：2022-04-25

  

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  2022年第2期目次

  《矿冶工程》杂志编辑部

  矿冶工程. 2022, 42(2): 0-0.

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采矿
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  基于数值模拟的高压采场卸压方案研究

  马春德, 谭观霜, 侯奎奎, 谢伟斌, 徐家庆

  矿冶工程. 2022, 42(2): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.001

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  为了安全开采含有较多采空区的矿体,制定了2种卸压方案,并采用FLAC^3D软件对矿体进行建模,模拟并分析了其卸压效果。结果表明,采用方案1(卸压巷道与凿岩巷道呈“非”字形、相邻卸压巷道间隔10 m)时,最小主应力在凿岩巷道两边及顶板附近分别从8 MPa和9 MPa降至5 MPa和8 MPa,最大主应力变化不大; 采用方案2(交错式开挖卸压巷道、相邻卸压巷道间隔20 m)时,最小主应力在凿岩巷道与卸压巷道的交汇处从8 MPa降至4 MPa,最大主应力在下层凿岩巷道顶板附近由24 MPa降至20 MPa。模拟结果表明,方案2的卸压效果优于方案1。小厂坝矿区按方案2进行卸压巷道施工,安全地完成了60万吨矿体开采。研究成果对巷道卸压的工程实践具有一定参考价值。
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  地下开采转露天复采复杂采空区顶板厚度的研究

  孙世国, 邓王倩, 刘维东, 邵树森, 肖剑

  矿冶工程. 2022, 42(2): 5-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.002

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  为研究地下采空区顶板厚度对后期露天开采的影响,以紫金山金铜矿地下开采转露天复采为研究背景,运用5种经典理论计算公式对单一采空区顶板厚度进行计算,得出了顶板厚度的优化值; 并结合FLAC^3D有限元软件分析了多个采空区相连时所需的顶板安全厚度,提出了最优的采空区矿房跨度取值。结果表明,采矿量相同时,采空区矿房跨度越小,顶板越稳定,最小安全顶板厚度越薄; 为提高开采效率及安全等级,可适当减小采空区的矿房跨度。
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  基于Sea-thru和Mask R-CNN的深海多金属结核图像处理

  邓君兰, 董澧辉, 宋伟, 赵小兵, 刘同木, 庞云天

  矿冶工程. 2022, 42(2): 9-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.003

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  利用现代图像处理技术探测矿区内矿物基本形态结构、分布状态以及多金属结核的其他赋存数据时,为了进一步提高深海矿物评估精度,提出了基于Sea-thru和Mask R-CNN相结合的深海矿物图像分割系统。实验结果表明,Sea-thru能够对海底矿物图像进行有效增强,还原衰退的矿物图像,Mask R-CNN可提高矿物颗粒分割准确率,进而获取更加准确的矿物颗粒信息,提升矿物资源的评估精度。
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  庙岭金矿采空区混合强度充填方法研究

  徐卫东, 张永亮, 陈晓利, 杨勇, 吴迪

  矿冶工程. 2022, 42(2): 14-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.004

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  以庙岭金矿某地下采场为工程背景,利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件分析了不同采空区处理方案对采空区和充填体围岩的影响。结果表明,充填采空区能有效缓解应力集中现象并控制岩层位移; 充填体力学性能是影响充填效果的重要因素; 在不改变现有采场参数和充填体参数基础上,使用混合强度充填体处理采空区方案可行。
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  考虑温度影响的充填料浆水平管流特性研究

  甘德清, 常英杰, 张友志, 薛振林, 刘志义

  矿冶工程. 2022, 42(2): 19-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.005

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  为探究不同温度下充填料浆水平管流特性,开展了流变实验以获取不同温度下充填料浆流变参数,基于流体力学理论提出了充填料浆管道输送基本假设,利用COMSOL软件建立水平管道模型,分析了温度对料浆流态、流速、管道压力及管输阻力的影响。结果表明,温度升高,充填料浆塑性黏度和屈服应力降低; 料浆在管道输送过程中壁面附近呈剪切流动,中部区域呈柱塞流动,随着输送距离增加,柱塞流动区范围逐渐减小,剪切流动区范围逐渐增大; 在剪切流动区,温度越高,流速越大,而柱塞流动区,温度越高,流速越小; 管道中压力沿径向存在明显压力梯度,越靠近底部压力越大,且温度越高压力越小; 20~40 ℃范围内,温度对管道输送起促进作用,温度与管输阻力呈线性关系,温度越高管输阻力越小。
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  嗣后充填多矿柱同时回采充填体侧向位移研究

  张爱卿, 李金云, 吴爱祥, 王贻明

  矿冶工程. 2022, 42(2): 24-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.006

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  以3个矿柱同时回采为例,运用FLAC^3D建立了有限元模型并进行分析,采用控制变量法研究了在不同的矿柱一次回采高度、矿柱跨度、矿房宽度和充填体强度条件下充填体侧向位移的变化规律。结果表明,3个矿柱同时回采时,充填体双侧侧向位移值大于单侧侧向位移值,充填体侧向位移最大值出现在回采矿柱高度中间位置,由靠近中央位置向两端逐渐减小; 充填体最大侧向位移值随着矿柱跨度和一次回采高度增加不断增大,与矿房宽度和充填体强度呈负相关,充填体侧向位移的影响敏感程度由大到小顺序为: 矿房宽度、矿柱跨度、一次回采高度及充填体强度。
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  基于SVR的隧道掘进光面爆破效果预测模型

  谢超群, 李启月, 刘玉丰, 魏新傲, 曾海登

  矿冶工程. 2022, 42(2): 28-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.007

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  为了提高隧道掘进光面爆破效果预测准确性,构建了基于支持向量机回归(SVR)的光面爆破效果预测模型。选取炮眼密集系数、最小抵抗线、光爆孔线装药量、光爆孔眼深度和岩石单轴抗压强度共5个影响因素作为输入参数,选取半眼率和超欠挖量共2个爆破效果评价指标作为输出参数,分别利用遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法对36组隧(巷)道爆破样本进行优化训练,对4组隧(巷)道爆破样本进行预测并与神经网络预测模型进行对比。结果表明,遗传算法优化效果较好。使用遗传算法的优化结果作为SVR预测模型最终参数,4组样本半眼率实测值与预测值相对误差分别为3.4%、6.1%、4.7%、6.2%,超欠挖量实测值与预测值相对误差分别为0、6.3%、4.0%、6.3%,优于神经网络预测模型,具有很好的准确性,能满足实际工程需要。
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  露天转地下房柱法开采扰动下采场稳定性研究

  王孟来, 李小双, 王运敏, 李启航

  矿冶工程. 2022, 42(2): 32-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.008

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  以云南晋宁周边典型的缓倾斜薄至中厚磷矿床露天转地下房柱法开采为研究背景,以层状岩质边坡与地下采场围岩及其上覆岩体组成的复合采动系统为研究对象,运用FLAC^3D数值模拟方法和相似材料模拟试验对坡高300 m矿山在不同开采阶段下覆岩采动响应应力演化特征、位移变化特征和塑性区分布特征进行了研究。结果表明,第三阶段矿体开挖后,数值模拟得出的顶板最大竖直位移沉降值为113.3 cm,相似模拟试验测得最大竖直位移沉降值为-5.62 mm,对应的实际工程最大竖直位移沉降值为112.4 cm,结果基本一致。随着采空区范围逐渐增大,采场覆岩受采动影响的区域也随之扩大,采场上覆岩层的最大位移沉降值及采动影响带均线性增大,并随矿体开挖推进而动态前移。
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  作业工况及喷射方式对气举输出的影响

  唐川林, 庹磊, 王霞光, 胡东, 王舒, 夏美丽

  矿冶工程. 2022, 42(2): 38-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.009

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  基于流体力学理论,从静力学角度,进行了气举管内压力分析,研究了不同作业工况及喷射方式对气举输出的影响,分析了气举输出特性随吸口下降深度的变化规律。结果表明,气举垂直作业存在固相与液相流量变化趋势相反的平衡段,吸口底部漏斗状坑径变大、局部流体加速、紊流增多,有利于固体颗粒的提升; 对称喷射方式固相空隙率更高,提升固体颗粒性能更好,而非对称喷射方式明显增强了气举吸口附近的局部扰动,更有利于采矿作业过程中液体提升。
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  基于GA-BP神经网络的采空区地表沉降预测模型

  阳俊, 曾维伟

  矿冶工程. 2022, 42(2): 42-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.010

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  为了提高采空区地表沉降预测准确性,选择上覆岩层弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角、开采深度、采高、矿体倾角和采场尺寸共8项影响采空区沉降的指标进行研究,通过遗传算法(GA)优化BP神经网络,构建了GA-BP神经网络采空区地表沉降预测模型,对采空区地表沉降趋势初步预测与分析。模型解算结果表明,相比传统BP神经网络预测模型,GA-BP神经网络预测模型在预测精度、拟合性能和收敛速度方面都有所提高。
选矿
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  球磨-细筛回路循环负荷对某钨矿石磨矿产品粒度分布的影响

  李瑞杰, 李茂林, 施佳, 崔瑞

  矿冶工程. 2022, 42(2): 46-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.011

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  通过控制磨矿时间改变返砂量,研究了实验室球磨-细筛回路循环负荷对某钨矿石磨矿产品粒度分布的影响。结果表明,循环负荷由100%提高至500%,磨矿时间由5.12 min减少至1.57 min,磨机生产能力由49.21 g/min提高至53.06 g/min。粒度分析结果表明,磨矿回路产品中过粉碎级别-0.01 mm粒级含量由18.62%降低至14.24%,可选级别-0.106+0.01 mm粒级产率由81.38%提高至85.76%,且变化幅度均随循环负荷提高而变缓。提高循环负荷降低了磨机总给矿粒度,减少了矿石在磨机内的停留时间,减轻了过粉碎,有效提高了钨矿石的磨矿效率。
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  离心选矿机重选回收细粒级钨锡矿物的试验研究

  张婷, 李平, 冯博, 李振飞

  矿冶工程. 2022, 42(2): 51-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.012

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  采用浮选脱硫-离心选矿机重选回收钨锡工艺综合回收广西某钨锡细泥中钨锡及伴生铜锌,并在条件试验基础上进行了全流程试验,获得了WO3、Sn品位分别为16.65%、9.28%,WO₃、Sn回收率分别为69.09%、59.58%的钨锡精矿,硫化矿中含Cu 1.65%、Zn 5.91%,回收率分别为85.49%、73.13%。
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  山东某铁矿提铁降硫试验研究

  刘旭, 杨晓, 彭泽友

  矿冶工程. 2022, 42(2): 55-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.013

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  针对山东某铁精矿中硫含量高的问题,进行了脱硫试验研究。采用浮选-弱磁选原则流程,同时兼顾现场生产条件,最终在磨矿细度-0.075 mm粒级占54.67%条件下,获得了产率2.47%、硫品位37.62%、硫回收率78.75%的硫精矿和产率53.57%、铁品位64.47%、含硫0.27%、铁回收率82.53%的铁精矿,实现了铁和硫的综合回收。研究结果可为选厂现场铁精矿降硫提供技术依据。
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  某低品位钼矿浮选回收试验研究

  宋鑫, 刘润清, 陈臣, 张庆鹏, 孙伟, 王长涛, 翟启林

  矿冶工程. 2022, 42(2): 59-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.014

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  为解决以煤油为捕收剂浮选某钼矿时捕收能力不足、回收率低的问题,以中性油与煤油复配成复合烃油作为辉钼矿的新型复合捕收剂,在原矿Mo品位0.125%、磨矿细度-0.074 mm粒级占55.11%、复合捕收剂用量100 g/t(煤油与中性油配比1∶1)条件下,可获得Mo品位45.20%、回收率83.04%的钼精矿; 与以煤油作捕收剂相比,其品位和回收率分别提高了1.50个百分点和4.31个百分点。
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  胶磷矿预先脱泥-浮选试验研究

  李宁, 刘润哲

  矿冶工程. 2022, 42(2): 63-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.015

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  某胶磷矿选厂入磨原矿中-0.074 mm粒级含量7.05%,这部分矿石一方面影响磨矿分级效果,另一方面影响浮选效果。为解决该问题进行了预选脱泥,即-0.074 mm粒级矿样直接浮选,而对+0.074 mm粒级矿样进行磨矿-浮选,结果表明,与原矿直接磨矿-浮选相比,脱泥磨矿效果可以提升8.90%,脱泥浮选产率提高了0.46个百分点,回收率提高了3.37个百分点,调整剂用量下降了0.64%,捕收剂用量下降了9.75%。
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  湖南某多金属矿钨锡同步浮选回收试验研究

  付广钦, 周晓彤, 邓丽红, 赵刚, 尚兴科

  矿冶工程. 2022, 42(2): 66-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.016

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  针对湖南某大型钨多金属矿有用矿物嵌布粒度细、矿物组成复杂、伴生锡资源品位低、矿物可浮性差、单独回收锡成本高等难题,在磨矿细度-0.074 mm粒级占82.35%条件下,采用自主研发的新型捕收剂GYX对WO₃品位0.34%、Sn品位0.089%的硫化矿浮选尾矿进行了1次粗选、3次扫选、5次精选的钨锡混合浮选,获得了WO₃品位38.11%、Sn品位3.87%的钨锡混合精矿,钨、锡回收率分别为74.05%、29.74%,实现了对钨锡矿物的同步回收。
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  新型捕收剂浮选山东某伴生铜矿试验研究

  张立刚, 欧阳崇钟, 李文风

  矿冶工程. 2022, 42(2): 70-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.017

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  采用新型捕收剂CYC-20对山东某伴生铜矿进行了浮选试验研究,试验室闭路试验获得了铜品位17.20%、回收率66.37%的铜精矿指标,工业试验可以获得铜精矿铜品位20.33%、回收率73.03%的优良指标,并解决了尾矿水中黄原酸根离子含量超标的问题。实践证明,CYC-20是一种优良的铜浮选捕收剂,具有良好的应用前景。
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  江西某难选铜钼矿浮选试验研究

  林清泉, 戴智飞, 曾令明, 童佳诚, 林智炜

  矿冶工程. 2022, 42(2): 73-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.018

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  对江西某难选铜钼硫多金属矿进行了浮选试验研究。采用铜钼等可浮-强化选铜-尾矿选硫的工艺流程,可获得铜钼混合精矿铜品位18.27%、钼品位0.45%,铜回收率81.03%、钼回收率59.83%,以及硫精矿品位47.32%、硫回收率85.58%的选别指标,实现了铜钼硫的综合回收。
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  兰坪低品位天青石矿浮选工艺研究

  张茂

  矿冶工程. 2022, 42(2): 77-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.019

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  为综合利用兰坪低品位天青石资源,对其进行了浮选工艺研究。结果表明,在磨矿粒度-0.074 mm粒级占94.85%、浮选温度30±3 ℃条件下,采用一粗二扫五精闭路浮选流程,获得了精矿产率32.47%、SrSO₄品位84.76%、回收率85.13%的技术指标。研究成果可为低品位天青石矿的工程应用提供技术支撑。
冶金
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  锂云母复合盐焙烧-水浸提取锂铷铯

  朱军, 徐翌童, 郭梅, 俞娟, 曹欢

  矿冶工程. 2022, 42(2): 80-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.020

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  采用复合盐焙烧-水浸工艺从锂云母中提取锂、铷、铯,研究了焙烧工艺参数及浸出工艺参数对锂、铷、铯浸出率的影响。结果表明,锂云母精矿焙烧时,复合盐焙烧效果优于单一盐添加剂,CaCl₂+Na₂CO₃组合添加剂具有焙烧时氯气排放少、焙烧矿浸出效果好等优点。从锂云母中回收锂、铷、铯,较佳的焙烧-浸出工艺条件为: CaCl₂+Na₂CO₃组合为焙烧添加剂,锂云母精矿∶CaCl₂∶Na₂CO₃(质量比)=1∶0.5∶0.2,锂云母精矿焙烧温度900 ℃、焙烧时间2 h,对焙烧矿进行室温水浸,浸出时间1 h、液固比2∶1,此时锂、铷、铯浸出率分别为86.64%、92.58%、85.37%。含锂浸出液经2次调节pH值净化除钙,升温至95 ℃后加入饱和Na₂CO₃溶液,结晶得到碳酸锂,样品纯度为99.08％,产品纯度及杂质含量达到一级碳酸锂标准。沉锂母液采用溶剂萃取法分离铷、铯,铯萃取率达到99%以上,铷洗脱率达到96%左右。
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  剪切解络-超滤分离金属关键指标预测与验证

  侯奔, 高静, 邱运仁, 王春育

  矿冶工程. 2022, 42(2): 85-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.021

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  根据剪切解络-超滤过程中金属离子的动态浓度关系和质量守恒定律,采用CodeBlocks17.12软件编写程序,建立了剪切解络-超滤工艺关键指标预测模型,实现了金属离子浓度、回收率、体积稀释倍数等指标的预测,并用实验加以验证。依次在转速800 r/min、1 400 r/min、3 000 r/min下回收模拟废水中43 μg/L的Co²⁺、995 μg/L的Ni²⁺和88 μg/L的La³⁺,3种金属的回收率均达99.8%以上时,超滤过程体积稀释倍数的预测值分别为7.0、7.5、5.75,实验值分别为7.5、7.25、6.25,可见预测值与实验值基本一致。本模型对研究方案制定和调整有实际指导意义。
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  氧化铝厂赤泥制备脱硫剂及其脱硫性能研究

  张腾飞, 康泽双, 刘中凯, 闫琨, 杨洪山

  矿冶工程. 2022, 42(2): 89-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.022

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  针对赤泥脱硫剂效率低和寿命短的问题,在水浴条件下利用Ca(OH)₂对赤泥进行热改性,获得了脱硫性能较好的热改性脱硫剂。适宜的水浴热改性条件为: Ca(OH)₂与赤泥质量比1∶1、温度60 ℃、时间6 h、液固比3∶1。脱硫实验结果表明,赤泥脱硫剂经3 h脱硫反应,脱硫效率从100%降到了45%; 热改性赤泥脱硫剂经10 h脱硫反应,脱硫效率从100%降到了92.2%。改性赤泥脱硫剂比表面积、孔容和孔径分别为25.6 m²/g、0.12 cm³/g和26.1 nm,远高于单一赤泥、Ca(OH)₂的相应指标。改性脱硫剂抑制了脱硫产物对脱硫剂孔道的堵塞,提高了脱硫剂使用寿命,具有优异的脱硫性能。
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  2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸用于稀土酸浸液络合沉淀除铝研究

  龙光武, 李金辉, 温耀儒, 褚宇航, 刘晋彪, 王瑞祥, 徐志峰

  矿冶工程. 2022, 42(2): 93-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.023

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  采用2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)从离子吸附型稀土矿石浸出液中络合沉淀除铝,考察了PBTCA用量、溶液pH值、反应时间以及反应温度对铝离子分离效果的影响。结果表明,在PBTCA与Al3+物质的量比为1∶5、溶液pH=4.5、反应温度30 ℃、反应时间10 min条件下,Al³⁺沉淀率达98.39%,而稀土损失率仅5.39%,除铝效果较好。
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  红土镍矿冶炼技术的全球专利信息分析

  余海军, 谢英豪, 李爱霞

  矿冶工程. 2022, 42(2): 96-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.024

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  对近20年来全球红土镍矿冶炼专利技术进行了统计,分析了专利申请趋势、申请人国别、主要申请人以及专利质量、发展趋势等。结果表明,在专利数量上,中国申请的专利最多; 在专利权人排名上,日本住友金属具备绝对优势; 在专利质量和布局上,日本、澳大利亚、巴西的企业专利已形成族群,布局较为完善。建议国内企业加强国外专利申请方面的布局,加大技术研发力度,积极申请节能降耗、绿色环保的红土镍矿冶炼技术专利。红土镍矿是主要的镍矿产资源,分析红土镍矿的专利技术可为我国镍资源发展战略提供重要依据。
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  砷碱渣/高砷锑烟尘协同脱砷及有价金属回收

  王文祥, 王晓阳, 方红生, 周裕高, 苏秋琼

  矿冶工程. 2022, 42(2): 102-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.025

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  采用砷碱渣代替碳酸钠与高砷锑烟尘进行协同脱砷并回收其中的有价金属。将碳酸钠、低砷碱渣、高砷碱渣分别与高砷锑烟尘按一定比例混合,通过焙烧-浸出-过滤工艺得到含砷浸出液和有价金属富集渣。结果表明,当原料配比分别为m_碳酸钠∶m_{高砷锑烟尘}=0.8、m_低砷碱渣∶m_{高砷锑烟尘}=3.0、m_高砷碱渣∶m_{高砷锑烟尘}=1.0时,砷浸出率分别为97.5%、96.9%、99.2%; 铅、锑浸出损失少而富集于浸出渣中,渣中有价金属总含量大于68.7%,且浸出渣中砷含量小于1.0%。该工艺砷脱除率高、有价金属回收率高,证明将堆存的砷碱渣直接用作脱砷剂,可以实现以废治废、资源回收,有效降低脱砷成本。
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  高氯高铁型四氯化钛除钒尾渣焙烧提钒工艺研究

  堵伟桐, 姜丛翔, 陈卓, 居殿春, 徐玉松

  矿冶工程. 2022, 42(2): 106-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.026

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  针对氯化法生产钛白粉工艺中除钒固体废弃物难以有效再利用的问题,研究了除钒尾渣钠化焙烧-水浸脱氯提钒工艺中Na₂CO₃添加量、焙烧时间及温度对钒浸出率的影响,实现高氯高铁型四氯化钛除钒尾渣资源的二次利用。结果表明,采用液固比10 mL/g的水洗工艺,可大幅降低尾渣中NaCl对沉钒率的影响; 水洗后的除钒尾渣在Na₂CO₃添加量20%、焙烧时间2 h、焙烧温度850 ℃条件下焙烧后水浸,钒浸出率达88.19%; 按NH₄⁺与V物质的量比2.5∶1向浸出液中加入(NH₄)₂SO₄,可得到NH₄VO₃,经干燥、焙烧可得到粉状V₂O₅产品,其品位超过99.7%,全流程钒元素回收率81.38%。
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  低品位氧化铜矿浸出液赤铁矿法除铁

  王益昭, 何贵香, 付怀飞, 潘彩健, 蒋学先, 范旷生

  矿冶工程. 2022, 42(2): 110-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.027

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  采用赤铁矿法脱除低品位氧化铜矿浸出液中的铁离子。结果表明,适宜的除铁工艺条件为: 反应温度180 ℃、初始硫酸浓度2 g/L、反应时间3 h、氧分压0.3 MPa、搅拌速度400 r/min,此时除铁率为95.2%,渣中铁、铜、硫含量分别为62.7%、0.14%、1.6%。
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  湿法炼锌过程中纳米级二氧化硅除氟技术工艺研究

  段良洪, 郭远贵, 刘伟, 王敏杰, 曹文法, 尹健夫

  矿冶工程. 2022, 42(2): 113-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.028

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  以工业水玻璃为原料,采用液相沉淀法制备了纳米级二氧化硅,并将其应用于锌电积液除氟。实验结果表明,未经焙烧处理的纳米级二氧化硅无除氟能力; 纳米级二氧化硅经400 ℃、4 h焙烧后,在加入量为锌电积液中F-质量的60倍、锌电积液硫酸浓度145 g/L、除氟温度40 ℃、除氟时间3 h条件下,纳米级二氧化硅吸附氟容量为13 mg/g,对锌电积液中氟脱除率达到78.05%,除氟后溶液含氟0.09 g/L,满足锌电积工序要求。
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  冶炼烟尘中氟、氯、溴和碘测定方法研究

  张晓娟, 魏伟, 杨林, 符招弟

  矿冶工程. 2022, 42(2): 117-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.029

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  通过优化冶炼烟尘样品前处理条件,采用离子色谱法,建立了冶炼烟尘中氟、氯、溴和碘4种元素的测定方法。结果表明,在碱熔温度700 ℃、碱熔时间60 min条件下,样品中氟、氯、溴和碘含量的测定准确度较高。对冶炼烟尘中的氟、氯、溴和碘分别进行了3组加标回收实验和6次平行实验,氟、氯、溴和碘加标回收率为85%～105%,相对标准偏差均小于6%,表明该方法重复性较好。
材料
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  太阳能电池钙钛矿材料模拟计算研究

  李达耀, 金成国, 黄伟新

  矿冶工程. 2022, 42(2): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.030

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  为了提高钙钛矿(ABX₃)晶体结构稳定性及其光电转换效率,采用第一性原理计算和CASTEP计算程序研究了CsPbI₃的3种同质异构体和B位、X位掺杂对材料结构稳定性和能带结构的影响。结果表明,3种同质异构体的结构稳定性依次为单斜结构、斜方结构、立方相结构,其中斜方相带隙为2.535 eV; X位掺杂时,F掺杂能大幅度提高带隙,CsPbI₃-F带隙值为2.659 eV,Br掺杂的CsPbI₃-Br带隙值为1.7 eV; B位掺杂可以有效提高立方相稳定性,其中Ca掺杂结构的结合能降低最为明显。
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  挖掘机斗齿用40Cr钢的半锻造余热淬火工艺研究

  谢志勇, 朱娟芬, 李鑫, 张计谋, 吴进, 赵明纯

  矿冶工程. 2022, 42(2): 125-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.031

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  提出了一种改进的“半锻造余热淬火”工艺生产挖掘机斗齿。“半锻造余热淬火”工艺的关键是确定完成珠光体转变的临界温度。系列实验结果表明,40Cr钢完成珠光体转变的临界温度为650 ℃。“半锻造余热淬火”工艺与“锻造余热淬火”工艺相比,可以获得更好的冲击韧性; 与“锻造常规淬火”工艺相比,可以节省能源和工时。
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  铜基合金水套综合热导率仿真分析

  王志刚, 王瑞祥, 徐明明, 张红亮

  矿冶工程. 2022, 42(2): 128-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.032

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  为考察合金管对铜基合金水套热导率的影响,建立了铜基合金水套综合传热数学模型,考察了合金管热导率对合金水套综合热导率、冷却水流速以及合金管热导率对合金水套本体与冷却水之间传热系数的影响。结果表明,设定冷却水流速为1.5 m/s时,随着合金管热导率增大,合金水套本体与冷却水之间的传热系数不断增大,合金管热导率从2 W/(m·K)增大到50 W/(m·K),水套本体与冷却水之间的传热系数增大近10倍,但当合金管热导率大于100 W/(m·K)以后,其对合金水套本体与冷却水之间的传热系数影响变小。在选择合金水套的合金材料时,建议其热导率控制在20~100 W/(m·K)。
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  轧制温度对大应变轧制Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Sc合金组织与性能的影响

  杨春洋, 孙有平, 何江美, 翟传田, 李旺珍

  矿冶工程. 2022, 42(2): 132-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.033

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  在不同温度下对Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Sc进行大应变轧制,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析及拉伸试验等研究轧制温度对合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,热轧温度400 ℃时,Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Sc铝合金再结晶充分,晶粒尺寸细小均匀,结合热处理可有效改善基体中第二相分布不均现象; 400 ℃热轧并T6态处理后合金综合力学性能较好,抗拉强度为455 MPa,伸长率为21.8%; 合金断裂形式为韧性断裂,断口上分布着大量细小的韧窝。
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  基于YOLO网络的无酸除鳞带钢表面缺陷实时检测

  宋紫棋, 毛桂庭, 侯奔

  矿冶工程. 2022, 42(2): 136-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.034

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  为了对无酸除鳞后的热轧钢带表面进行检测,建立了一整套无酸除鳞钢带表面缺陷数据集,然后通过改进的YOLO目标检测算法对缺陷数据集进行训练,得到了DF-YOLO检测模型。实验结果证明,DF-YOLO检测模型可以实现钢带表面缺陷的实时检测。
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  预热对集装箱用异种铝合金管-板焊残余应力的影响

  王新宇, 章陈浩, 王孟君

  矿冶工程. 2022, 42(2): 141-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.035

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  为降低铝制集装箱中异种铝合金焊的残余应力,采用预热方法对A356铝板和6061铝管进行熔化极惰性气体保护(MIG)焊接,利用ABAQUS有限元软件进行预热焊接模拟,分析不同预热温度及电流条件对残余应力及其分布的影响。结果表明,焊缝及近缝区存在较大的径向和周向残余拉应力,有限元模拟的应力分布与实测值基本吻合,验证了焊接模拟的有效性。施加焊前预热可小幅降低径向应力和轴向应力,但使焊件变形量增大。焊前预热并减小焊接电流可减缓母材升温及冷却速率,减小焊件不同区域温差,有效降低各向残余应力及焊件的变形程度。预热温度越高,残余应力降低越多,预热温度150 ℃时,相对未预热焊接样品的残余应力和变形量最大降幅可达40.8%和20.3%。
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  TiAl/不锈钢瞬时液相扩散连接接头界面组织及力学性能

  王红亮, 谢圣中, 杨庆山, 刘智雄

  矿冶工程. 2022, 42(2): 146-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.02.036

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  为制备TiAl/不锈钢复合构件,拓展二者应用领域,采用纯Ni箔/Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶箔片作为中间层实现了TiAl/不锈钢瞬时液相扩散连接,利用扫描电镜、能谱仪、万能试验机和显微硬度仪对接头进行显微结构和断口形貌观察、成分表征、剪切性能和显微硬度测试,研究了不同连接温度对接头微观组织及力学性能的影响规律。结果表明,所制备的TiAl/不锈钢接头致密且无气孔和未焊合等缺陷; 接头剪切强度随连接温度升高先增加后降低,1 100 ℃时接头剪切强度达到159.46 MPa; 接头剪切开裂发生在TiAl合金一侧的界面,呈脆性断裂特征。