2022年, 第42卷, 第3期　
刊出日期：2022-06-25

  

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  2022年第3期目次

  《矿冶工程》杂志编辑部

  矿冶工程. 2022, 42(3): 0-0.

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采矿
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  攀钢中沟湾尾矿库中线法筑坝工艺试验研究

  周科平, 杨于渲, 李杰林, 曾志飞, 毛德华, 徐寒冰

  矿冶工程. 2022, 42(3): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.001

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  为验证攀枝花中沟湾尾矿库中线法筑坝的工艺设计参数, 开展了中线法筑坝工业试验。进行了旋流器工况参数优化试验, 优选出满足现场筑坝试验条件的旋流器工作参数, 并分4层完成了试验坝体的构筑;对固结尾砂进行取样分析及物理力学测试, 同时在试验区域内布置浸润线在线监测系统, 以监测坝体水位线变化。结果表明, 试验底流粗砂含量高, 渗透性能较好, 固结强度高, 堆积坝坝体内的浸润线埋深较低, 符合设计规范要求。研究成果验证了中沟湾尾矿库中线法筑坝工艺和参数的可行性, 也为类似尾矿库中线法筑坝提供了借鉴。
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  某高寒高海拔矿山智能化建设探讨

  黄毅, 张燕, 黎常青

  矿冶工程. 2022, 42(3): 5-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.002

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  对国内某高寒高海拔矿山采冶项目进行了智能化建设设计, 以“无人、少人”开采、智能化运营为目标, 构建了以LTE 4G专网为基础的ICT平台、智能化支撑系统、生产自动化系统、管理信息化系统等智能化建设方案, 旨在打造装备与管理一流、智慧智能、本质安全、绿色环保、人文生态和谐的矿山开采-矿浆输送-冶炼一体化工程, 实现对该矿山项目的智能化开发。
  
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  地下金属矿山扇形中深孔孔网参数优化研究

  李林军, 史秀志, 胡洪文, 党建东, 刘增辉, 王衍海

  矿冶工程. 2022, 42(3): 10-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.003

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  为改善某地下金属矿山爆破块度不均匀问题, 对扇形中深孔孔网参数进行了优化, 对不同孔距和排距进行了模拟分析。结果表明, 孔距1.6~2.0 m、排距不大于1.6 m时可以取得良好的爆破效果;对比监测点的等效应力峰值后推断顶底板的稳定性以及爆破块度, 综合考虑凿岩成本和炸药单耗, 最终选择孔网参数为: 孔距1.8 m、排距1.6 m。现场爆破结果表明, 与原有孔网参数爆破效果相比, 应用优化后的孔网参数爆破所得矿石D₂₀提高了37%、D₈₀下降了41%。
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  露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌数值模拟研究

  姜安民, 董彦辰, 江学良, 熊奇伟, 王飞飞

  矿冶工程. 2022, 42(3): 14-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.004

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  以某金属矿山露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌为研究背景, 采用三维数值模拟研究方法展现了矿体开采过程中围岩塑性区发展过程, 并分析了围岩塑性区分布的变化规律。结果表明: ① 空区上部岩层主要以拉伸破坏模式为主, 其他部位岩层主要以剪切破坏为主, 西部边坡坡面的一侧已经与地下采空区塑性区相互贯通。② 东部矿体采用充填法开采, 一定程度上控制了地表塌陷;产生塑性区的部位为西部边坡和靠近西部边坡的露天采场底部。③ 开采前期西部矿体在西部边坡坡面和露天采场底部产生的塑性区较多;开采后续水平矿体对地表塑性区的产生影响不大。④ 模拟矿体开采过程, 可将产生的塑性区划分为3个阶段, 有2个突变点: 第1个阶段对应西部边坡开始出现裂缝、局部垮塌滑坡;第2阶段对应边坡出现较大范围垮塌滑坡、露天采场底部出现裂缝、西部边坡脚出现塌陷孔洞;第3阶段塑性区占比逐渐增加。研究成果可为矿山滑坡治理和矿山安全生产提供参考。
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  淹没高压水射流清洗地浸生产井过滤器的数值分析

  钟林, 雷洁珩, 李兴镇, 雷泽勇, 邓健, 雷林

  矿冶工程. 2022, 42(3): 18-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.005

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  采用数值模拟方法, 利用Fluent软件对300 m水深的淹没高压水射流清洗地浸过滤器的流场特性进行分析, 对比了不同喷嘴直径、喷嘴压降、冲击偏角和冲击靶距对污垢的冲击压力、剪应力、有效去污面积等去污指标的影响。结果显示, 喷嘴直径从1.0 mm增至2.0 mm, 射流最大冲击压力、最大径向速度和有效清洗长度分别增加22.15%、27.59%和905.46%;增大喷嘴压降会增强射流冲击压力, 提高射流去污能力;适当增大冲击偏角可以增强靶面剪应力, 冲击偏角 30°左右时去污效果较好;有效去污面积随冲击靶距增加整体呈先增大后减小的趋势。数值仿真分析结果表明, 采用淹没高压水射流去除地浸生产井过滤器上的堵塞物是可行的。分析数据可为清洗喷嘴的设计及清洗工作参数的选取提供一定参考依据。
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  花江北盘江大桥六枝岸高陡边坡稳定性评价

  李军伟, 胡弘毅, 梅松华, 任虎程, 贺建清

  矿冶工程. 2022, 42(3): 23-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.006

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  基于六枝岸边坡工程地质特征及可能出现的边坡变形破坏形式, 利用工程类比和经验方法初步确定边坡岩土体物理力学参数;采用极限平衡分析和三维有限差分方法分别分析了花江北盘江大桥六枝岸边坡的稳定性。结果表明, 各工况条件下, 二维、三维稳定性分析结果规律一致, 均满足边坡稳定性设计要求, 且有一定安全裕度;边坡各剖面的失稳模式基本以近似圆弧型整体失稳;相较于二维极限平衡法, 三维有限差分强度折减法计算得到的安全系数略大。
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  深部矿体开采对隔离矿柱及回填体的稳定性影响研

  刘洋, 刘晓光, 侯奎奎, 吴钦正

  矿冶工程. 2022, 42(3): 29-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.007

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  根据某矿山开采实际, 利用PFC^2D建立了崩落法和充填法开采深部矿体的数值模型, 分析了2种方法回采深部矿体对上部隔离矿柱及回填体稳定性的影响。结果表明, 崩落法回采时, 上部隔离矿柱发生了破坏, 上盘地表出现拉应力集中, 塌陷区回填体和围岩发生较大沉降;隔离矿柱破坏前, 回填体和围岩的应力和位移变化不大;隔离矿柱破坏后, 上下盘地表的水平拉应力随开采深度增加逐渐增大, 且隔离矿柱的水平应力发生显著跌落。充填法回采时, 隔离矿柱未出现整体破坏, 上下盘地表未出现明显塌陷, 上下盘地表和回填体的水平应力变化不大, 但塌陷废石和隔离矿柱的水平应力随矿体开采深度增加而增加。研究结果可为矿山塌陷区和采空区治理以及深部资源安全开采提供科学依据。
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  基于LCA方法的二氧化碳爆破环境影响分析

  许小泉

  矿冶工程. 2022, 42(3): 36-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.008

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  为了考察二氧化碳爆破的环保性能, 采用生命周期评价(LCA)方法分析了从原材料和能源生产、致裂器加工组装、现场爆破和最终废弃物处置全阶段所造成的环境影响, 定量地得出了生命周期影响评价结果。结果表明, 二氧化碳爆破生命周期对海洋生态毒性方面的环境影响程度最高, 其次是淡水生态毒性、淡水富营养化、金属资源枯竭以及人类毒性。在二氧化碳爆破整个生命周期中, 主要污染环节是包括钢铁生产过程和电能生产过程在内的原材料和能源生产阶段, 对环境影响的贡献占比超过50%。通过与传统爆破方法生命周期评价对比发现, 二氧化碳爆破并不比传统爆破方法更清洁环保, 反而对水体造成了巨量污染, 需要引起重视并进一步改进。
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  不同角度弯管输送料浆不淤流速的研究

  王忠昶, 王彦文, 夏洪春

  矿冶工程. 2022, 42(3): 41-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.009

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  为了研究煤矸石充填料浆在不同角度弯管中不淤流速的变化, 采用Fluent软件模拟了充填料浆在管道内的输送过程, 分析了煤矸石料浆在各角度弯管中的流速特征、管道出口截面处的矸石颗粒沉降状况, 由此得出了不同入口速度下料浆在不同角度弯管中的不淤流速。结果表明, 料浆在75°、90°和105°弯管中的不淤流速分别为1.8 m/s、1.7 m/s和1.5 m/s, 即料浆的不淤流速随弯管角度增大而减小;弯管角度越大, 料浆在弯管中的阻力作用越小, 则料浆流速越快, 使得矸石颗粒的沉降有所缓解。
选矿
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  低碱混合浮选提高某铅锌矿中金浮选指标的工艺研究

  荆念文, 刘润清, 王长涛, 林上勇, 孙伟, 宋鑫

  矿冶工程. 2022, 42(3): 46-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.010

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  为了提高湖南某硫化铅锌矿中金浮选指标, 采用低碱混浮工艺, 粗选取消石灰、硫酸锌等对金有抑制作用的药剂, 采用铅硫混浮-铅硫分离-硫精矿脱锌-锌浮选工艺, 以丁铵黑药和乙黄药为组合捕收剂, 使金矿物尽可能地富集到方铅矿中。闭路试验获得铅精矿中金品位17.60 g/t、回收率45.22%;硫精矿中金品位10.00 g/t、回收率45.51%;总金回收率达到90.73%, 较原有工艺大幅提高。
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  选冶联合回收风化型钒钛铁矿试验研究

  刘超, 刘勇, 刘牡丹, 陈志强, 吕建芳, 吕昊子

  矿冶工程. 2022, 42(3): 51-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.011

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  针对某风化型钒钛铁矿中铁矿物与钛矿物嵌布关系十分密切、密度和比磁化系数接近、选矿难以分离的特点, 采用选冶联合工艺进行了回收试验研究。结果表明, 利用磁选实现了钒钛铁矿物的预先富集, 对钒钛铁粗精矿进行闪速磁化焙烧拉大了铁矿物与钛矿物的比磁化系数差距, 为选矿分离创造了条件。选冶联合工艺全流程试验取得了TFe品位61.06%、V₂O₅含量1.03%, TFe和V₂O₅回收率分别为73.12%和76.43%的含钒铁精矿和TiO₂品位50.96%、回收率40.40%的钛精矿。该工艺实现了钒、钛、铁的综合回收。
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  四川某晶质石墨矿选矿试验研究

  孔德才, 陈超, 朱颖, 吴得强, 郑娟, 龙波

  矿冶工程. 2022, 42(3): 55-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.012

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  针对四川某典型晶质石墨矿, 采用破碎、高压辊磨、1 mm筛分、5次再磨、6次精选流程进行了实验室试验研究, 并在此基础上进行了半工业扩大连续稳定试验, 获得了固定碳含量95.22%、产率5.14%、回收率88.05%的高碳石墨。研究成果可为同类型石墨矿床选矿提供技术支持。
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  钙镁离子对长石和绿帘石浮选的影响及其作用机理

  曾维伟, 刘旭

  矿冶工程. 2022, 42(3): 59-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.013

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  通过小型浮选试验、动电位测试、吸附试验、溶液化学计算和红外光谱分析等手段研究了油酸钠体系下Ca²⁺和Mg²⁺对长石和绿帘石浮选的影响。结果表明, 纯净的长石和绿帘石矿物几乎不浮, 加入Ca²⁺、Mg²⁺后, 矿物可浮性得到改善;钙镁离子主要以Ca²⁺、CaOH⁺、CaCO₃(s)和Mg²⁺、MgOH⁺、MgCO₃(s)形式吸附在矿物表面;油酸钠和钙镁离子在长石和绿帘石矿物表面存在静电吸附, 且钙镁离子可以促进油酸钠在矿物表面的吸附。
  
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  某钾化蚀变岩型低品位金矿选矿试验研究

  杨悦增, 刘慧, 孙其飞, 王路平, 臧文优, 王文辉, 段明铭

  矿冶工程. 2022, 42(3): 64-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.014

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  对河北某钾化蚀变岩型低品位金矿进行了选矿试验研究。在磨矿细度-0.074 mm粒级占65%条件下, 采用一次粗选两次扫选一次精选闭路浮选, 获得了金精矿金品位43.47 g/t、金回收率82.70%的良好指标, 为现场清洁生产和矿产资源高效利用提供了技术依据。
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  康家湾铅锌金银矿预选抛废工艺研究及应用

  何从行, 欧也斐, 颜顺德

  矿冶工程. 2022, 42(3): 67-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.015

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  采用X射线矿石智能分选机对康家湾铅锌金银矿石进行了预选抛废试验, 并在小型试验基础上建成了一条预选抛废生产线。该生产线自使用以来, 平均抛废率12.38%, 废石平均含铅0.16%、锌0.18%、硫0.98%、金0.28 g/t、银6.06 g/t, 生产指标优于设计指标。预选抛废技术可预选抛除废石, 减少进入选矿流程的矿石量, 可降低选矿成本, 并延长尾矿库使用年限, 为矿山可持续发展提供了保障。
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  磁性活性炭的制备及其对选矿废水中丁基黄药的去除研究

  刘楚玉, 黄自力, 袁晨光, 朱超波, 肖硕, 黄涛

  矿冶工程. 2022, 42(3): 70-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.016

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  通过共沉淀法将Fe₃O₄负载在活性炭上, 制备磁性活性炭MAC, 解决了普通活性炭存在的分离回收困难问题。将其用于吸附选矿废水中的丁基黄药, 考察了吸附时间、吸附剂用量和pH值等因素对吸附性能的影响, 结果表明, 在pH=7、吸附时间3 h、丁基黄药浓度100 mg/L、MAC用量0.6 g/L条件下, MAC对丁基黄药的去除率达99.73%。MAC对丁基黄药的吸附满足二级动力学方程和Langmuir等温模型。通过磁力对MAC进行回收, 回收率达98%。5次重复使用后MAC对丁基黄药去除率仍有76.59%, 是一种经济环保的吸附剂。
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  国外某高硫铁矿提铁降硫试验研究

  马崇振

  矿冶工程. 2022, 42(3): 76-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.017

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  国外某高硫铁矿中铁主要赋存于磁铁矿中, 硫主要赋存于磁黄铁矿和黄铁矿中。为合理开发利用该矿石, 采用阶段磨矿-阶段磁选获得高硫铁粗精矿, 进而采用反浮选脱硫工艺进一步提纯铁精矿。结果表明, 采用磁选-反浮选联合工艺, 实验室闭路试验获得了铁精矿铁品位67.09%、铁回收率69.80%、硫含量0.047%、硫脱除率97.35%的选别指标。
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  高压辊磨对低品位金矿浮选的影响研究

  朱泊翰, 张鹏羽, 欧乐明, 周为民, 马西骑

  矿冶工程. 2022, 42(3): 80-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.018

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  湖南某金矿采用常规破碎工艺, 存在粗粒解离不充分、细粒过磨等问题, 导致目的矿物损失在尾矿中, 影响金浮选回收指标。为解决该问题, 采用高压辊磨工艺取代现场常规破碎工艺, 促进目的矿物选择性解离。结果表明, 相较于常规破碎处理, 在相同的磨矿细度(-0.074 mm粒级含量52%)条件下, 经高压辊磨处理后, 磨矿效率提高了14.3%, 金解离度提高了5.60个百分点;经过一粗二精三扫浮选, 可获得金品位55.21 g/t、回收率94.41%的金精矿。
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  某含铜金银多金属硫化矿尾矿资源综合利用试验研究

  杨文寿

  矿冶工程. 2022, 42(3): 84-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.019

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  对某含铜金银多金属硫化矿尾矿进行了综合利用试验研究。该尾矿主要有价元素为Cu、Au和Ag, 含量分别为0.16%、0.36 g/t、62.74 g/t, 主要金属矿物为黄铁矿和黄铜矿, 金、银主要分布于黄铜矿中, 其次分布于黄铁矿中。采用磨矿-铜硫混合浮选-铜硫分离浮选工艺回收尾矿中的有价组分, 开展了磨矿细度、矿浆pH值、分散剂用量、捕收剂用量等浮选条件试验, 确定了相关工艺参数, 闭路试验获得了铜精矿产率0.68%, Cu品位18.96%、Au品位36.75 g/t、Ag品位5286.37 g/t, Cu回收率80.58%、Au回收率69.42%、Ag回收率58.79%;硫精矿产率3.39%, S品位37.16%、Cu含量0.28%、Au含量2.05 g/t、Ag含量306.81 g/t, S回收率78.24%、Cu回收率5.93%、Au回收率19.30%、Ag回收率17.01%;实现了堆存尾矿中Cu、Au、Ag、S等有价元素的高效综合利用。
  
冶金
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  蒸发结晶法深度净化硫酸锰工艺研究

  杨攀, 王家伟, 王松, 杨春元, 王海峰

  矿冶工程. 2022, 42(3): 88-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.020

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  采用蒸发结晶法对硫酸锰深度除杂, 研究了结晶率、加热温度、溶液浓度、搅拌速度、结晶次数对硫酸锰结晶净化效果的影响。结果表明, 结晶率24%、加热温度130 ℃、溶液浓度600 g/L、搅拌速度700 r/min条件下, 一次结晶时硫酸锰中Ni、Ca和Na元素去除率均大于70%, Co去除率大于60%。相同条件下, 仅改变结晶率至65%, 经4次结晶净化可得到电池级硫酸锰一等品。
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  磷酸铁前驱体制备方法研究进展

  任相宇, 刘少葵, 刘勇奇, 巩勤学

  矿冶工程. 2022, 42(3): 92-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.021

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  介绍了动力电池原材料磷酸铁的类别及结构性质, 探讨了近年国内外制备磷酸铁前驱体的方法(共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法、氧化沉淀法和超声化学法等)以及各方法的优缺点。研究内容对磷酸铁前驱体的产学研发展具有一定指导意义。
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  含铀难浸碱渣加温加压强化浸出试验研究

  周龙, 王清良, 刘进平, 张聪, 雷治武, 王红强, 胡鄂明

  矿冶工程. 2022, 42(3): 96-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.022

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  采用加温加压强化手段浸出某难浸碱渣中铀, 研究了难浸碱渣粒度、用水量、浸出温度、浸出时间对铀浸出率的影响。结果表明: 在难浸碱渣原样粒度-0.074 mm、碱渣质量∶浓硝酸体积∶用水量为1∶5∶6、浸出温度150 ℃、浸出时间2 h时加压加温浸出, 难浸碱渣的质量从100 g降到45 g以下, 渣中铀含量由1.47%降到0.52%以下, 铀浸出率可达85%。此工艺具有铀浸出率高、渣易过滤的特点, 对现场处理难浸渣具有指导意义。
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  大洋多金属结核低温氢还原-湿法冶金联用回收有价金属

  周小舟, 黄宗朋, 沈裕军, 彭俊, 蔡云卓, 钟山, 沈凌畅, 朱安宇

  矿冶工程. 2022, 42(3): 100-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.023

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  以大洋多金属结核为原料, 采用低温氢还原-湿法冶金联用工艺回收有价金属, 湿法冶金过程包括硫酸浸出、M5640萃取铜、针铁矿法除铁、P204萃取除锌、HBL110萃取回收镍。在HBL110萃取回收镍过程中, 考察了平衡pH值、相比O/A等因素对萃取镍的影响, 并绘制了镍萃取与反萃平衡等温线。结果表明, 采用50%HBL110+50%磺化煤油组成的有机相, 经过6级逆流萃取-4级逆流洗涤, 镍萃取率达99.85%, 除钴外, 杂质金属Mn、Ca、Mg、Al基本不被萃取。负载有机相经5级逆流反萃, 镍反萃率达98.53%。
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  过硫酸盐氧化碱浸低品位铜精矿提取钼

  王铁墨, 刘志雄, 李飞, 李琴香, 李光英, 刘嘉琪, 张敬森, 段晓月

  矿冶工程. 2022, 42(3): 104-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.024

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  以过硫酸钠为氧化剂, 在碳酸钠溶液中从低品位铜精矿中提取钼。运用单因素实验法, 探讨了搅拌速度、过硫酸钠和碳酸钠初始浓度、浸出时间、温度和液固比等因素对氧化碱浸提取钼的影响。结果表明,铜精矿氧化碱浸提取钼的优化条件为: 搅拌速度500 r/min, 浸出温度50 ℃, 碳酸钠初始浓度2.5 mol/L, 过硫酸钠初始浓度0.7 mol/L, 液固比10 mL/g, 浸出时间4.0 h, 在此条件下钼浸出率达97.10%。
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  金盏菊和龙葵对土壤中镉的耐受性和富集特征研究

  韦春媛, 严青

  矿冶工程. 2022, 42(3): 108-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.025

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  选取龙葵和金盏菊为实验植物, 通过温室盆栽实验, 探究2种植物对重金属镉耐受性以及在不同土壤镉浓度下富集系数和转移系数等的变化。结果表明, 龙葵和金盏菊都对镉有良好的耐受性。镉对龙葵和金盏菊生长发育有一定程度促进作用, 能增加其株高和生物量。金盏菊和龙葵都是镉的高积累植物, 地上部分和根部的积累系数均大于1。龙葵的转移系数随着土壤镉浓度增加而先增加后减少,最大为3.98;金盏菊的转移系数随着土壤中镉浓度增加而显著减少。
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  湿法炼锌净化渣碱浸提锌试验研究

  马福宝, 陈晨, 雷占昌

  矿冶工程. 2022, 42(3): 112-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.026

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  采用碱浸法处理湿法炼锌净化渣, 研究了碱浓度、浸出时间、浸出温度、碱渣比等工艺参数对净化渣中锌浸出率的影响。结果表明, 适宜的碱浸条件为: 碱浓度300 g/L、浸出时间40 min、浸出温度110 ℃、碱渣比12 L/kg, 此条件下锌浸出率达95.8%, 实现了净化渣中锌的高效提取。
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  某进口软锰矿还原焙烧、浸出实验研究

  邹廷信, 聂程, 毛拥军

  矿冶工程. 2022, 42(3): 115-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.027

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  根据某进口软锰矿石中锰矿物的赋存形态, 进行了还原焙烧、硫酸浸出工艺实验研究。结果表明, 适宜的还原焙烧条件为: 还原剂烟煤加入量(相对锰矿质量)12%、焙烧温度900 ℃、焙烧时间 60 min, 该条件下所得焙烧矿在液固比9∶1、硫酸浓度120 g/L、搅拌速度450 r/min条件下浸出时间60 min, 锰浸出率达96.83%。该工艺可为进口软锰矿的利用提供技术依据。
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  铜冶炼烟尘的综合利用

  牛建军

  矿冶工程. 2022, 42(3): 118-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.028

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  以铜转炉烟尘为原料, 采用高压酸浸工艺回收有价金属和脱除砷。结果表明, 在硫酸浓度4 mol/L、浸出温度100 ℃、浸出时间2 h条件下, 烟尘中砷、铁和铜浸出率分别为94.14%、93.80%、91.80%, 浸出渣主要物相为硫酸铅(PbSO₄);通过氧压沉砷处理浸出液, 使溶液中铁和砷形成臭葱石(FeAsO₄·2H₂O)而固化;沉砷后液主要物质为Cu²⁺和SO₄^2-, 可用于电解回收铜。该工艺可以实现铜烟尘中有价金属的综合回收, 同时将砷以臭葱石形式固化, 减少对环境的污染。
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  代汞缓蚀剂用氧化铟粉末的制备

  张梅英, 张松, 简春晖

  矿冶工程. 2022, 42(3): 121-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.029

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  采用沉淀法, 以精铟、硝酸、氨水为原料, 纯水为底液, 制备出了纯度、粒度和分散性良好的氢氧化铟沉淀物, 该沉淀物经过喷雾干燥、煅烧得到符合代汞缓蚀剂用粉末状氧化铟。沉淀法制备氧化铟粉末的适宜工艺为: 反应温度85 ℃, 硝酸铟溶液中铟离子浓度0.8 mol/L, 硝酸铟溶液滴加速度400 mL/h, 机械搅拌转速900 r/min, 煅烧温度850 ℃, 煅烧时间2 h。此工艺条件下所得氧化铟样品纯度高于99.99%, 粒度分布均匀, 各杂质含量符合国家标准, 满足电池代汞缓蚀剂的使用要求。
材料
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  PCBN刀具材料的性能及切削20CrMnTi合金钢试验研究

  倪红海, 纪飞飞, 陈友广, 聂佳梅

  矿冶工程. 2022, 42(3): 125-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.030

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  以CBN为原料、TiCN和Al为结合剂, 在1550 ℃、5.5 GPa高温高压条件下合成了不同CBN含量的PCBN刀具材料。对PCBN刀具材料进行了显微结构观察、力学性能(磨耗比、硬度)以及高速精密切削20CrMnTi合金钢的切削性能检测。结果表明, PCBN刀具材料的结合剂均匀分布在CBN颗粒周围, 致密性良好;PCBN刀具材料的硬度、磨耗比与CBN含量成正比, CBN含量70%时, PCBN的硬度和磨耗比均最大, 分别为32.97 GPa和7400;高CBN含量的PCBN刀具使用寿命更长。切削试验结果表明, PCBN刀具高速切削20CrMnTi合金钢时的磨损是黏结磨损、氧化磨损、扩散磨损以及局部剥落等各种磨损机制综合作用的结果。
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  锂离子电池三维多孔微米硅负极研究进展

  习小明, 张君, 涂飞跃, 杨乐之, 封青阁

  矿冶工程. 2022, 42(3): 129-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.031

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  从微米硅的金属辅助化学刻蚀、微米硅基合金酸刻蚀、微米SiO材料歧化酸刻蚀、微米SiO₂的镁热还原制备三维多孔微米级硅负极材料方法出发, 概述了锂离子电池三维多孔微米硅负极的研发进展。基于微米颗粒构建三维多孔微米硅负极多孔化设计, 可以减少工序、保证较高压实密度, 微米多孔硅的孔隙预留了硅锂化后体积膨胀空间, 硅负极材料循环稳定性得到提升;其中镁热还原法制备多孔微米硅无需使用有毒试剂, 且原料来源广泛、价格低廉、工序简短、易于规模化生产, 该法制备的三维多孔微米级硅负极材料有望成为下一代硅基负极材料。
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  高速列车车顶铜导体压接开裂原因分析及改进措施

  鲁海洋, 刑孟哲, 陈建芳, 崔志国, 王森, 任鹏禾, 蔡圳阳, 肖来荣

  矿冶工程. 2022, 42(3): 134-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.032

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  针对铜导体压接过程中出现的开裂失效现象, 通过分析微裂纹与压接显微组织, 结合有限元计算压接后铜导体等效应力应变, 确定了开裂原因, 并采用结构优化与去应力退火消除开裂倾向、提高加工质量。结果表明: 压接过程使铜导体内壁产生了严重的压缩变形, 等效应变高达0.985, 等效应力达458 MPa。内壁压应力集中超过了铜导体材料的极限强度, 产生了微裂纹进而导致压接开裂现象。在铜导体内套入外径19 mm、壁厚2~4 mm的小管进行压接, 可以达到无间隙无过盈的良好配合, 有效降低铜导体的应力应变, 消除铜导体压接开裂现象。压接后铜导体进行300 ℃退火2~3 h, 可以有效消除残余应力并保持较高硬度及力学性能, 提高了铜导体的加工质量。
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  活性炭/地质聚合物复合微球吸附剂的制备及其对刚果红和结晶紫的吸附研究

  薛兴勇, 李华成, 苏俏俏, 刘松洋, 韩要丛

  矿冶工程. 2022, 42(3): 138-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.033

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  以活性炭和偏高岭土为原料、水玻璃和氢氧化钠为激发剂, 采用悬浮固化法制备了活性炭/地质聚合物复合微球(GMC)吸附剂, 通过X射线衍射仪、扫描电镜和紫外-可见分光光度计研究了其微观结构以及对刚果红(CR)和结晶紫(CV)的吸附性能。结果表明, GMC的吸附性能随活性炭添加量增加而提高, 活性炭添加量为30%时, 其对CR和CV的吸附过程符合Langmuir吸附模型和准二级动力学模型, 理论最大吸附量分别为61.88 mg/g和104.06 mg/g, 循环再生使用5次后对CR和CV的去除率依然可达71.73%和75.65%。
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  淬火配分-深冷复合处理下NM300耐磨钢微观组织与性能研究

  陈军明, 孔令男, 尹臣男, 胡雨灿, 陈志国

  矿冶工程. 2022, 42(3): 143-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.034

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  利用扫描电子显微镜、室温拉伸、室温冲击、往复式摩擦磨损实验等手段, 研究了淬火配分-深冷复合处理对NM300低合金耐磨钢微观组织、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明: 经淬火配分-深冷复合工艺处理后, 耐磨钢微观组织由马氏体/贝氏体、铁素体及残余奥氏体组成;相较于淬火配分处理, 淬火配分-深冷复合处理提高了耐磨钢的抗拉强度、硬度和冲击韧性, 强塑积达到17 GPa·%以上, 冲击韧性提升了5.97%, 耐磨性提升了29.0%。
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  退役晶硅光伏组件回收技术研究进展

  张建文, 王海东, 梁汉, 张胜广, 刘浪, 马崇振

  矿冶工程. 2022, 42(3): 147-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.035

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  在介绍晶硅光伏组件结构组成基础上, 分析了国内外光伏组件回收法律法规及专利申请情况、退役晶硅光伏组件回收方法和光伏组件回收应用研究进展。针对当前退役晶硅光伏组件回收现状和遇到的难题, 对我国退役晶硅光伏组件回收技术研究与开发提出了合理建议。
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  选区激光熔化成形316L不锈钢组织控制研究

  陈伟栋, 汪冰峰, 朱协彬, 陈浩宇, 张东坤

  矿冶工程. 2022, 42(3): 153-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.036

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  采用选区激光熔化技术, 制备了316L不锈钢3D打印样品, 研究了3D打印体能量密度、微熔池结构和拉伸性能之间的相关性。结果表明, 在实验范围内(打印体能量密度从92.59 J/mm3增大到162.04 J/mm³), 3D打印样品抗拉强度先增大后下降, 体能量密度145.83 J/mm³时, 抗拉强度达到峰值498.48 MPa。熔池的形貌和尺寸与体能量密度相关, 熔池近似面积随体能量密度提高先增大后降低。3D打印样品室温拉伸性能与微熔池的形貌结构有明显相关性, 在拉伸过程中会沿熔池边界发生破坏, 熔池近似面积越大, 熔池边界占比小, 样品抗拉强度相对较高。研究结果可为调控3D打印样品微观组织、改善材料性能提供参考。
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  ±800 kV换流站逆止阀扭转弹簧断裂原因分析

  黄蓉, 谢亿, 王军, 曹先慧, 胡钰婧, 冯超

  矿冶工程. 2022, 42(3): 158-161. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.03.037

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  某±800 kV换流站换流阀内冷水系统主循环泵出口逆止阀内部扭转弹簧的弹簧臂发生断裂, 采用断口宏观检查、化学成分分析、硬度检测、扫描电镜分析、应力计算等手段, 对扭转弹簧断裂失效原因进行了分析。结果表明, 逆止阀内扭转弹簧失效的主要原因是疲劳断裂和摩擦磨损。扭转弹簧和逆止阀存在的设计缺陷也加速了弹簧失效: 在动负荷工作状态下扭转弹簧的局部最大弯曲应力达到许用弯曲应力, 容易引发弹簧发生疲劳断裂;逆止阀结构设计不合理, 加速弹簧臂摩擦磨损。