2022年, 第42卷, 第4期　
刊出日期：2022-08-25

  

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  2022年第4期目次

  矿冶工程杂志编辑部

  矿冶工程. 2022, 42(4): 0-0.

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采矿
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  基于CFD-DEM的水下清淤机器人吸泥管道流场分析

  余新鹏, 胡琼, 吉成才, 朱静妍

  矿冶工程. 2022, 42(4): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.001

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  基于DDPM的CFD-DEM耦合数值分析方法,研究了自行式水下清淤机器人在不同工作俯角、泵流量条件下吸泥管内泥沙颗粒的流动状态。仿真结果表明,不同工作俯角下,低功率工况会引发吸泥管道堵塞趋势; 泥浆流经弯管处所产生的二次涡流会加剧管壁磨损,导致动能损失,从而影响输送效率。
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  基于FLAC^3D的主层开采对副层底部结构稳定性的影响研究

  杨怀志, 谭卓英, 夏志远, 洪伟

  矿冶工程. 2022, 42(4): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.002

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  以自然崩落法开采的铜矿峪铜矿4^#矿体为研究背景,通过对主副层三维建模,并利用FLAC^3D软件对554 m主层开采扰动下614  m副层底部结构稳定性变化进行数值模拟,以对底部结构的应力分布规律和塑性区进行分析。结果表明,由于叠加压力拱效应,主副层交界处以及副层拉底推进线前方底部结构压应力集中程度会随着主层拉底和落矿增大而增大; 因主层开采,副层底部结构拉底空间下方出矿穿脉和桃形矿柱拉应力一定程度减小,使其不易超过岩体抗拉强度; 必须采取措施使压力拱范围内底部结构强度高于拱角应力强度,以避免推进线前方底部结构发生破坏。
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  充填作用下顶板底部单裂隙扩展研究

  王春元, 刘志祥, 张双侠

  矿冶工程. 2022, 42(4): 11-16. https://doi.org/doi:10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.003

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  为了得到采动下海底采场顶板底部裂隙的扩展规律,依据力学特征将顶板沉降过程进行分段建模,并采用ABAQUS模拟了顶板底部裂隙的扩展过程。结果表明,在顶板沉降初始阶段,裂隙面两侧应力对称,裂隙沿垂直拉伸应力方向扩展; 在充填体与顶板相互作用阶段,裂隙面两侧应力不对称,裂隙朝着拉伸应力较大一侧发生转向。三山岛金矿新立矿区某采场顶板底部不同位置处裂隙扩展过程分析结果表明,裂隙转向主要由不对称拉伸应力造成,且越远离岩梁中心的裂隙,垂直扩展长度越小,越早发生转向,处在离岩梁中心10 m位置处的裂隙,垂直扩展长度达到8 m后发生转向; 处在离岩梁中心20 m位置处的裂隙,垂直扩展长度仅2.5 m后发生转向,处在岩梁中心的裂隙不发生转向。
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  浅埋连拱隧道施工动态响应特征研究

  陈兆, 王海林, 蒋源

  矿冶工程. 2022, 42(4): 17-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.004

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  以实际工程为依托,针对浅埋连拱隧道暗挖施工稳定性问题,研究了隧道开挖过程中围岩、支护结构、中隔墙等结构的应力分布情况以及地表沉降等指标的动态响应特征。结果表明,中导洞开挖过程中,上台阶开挖对围岩应力影响较明显; 隧道施工完成后中隔墙上最大应力达7.03 MPa,侧洞拱腰及拱顶部位存在应力集中,大小为0.7~1.55 MPa; 侧洞靠近中导洞的上台阶初支结构拉应力达1.67 MPa,侧洞远离中导洞的上台阶初支结构压应力达4.48 MPa; 侧洞靠近中导洞侧台阶开挖时中隔墙应力增幅明显,掌子面远离监测面超20 m后施工对中隔墙无影响; 地表沉降最大部位位于隧道轴线处,沉降最大值为7.20 mm,沉降区域半径约25 m。
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  滨海金属矿区域地应力场测量与规律分析

  侯奎奎, 郭良银, 刘焕新, 彭超, 张俊

  矿冶工程. 2022, 42(4): 22-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.005

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  采用应力解除法,使用高精度UPM40岩石三轴应变地应力测定仪对三山岛金矿新立矿区进行了地应力测量。结果显示,矿区水平最大主应力方位为NW向,应力场中以水平最大主应力为主导,水平最小主应力方位与水平最大主应力方位接近垂直; -400 m深度处地应力受构造应力影响有突增现象,地质情况复杂,应当予以关注; 6个测点所测最大主应力倾角都近似处于水平,水平最大主应力方位与所在区域地质构造情况吻合,表明所测地应力结果可靠。对6个测点主应力进行线性回归,结果表明,主应力随深度变化呈较好的线性相关,与现有理论相符。矿区地应力在一定程度上抑制了断裂带的导水能力; 所测地应力结果可为新立矿区的开采设计提供依据。
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  基于FLAC^3D二次开发的连续强降雨工况路堑高边坡支护效果研究

  查俊, 蔡军, 许胜才, 雷文凯

  矿冶工程. 2022, 42(4): 25-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.006

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  针对FLAC^3D软件不能高效模拟分析连续强降雨工况下公路路堑高边坡孔隙水压力分布情况和支护治理后稳定性的问题,以广西百色市隆林各族自治县进城大道的路堑高边坡工程为依托,在连续强降雨工况下,结合边坡土体的土水特征曲线函数、非饱和土与饱和土渗透系数之间的关系,建立非饱和土渗透系数与基质吸力之间的函数关系,利用FISH语言对FLAC^3D软件进行二次开发,并对路堑高边坡进行流固耦合分析。结果表明,连续强降雨工况下,路堑高边坡安全系数由1.23降至1.15,导致路堑高边坡在第四级平台处发生局部滑坡,并有继续滑坡的趋势; 采用放坡+锚杆支护能够有效降低路堑高边坡负孔隙水压力值,同等降雨工况下,路堑高边坡安全系数由1.15增加至1.43。
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  某隧道弃渣场自燃成因分析及防治建议

  石容丹, 刘发林, 朱文卿, 张良平, 易菲霆

  矿冶工程. 2022, 42(4): 30-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.007

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  以某隧道弃渣场为例,通过弃渣颗粒分析、堆积模型试验、自燃倾向性分析和等温吸附测试等,从弃渣堆积形态和粒度特征、弃渣自燃倾向性以及吸附能力等方面探究了该弃渣场的自燃成因。结果表明,在特定堆积环境下,弃渣中易燃炭质物、硫铁化合物与氧气在一定条件下发生低温氧化,是弃渣自燃的主要成因。综合弃渣场水文地质条件和污染状况,提出了火源探测、灭火、截排水及水体污染治理和复绿紧密结合的自燃治理及生态修复一体化方案。
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  下伏复杂空区山体斜坡滑塌形成机理与数值模拟研究

  刘璨, 姜安民, 董彦辰, 王飞飞, 熊奇伟, 武庚鑫

  矿冶工程. 2022, 42(4): 35-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.008

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  以某金属矿山山体斜坡滑塌为研究背景,分析了矿山滑坡地质灾害产生过程及形成机理,并采用数值模拟方法模拟了山体斜坡潜在滑弧面与斜坡发生的位移。结果表明,山体斜坡滑塌主要由三个阶段构成:山体地表塌陷裂缝形成阶段、山体地表塌陷裂缝扩展阶段和山体斜坡滑塌阶段,并分析了每个阶段形成与发展机理; 岩层结构面产状对山体斜坡稳定性有重要影响,它加速了塌陷坑的扩展; 斜坡原始状态安全系数为1.23,大于许用安全系数,原始状态斜坡处于稳定状态,在井下矿体开采影响下,山体斜坡沿着潜在滑弧面形成上牵引式-下推移式复合形式的山体滑坡。数值模拟得到的潜在滑弧面与机理分析的滑弧面基本一致,验证了机理分析的准确性。滑坡体水平方向长度为243 m,垂直方向深度为128 m,斜坡坡脚处最大位移为4.0 m,整体斜坡滑塌基本沿着分析得到的潜在滑弧面发生滑坡。研究结果可为矿山地质灾害治理设计提供参考。
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  载荷试验在确定地基承载力与桩端阻力中的应用及误区浅析

  彭状

  矿冶工程. 2022, 42(4): 39-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.009

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  从土力学理论模型和基本假设出发,分析了地基承载力和桩端阻力的异同,对载荷试验在地基基础检测应用中常见误区进行了分析,并提出了正确应用载荷试验的建议。
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  锡矿山南矿尾矿膏体充填技术研究及工程应用

  金贵忠

  矿冶工程. 2022, 42(4): 43-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.010

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  对锡矿山南矿尾矿进行了膏体制备和充填相关研究。该尾矿浓缩至质量浓度64%可达到膏体状态; 膏体尾矿以新型胶结粉为胶凝材料,在全尾砂浓缩膏体浓度68%、灰砂比1∶8条件下,充填体固结块28 d抗压强度可达3.36 MPa。工程应用实践表明,该尾矿膏体充填系统运行良好,工艺指标优良。
选矿
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  安徽某富蛇纹石铜矿选矿试验研究

  谢菲菲, 王长涛, 刘润清, 翟启林, 孙伟, 高雅, 张丽敏

  矿冶工程. 2022, 42(4): 47-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.011

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  以安徽某含铜磁黄铁矿-蛇纹石(滑石)矿为研究对象,考察了磨矿细度、捕收剂种类、抑制剂种类、中矿再磨再选工艺等因素对铜矿浮选的影响。磨矿细度-0.074 mm粒级占84%、Z200+丁黄药为组合捕收剂、糊精为抑制剂,采用一粗两扫三精、中矿再磨再选浮选流程可获得铜精矿品位17.21%、回收率86.30%的指标,有效解决了该铜矿资源硅酸盐脉石泥化问题。

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  李楼镜铁矿采用强磁选-螺旋溜槽重选早收铁精矿的研究与实践

  严小虎, 杨计军

  矿冶工程. 2022, 42(4): 51-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.012

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  对李楼铁矿一段强磁粗选精矿采用螺旋溜槽重选进行了早收铁精矿的试验室及工业试验研究,并在此基础上完成了工业流程改造。结果表明,经螺旋溜槽重选工艺调试,转产后取得了早收铁精矿产率15.75%、TFe品位65.50%、回收率32.24%的指标,取得了选矿厂停用1台二段磨机、明显降低生产成本的效果。
  
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  含铁铜尾矿选冶联合分选提铁研究

  陈涛, 肖军辉, 邹凯, 高德强, 钟楠岚

  矿冶工程. 2022, 42(4): 55-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.013

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  对某含铁铜尾矿进行了选冶联合回收铁的试验研究。结果表明,采用强磁选预富集-焙烧-弱磁选工艺从该含铁铜尾矿中回收有价金属铁,在强磁选磨矿细度-0.06 mm粒级含量90%、磁场强度0.8 T,焙烧温度800 ℃、焙烧时间20 min,弱磁选磨矿细度-0.06 mm粒级占90%、磁场强度0.12 T的综合工艺条件下,获得了铁品位58.38%、铁回收率81.11%的铁精矿产品,提铁效果明显。
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  磷酸体系下白云石与脂肪酸类捕收剂作用研究

  章铁斌, 张覃, 卯松, 敖先权

  矿冶工程. 2022, 42(4): 60-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.014

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  采用单矿物浮选试验、Zeta电位测试和分子模拟手段研究了磷酸对白云石表面吸附油酸阴离子的影响。浮选试验和Zeta电位测试结果显示,磷酸导致白云石电负性增强,可浮性降低。分子模拟结果显示,白云石表面形成CO₃^2-空位缺陷,磷酸离子与缺陷处的Ca、Mg原子形成桥位吸附,缺陷处剩余的Ca、Mg原子可以进一步吸附油酸阴离子。油酸阴离子和H₂PO₄^-可以共同吸附在白云石表面导致白云石疏水; H₂PO₄^-的预先作用导致油酸根离子吸附能减小可能是白云石可浮性下降的原因。
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  墨西哥某含硫铁矿石提质降杂选矿试验研究

  张祖刚, 许继龙, 王秋林

  矿冶工程. 2022, 42(4): 64-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.015

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  对铁品位62.26%、含硫3.14%的墨西哥某含硫铁矿石开展了提质降杂选矿试验研究。采用浮选-弱磁选-强磁选工艺,可获得精矿产率87.12%、铁回收率92.59%、TFe品位65.17%、S含量0.261%、SiO2含量3.86%的综合铁精矿,同时获得产率7.53%、S品位37.22%的合格硫精矿。该高硫铁矿配入梅山自产原矿混合选铁,生产中通过提高强磁扫选磁场强度,在保证最终铁精矿品位57%前提下,可多从尾矿中回收铁品位32%的弱磁性矿物。
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  复杂低品位伴生萤石高效回收技术研究与应用

  阳华玲, 王长福, 刘铭, 朱超英, 周清波, 冯章标

  矿冶工程. 2022, 42(4): 67-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.016

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  针对我国伴生萤石资源回收存在的主要问题,开发出了适用于复杂低品位伴生萤石高效回收的萤石活化剂Z-C1、耐低温萤石捕收剂CYP-01以及复杂脉石矿物分步抑制剂Z-C2,有效解决了我国伴生萤石资源回收问题。该技术在柿竹园、郴氟公司等矿山企业已获得工业应用,并产生了显著经济效益。
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  某金锑矿选矿试验研究

  刘慧, 马鹏程, 宫在阳, 臧文优, 王路平, 王苹, 豆娜

  矿冶工程. 2022, 42(4): 71-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.017

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  对某Sb品位7.94%、Au品位1.95 g/t的石英脉型金锑硫化矿进行了浮选试验研究。采用混合浮选工艺,以丁基黄药和丁铵黑药为捕收剂、硫酸为pH值调整剂、硝酸铅和硫酸铜为活化剂,经一次粗选三次精选三次扫选闭路浮选,获得了产率20.17%、Sb品位和回收率分别为37.35%和94.87%、Au品位和回收率分别为7.79 g/t和80.39%的金锑混合精矿,精矿品级符合锑精矿质量标准(YB 2419—82)中硫化锑精矿三级品,金和锑都得到较好地回收。
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  半自磨工艺顽石与介质高效分离试验研究

  刘谊兵, 朱宁

  矿冶工程. 2022, 42(4): 75-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.018

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  针对半自磨工艺中的顽石问题,研发了半自磨排矿顽石与介质高效分离技术。利用等降比原理,采用跳汰重选工艺,在床层厚度250 mm、上升水压2 MPa条件下,成功实现了顽石与介质的高效分离。该工艺适用于磁性矿物以及非磁性矿物的半自磨工艺顽石与介质的分离,可达到回收矿产资源和创造经济价值的双重目的。
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  袁家村铁矿再磨-强磁选脱泥-反浮选新工艺研究

  王英姿, 罗良飞, 宋鑫, 杨柳毅

  矿冶工程. 2022, 42(4): 78-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.019

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  袁家村铁矿生产流程中混磁精矿再磨溢流粒度较细、含泥量较高,仅经浓缩后直接进行反浮选,存在药剂成本高、浮选设备能耗高、精矿质量波动等问题。为解决上述问题,对再磨溢流(TFe品位42.70%)进行了强磁选脱泥-反浮选新工艺技术研究,采用平环ZH型三盘强磁选机可以抛出产率25.95%、TFe品位13.78%的尾矿,减少了入浮矿量,使入浮给矿TFe品位提高至52.84%。全流程闭路试验获得了TFe品位65.48%、回收率87.67%的铁精矿,与原生产指标相比,回收率提高了7.67个百分点。
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  柿竹园钼铋硫无氰回收新工艺工业化应用研究

  胡新红, 何斌全, 许道刚, 吕清纯

  矿冶工程. 2022, 42(4): 82-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.020

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  以柿竹园东波选厂无水玻璃钼铋硫全浮精矿为研究对象,使用抑制剂T-706替代氰化钠,进行了无氰钼铋混合浮选-钼铋分离新工艺小型试验及工业化应用研究。结果表明,使用T-706替代氰化钠,取得了较好的试验指标,钼铋一粗三精三扫混合浮选、一粗五精三扫钼铋分离小型试验获得了钼品位47.32%、回收率93.45%、含铋0.98%的钼精矿,铋品位29.27%、回收率94.35%、含钼0.96%的铋精矿,以及硫品位35.98%的硫精矿; 工业试验获得了平均钼品位46.28%、回收率80.84%的钼精矿和平均铋品位29.05%、回收率68.09%的铋精矿,实现了柿竹园东波选厂钼铋硫高效回收。
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  某含钴氧化型铜矿选冶联合成套工艺研究

  廖乾, 解振朝, 李淮湘, 程建国, 周韫

  矿冶工程. 2022, 42(4): 86-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.021

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  针对刚果(金)某含铜3.22%、含钴0.045%的含钴氧化型铜矿石,研发了“异步浮选预处理、氧化铜钴精矿浸出-浸渣浮选、硫化铜钴精矿沸腾焙烧-浸出”的选冶联合成套工艺技术,全流程铜和钴金属回收率分别达到81.23%和59.19%,实现了铜和钴的高效回收。
冶金
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  高镁低品位铜镍矿氧压硫酸浸出液综合回收研究

  张魁芳, 刘志强, 钟晓聪, 曹洪杨, 王瑞祥

  矿冶工程. 2022, 42(4): 90-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.022

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  针对高镁低品位铜镍矿氧压硫酸浸出液特点,提出“Lix984萃取提铜-MgO中和黄钠铁矾法沉淀除铁-MgO中和沉镍”综合回收工艺。结果表明,采用Lix984可选择性萃取99.79%的铜,其他金属离子基本不萃取,经模拟工业贫铜电解液反萃,铜反萃率达98.13%,得到富铜电解液,可电积制备金属铜; 萃铜余液通过MgO中和黄钠铁矾法沉淀除铁,铁沉淀率达99.20%,镍损失率仅0.60%; 沉铁后液通过MgO中和沉淀回收镍,镍沉淀率为99.91%,并得到镍含量24.13%的氢氧化镍粗产品; 沉镍后的高浓度硫酸镁沉淀后液,可用于回收镁。
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  硫酸渣与高炉灰共还原-磁选回收铁试验研究

  高恩霞, 钟国万, 蒋曼, 崔石岩, 杨培根, 闫平科

  矿冶工程. 2022, 42(4): 95-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.023

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  验证了以高炉灰为还原剂时硫酸渣与高炉灰共还原-磁选回收铁工艺的可行性,考察了还原剂种类及用量、还原温度、还原时间、磨矿细度、磁场强度对还原铁指标的影响。结果表明,采用共还原-磁选工艺能够充分利用高炉灰中碳资源的还原性,实现硫酸渣与高炉灰中铁资源的回收,且不同种类高炉灰对共还原-磁选所得还原铁指标影响不同,以G4高炉灰为还原剂时还原铁中铁品位和铁回收率较好,在G4用量50%、还原温度1200 ℃、还原时间60 min、磨矿细度-74 μm粒级占47.93%、磁场强度0.10 T条件下可获得铁品位91.96%、铁回收率91.62%的直接还原铁,该工艺可为硫酸渣和高炉灰的综合利用提供参考。
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  响应曲面法优化金精矿生物氧化渣非氰浸金过程

  刘立新, 黄彪林, 黄李金鸿, 姚小辉, 王泽凯, 刘观发, 黄万抚

  矿冶工程. 2022, 42(4): 100-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.024

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  采用单因素法和响应曲面法对活性炭-硫氰酸铵浸出金精矿生物氧化渣过程进行优化研究。结果表明,在硫氰酸铵浸金过程中加入活性炭能进一步提高金浸出率; 金浸出率随硫氰酸铵浓度和pH值增加而升高、随着活性炭添加量增加先升高后降低; 硫氰酸铵浓度和pH值的交互作用对金浸出率影响明显,各因素对金浸出的影响程度为:硫氰酸铵浓度>pH值>活性炭添加量; 在硫氰酸铵浓度0.85 mol/L、pH=11.58、活性炭添加量3.37 g/L的适宜工艺条件下,金浸出率预测值为93.93%,平均实验值为94.00%,二者误差值仅0.07%,模型能够对金浸出率实现准确地分析和预测。
  
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  含铁添加剂代替膨润土对球团矿性能的影响

  任杰, 罗果萍, 朱建国, 宋巍, 柴轶凡

  矿冶工程. 2022, 42(4): 106-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.025

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  以某钢厂使用的2种磁铁精粉为原料,分别配加一定比例优等成球性的含铁添加剂代替膨润土,探究含铁添加剂对生球性能、预热球强度及焙烧球强度、还原性和还原膨胀性的影响。结果表明,随着含铁添加剂配比增加,生球抗压和落下强度明显提高,爆裂温度逐渐下降,该添加剂适宜配比为6%~8%,在此区间内,生球落下强度大于4次/(0.5 m),抗压强度大于10 N/个,生球爆裂温度大于600 ℃,焙烧球强度大于2000 N/个,均满足生产要求。显微观察发现,随着含铁添加剂配比增加,球团显微结构中大片Fe2O3晶体区域逐渐变小,焙烧球晶桥连接受阻、晶粒互连程度降低、连晶面积减小,晶体间均匀细小的孔隙逐渐聚集、变大。添加剂配比从4%增加到10%,焙烧球强度从2425.5 N/个降到1890.6 N/个,球团矿还原度从71.46%提高到76.04%,还原膨胀率由11.3%降低到8.1%。Factsage7.1热力学计算结果表明,添加剂配比增加会使球团矿液相生成温度提高,液相生成量减少,当焙烧温度低于1300 ℃时,液相生成量在生产允许范围之内(约低于5%)。
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  电解锰工业生产过程中镁组分迁移行为研究

  钱振, 谭杰, 李重洋, 康凯, 熊雪良, 唐三川

  矿冶工程. 2022, 42(4): 112-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.026

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  为明晰电解锰工业生产中杂质镁的迁移行为,模拟工业生产条件,对各生产工序中镁组分含量变化规律和平衡分布情况进行了研究。结果表明,在浸出温度50 ℃、酸矿比0.42、浸出时间4 h、净化除铁温度80 ℃、电解温度38~42 ℃、槽内pH=7.0~7.4、槽电压4.0~4.1 V条件下,电解锰生产中杂质镁主要在浸出工序进入生产体系,浸出后99.32%的镁进入下段工序; 镁的开路外排主要在合格液静置工序,外排比例达到16.34%; 其次为净化工序和浸出工序,外排比例分别为3.22%和0.68%; 电解工序镁离子几乎没有外排。工业生产中可以考虑通过合格液静置阶段有序结晶的方式来实现杂质镁脱除。
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  难溶含铀碱渣氧化焙烧酸浸试验研究

  张聪, 王清良, 周龙, 胡鄂明, 胡芳, 雷治武, 王红强

  矿冶工程. 2022, 42(4): 116-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.027

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  为了回收难溶渣中的铀,对难溶渣进行了氧化焙烧预处理,研究了预处理工艺参数对难溶渣中铀浸出效果的影响。结果表明,难溶渣原样粒度-0.074 mm、焙烧温度1000 ℃、焙烧时间2 h条件下氧化焙烧预处理,所得焙烧渣再经硝酸浸出,铀浸出率为91.65%、渣铀品位为0.192%,渣剩余率为78.86%。试验结果可为现场处理难溶渣提供技术指导。
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  响应曲面法优化褐铁矿精矿回收率工艺参数的研究

  冯艳虎, 庄故章, 周平, 武丹宇

  矿冶工程. 2022, 42(4): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.028

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  针对老挝某难选褐铁矿,采用“还原焙烧-弱磁选”工艺流程选铁,首先进行了原矿还原焙烧单因素试验,研究了焙烧温度、焙烧时间和碳粉用量对精矿品位及回收率的影响,结果表明,原矿经充分还原焙烧后磁选,铁精矿铁品位均达到61%以上。在单因素试验基础上,借助响应曲面法建立模型设计实验方案,对还原焙烧工艺参数进行优化,探讨三因素交互作用对精矿回收率的影响,得到优化后的还原焙烧工艺条件为:焙烧温度873 ℃、焙烧时间75 min和碳粉用量2 g(相对50 g原矿),在优化条件下进行验证试验,精矿回收率达到91.99%。验证试验结果表明,实际试验值与优化预测结果相差1.09%,该试验模型可信度较高。
材料
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  粉煤灰-硅藻土复合材料对选矿废水中Cr(Ⅵ)的吸附行为研究

  吴吉昀, 冯博, 陈燕, 刘建英, 杨增烨

  矿冶工程. 2022, 42(4): 125-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.029

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  将粉煤灰、硅藻土复合焙烧改性后制得吸附剂——粉煤灰-硅藻土复合材料,并将其应用于吸附选矿废水中的Cr(Ⅵ),考察了溶液Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值、吸附剂投加量、吸附温度、吸附时间等参数对吸附剂吸附Cr(Ⅵ)效果的影响。结果表明:粉煤灰与硅藻土复合焙烧改性后,材料孔隙增加,比表面积增大; 粉煤灰-硅藻土复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附是一个自发的吸热过程,以物理吸附为主。在溶液Cr(Ⅵ)初始浓度10 mg/L、pH=2、粉煤灰-硅藻土复合材料投加量20 g/L、吸附温度60 ℃、吸附时间6 h条件下,500 ℃焙烧2 h制得的粉煤灰-硅藻土复合材料对废水中Cr(Ⅵ)去除率可达70.6%。
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  氧化铝陶瓷旋转超声铣磨加工表面粗糙度研究

  王磊, 董金善, 杨林娟

  矿冶工程. 2022, 42(4): 130-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.030

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  通过氧化铝陶瓷普通铣磨与旋转超声铣磨加工对比试验,分析了加工工件表面粗糙度随超声功率、砂轮线速度、进给速度、铣磨深度以及砂轮粒度的变化规律。结果表明:超声功率由0增大至90 W时,工件表面粗糙度下降,表面形貌得到改善; 随着砂轮线速度增大、进给速度和铣磨深度减小,旋转超声铣磨和普通铣磨工件表面粗糙度均呈下降趋势,在砂轮线速度1.09~5.49 m/s、进给速度100~550 mm/min、铣磨深度7~22 μm条件下,旋转超声铣磨相比于普通铣磨的表面粗糙度最大降幅19.3%。相比于80^#砂轮,170^#砂轮旋转超声铣磨后的表面粗糙度最大降幅23.1%,表面形貌相对更好。
  
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  钛粉烧结工艺参数控制研究

  张报清, 孙应, 李亚东, 李永佳, 沈波涛

  矿冶工程. 2022, 42(4): 134-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.031

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  为得到适宜的钛粉烧结工艺参数,从而制备出全致密高性能的钛粉末冶金件,研究了烧结温度、保温时间和升温速率对烧结坯收缩率和相对密度的影响。结果表明:烧结试样的收缩率及相对密度随烧结温度、保温时间升高而增大,随升温速率减小而增大。提高烧结温度可以降低烧结坯孔隙率、减少残余孔隙尺寸,但可能导致材料力学性能下降; 保温时间达到4 h后,孔隙逐步扩散、长大和湮灭,大孔隙消失; 较低升温速率有利于组织内部缺陷消失、内应力释放和气孔消除。综合考虑烧结效率、烧结炉温度极限、烧结组织控制、烧结试样收缩率、烧结试样相对密度和节约能源等因素,选择烧结温度1200 ℃、保温时间4 h、升温速率5 ℃/min。
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  高值化利用含Sb(Ⅲ)废水制备Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料及其性能研究

  刘程锦, 文敏玥, 聂淑晴, 缪畅, 肖围

  矿冶工程. 2022, 42(4): 139-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.032

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  采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),以其吸附废水中的Sb(Ⅲ),得到nZVI/Sb颗粒; 将其在500 ℃下氧气煅烧8 h,制得Fe₃O₄/Sb₂O₄材料; 再以葡萄糖为碳源、600 ℃氮气热处理,制备了Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料,并对其性能进行了研究。结果表明,nZVI吸附含Sb(Ⅲ)废水的适宜条件为:中性溶液Sb(Ⅲ)初始浓度100 mg/L,nZVI投加量1.2 g/L,室温下吸附50 min,该条件下废水中Sb(Ⅲ)去除率为73%; 引入Sb₂O₄后,铁基负极的首次放电比容量高达1065.6 mAh/g; 包覆碳后,Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料电化学性能明显改善,100 mA/g电流密度下,循环150圈后放电比容量仍可保持在483.7 mAh/g,电流密度2000 mA/g时,放电比容量仍有118.2 mAh/g。
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  基于能量传递的Ba₃Y₂(BO₃)₄:Yb³⁺/Er3+颜色可调上转换发光研究

  倪子晖, 苏玉长, 吕雪娟, 王丽容, 卢庆叶

  矿冶工程. 2022, 42(4): 145-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.033

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  采用高温固相法合成了不同Yb³⁺掺杂量的新型Ba₃Y₂(BO₃)₄:Yb³⁺/Er³⁺上转换荧光粉。借助XRD、SEM、荧光光谱等表征方法研究了Yb³⁺掺杂量对材料晶体结构、上转换发光性能的影响,探讨了材料的上转换发光机制。结果表明,Yb³⁺、Er³⁺的掺杂未引入杂相,由于Yb³⁺、Er³⁺与Y³⁺离子半径相近,随着Yb³⁺掺杂量增加,晶胞参数呈现微弱的减小趋势。Yb³⁺掺杂量0.05时,荧光粉具有最大发光强度。调控Yb³⁺掺杂量,增强了Yb³⁺与Er³⁺间的能量传递,实现了样品发光颜色由绿色→黄色→红色的转变。在980 nm激光激发下,Er³⁺的绿光和红光发射均为双光子过程。
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  铝掺杂对高镍无钴LiNi_0.95Mn_0.05O₂正极材料结构与性能的影响

  王楚, 李灵均, 曾爱香, 谭磊, 周友元

  矿冶工程. 2022, 42(4): 150-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.034

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  采用固相法合成了铝掺杂的层状高镍无钴LiNi_0.95Mn_0.05O₂正极材料,并利用结构分析方法和电化学测试手段研究了铝掺杂对LiNi_0.95Mn_0.05O₂正极材料晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,Al均匀地掺杂到了正极材料二次颗粒体相中,不仅使材料晶胞参数发生了变化,还降低了材料的Li⁺/Ni²⁺混排程度。掺杂1%铝可以提高材料的长循环性能,这归因于掺杂样品中的Al能有效抑制材料在充电过程中的H2→H3相变程度。相比于未掺杂的样品,铝掺杂样品在1C、2.7~4.3 V的测试条件下循环300圈后,其容量保持率提高了11.3%。但Al³⁺的非电化学活性会降低材料的倍率性能。
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  电化学法制备石墨烯薄膜及其导热性能研究

  黄鹏程, 涂飞跃, 刘素琴, 肖可颂

  矿冶工程. 2022, 42(4): 155-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.035

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  采用优化的先浓硫酸氧化插层、再稀硫酸二次氧化插层的两步电化学氧化方法,将石墨纸电极剥离成缺陷较少、水平尺寸较大的氧化石墨烯薄片; 利用平板刮涂的方式将氧化石墨烯的N-甲基吡咯烷酮分散浆料组装成氧化石墨烯薄膜,经由3000 ℃的高温石墨化热处理过程和后续辊压操作,获得了性能优异的石墨烯导热薄膜材料,导热系数达到了3090 W/(m·K)。讨论了氧化石墨烯前驱体的氧含量、中值粒径数据及薄膜厚度对石墨烯薄膜导热性能的影响,并分析了其作用机理,可为石墨烯在导热领域的商业化应用提供参考。
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  MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯复合负极材料的制备及性能研究

  王苏媚, 张福勤, 童汇, 毛高强, 刘志远, 喻万景

  矿冶工程. 2022, 42(4): 159-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.036

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  采用原位生长法设计并合成了MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯的复合材料(Si/C@G),并应用于锂离子电池负极材料,该材料结构有效缓解硅基负极材料充放电过程的体积变化,促进了稳定的固态电解质中间相层的形成,提高了电极材料的电导率。Si/C@G负极材料在电流密度500 mA/g时经100次循环可逆比容量仍有1081.2 mAh/g;在电流密度5.0 A/g时其可逆容量达到949.6 mAh/g。Si/C@G负极在1.0 A/g的恒电流密度下循环500次后可逆比容量可保持在677.2 mAh/g左右,库仑效率可达99.84%,表现出良好的循环稳定性。
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  WC-B-Al₂O₃作结合剂的聚晶立方氮化硼复合材料性能研究

  林芳芳

  矿冶工程. 2022, 42(4): 164-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.037

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  以CBN、WC、B、Al₂O₃等高纯度粉末为原料,在高温高压下合成了聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料,研究了不同烧结温度合成的PCBN复合材料的微观形貌、物相和力学性能。结果显示,在超高压6 GPa、温度1200~1500 ℃、合成时间700 s条件下,合成的PCBN组织主要由BN、WB₂和WB相组成。1500 ℃烧结时,PCBN综合力学性能较好,气孔率1.05%、抗弯强度789 MPa、显微硬度36.5 GPa、磨耗比9810。
企业经济与管理
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  锌冶炼企业应对“双碳”目标的思考与建议

  周玉琳

  矿冶工程. 2022, 42(4): 167-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.04.038

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  以锌冶炼行业为例,重点概述了有色金属行业碳排放现状及面临的主要问题,并结合锌冶炼行业能耗相关标准及多家锌冶炼企业综合能耗现状和单元过程能耗分析,指出了湿法炼锌企业应从冶炼过程降电耗以及渣处理过程降焦耗两个方向进行技术攻关。最后从锌冶炼企业的全局视角出发,提出锌冶炼企业应重点从“源头消减、过程控制、跨行业消纳、末端治理”四个方向布局,实现绿色环保、可持续发展的锌冶炼局面。