2022年, 第42卷, 第6期　
刊出日期：2022-12-25

  

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  2022年第6期目次

  矿冶工程杂志编辑部

  矿冶工程. 2022, 42(6): 0-0.

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采矿
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  基于三轴试验与数值模拟的大理岩破坏特征研究

  王平, 胡彦, 程爱平, 张威威, 胡倡瑞, 郑先伟

  矿冶工程. 2022, 42(6): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.001

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  为了研究深部围岩在不同围压下的力学性质与破坏特征, 对不同围压下大理岩开展了三轴压缩试验; 利用RFPA^2D数值模拟软件对大理岩开展了不同围压下应力-应变特征、强度与声发射特征等研究。结果表明, 岩样峰值应力与围压有关, 随着围压增大, 岩样逐渐由脆性破坏转为延性破坏; 岩石弹性模量随着围压增大表现出非线性增大规律; 数值模拟结果也表明, 岩样声发射现象在单轴压缩时反应强烈, 伴随围压增大, 岩样声发射特征参数逐渐趋于稳定, 围压对岩石横向应变有明显束缚作用, 降低了岩石能量释放与破坏程度。RFPA^2D数值模拟可呈现大理岩试样在不同围压下裂纹萌生、发育、汇合至试样破坏的全过程, 其模拟结果与室内试验结果吻合度较高, 验证了结论的可靠性, 可为矿山深部开采提供理论依据和现实指导。
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  基于改进HHT的矿山微震信号多尺度特征提取及分类研究

  王英乐, 左宇军, 陈斌, 林健云, 郑禄璟, 万入祯

  矿冶工程. 2022, 42(6): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.002

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  针对矿山微震与爆破信号难以识别问题, 提出基于改进Hilbert-Huang变换(HHT)的矿山微震信号识别方法。该方法引入互补集合经验模态分解(CEEMD)对HHT改进, 信号被自适应分解后, 计算IMF分量的偏度、峭度、Hilbert边际谱能量、Lempel-Ziv复杂度以及重构信号的分形盒维数, 运用拉普拉斯得分(LS)对5种时频域特征参数降维, 最后通过遗传算法(GA)优化的支持向量机(SVM)模型, 实现微震信号的分类识别。经400组微震和爆破信号的实例分析验证, 两类信号的5种特征参数均有较大差异, 改进HHT法识别效果优于传统经验模态分解法(EMD)和局部均值分解法(LMD), 且基于改进HHT和GA-SVM分类模型准确率达到95%, 证实了此识别方法的准确性。
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  基于博弈论组合赋权的硫化矿山炸药自爆危险性GRA-TOPSIS评价模型

  郭勇, 阳富强

  矿冶工程. 2022, 42(6): 13-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.003

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  在构建硫化矿山炸药自爆危险性评价体系的基础上, 运用博弈论(GT)协同层次分析法(AHP)所得主观权重和熵值法所得客观权重来获得综合权重, 以提高指标权重的精确性; 将灰色关联分析法(GRA)与逼近于理想解的排序法(TOPSIS)相结合应用于硫化矿山炸药自爆危险性评价。以国内典型硫化矿山为例, 运用GRA-TOPSIS评价模型对炸药自爆危险性展开评价, 所得评价结果与矿山实际情况相符。对比了GRA-TOPSIS评价模型与单独使用TOPSIS、GRA模型以及其他模型的评价结果, 证明了GRA-TOPSIS模型的准确性与优越性。
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  南芬露天铁矿边坡开挖稳定性实验研究

  彭岩岩, 宋南, 刘宇航, 张海江

  矿冶工程. 2022, 42(6): 18-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.004

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  以南芬露天铁矿“298~370滑坡”为例, 基于相似理论构建地质力学模型实验和FLAC^3D数值模拟, 研究不同开挖阶段边坡滑体和锚索的变化特征, 对比分析不同开挖方式对边坡稳定性的影响。地质力学模型实验结果表明, 开挖过程中锚索发生变形弯曲, 滑体破坏前与水平岩体有明显位移差。数值模拟结果表明, 露天矿开采后, X方向产生最大位移17.06 cm, Y方向产生最大沉降10.31 cm, 锚索明显约束滑体竖向位移; 锚索处发生应力集中和位移突变, 与地质力学模型实验结果一致。在实际工程中, 位移突变可作为边坡失稳的监测依据; 分台阶开挖时, 位移和应力变化均小于无台阶开挖, 边坡稳定性更好。
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  基于GWO-SVR的深海采矿海试区海浪高度预测

  姚汭成, 龚德文

  矿冶工程. 2022, 42(6): 24-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.005

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  基于ERA5再分析资料, 取海试区中心区域海洋环境数据构建输入特征, 使用灰狼优化算法(GWO)对支持向量回归(SVR)算法进行参数寻优, 并将GWO-SVR算法和传统SVR算法及基于粒子群算法(PSO)的PSO-SVR浪高预测效果进行比较和分析。为进一步探究周围环境及海浪状态对GWO-SVR预测效果的影响, 构建3种数据模型进行了63组试验。结果表明, GWO-SVR能够对海浪高度进行有效预测, 且预测精度较高; 当使用较大空间范围的海洋环境数据构建特征作为算法输入时, 能够有效提高GWO-SVR算法对海浪高度预测的精度。
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  高台阶排土场粒径分布特征与抗剪强度特性

  杜俊, 侯克鹏, 程涌, 李晨晨

  矿冶工程. 2022, 42(6): 29-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.006

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  以南加排土场高台阶排土工程为例, 运用颗粒分析试验测定土体粒径分布规律, 并设计不同粗粒含量的重塑土样进行室内直剪试验。结果表明, 排土台阶自上而下, 粒径大于5 mm的粗颗粒含量由43.2%增至95.7%, 其中粒径5~60 mm的颗粒含量先增后减, 且最大含量58.6%位于台阶中下部; 台阶底部多为超大粒径块石并呈现为颗粒架空结构。级配组成不同的重塑土样在受剪切变形时, 剪切面萌生与扩展伴随有块石的旋转、咬合与翻滚, 出现塑性流动破坏。土样应变硬化与剪缩特征显著, 竖向荷载愈大, 硬化现象与剪缩变形愈加明显, 粗粒含量增多, 土样剪缩变形量减小。从排土台阶坡顶至坡底, 土体黏聚力减小而内摩擦角增大。
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  城市地下矿山地表感知风险模糊ISM-BN评价模型与应用

  胡建华, 杨庆芳, 曾平平, 周坦, 徐朔寒

  矿冶工程. 2022, 42(6): 34-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.007

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  在调研分析基础上, 采用模糊数学、解释结构模型和贝叶斯网络等方法, 构建了包含环境风险、事故风险、社会风险等方面共19个指标的城市地下矿山地表感知风险评价模型, 建立了城市地下矿山地表感知风险评价指标体系, 并将该体系应用于某城市地下铜矿山地表感知风险评价。结果表明, 该铜矿山地表感知的安全风险等级为Ⅳ级(即风险较低状态), 其中影响地表感知风险的关键性因素为地下水化学性指标和安全距离。
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  坑中坑围护结构优化分析

  刘春峰, 朱怀龙, 胡文韬

  矿冶工程. 2022, 42(6): 40-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.008

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  以某坑中坑工程为依托, 从内坑桩长和倾角出发, 对传统等长桩+支撑的支护形式进行优化, 提出了3种优化方案; 通过数值模拟结合现场实测对优化方案的受力和变形规律进行分析, 探讨方案的可行性。结果表明, 从支护效果来看, 3种方案优劣顺序为长短桩>倾斜桩>倾斜长短桩, 从工程效益考虑, 3种方案优劣顺序为倾斜长短桩>长短桩>倾斜桩; 与原方案对比, 3种优化方案均可行, 且优化方案应优先考虑工程效益; 倾斜桩的外斜直桩倾角尽量不小于15°, 当桩位移较大时, 可设置倾角不小于20°的内斜直桩来大幅减小位移; 斜短桩配比对桩的位移影响较大, 桩长次之。可减小部分桩径, 从而节约造价。
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  乳化基质地面站自控系统的设计和研究

  刘林林

  矿冶工程. 2022, 42(6): 46-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.009

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  介绍了乳化炸药固定地面站自动化控制系统的功能及其在生产实际中的使用效果, 3年多生产运行表明, 该自动控制系统安全可靠、运行稳定。
选矿
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  铌矿浮选药剂研究进展

  许海峰, 周瑜林, 卢翔, 张湘予, 陈雯

  矿冶工程. 2022, 42(6): 50-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.010

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  评述了铌矿浮选药剂的研究进展及工业应用。分别阐述了胺类阳离子型捕收剂和羟肟酸、膦酸、胂酸、脂肪酸等阴离子型捕收剂与铌矿物的作用机理和应用现状, 从浮选性能、匹配的浮选流程、经济效益以及环境保护的角度评价了各类捕收剂的优缺点: 虽然胺类捕收剂工业应用广泛, 但存在浮选流程长、铌损失大、耗酸多的缺点; 羟肟酸类捕收剂选择性好, 但捕收能力较弱, 药剂用量大、成本高; 膦酸和胂酸类捕收剂捕收能力和选择性都较好, 但对环境危害大。概述了铌矿浮选调整剂的研究进展, 指出了脉石矿物有效抑制剂是铌矿浮选调整剂研究的重点。最后指出铌矿浮选药剂的发展方向是高选择性、低毒、低成本、绿色制备。
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  新型捕收剂SCA在河南某白钨选矿厂的应用研究

  李卫, 王旭, 焦芬, 张政权, 覃文庆, 周敬闽, 张健

  矿冶工程. 2022, 42(6): 57-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.011

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  针对白钨矿在低温高碱条件下粗选回收率低的难题, 开发了一种新型捕收剂SCA, 并在河南某白钨选矿厂进行了工业应用。结果表明, SCA比现场用捕收剂FX-6具有更优的白钨捕收性能和更强的耐低温、耐高碱性能; 在抑制剂Y1用量30 g/t、温度10 ℃、pH值11.0、SCA用量220 g/t条件下, 经一粗两扫闭路浮选, 可获得WO₃回收率79.95%的白钨粗精矿, 相比FX-6, 回收率提高了4.53个百分点; 工业应用中, 在捕收剂用量降低20.37 g/t条件下, 使用SCA时的WO₃回收率比使用FX-6时提高了2.76个百分点。SCA在低温高碱条件下对白钨矿的浮选指标较好, 具有广阔的工业应用前景。
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  基于Fluent的新型气流微粉机数值模拟及结构优化

  谢睿宁, 张国旺, 龙渊

  矿冶工程. 2022, 42(6): 61-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.012

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  利用Fluent软件对新型气流微粉机内部流场进行数值模拟, 得到了内部流场规律, 并分析了不同结构参数对流场的影响。在新型气流微粉机内安装导流环可促使内部流循环, 增大球化室内流体的压力; 适当减小锤头与齿圈间隙, 可提升球形石墨产率及球化效率。通过实验验证了新型气流微粉机优化结构参数, 可为气流微粉机理论研究及结构优化设计提供依据。
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  酵母菌对锡石、方解石和石英的浮选特性影响研究

  苏秀娟, 杜婉薇, 莫伟, 杨梅金, 封金鹏, 魏宗武

  矿冶工程. 2022, 42(6): 66-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.013

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  针对微细粒锡石难以浮选回收的问题, 以酵母菌为捕收剂, 系统研究了锡石、方解石、石英纯矿物一元体系和二元体系的浮选规律。结果表明, 一元体系下, 在培养时间24 h、pH=6、酵母菌浓度1.25 g/L、作用时间15 min条件下, 锡石回收率为78.83%。酵母菌浓度0.125 g/L时, 锡石和方解石二元混合体系中锡金属回收率为85.66%, 锡石和石英二元混合体系中锡金属回收率为90.71%。测试结果表明, 酵母菌可以大量吸附-5 μm粒级锡石, 但对+38 μm粒级方解石和石英相互作用较小。酵母菌与锡石之间的吸附以化学作用为主。
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  某铁矿强磁尾矿反浮选回收试验研究

  袁晨光, 黄自力, 肖硕, 黄涛, 郑洁淼, 刘晓峰, 吴佳兴

  矿冶工程. 2022, 42(6): 71-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.014

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  针对我国西部某铁矿强磁选尾矿进行了反浮选回收铁资源的试验研究, 探讨了pH值、抑制剂可溶性淀粉用量、阳离子捕收剂十二胺用量对浮选指标的影响。结果表明, 在矿浆pH=10、可溶性淀粉用量2 400 g/t、十二胺用量400 g/t条件下进行一粗一精(精选药剂用量减半)闭路反浮选, 可获得铁品位43.88%、回收率50.93%的铁精矿产品。
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  贵州某磷矿双反浮选工艺及机理研究

  石波, 徐伟,田言, 陈跃, 李松清, 程潜, 梅光军

  矿冶工程. 2022, 42(6): 74-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.015

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  贵州某硅钙质磷矿中主要目的矿物为氟磷灰石, 主要脉石矿物为石英、白云石以及黏土矿物, 矿物共生关系复杂。为了脱除其中的杂质, 使用捕收剂WF-04和M-51, 采用双反浮选工艺脱除其中的硅、镁杂质以及倍半氧化物, 可得到P₂O₅品位34.45%、MgO含量0.94%、SiO₂含量6.64%、Al₂O₃含量1.67%、Fe₂O₃含量0.58%、P₂O₅回收率79.19%的磷精矿。通过Zeta电位和红外光谱分析研究了脱硅捕收剂M-51的作用机理, 结果表明, M-51通过物理吸附伴随氢键作用有效地吸附在石英表面, 而在磷灰石表面几乎不吸附。
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  风化高泥铌多金属矿选矿试验研究

  邹坚坚, 胡真, 王成行, 李汉文, 姚艳清, 汪泰, 李沛伦, 李强, 杨凯志

  矿冶工程. 2022, 42(6): 78-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.016

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  针对国外某风化型铌多金属矿高度风化、严重泥化, 烧绿石、磷灰石、磁铁矿等有价矿物被纤磷钙铝石、高岭土等泥质矿物紧密包裹的矿石性质, 在原矿Nb₂O₅、Fe和P₂O₅品位分别为0.73%、15.81%和7.39%时, 采用“搅拌-脱泥-浮磷-弱磁选选铁-浮铌”工艺流程, 获得Nb₂O₅品位25.85%、回收率56.45%的铌精矿, P₂O₅品位38.91%、回收率63.33%的磷精矿和Fe品位60.37%、回收率45.56%的铁精矿, 实现了稀有金属铌、伴生有价元素铁和磷的综合回收。
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  某赤泥预富集-闪速磁化焙烧扩大连续试验研究

  李家林, 陈雯, 刘小银, 陆晓苏, 刘旭

  矿冶工程. 2022, 42(6): 82-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.017

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  针对某含铁赤泥样品, 在工艺矿物学研究基础上, 进行了强磁选预富集-闪速磁化焙烧-磨矿-弱磁选扩大连续试验研究。工艺矿物学研究结果表明, 试样中铁品位26.06%, 是主要的回收组分, 其中呈赤(褐)铁矿形式产出的铁占96.85%, 磁化焙烧是选铁的有效途径。闪速磁化焙烧矿XRD分析和MLA分析检测结果表明, 反应炉入口温度740～760 ℃、烟气中CO含量1.8%～2.2%条件下获得的焙烧矿中铁矿物主要为磁铁矿, 矿样磁化效果较为理想。焙烧矿经磨矿-弱磁选工艺处理, 可获得铁精矿产率58.35%、TFe品位 60.15%、铁回收率82.08%的选别指标。
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  磁铁矿颗粒在复合力场中的沉降特性研究

  范喜杰, 徐冬林, 吴前锋, 朱巨建, 任伟杰, 郭小飞

  矿冶工程. 2022, 42(6): 86-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.018

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  采用具有磁场的改进型利亚申柯沉降试验装置, 测定了不同粒度磁铁矿单体、富连生体、贫连生体及脉石在静水、上升水流、磁场作用以及磁场和上升水流联合作用下的沉降速度。结果表明, 流体曳力不仅阻碍了颗粒群的沉降运动, 还削弱了各组分密度的差异, 缩小了富连生体与贫连生体、脉石的沉降速度差异。增加磁场强度能够提高强磁性颗粒的沉降速度, 但对其中细粒级沉降速度的影响较小。流体曳力和磁力复合作用下, 磁铁矿单体和富连生体与其他颗粒的沉降速度差异明显增大。
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  某细粒铁矿石磁选-选择性絮凝脱泥研究

  苏小琼, 陈志友, 柳玉良

  矿冶工程. 2022, 42(6): 89-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.019

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  对某细粒铁矿石开展了磁选-选择性絮凝脱泥试验研究。结果表明, 矿石中磁铁矿为中细粒嵌布, 赤铁矿为微细粒嵌布, 二者嵌连关系紧密; 采用磨矿-强磁选, 可脱除TFe品位7.57%、产率49.40%的尾矿; 将磁选精矿细磨至-0.037 mm粒级含量98.64%, 在矿浆pH值11.6、矿浆浓度34.6%、腐殖酸钠用量0.5 g/L条件下进行四段选择性絮凝脱泥, 可脱除TFe品位12.20%、作业产率31.20%的矿泥。通过磁选-选择性絮凝脱泥大幅提高了反浮选的入选品位、降低了矿石处理量。
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  微细粒磁铁矿干磨干选中试研究

  张志荣, 陈秀君

  矿冶工程. 2022, 42(6): 93-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.020

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  对某微细粒磁铁矿进行了干磨干选中试研究。干磨干选所得铁精矿铁品位56.74%、铁回收率55.97%, 指标低于单一湿式磁选指标, 但粗粒抛废率达48%; 干选精矿和除尘灰通过进一步湿式磁选, 精矿铁品位能提高到60.5%左右, 综合回收率能提高到67%左右, 可以达到与单一湿式磁选相近的指标。干磨干选+湿选工艺可降低湿选投资、减少用水量, 节能降耗效果明显。
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  国外某大型铜矿选矿厂流程考查与分析

  吴承优, 罗良飞

  矿冶工程. 2022, 42(6): 96-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.021

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  对国外某大型铜矿选矿厂铜钼混合浮选生产流程进行了考查。结果表明, 选矿厂矿石处理量略低于设计产能, 铜精矿品位41.63%、回收率88.73%, 但浮选给矿粒度组成不合理, 难选粒级+212 μm粒级和-10 μm粒级含量较高; 磨矿分级优化空间较大, 通过优化入选粒度组成可提高金属回收率。
冶金
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  废旧三元锂电池回收中间产物铝渣的资源化研究

  乔延超, 邓浩臻, 阮丁山, 何芳, 罗琳, 罗双

  矿冶工程. 2022, 42(6): 100-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.022

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  采用氢氧化钠碱浸-碳分工艺处理废旧电池回收中间产物——铝渣, 实现了废渣中的镍钴锰与铝分离并分步回收。结果表明, 在反应温度200 ℃、氢氧化钠浓度6 mol/L、苛性比为5、碱浸5 h条件下, 碱浸液中铝浸出率可达97.70%, 镍钴锰浸出率小于0.23%; 碱浸渣经浸出-除杂-萃取后, 得到Ni、Co、Mn含量均大于100 g/L, Fe、Al含量均小于0.001 g/L的纯净硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶液, 从而实现废旧三元锂电池中铝与镍钴锰的资源化高效回收利用。
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  铅银渣熔化-烟化过程中锌元素的物相演化规律

  马卫星, 杨鹏, 张立志, 田建科, 杜雪岩

  矿冶工程. 2022, 42(6): 105-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.023

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  针对锌元素在熔化-烟化过程中的物相演化规律开展研究。首先分析了铅银渣中锌物相赋存状态, 再通过模拟计算和实验验证相结合的方法研究了锌元素挥发的热力学机制, 表明锌物相由渣中的ZnSO₄、ZnFe₂O₄和Zn₂SiO₄还原为金属Zn, 再到烟尘中氧化为ZnO。同时研究了反应温度、保温时间、配碳比等因素对金属锌回收率的影响规律, 并采用响应面法优化工艺参数, 得到锌元素回收的适宜工艺参数为: 反应温度1 320 ℃、保温时间100 min、配碳比16.00%, 在此条件下锌元素回收率为97.91%。
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  机械活化对粉煤灰提铝影响研究

  赵兴杰, 杨坤, 胡途

  矿冶工程. 2022, 42(6): 111-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.024

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  为提高粉煤灰中铝提取率, 采用机械活化对粉煤灰进行预处理, 探讨了机械活化对粉煤灰焙烧-酸浸效果的影响。结果表明: 机械活化能提高粉煤灰比表面积、增加反应活性点, 促进活化反应的进行; 通过机械活化, 在Na₂CO₃与Al₂O₃物质的量比1.6、850 ℃下焙烧50 min后酸浸, 铝浸出率达到91.58%。
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  硫酸镍钴锰溶液中除氟工艺研究

  陈亮

  矿冶工程. 2022, 42(6): 115-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.025

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  针对从硫酸镍钴锰溶液中除氟效率低、有价金属损失严重等问题, 开展了以Al₂(SO₄)₃·18H₂O为沉淀剂、从硫酸镍钴锰溶液中除氟新工艺研究。考察了反应pH值、Al₂(SO₄)₃·18H₂O用量、反应温度、反应时间等参数对除氟效果的影响, 结果表明, 在初始pH值5.5、氟铝物质的量比为5、反应温度40 ℃、反应时间120 min条件下, 除氟后溶液中氟浓度从初始的3.22 g/L降至0.15 g/L以下, 且引入的Al³⁺浓度低于0.01 g/L, 镍钴锰总损失率低于5%。
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  刚果(金)某铜钴矿粗制氢氧化钴浆化洗涤工艺试验研究

  张志兵, 石玉臣, 张骄, 张恩普, 沈金灵, 孙剑, 刘冰

  矿冶工程. 2022, 42(6): 119-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.026

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  针对刚果(金)某铜钴氧化矿产出的粗制氢氧化钴, 采用生产新水为洗涤剂、板框压滤机为液固分离设备, 分别对浆化洗涤工艺条件进行了单因素与正交试验考察。结果表明, 正交试验得出的最优工艺条件为: 液固比7∶1、浆化时间50 min、搅拌强度80 r/min; 液固比对浆化洗涤效果影响显著性优先于浆化时间及搅拌强度; 优化工艺条件下获得的产品钴品位为42.46%, 比洗涤前提高了3.21个百分点, 镁含量4.72%, 比洗涤前下降了2.17个百分点, 表明该工艺条件下浆化洗涤效果良好。
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  高铜铅冰铜氧压浸出

  王子彪, 何贵香, 占焕武, 银星波, 马宝军, 魏涛, 王国倩, 蒋学先, 陈爱良

  矿冶工程. 2022, 42(6): 122-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.027

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  为回收含铜44.7%的高铜铅冰铜中的有价金属, 进行了氧压酸浸实验研究。考察了初始硫酸浓度、氧压、时间、温度、液固比和木质素用量对浸出效果的影响, 结果表明, 氧压酸浸高铜铅冰铜的适宜工艺条件为: 浸出温度140 ℃、氧分压0.5 MPa、浸出时间4 h、液固比7∶1、初始硫酸浓度180 g/L, 该条件下Cu、As、Fe、Sb、Pb浸出率分别为99.57%、12.24%、86.33%、85.73%、38.10%, 实现了铜的高效浸出。浸出渣主要成分为PbSO₄, 实现了铅冰铜中铜与铅的分离。木质素用量对铅冰铜中有价金属的浸出效果影响较小。
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  模拟酸雨淋溶条件下锌冶炼挥发窑渣重金属释放特征

  王小燕, 肖细元, 郭朝晖, 彭驰, 王小慧

  矿冶工程. 2022, 42(6): 127-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.028

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  模拟pH值分别为4.0、5.6、7.0酸雨干湿交替淋溶(对应pH4.0、pH5.6、pH7.0处理组)和pH=4.0雨水持续淋溶(CL pH4.0处理组), 开展50 d锌挥发窑渣柱淋溶实验, 研究渣中Cd、Cu、Pb、Zn释放和赋存形态变化特征。结果表明, pH4.0处理组在整个淋溶期间Pb的释放较高, 淋溶第35~50 d促进Cd、Cu和Zn释放。pH4.0和CL pH4.0处理组淋出液Cd、Cu、Zn浓度均在前期第5 d达到峰值, pH5.6和pH7.0处理组于第10 d达到峰值。各处理组淋溶50 d后淋出液中Cd、Cu、Pb和Zn浓度变化范围分别为150~1 438、1.88~234、1.30~5.96和15.2~120 mg/L, 远超GB 25466—2010《铅、锌工业污染物排放标准》限值1 500~14 380、3.76~468、1.30~5.96和7.60~60倍。淋出液Cd浓度较高与其渣中高比例活性态相关, 且酸雨淋溶会促进Cu活化。矿物溶解控制重金属元素溶出释放, 淋溶后PbSO₃衍射峰消失, Cu和Zn赋存矿物衍射峰强度降低。酸雨淋溶下锌挥发窑渣中重金属具有较大环境风险, 需加强降雨淋滤污染防治管控。
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  废石化催化剂碱浸液中钒的分离提取研究

  马致远, 刘勇, 吕建芳, 吕先谨, 周吉奎

  矿冶工程. 2022, 42(6): 133-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.029

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  以废石化催化剂碱性浸出液为研究对象, 进行了N263三级逆流萃取+超声波一级NH4Cl反萃+三级NaOH、NaCl逆流反萃工艺研究。结果表明, 优化萃取条件为: 初始pH值8.5、萃取体系30%N263+5%仲辛醇+65%磺化煤油、萃取时间3 min、相比O/A=1∶1; 一段反萃优化条件为: NH₄Cl浓度2.0 mol/L、反萃相比O/A=5∶2、超声波功率500 W、反萃时间2 min; 二段反萃优化条件为: NaOH浓度1.0 mol/L、NaCl浓度0.5 mol/L、反萃相比O/A=3∶2、反萃时间3 min。以上优化条件下对浸出液进行钒的提取, 钒萃取率和反萃率分别为99.15%和99.36%, 对一段和二段反萃液进行钒产品回收, 可分别获得高纯V₂O₅产品(＞99.9%)和普通V₂O₅产品(＞99%)。
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  赤泥铁精粉直接还原实验研究

  武兵强, 高建军, 万新宇, 齐渊洪

  矿冶工程. 2022, 42(6): 139-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.030

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  开展了赤泥铁精粉直接还原实验研究, 分析了直接还原温度、氧化钙配比(相对赤泥铁精粉质量分数)、配碳量(碳氧物质的量比)、直接还原时间等工艺参数对还原后赤泥铁精粉金属化率的影响。结果表明, 提高还原温度、适当提高氧化钙配比以及延长还原时间均有利于赤泥铁精粉中铁氧化物的还原; 适宜的还原条件为: 还原温度1 100 ℃、氧化钙配比10%、配碳量1.2、还原时间120 min, 在此条件下赤泥铁精粉直接还原后的金属化率为91.56%。该工艺参数可为赤泥铁精粉回转窑还原工业化试验提供参考。
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  赤泥闪速磁化焙烧工艺技术研究

  董红军, 陈昌

  矿冶工程. 2022, 42(6): 142-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.031

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  对广西某铝厂典型赤泥强磁选预富集粗精矿的闪速磁化焙烧过程进行了研究, 通过与马弗炉磁化焙烧试验对比, 研究了不同物料反应状态的反应热动力学过程及其工艺技术指标。结果表明, 闪速磁化焙烧工艺能充分利用赤泥颗粒特性, 在数十秒时间内完成马弗炉需要45 min以上才能完成的焙烧过程, 并取得水平相当的工艺产品指标, 凸显了闪速磁化焙烧工艺在赤泥消纳领域的潜力。
材料
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  废旧磷酸铁锂电池再生及湿法回收技术研究进展

  牛飞, 徐文彬, 谭杰, 朱军强, 李重洋, 杨幼明

  矿冶工程. 2022, 42(6): 146-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.032

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  对现有废旧磷酸铁锂电池回收技术进行了总结, 简要介绍了废旧磷酸铁锂正极材料再生修复技术现状, 重点评述了湿法冶金选择性浸出废旧磷酸铁锂技术原理和现有技术方案的研究进展, 并对一些回收新技术进行了简述。通过对比不同技术方案的优劣势, 对废旧磷酸铁锂电池回收提锂技术发展趋势进行了展望。
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  轧制温度对铝铜锂合金疲劳性能的影响

  潘家发, 唐建国, 叶凌英, 董宇, 王萍

  矿冶工程. 2022, 42(6): 153-156. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.033

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  采用标准紧凑拉伸C(T)试样研究了室温冷轧和350 ℃温轧的铝铜锂合金固溶时效处理后的疲劳裂纹扩展性能, 并采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电子背散射衍射对合金微观组织以及疲劳断口进行分析以揭示其内在影响机理。结果表明, 固溶时效处理后, 室温冷轧板材的再结晶程度比350 ℃温轧板材高25.3%, 裂纹易沿着大角度晶界扩展; 温轧板材的疲劳裂纹扩展速率较低, 抗疲劳性能较好。
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  以废旧NCM523型电池正极材料浸出液制备NiCo₂O₄和Li₂CO₃研究

  王子钰, 王碧侠, 李存刚, 汪攀, 李磊, 李卓阳

  矿冶工程. 2022, 42(6): 157-162. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.0034

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  采用湿法冶金方法回收废旧NCM523型锂离子电池正极材料中的镍、钴和锂, 正极材料的硫酸浸出液经净化除杂后, 采用“水热沉淀-煅烧法”制备NiCo₂O₄, 再采用化学沉淀法回收锂。研究了添加剂种类、水热温度及时间、煅烧温度对产物形貌的影响。结果表明, 以电极材料硫酸浸出液为原料, 以草酸作沉淀剂、六次甲基四胺作表面活性剂, 在140 ℃下水热反应4 h, 得到NiCo₂O₄前驱体; 前驱体在300 ℃下煅烧2 h, 得到形貌均匀的棒条状NiCo₂O₄材料; 采用饱和Na₂CO₃溶液沉淀水热反应母液中的锂, 得到Li₂CO₃。该工艺初步实现了废旧电池正极材料中有价金属镍、钴和锂的回收利用。
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  硼铸铁汽车引擎汽缸套切削加工用PCBN刀具材料的制备与切削性能研究

  李妍, 崔志华, 王强

  矿冶工程. 2022, 42(6): 163-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.0035

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  介绍了一种硼铸铁汽车引擎汽缸套切削加工用PCBN刀具材料的制备方法, 并对PCBN刀具材料配比、合成块组装以及烧结工艺参数进行了探讨。结果表明, PCBN刀具材料显微硬度为3 669HV、抗冲击次数63次、抗弯强度906 MPa、磨耗比8 858, 证明PCBN刀具材料具有良好的力学性能, 在铸铁类零件的加工中有很好的应用前景。通过硼铸铁汽缸套切削加工试验, 验证了合成的PCBN刀具材料具有良好的耐磨性, 以此刀具加工硼铸铁类零件的表面粗糙度可达0.486 μm。
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  假槟榔花基多孔炭材料的制备及其电化学性能研究

  张晓辉, 赖飞燕, 邓仁英, 杨小飞, 陆绍荣, 梁力勃

  矿冶工程. 2022, 42(6): 167-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.036

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  以假槟榔花为原料, 经高温碳化和氢氧化钾活化制备得到假槟榔花基多孔炭材料。采用XRD、SEM、热重分析仪、比表面积及孔径分析仪等对多孔炭材料进行表征和分析, 用电化学工作站和恒流充放电测试仪测试其电化学性能。结果表明, 假槟榔花基多孔炭材料为无定形炭材料, 为纳米片层结构, 比表面积为1 223.32 m²/g。三电极体系中, 以1 mol/L H₂SO₄和6 mol/L KOH为电解液, 电流密度为0.5 A/g时, 其放电比电容分别为145 F/g和105 F/g; 20 A/g电流密度下, 放电比电容分别为100 F/g和80 F/g。二电极体系中, 在酸和碱条件下, 1 A/g电流密度下循环5 000圈, 其电容保持率均在98%以上。该材料具有高的比表面积和纳米片层结构, 有利于提高材料的电荷储存能力, 材料具有良好的超级电容器特性。
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  Al₃Zr弥散相对铝锌镁合金板材微观组织及强度的影响

  高靖靖, 石大鹏, 程全士, 关悦, 李影, 柯书忠, 陈景超, 刘胜胆, 叶凌英

  矿冶工程. 2022, 42(6): 173-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.037

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  采用室温拉伸测试, 结合金相显微镜、背散射电子衍射、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜等表征手段, 研究了在Al-4.4Zn-1.2Mg合金板材中引入共格Al₃Zr弥散相对其微观组织及强度的影响机理。Al₃Zr弥散相抑制了再结晶, 基于含Zr合金热轧板材中再结晶驱动力和Al₃Zr弥散相钉扎晶界阻力, 通过理论计算, 预测了再结晶分数为45%, 这与实验值40%相符。Al₃Zr弥散相提高了淬火态和时效态板材的强度。Al₃Zr弥散相平均尺寸约22.3 nm, 通过奥罗万机制阻碍位错运动, 引起强度增加值为43.3 MPa, 抑制再结晶的附加强化效果为12.6 MPa。含Zr合金板材中的晶界和亚晶界数量更多, 时效时在合金中形成了更多无强化作用的η相, 减少了η'沉淀强化相的数量, 沉淀强化作用引起的强度增加量较无Zr合金的低32.4 MPa。
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  基于BS 7910的管道环焊缝缺陷工程临界评估研究

  李安

  矿冶工程. 2022, 42(6): 178-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2022.06.038

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  依据标准BS 7910, 对含缺陷环焊缝进行了工程临界评估。借助管体与焊缝拉伸试验结果确定评定曲线, 选取最低值作为评定断裂韧性值, 采用评估失效图(FAD)方法进行工程临界评估, 在评定计算中考虑了静态应力、残余应力和应力集中等的影响, 并进行了宽板拉伸试验验证。结果表明, 在管道工作载荷下, 根据BS 7910评估方法, 当夏比冲击吸收功CV>60 J时, 环焊缝中的缺陷尺寸均在可接受范围内; 在管道设计极限载荷条件下, 当夏比冲击吸收功CV＞60 J时, 环焊缝在现有条件下评估点均位于FAD曲线内, 结果可接受; 宽板拉伸试验结果进一步验证了环焊缝中各缺陷在评价输入参数条件下是可接受的, 表明含缺陷焊接接头的安全裕度较高。