2023年, 第43卷, 第5期　
刊出日期：2023-10-25
  

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  • 2023年第5期目次
    矿冶工程杂志编辑部
    矿冶工程. 2023, 43(5): 0-0.
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    • 采矿
  • 履带式微型海底钻机行驶动力学建模与分析
    李嘉豪, 金永平, 刘德顺, 万步炎
    矿冶工程. 2023, 43(5): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.001
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    概述了履带式微型海底钻机组成结构及其作业过程; 应用仿真软件Recurdyn建立了履带式微型海底钻机多体动力学模型; 开展了底质土力学特性试验研究,构建了深海底质力学模型; 进行了履带式微型海底钻机深海底行驶过程动力学仿真。结果表明,在深海沉积物底质条件下,履带式微型海底钻机在行驶过程中存在轻微打滑现象和一定的沉陷量与仰角; 深海底质(特别是稀软底质)力学性能显著影响履带式微型海底钻机动态特性; 在钻机低速行驶时行驶速度对履带式微型海底钻机动态特性影响较大。
  • 基于灰色关联理论深孔切割槽爆破块度影响因素分析及参数优化
    林杰, 刘少光, 李广斌, 楼晓明, 韩启民
    矿冶工程. 2023, 43(5): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.002
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    以内蒙古三贵口铅锌矿为背景,利用理论分析、图像处理和工程试验等技术手段对地下深孔切割槽爆破块度影响因素及参数优化开展研究。首先针对现场粉矿率高、平均块度小等问题,开展了爆破块度影响因素试验并采集现场数据,利用Split-Desktop 4.0软件处理试验爆堆图像; 然后运用灰色关联理论确定影响爆破块度的主次因素; 最后利用趋势分析法并结合现场实际情况,确定爆破参数优化方案,并进行工程试验验证。结果表明,该矿山切割槽粉矿率主要受排间延期时间和孔距影响,平均块度主要受孔距和排数影响; 优化后的爆破参数为: 孔距1.2 m,排距1.5 m,抵抗线0.8 m,爆破排数3排,4孔孔间延期时间分别为13、0、9、18 ms,排间延期时间42 ms,该参数条件下爆破粉矿率降低了27.19%,平均块度提高了62.89%。
  • 平动条件下有限成坡土体挡土墙土压力分布规律研究
    吴顺川, 贾文松, 韩龙强, 刘兴雷
    矿冶工程. 2023, 43(5): 11-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.003
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    以河北腾龙露天矿止水固坡工程为背景,建立了挡土墙和有限成坡土体的三维数字模型,首先对模型的有效性进行了验证,然后利用该模型对平动条件下墙背上土压力分布规律进行数值模拟分析。结果表明,有限成坡土体滑裂面倾角随平台宽度增大先逐渐减小到零然后逐渐增大; 平台宽度9 m时墙背上被动土压力数值解与解析解的变化规律基本一致,充分验证了该模型的有效性; 被动土压力呈非线性分布,主动土压力呈凸曲线分布。综合考虑挡土墙稳定性与施工成本,建议将边坡坡角设为30°,平台宽度设为9 m。
  • 基于HSV空间融合Retinex算法的全天候运动目标检测
    陈卡, 黄俊杰, 包嘉琪, 秦亚光
    矿冶工程. 2023, 43(5): 17-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.004
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    提出了一种在矿山复杂情况下基于HSV色彩空间融合Retinex算法的全天候运动目标检测方法。该方法将运动目标检测转换为运动目标上特定标志物的检测,通过颜色空间转换提取目标原始灰度图像,由灰度分布直方图判断是否进行低照度图像恢复,并在场景中选取特定的标志物,将原图像进行HSV颜色空间变换,选择对应ROI区域,通过阈值获取二值化图像,进行平滑处理后使用Canny算子提取轮廓信息,从而提取标志物的特征参数。应用实例证实,通过该方法能精准获得标志物特征参数,进而解决复杂环境下机械设备间连接件脱落问题,具有一定的实际工程应用价值。
  • 钻孔岩芯声发射法在张北能源储气库地应力测量中的应用
    马春德, 吕志海, 谭观霜
    矿冶工程. 2023, 43(5): 22-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.005
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    使用新型定向岩芯声发射方法,对河北张北综合能源项目储气库建造工程区域进行地应力测量,结果表明,3个钻孔对应的90 m埋深处的地应力以水平构造应力为主,3个钻孔的最大主应力方向基本一致,均为近南北方向。使用圆周波速各向异性分析法进行验证,结果显示,圆周波速各向异性分析法得到的最大主应力方向与钻孔岩芯声发射法得到的结果吻合,进一步验证了钻孔岩芯声发射法测量结果的正确性。
  • 基于机器学习的长沙市滑坡灾害快速风险评价
    王璨, 肖浩, 肖婷, 方亚其, 刘磊磊
    矿冶工程. 2023, 43(5): 26-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.006
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    提出采用随机森林(RF)和极限梯度提升(XGboost)模型对长沙市滑坡灾害进行快速危险性评价,并利用频率比法对评价结果进行检验和校准。基于层次分析法构建易损性快速评价体系并进行易损性评价。最后,采用数值分级方法集成危险性和易损性评价结果实现快速风险评价。结果表明,RF模型与XGBoost模型性能相近,但经频率比法校正后的XGBoost模型危险性评价结果更加合理; 易损性评价中人口密度的权重值最大,高易损区多集中于市区、交通干线等区域。长沙市风险区划结果中较高风险、高风险区域占整个研究区面积的4.6%,主要集中在沟谷、城镇和交通干线等区域。
  • 基于深度学习和持续同调的LiDAR林下滑坡提取
    贺跃光, 姜风航, 苗则朗, 包志轩, 易南洲
    矿冶工程. 2023, 43(5): 32-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.007
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    为了从森林覆盖区获取林下滑坡信息,采用LiDAR点云技术构建高分辨率数字地形模型,结合Res-Unet网络和持续同调理论提取林下滑坡信息。选取美国华盛顿州风河实验林作为研究区,选择其中3个区域进行定量分析,经计算,区域内提取滑坡信息的准确度均值为79.7%,召回率均值为70.2%,F1均值为65.5%,表明基于Res-Unet和持续同调的提取方法能够准确识别研究区内大部分滑坡; 基于深度学习和持续同调的林下滑坡提取方法引入持续同调方法到滑坡提取领域,并与深度学习相结合,弥补了传统遥感方法在植被覆盖区滑坡提取效果方面的不足,可为滑坡分析提供有力的技术支持。
  • 深海采矿水下输送系统提升硬管选型及水动力校核研究
    张明, 郑皓, 李满红, 李小艳, 宋环峰
    矿冶工程. 2023, 43(5): 37-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.008
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    为了研究深海采矿水下输送系统提升硬管选型设计的可靠性,以输送指标为设计输入,通过水动力学进行校核,根据多金属结核沉降速度确定提升硬管选用外径244.48 mm的P110钢级抗疲劳螺纹连接套管(壁厚20.24 mm),水池拖曳试验结果表明提升电泵上端硬管阻力系数为1.4,提升电泵下端硬管阻力系数为1.3。对水下输送系统按作业工况和布放工况分别进行水动力学计算,在海试作业环境下提升硬管安全系数满足API RP 2RD规范要求。在深海多金属结核采矿试验工程海上验收试验中,提升硬管满足各项输送指标要求,各接口间连接可靠,验证了提升硬管选型设计的合理性。
  • 浆体管道典型计算模型对比分析
    潘毅, 邹雪净, 徐水营, 董平省, 赵向苗
    矿冶工程. 2023, 43(5): 42-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.009
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    针对4条典型管道,采用典型浆体管道临界流速和摩阻降计算模型进行计算,通过对比模型计算值与4条管道工程实测值,分析模型的计算精度。结果表明,瓦斯普模型、韩文亮模型、费祥俊模型、刘德忠模型计算的流速和管径值与实测值吻合度高,最大偏差均处于±15%范围内; 费祥俊模型在计算摩阻降上具有很高的精度,最大偏差处于±10%范围内,不仅具有较高的计算精度,也具有一定的计算裕量,可为浆体长距离输送提供有力的设计依据和指导。
    • 选矿
  • 红土镍矿浸渣选铁试验研究
    罗良飞, 李宗蔚, 钟志刚, 蒋江波
    矿冶工程. 2023, 43(5): 47-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.010
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    针对某含铁51.38%、含硫2.01%的红土镍矿浸渣进行了离心选矿、磁选、磁化焙烧等试验研究。结果表明,磁化焙烧-磁选工艺是该红土镍矿浸渣选铁的高效分选工艺。煤基还原-弱磁选获得了精矿TFe品位62.77%、回收率94.04%的指标; 气基还原-弱磁选获得了精矿TFe品位68.77%、回收率95.15%、精矿中杂质硫含量0.12%的指标,可达到铁精矿质量要求; 直接还原-弱磁选可获得精矿TFe品位90.89%、回收率88.90%的指标,但存在精矿中硫含量偏高的问题。
  • 某铜钼混合精矿臭氧氧化浮选分离试验研究
    张红涛, 宋翔宇, 黄业豪, 贾紫珮, 王文, 许来福
    矿冶工程. 2023, 43(5): 50-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.011
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    采用臭氧氧化法使黄铜矿和辉钼矿表面可浮性产生差异,对某铜钼混合精矿进行了铜钼分离试验研究。结果表明,在适宜臭氧氧化条件下,经过一次粗选三次精选闭路试验,可获得钼品位47.46%、钼回收率94.96%、铜含量0.10%的钼精矿。臭氧氧化浮选的指标显著高于硫化钠作抑制剂时的指标,说明可以用臭氧氧化取代硫化钠进行抑铜浮钼。
  • 某尾矿预富集精矿磁化焙烧产品合理选别工艺研究
    杨晓峰, 陈宇, 梅灿国
    矿冶工程. 2023, 43(5): 54-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.012
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    对某尾矿经预富集-磁化焙烧后的产品分别进行了磨矿-磁选和磨矿-磁选-浮选联合工艺试验研究。TFe品位33.19%的焙烧矿采用磨矿-磁选工艺,在磨矿细度-0.025 mm粒级占97%时可获得TFe品位63.04%、回收率80.04%的铁精矿,虽然工艺流程简单,但磨矿细度在工业生产中较难实现,且磨矿成本极高; 采用磨矿-磁选-浮选联合工艺,在磨矿细度-0.025 mm粒级占85%时可获得TFe品位65.36%、回收率73.39%的铁精矿,且磨矿细度在工业生产中可以实现,磨矿成本明显较低。
  • 某低品位难选铜铅锌硫化矿浮选分离试验研究
    魏宗武, 杨谦, 黄涛, 高玚, 张旭哲, 杨一豪
    矿冶工程. 2023, 43(5): 58-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.013
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    针对某铜铅锌多金属硫化矿主要矿物嵌布关系较复杂、有价矿物与脉石共生关系密切的特点,在原矿铜品位0.21%、铅品位2.37％、锌品位3.01%条件下,采用铜铅混合浮选-铜铅分离-锌浮选的弱碱工艺流程,以A22为铜铅混合浮选捕收剂,TZ01+硫酸锌为锌、硫矿物抑制剂,CZ08为锌浮选捕收剂,亚硫酸钠+CMC为铜铅分离抑制剂,最终获得了Cu品位22.09%、回收率70.48%的铜精矿,Pb品位59.48%、回收率89.35%的铅精矿和Zn品位45.00%、回收率86.96%的锌精矿。
  • 低品位高泥高镁硫化铜镍矿浮选试验研究
    曹杨, 孙磊, 孙伟, 汪清清, 王成文, 彭再华, 高志勇, 曹学锋
    矿冶工程. 2023, 43(5): 62-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.014
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    对新疆某铜镍矿山低品位高泥高镁硫化铜镍矿进行了浮选试验研究。以羧甲基纤维素钠和水玻璃为组合抑制剂、以丁基黄药和丁铵黑药为组合捕收剂,采用铜镍混合浮选-铜镍分离工艺流程,闭路试验可获得铜品位25.11%、铜回收率79.90%、含氧化镁2.02%的铜精矿以及镍品位6.98%、镍回收率75.01%、含氧化镁5.32%的镍精矿,实现了铜、镍的高效回收和有效分离。
  • 贵州铜仁地区某低品位碳酸锰矿高梯度磁选试验研究
    李帅, 唐云, 吴波, 朴海善, 聂光华, 杨勇, 邓政斌
    矿冶工程. 2023, 43(5): 66-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.015
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    贵州铜仁地区某低品位碳酸锰矿矿物组成复杂,黏土矿物伊利石含量较高(19.30%),为了更好地提高该类型锰矿资源的选矿指标,对其开展了磁选试验研究。结果表明,预先脱泥后通过球磨机磨矿,在磨矿细度-75 μm粒级占69.62%条件下,采用一次粗选、两次扫选磁选流程,最终可获得产率52.81%、锰品位和回收率分别为19.39%和83.66%的碳酸锰精矿。试验结果对实现铜仁地区电解锰渣源头减量排放具有重要意义。
  • M1033铁矿微细嵌布贫磁铁矿高效选矿工艺研究
    王永刚, 王素玲, 周文波
    矿冶工程. 2023, 43(5): 70-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.016
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    对酒钢M1033铁矿微细嵌布贫磁铁矿进行了选矿工艺研究。采用高压辊磨,在磨矿细度-30 μm粒级含量85%、磁选机磁场强度180～220 mT条件下,通过磁选工艺,获得了精矿TFe品位65.18%、SiO2含量5.21%、金属回收率73.20%的良好指标。
  • 云南盈江某低品位菱锰矿选矿工艺研究
    谢美芳, 熊涛, 黄会春, 任祥君
    矿冶工程. 2023, 43(5): 74-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.017
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    针对云南盈江某低品位菱锰矿-0.019 mm粒级含量超过50%、碳酸锰分布率达84.97%的特点,采用脉动高梯度磁选机分选该锰矿。在SLon-100周期式脉动高梯度磁选机探索试验基础上,使用SLon-500立环脉动高梯度磁选机进行半工业试验,采用“一粗一扫、扫选精矿精选”的优化工艺流程,在原矿TMn含量6.72%时,可获得TMn精矿品位16.77%、回收率87.61%的锰精矿。
  • 攀西某钒钛铁精矿提质技术研究
    陈福林, 文永才, 王志杰, 黄延, 黄立雨, 李硕
    矿冶工程. 2023, 43(5): 77-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.018
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    对攀西某钒钛铁精矿进行了提质技术研究。采用脱磁、0.074 mm预先筛分分级、粗粒级再磨(磨矿细度-0.074 mm粒级占92.85%)-磁选、细粒级直接磁选的分磨分选工艺,可使提质后铁精矿TFe品位提高3.19个百分点、SiO2+Al2O3+MgO含量降低3.91个百分点。
  • 某铅锌矿选铅尾矿絮凝沉降及溢流水回用于浮选评价试验研究
    缪亚兵, 薛珂, 赵文坡, 李文风, 方程
    矿冶工程. 2023, 43(5): 80-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.019
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    对某铅锌矿选铅尾矿开展絮凝沉降实验室试验研究,进行了絮凝剂选型、絮凝剂用量和给料浓度试验,并将筛选的絮凝剂以药剂添加的方式给入浮选系统进行铅锌硫浮选评价试验。结果表明,阴离子型PAM絮凝剂AX868沉降效果较好,添加絮凝剂后的浮选体系所得浮选指标与使用清水所得浮选指标相当,AX868用量20 g/t即可满足工业生产中直径36 m浓密机沉降要求。
  • FD-602清洗剂清洗陶瓷过滤机生产试验及清洗水回用浮选试验
    郑银珠, 杨哲辉, 崔瑞
    矿冶工程. 2023, 43(5): 85-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.020
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    在湖北大冶铜绿山矿铜精矿陶瓷过滤机上开展了清洗剂FD-602与硝酸清洗滤板的对比试验,结果表明,FD-602清洗陶瓷滤板后滤板表面干净、过滤时滤饼吸附均匀; FD-602和硝酸清洗陶瓷过滤机时,滤饼平均产量分别为6.63 t/h和5.85 t/h,滤饼平均水分分别为11.21%和11.58%,清洗剂单耗分别为0.16 kg/t滤饼和1.78 kg/t滤饼,清洗剂成本分别为6.4元/t滤饼和5.696元/t滤饼。FD-602作清洗剂的清洗水与生活水按1∶5配制的回用水用于浮选,对浮选指标无明显影响。
    • 冶金
  • 低钙镁石煤钒矿熟化浸出工艺研究
    万洪强, 李静, 张丽芬, 罗豪, 田子瑜
    矿冶工程. 2023, 43(5): 89-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.021
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    针对低钙镁钒矿碱度低、二氧化硅含量高的特点,采用硫酸熟化-水浸出工艺处理石煤钒矿,考察了矿物粒级、硫酸用量、熟化温度、熟化时间等参数对钒浸出的影响。结果表明,在矿石粒度-0.15 mm、硫酸用量20%、熟化温度120 ℃、熟化时间8.5 h的优化条件下,所得熟料在液固比2∶1、室温下用水搅拌浸出2 h,钒浸出率达到了88.6%。熟化过程矿物中包裹钒的云母结构得到高效解离,并释放可溶性钒,浸出液中硅含量低(0.08 g/L),比直接酸浸或焙烧酸浸工艺中硅含量大幅降低,对后续萃取工序非常有利。
  • 金属矿区/冶炼场地环境风险扩散途径及其关键因子识别研究
    安亚男, 万勇, 郭朝晖, 曹杰, 徐锐, 何晓
    矿冶工程. 2023, 43(5): 92-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.022
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    以湖南省典型区域金属矿区/冶炼场地为例,基于文献爬取和案例场地调查,系统梳理和选取了影响场地重金属污染环境风险扩散途径的22个关键因子,利用内梅罗污染指数法计算场地土壤综合污染指数(NIPI)用以辅助识别关键因子。结果表明,基于层次分析法筛选得到的大气沉降和土壤渗透为场地重金属污染环境风险扩散关键途径,距污染源距离、空气中可吸入颗粒物含量(PM10)、地表硬覆盖情况、地下防渗措施、土壤酸碱度(pH值)和土壤有机质含量(SOM)为环境风险扩散途径关键因子。场地NIPI值与pH值、SOM、PM10等因子呈正相关关系,与距污染源距离、地表硬覆盖情况和地下防渗措施呈负相关关系,其相关系数与因子权重拟合效果较好(R2=0.63)。
  • 磁铁矿对氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿的影响
    邓莎, 杨佳鑫, 龙涛, 杨玮
    矿冶工程. 2023, 43(5): 98-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.023
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    采用开路电位、循环伏安曲线等电化学测试方法,系统研究了磁铁矿对氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)微生物浸出黄铜矿的影响。结果表明,未驯化菌浸出体系中,黄铜矿浸出率随磁铁矿添加量增大而增大; 细菌驯化后,细菌活性增强,当磁铁矿添加量为0.5 g时,铜浸出率可提高8%左右; 当磁铁矿添加量大于0.5 g时,浸出过程中生成了黄钾铁矾,恶化了浸出环境,铜浸出率仅提升2%左右; 在不同浓度Fe3+体系中,黄铜矿开路电位始终高于磁铁矿开路电位,两者间发生伽伐尼作用时,黄铜矿作阴极,不利于黄铜矿氧化溶解; 但溶液中Fe3+可以提高黄铜矿的腐蚀速率,从而提高黄铜矿浸出率。
  • 湖南某石煤矿区重金属污染现状及生态风险评价
    陈三喜, 苏佳, 曾兴
    矿冶工程. 2023, 43(5): 103-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.024
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    为研究湖南某石煤矿区重金属污染现状,采用ICP法测定了水体和土壤中多种重金属含量,并分别采用内梅罗污染指数法和潜在生态危害指数法进行风险评价。结果表明,水中Cd、Cr(Ⅵ)、Zn、Fe和Mn平均浓度分别为1.935 5、0.025 3、6.024 9、16.222 0和4.214 9 mg/L,污染指数分别为387.10、5.06、3.01、54.07和42.15,污染程度从大到小排序为: Cd>Fe>Mn>Cr(Ⅵ)>Zn; 土壤中Pb、Zn、Cr、As、Hg和Cd平均含量分别为8.51、38.59、18.65、10.01、0.18和3.41 mg/kg,平均生态风险系数分别为2.13、0.98、0.85、18.00、28.55和339.80,污染程度从大到小排序为: Cd>Hg>As>Pb>Zn>Cr,整个矿区的综合潜在生态风险指数为390.31,污染程度为较高生态危险。矿区受到多种重金属复合污染,废石堆和沉淀池的排水口下游区域较严重。
  • 钼铋混合精矿盐酸浸出分离并制备海绵铋工艺研究
    沈凌畅, 周小舟, 沈裕军, 彭俊, 蔡云卓, 朱安宇
    矿冶工程. 2023, 43(5): 109-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.025
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    针对钼铋混合精矿进一步分选流程长、成本高以及传统火法炼铋工艺冗长、能耗高、铋回收率偏低等问题,采用通氧盐酸浸出新工艺,考察了盐酸浓度、浸出时间、温度等因素对钼铋浸出的影响,在盐酸浓度3 mol/L、液固比3∶1、温度80 ℃、搅拌转速500 r/min优化条件下通氧气浸出6.0 h,铋浸出率达99.13%,钼不浸出富集于浸出渣中,实现了铋和钼的高效分离; 浸出液经净化除杂及铁板置换后得到了纯度99%以上的海绵铋。
  • 烧结原料中配加含铁尘泥和石化碱渣实验研究
    武兵强, 赵亚钊, 万新宇, 王海风, 王锋, 齐渊洪
    矿冶工程. 2023, 43(5): 113-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.026
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    为了综合利用含铁尘泥和消纳石化碱渣,开展了烧结原料中配加含铁尘泥和石化碱渣烧结杯实验研究。结果表明,配加含铁尘泥和石化碱渣有利于提高垂直烧结速度、利用系数、成品率和转鼓指数,但烧结矿中碱金属、Zn含量增加,TFe含量降低,烧结矿还原性能和低温还原粉化指数有所降低。烧结原料中配加含铁尘泥0.5%、配加石化碱渣0.05%,在满足高炉入炉原料要求的情况下,可实现含铁尘泥的资源综合利用和石化碱渣的消纳。
  • 分质回收铜冶炼废酸中酸、砷、铜/锌的电渗析新工艺
    曾娟, 张玉凤, 余侃萍, 刘孟, 张立刚
    矿冶工程. 2023, 43(5): 116-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.027
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    为了有效分离冶炼废酸中酸、砷、铜/锌,采用电渗析和双极膜处理模拟废酸,考察了运行时间、酸度、砷初始浓度、铜/锌初始浓度等对酸、砷、铜/锌分离效果的影响,并采用该工艺对铜冶炼废酸进行效果验证,同时对长期使用后的电渗析阴膜、阳膜和双极膜膜面进行分析和表征。结果表明,在运行时间大于80 min、砷浓度小于9 g/L、酸度小于5%、铜/锌浓度小于5 g/L条件下,分质得到含砷、含有价金属盐和含酸的3种溶液,其中砷分离率大于93%、铜/锌回收率大于96%、酸回收率大于97%,且废酸中90%以上的其他金属离子(如Na、K、Mg、Ca等)截留在双极膜盐室,有效实现开路回收酸中无机盐离子; 使用近两年后,电渗析膜和双极膜表观形貌无明显变化,无明显沉淀附着。
  • 钒钛磁铁矿熔分碱度对炉渣冶金性能的影响研究
    杨双平, 杨尚琦, 何少红, 赵永喆, 王苗, 王玉萍
    矿冶工程. 2023, 43(5): 122-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.028
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    以南非钒钛磁铁矿炉渣为研究对象,通过直接还原-熔分实验并结合XRD分析结果,研究了不同碱度下钒钛磁铁矿炉渣冶金性能及渣铁分离效果的影响,同时探究了碱度对炉渣熔化特性和黏度的影响规律。结果表明,熔分温度1 450 ℃、配碳量5%时,随着碱度提高,炉渣所对应的软化温度、半球温度与流动温度逐渐升高; 炉渣碱度0.9~1.2时,炉渣熔化温度增长率较快,炉渣黏度实测值和计算值均呈先下降后上升的趋势; 碱度从0.9上升到1.4的过程中,炉渣中辉石和黄长石的衍射峰强度先增强后减弱,钙钛矿和钙铝尖晶石相对含量呈先下降后逐渐上升的趋势。炉渣碱度1.2时,黏度为0.130 Pa·s,炉渣性能较好。
  • 废旧镍钴锰电池浸出液中镍钴锰元素选择性回收工艺研究
    杨凯, 朱成平, 李捷, 李航, 武姣娜, 方钊
    矿冶工程. 2023, 43(5): 132-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.029
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    研究了废旧锂离子电池浸出液中金属离子的分离回收工艺,通过硫化物选择性沉淀实现了浸出液中镍、钴离子与锰离子的高效分离与回收。研究了pH值、硫化钠加入系数、沉淀温度、沉淀时间对镍、钴、锰离子沉淀率的影响。结果表明,在沉淀温度25 ℃、硫化钠加入系数1.5、pH值5.0、沉淀时间6 min条件下,镍、钴、锰、铝离子沉淀率分别为99.73%、100%、2.77%、1.24%; 正交实验结果表明,各因素对镍离子沉淀率影响的主次顺序为: 硫化钠加入系数>pH值>沉淀温度>沉淀时间; 对钴离子沉淀率影响的主次顺序为: 硫化钠加入系数>沉淀温度>pH值>沉淀时间。在沉淀温度70 ℃、硫化钠加入系数2.5、pH值6.0、沉淀时间12 min条件下,锰、铝离子沉淀率分别为99.77%、6.86%。
  • 硫酸挥发除硒-火试金法连续测定粗硒中金量和银量
    符招弟, 熊方祥, 郭桓煜, 龚健, 曾浩
    矿冶工程. 2023, 43(5): 132-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.030
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    针对粗硒样品中金银测定时硒的干扰问题,采用硫酸冒烟挥发除硒,冷却加水后,加入氯化钠溶液沉淀银,过滤后残渣采用火试金重量法测定金量和银量,建立了硫酸挥发除硒-火试金重量法连续测定粗硒中金量和银量的方法,探讨了残余硒量、硫酸用量、加热时间等因素对测定结果的影响,并对比了连续法与行业标准方法测定粗硒中金量、银量结果。连续法测定的金相对标准偏差RSD7为0.54%～1.30%,银相对标准偏差RSD7为0.28%～0.39%,金加标回收率为94.6%～101.3%,银加标回收率为96.3%～100.1%,测定结果与行业标准方法一致。此方法分析速度快,具有较好的精密度和准确度,适用于粗硒中金、银含量的测定。
    • 材料
  • 回火冷却速率对30CrMnSiA组织与性能的影响
    李丰, 许磊, 饶金, 李彩虹, 周玉成, 王琴, 张海盟
    矿冶工程. 2023, 43(5): 136-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.031
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    对退火态30CrMnSiA钢进行了回火冷却速率实验,探究回火后冷却速率对30CrMnSiA钢性能的影响及其组织演变规律。结果表明,回火冷却速率对30CrMnSiA钢硬度影响较小、对冲击韧性有一定影响,30CrMnSiA钢经510 ℃回火后表面主要受到压应力、心部受到拉应力,且回火冷速越快,试样表面残余应力越大。回火过程中C元素主要与Fe元素结合形成铁碳化合物,少量C元素与Cr、Si元素形成铬碳化合物、硅碳化合物。快冷范围内冷却速率对碳化物含量及尺寸影响较小。
  • 热处理对铸态Mg-Sn-Al-Zn-Si合金组织和性能的影响
    马冬, 张建新
    矿冶工程. 2023, 43(5): 140-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.032
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    研究了不同热处理制度对铸态Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织性能的影响。结果表明,固溶处理时,随着固溶时间延长,合金枝晶逐渐溶解、晶粒逐步球化,适宜的固溶处理制度为510 ℃×8 h,此时合金组织分布均匀,析出少量细小的二次颗粒相,延伸率较高; 合金适宜的时效处理制度为200 ℃×16 h,此时偏聚在晶界处的合金相析出迁移,晶界清晰, 组织均匀度高,合金屈服强度达到136.3 MPa,较铸态提升16.5%。510 ℃固溶8 h+200 ℃时效16 h处理后,组织均匀度和弥散程度进一步提升,抗拉强度和硬度分别达到178.2 MPa和59.6HB,相对铸态合金分别提升了21.6%和23.4%。
  • 高应变速率载荷下ZK60镁合金的动态析出研究
    胡丽香, 杨扬
    矿冶工程. 2023, 43(5): 144-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.033
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    采用霍普金森压杆(SHPB)对T4态变形ZK60镁合金进行了高应变速率动态加载实验,结果表明,随着应变速率增大,合金流变应力增大。透射电子显微镜观测结果表明,动态加载后合金内部有大量第二相析出。硬度测量结果表明,3 000 s-1应变速率加载后样品硬度由T4态的64.40HV提高到了93.05HV。高应变速率形变过程中,合金内部产生了高密度位错,且基体中析出了大量β'1、β'2等强化相。
  • 分级淬火对7N65铝合金微观组织和断裂韧性的影响
    林立健, 张勇, 郑许, 唐建国
    矿冶工程. 2023, 43(5): 149-153. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.034
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    通过分级淬火实验研究了7N65合金在不同保温温度与不同保温时间下的硬度(HV)和单位裂纹形核功(UIE)变化,绘制了合金的TTP-HV曲线及TTP-UIE曲线。结合扫描电镜、透射电镜等表征方法,对不同温度下的第二相析出行为进行了研究。结果表明,高温(390~450 ℃)保温时,晶界析出相以S(Al2CuMg)相为主,随着保温时间延长,其尺寸与数量增大,合金断裂韧性下降,断裂方式为沿扁平晶粒断开的脆性断裂; 低温(250~390 ℃)保温时,晶界析出相以η(MgZn2)相为主,随着保温时间延长,晶界特征变化不大,晶内η相数量增加、尺寸增大,导致晶内强度降低,晶内-晶界强度差减小,合金断裂韧性上升,断裂方式为穿晶断裂。
  • Fe掺杂BiOBr空心花球光催化剂的制备及其降解刚果红性能研究
    葛健宇, 陈冬生, 李军, 许向阳, 沈裕军, 杨子航
    矿冶工程. 2023, 43(5): 154-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.035
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    采用水热法合成了具有空心花球形貌的BiOBr催化剂,通过调整Fe3+/Bi3+物质的量比,制备了不同Fe掺杂量的BiOBr光催化剂,并对其晶体结构、形貌、光学及电化学性质进行了表征。以有机染料刚果红为污染底物,在可见光照射下,通过测试光催化剂对污染物的降解效果来评价其催化活性。结果表明,Fe掺杂量为7%的光催化材料表现出较好的光催化性能,5 W发光二极管光源照射180 min时,该光催化剂对刚果红的降解率为89.66%,远高于未掺杂BiOBr催化剂的降解率(62.82%)。Fe掺杂BiOBr光催化性能的提升归因于增强的光吸收能力及光生载流子的高效转移和分离。
  • 扫描速度对车用316L不锈钢熔覆层组织及力学性能的影响
    贺天柱, 吴喆, 张成武, 陈东升
    矿冶工程. 2023, 43(5): 159-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.036
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    采用不同激光扫描速度在304不锈钢表面制备了316L熔覆层,通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度计分别对316L熔覆层宏观形貌、相组成、微观组织及显微硬度进行研究。结果表明,316L熔覆层呈单相奥氏体结构,随着扫描速度升高,激光功率密度降低,热输入减小,冷却速度加快,熔覆层晶粒尺寸减小。熔覆层显微硬度与扫描速度成正相关,其中扫描速度1 400 mm/min制备的316L熔覆层显微硬度最高,为275HV0.3。熔覆层显微硬度的升高是晶格畸变导致的固溶强化和细晶强化的协同作用引起的。磨损试验结果表明,316L熔覆层平均摩擦系数显著低于304不锈钢基体,扫描速度1 400 mm/min制备的316L熔覆层摩擦系数为0.424,磨损率为2.29 × 10-6 mm3/(N·m),磨损机理为磨粒磨损。
  • 电沉积辅助溶胶-凝胶法制备V2O5薄膜及其性能研究
    杜金晶, 孙晔, 朱军, 李倩, 王斌, 刘景田, 孟晓荣
    矿冶工程. 2023, 43(5): 164-168. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.037
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    采用电沉积辅助溶胶-凝胶法在FTO导电玻璃基片上制备了V2O5薄膜,研究了前驱体浓度对V2O5薄膜结构、形貌及光学性能的影响。XRD和XPS结果显示,制备的薄膜均为V2O5薄膜,XRD图谱中的衍射峰较为尖锐,薄膜具有良好的结晶性; 图谱中未出现其他杂质峰,V2O5薄膜纯度较高。SEM形貌结果表明,V2O5薄膜表面均匀致密,主要由紧密排列的小颗粒组成。UV/VIS/NIR测试结果表明,前驱体浓度对薄膜透射率影响较大,前驱体浓度1∶100时V2O5膜透射率最佳,可达80.18%。红外光谱测试结果表明,相变前后V2O5薄膜的红外透过率由低温半导体态时的89.5%降至高温金属态时的20.5%。
  • 超高速激光熔覆Fe-Cr-B基耐磨涂层工艺优化及性能研究
    刘志威, 魏祥, 汪力, 石锋, 陈志国
    矿冶工程. 2023, 43(5): 169-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.038
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    使用超高速激光熔覆在45钢表面制备了Fe-Cr-B基耐磨涂层。采用正交实验研究了激光功率、扫描速度和送粉速度对单道熔覆层宽高比和裂纹的影响,并研究了搭接率对熔覆层表面质量的影响。结果表明,适宜的工艺参数为: 激光功率2 300 W、扫描速度250 mm/s、送粉速度24 g/min、搭接率70%,此工艺参数下涂层硬度在754HV0.2到831HV0.2之间(是基体硬度的2.36~2.60倍),在相同条件下铁基涂层的体积磨损量仅为电镀硬铬镀层的3.64%。
  • 热处理工艺对双金属带锯条背材用钢RM80组织和性能的影响
    陈刚, 孙瑜蔓, 苏斌, 曾斌, 齐江华
    矿冶工程. 2023, 43(5): 174-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2023.05.039
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    采用扫描电镜、洛氏硬度计和万能试验机研究了不同热处理工艺对RM80钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着淬火温度升高,RM80钢中碳化物逐渐溶解,原奥氏体晶粒不断长大; 在回火过程中,RM80组织由回火屈氏体转变为回火索氏体,且在较高温度淬火再回火后的RM80组织中仍能看到马氏体形态。经1 150 ℃淬火和550 ℃三次回火后,RM80钢可以实现强度和塑性的良好匹配,其屈服强度为1 244 MPa,抗拉强度为1 590 MPa,延伸率为12.0%。
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