2024年, 第44卷, 第3期　
刊出日期：2024-06-25
  

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  • 全选
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    采矿
  • 基于AMEsim的多金属结核扬矿泵管紧急排料机构超长液压油管参数设计
    李俊, 张弛, 程阳锐, 戴瑜
    矿冶工程. 2024, 44(3): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.001
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    针对深海多金属结核扬矿泵管系统海上试验时可能存在的紧急排料需求，开展了海上试验系统紧急排料机构液压系统理论计算，并在AMEsim中进行了仿真试验，结果表明，AMEsim仿真软件对于该系统的可信度系数为0.86。基于AMEsim构建了500 m海上试验执行机构液压系统模型，仿真分析结果表明，液压系统中油管管径为16 mm，设定压力应不低于10.47 MPa，执行机构动作时间为6 s。研究结果可为紧急排料机构的设计提供依据。
  • 自流充填系统的管道压力与流量特征研究
    李小松, 赵承佑, 秦帅, 肖柏林
    矿冶工程. 2024, 44(3): 6-10. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.002
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    以某高浓度自流充填矿山为例，采用理论分析、室内试验及实测验证相结合的方式，研究了自流充填系统管网参数与阻力特征。结果表明，自流充填系统工序多，正常充填的流量波动范围可达100~240 m3/h，压力1.2~2.2 MPa。管道具体点位的流量呈似正态分布，均值为190 m3/h; 压力具有2个区间特征峰，分别为1.86 MPa和3.04 MPa，单一点位的管道参数不能用于分析与判断堵管、泄漏等工况。管道区间压力差和流量差具有显著的正态分布特征，统计数学期望值分别为4.62 m3/h和0.64 MPa，可用瞬时流量差和压力差判断管道堵泄状态。用Swamee-Aggarwal公式预测层流-紊流过渡区的管流阻力为2.08 MPa/km，与实测值2.15 MPa/km相吻合。
  • 高寒地区细粒尾矿堆坝方案研究
    王伟明, 张诏飞
    矿冶工程. 2024, 44(3): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.003
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    以小兴安岭地区某尾矿库为例，开展了全尾矿湿排堆坝、全尾矿池填法堆坝和旋流器分级堆坝试验。结果表明，旋流器分级堆坝具有对比优势，可有效提高坝前尾矿的排水固结能力、增大干滩长度和坝前区域尾矿的强度，同时可形成较大的沉积滩坡度、保证安全超高，改善坝体渗流条件、提高滩面承载能力和堆坝效率。通过细化旋流器分级堆坝工艺，采用非冬季堆坝、冬季放矿的宽体子坝堆筑方案可在一定程度上解决沉积滩含水量大、承载力低、无法尾砂堆筑子坝等问题，但在粗砂利用率、高等级尾矿库子坝宽度、冻土发育等方面仍存在不足。最终结合旋流器分级宽体子坝和模袋法两种堆坝工艺，有效解决了尾矿库堆坝所面临的主要问题，可作为高寒地区细粒尾矿堆坝的高效方案加以推广。
  • 填塞长度对岩体爆破损伤效果的影响研究
    魏可心, 徐振洋, 王雪松, 闫祎然, 任碧琦
    矿冶工程. 2024, 44(3): 16-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.004
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    采用数值模拟方法建立单孔装药的爆破模型，采取不同填塞长度模拟并利用Otsu算法进行阈值分割后，提取岩体的破裂面积比、孔隙分形维数、块度数据等进行对比分析，研究填塞长度对深孔爆破损伤效果的影响。结果表明，分形维数和破裂面积比随填塞长度增加呈现先增后降的变化趋势，填塞长度3.0 m时分形维数达到最大值，填塞长度1.7 m时破裂面积比达到极大值。填塞长度2.2 m左右时碎块数量取得最大值，填塞长度2.0 m时碎块平均面积为最小，填塞长度2.0~2.2 m时可达到较优的岩石破碎效果。随着填塞长度增加，抛出的岩石从小块为主转向大块，位移距离降低。研究成果对爆破作业填塞参数选取具有一定参考价值。
  • 不同降雨强度下离子型稀土矿边坡渗流特性与临界滑移面变化分析
    饶国柱, 饶运章, 高中泉, 韩民, 张晓明, 杨志华, 向润, 章来烨
    矿冶工程. 2024, 44(3): 22-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.005
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    以离子型稀土矿边坡为研究对象，研究了不同降雨强度条件下降雨、停雨阶段离子型稀土矿边坡孔隙水压力变化情况,并利用有限元Morgenstern-Price法研究了各时间段临界滑移面的变化。结果表明，降雨强度是影响离子型稀土矿浅层边坡孔隙水压力的显著因素; 雨水在离子型稀土矿边坡中的传递具有滞后性，是停雨阶段造成离子型稀土矿边坡不稳定隐患的内在原因; 降雨强度越大，进入289滑移面的时间越快，安全系数变化的“加速度”波峰越高，影响时间越长。首次提出降雨条件下离子型稀土矿边坡发展可能历经的4个阶段为: 较为安全阶段、内部剧烈变化阶段、极易滑坡阶段及相对安全阶段。
  • 考虑格栅水力特性的柔性支护处治膨胀土边坡的数值模拟分析
    李昱, 常锦, 郭剑雄
    矿冶工程. 2024, 44(3): 28-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.006
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    运用Plaxis软件进行流固耦合分析，探讨了格栅水力特性对膨胀土边坡稳定性的影响，并在此基础上分析了不同降雨条件下柔性支护处治膨胀土边坡的原理。结果表明，随着雨水持续入渗，加筋边坡各层土工格栅轴力不断增加，呈中间大、两端小的“凸”型分布，忽略格栅的水力特性会低估格栅所受轴力、高估边坡稳定性。柔性支护结构可有效提高边坡抵抗降雨入渗的能力，维持膨胀土体抗剪强度，同时也能限制边坡变形和位移增长，是一种处治膨胀土边坡的有效方式。
  • 基于随机森林算法的隧(巷)道光面爆破参数选择模型研究
    侯胜心, 马晶晶, 唐虹靖, 李应方, 田军, 李麟, 李启月
    矿冶工程. 2024, 44(3): 34-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.007
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    为解决隧(巷)道光面爆破中参数选择困难的问题，构建了基于随机森林算法的隧(巷)道光面爆破参数选择模型。模型以围岩质量分级BQ、隧(巷)道断面面积、炮眼直径为输入参数，以最小抵抗线长度、炮眼间距、炮眼深度为输出参数。使用了24个训练样本、7个测试样本进行模型训练及测试，结果表明，炮眼间距、最小抵抗线长度、炮眼深度3个输出参数值与测试样本对应参数值之间的平均相对误差分别为17%、8.8%、22%，可见模型对于最小抵抗线长度的选择效果较好，对炮眼间距、炮眼深度的选择效果欠佳。
  • 含砂量对湘北湖相软土流变特性影响研究
    李和志, 任虎程, 葛莎, 蒋鑫, 叶智淼
    矿冶工程. 2024, 44(3): 38-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.008
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    在室内配制不同含砂量的湘北湖相软土试样，开展了单级荷载下的一维固结流变试验，研究含砂量对湘北湖相软土流变特性的影响。结果表明，含砂量对湘北湖湘软土的固结变形影响显著; 主固结完成时间几乎不受固结压力影响; 主固结完成时间与砂土比呈线性递减关系; 软土中含砂量越高，固结压力越大，次固结系数越小; 次固结系数与砂土比存在良好的幂函数关系; 软土中粗颗粒含量越高，分形维数越大; 次固结系数与分形维数呈线性关系。
    • 选矿
  • 非洲某鳞片石墨矿梯级回收工艺研究
    崔伟勇, 张灵, 李永利, 郭强
    矿冶工程. 2024, 44(3): 44-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.009
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    以非洲某鳞片石墨为研究对象，开展了不同粒级石墨资源梯级回收工艺研究。结果表明，原矿固定碳含量为32.54%，其中大鳞片石墨主要呈片状或条带状结构与脉石矿物相互交代连生; 粗选适宜条件为: 磨矿细度-0.074 mm粒级占72.87%，煤油用量50 g/t，2#油用量150 g/t; 浮选工艺为一粗一扫四精，其中粗精矿经精选1直接浮选后进行筛分分离出大鳞片石墨，筛下产物依次再进行三次磨矿三次精选获得细鳞片石墨。闭路试验结果显示，精矿中+0.150 mm大鳞片石墨和-0.150 mm细鳞片石墨固定碳含量分别达96.53%和96.21%，其中大鳞片石墨回收率达22.74%，比传统再磨再选工艺提高了7.66个百分点。
  • 羟肟酸类药剂对氟磷灰石和白云石浮选的影响
    赵芳, 汤家焰, 罗惠华, 何嘉宁, 李阳
    矿冶工程. 2024, 44(3): 48-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.010
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    研究了羟肟酸类药剂对氟磷灰石和白云石浮选的影响。结果表明，水杨羟肟酸对氟磷灰石和白云石有一定的选择性但回收率低; 辛基异羟肟酸对两者选择性差但回收率高; 苯甲羟肟酸对氟磷灰石选择性和回收率都高。通过Zeta电位测试、药剂吸附量测试和XPS图谱分析研究了苯甲羟肟酸体系下氟磷灰石和白云石的浮选机理，结果表明，苯甲羟肟酸是氟磷灰石和白云石的理想捕收剂。
  • 提高湖南某选矿厂磨矿产品浓度工业试验研究
    张硕, 李茂林, 曾志飞, 沈慧明, 龙冰, 李文恒, 徐涛, 崔瑞, 徐寒冰, 姚伟
    矿冶工程. 2024, 44(3): 53-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.011
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    针对湖南某多金属矿新建选矿厂所需浓密机占地面积大、建设成本高、施工周期长等问题，尝试提高分级产品浓度来减小浓密机面积甚至取消浓密机，实现精简、高效、低能耗的矿石预处理，开展了水力旋流器补加水、锥角、柱体高度试验以及沉砂嘴直径试验。结果表明，选用锥角90°、柱体高度800 mm及沉砂嘴直径50 mm的“长柱短锥”型水力旋流器，溢流浓度由34%提高至44%以上，分级效率提高了0.77个百分点，-74 μm粒级含量稳定在70%以上，易选级别含量增加了2.19个百分点，WO3金属分布率增加了9.87个百分点，且后续浮选作业钨、钼、铋产品品位、回收率稳定。
  • 河南某花岗岩尾矿综合利用试验研究
    黄业豪, 梁康宁, 王晓瑜, 田晓敏, 赵大鹏, 孙泽宇
    矿冶工程. 2024, 44(3): 57-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.012
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    为实现河南某花岗岩尾矿中非金属矿物资源综合回收，并探讨其制备高纯石英的可行性，对其进行了详细试验研究。结果表明，该花岗岩尾矿主要矿物为斜长石、石英、钾长石和云母，具有综合利用潜力，采用擦洗磁选-脱泥预处理-云母长石石英依次优先浮选的工艺流程，可获得Al2O3、K2O、Na2O、SiO2、Fe2O3含量分别为33.84%、8.13%、0.32%、56.78%、0.121%的云母精矿，Al2O3、K2O、Na2O、SiO2、Fe2O3含量分别为15.89%、2.16%、10.68%、71.06%、0.124%的长石精矿，Al2O3、K2O、Na2O、SiO2、Fe2O3含量分别为1.05%、0.17%、0.56%、97.76%、0.106%的石英精矿; 石英精矿经进一步深度提纯后，可获得SiO2含量99.994%的高纯石英砂。
  • 新型钼铋硫化矿捕收剂CYB-06的开发及工业应用
    唐雪峰, 龙冰, 程征, 沈慧明, 赵洪冬, 刘杰, 徐涛
    矿冶工程. 2024, 44(3): 62-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.013
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    针对柿竹园钼铋硫化矿矿石特点，开发了新型环保硫化矿捕收剂CYB-06。工业试验结果表明，以CYB-06和乙硫氮为组合捕收剂，硫化矿全浮选精矿钼、铋、硫回收率分别为84.12%、67.90%、83.28%，较丁基黄药与乙硫氮组合使用时分别提高了2.32、2.82、6.55个百分点; 浮选尾水COD值117 mg/L，较丁基黄药与乙硫氮组合使用时降低了41.21%。新型捕收剂CYB-06无刺激性气味、选别指标良好、尾矿废水COD值低，对矿山企业提质增效、清洁生产和环境保护具有重要意义。
  • 低品位岩矿分选工艺改进研究
    朱东方, 郑德亮, 徐家林
    矿冶工程. 2024, 44(3): 65-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.014
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    针对内蒙古西部地区低品位岩矿铁资源未能及时回收的问题，进行了分选工艺探索和设备改进，解决了低品位岩矿精矿品位难以达标和粒度细化问题; 将自动化、智能化技术应用于新设备中，极大优化了选矿工艺指标，顺应绿色智能矿山发展需求; 采用远程互联技术，实现远程控制中心与远程单元的互动交流，拉近客户和设备厂商的沟通距离，方便跟踪设备运行状态，利于维护运行指标和观察部件运转状态。
  • 酒钢悬浮焙烧磁铁矿选矿工艺优化研究
    高泽宾, 王永刚, 张丽丽
    矿冶工程. 2024, 44(3): 68-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.015
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    对酒钢悬浮焙烧磁铁矿进行了磨矿-选矿工艺优化研究。采用110 mT低场强磁选机预提精、中矿再磨后采用磁选富集抛尾、富集精矿经阳离子反浮选，最终获得TFe品位60.06%、SiO2含量5.17%、金属回收率84.27%的综合精矿; 与原工艺指标相比，精矿TFe品位提高了1.96个百分点，金属回收率提高了1.38个百分点，SiO2含量降低了1.06个百分点。
  • 某冶金级萤石精矿提质降杂试验研究
    冯青舒, 缪亚兵, 陈文胜, 刘旭, 王舰, 李文风, 赵文坡, 陆泽雍
    矿冶工程. 2024, 44(3): 73-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.016
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    针对某CaF2品位70.34%的冶金级萤石精矿进行了提质降杂试验研究。结果表明，采用“强磁选降硅-非磁性产品浮选降钙”工艺，实验室全流程试验获得了精矿产率58.30%、CaF2品位91.95%、回收率76.52%的萤石产品，萤石产品质量达到了制备无水氢氟酸的原料要求。
  • 半自磨工艺流程与常规破磨工艺流程对比研究
    王志杰
    矿冶工程. 2024, 44(3): 77-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.017
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    介绍了白马铁矿半自磨工艺流程和常规破磨工艺流程，对比分析了工艺流程、生产指标、设备运行指标、建设投资、生产运行成本等，结果表明，半自磨工艺具有流程简单、基建投资低、对矿石适应性较强、排矿粒度细等优点，但存在设备故障率较高、衬板使用寿命短、设备作业率相对较低、单位生产成本高等缺点。研究结果可供同类矿山建设参考。
  • 某钽铌锡混合精矿磁选分离试验研究
    李宇宏, 李俊英
    矿冶工程. 2024, 44(3): 82-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.018
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    采用高梯度磁选机分选某重选钽铌锡混合粗精矿，研究了磁场强度、脉动冲次、磁介质及转环转速对该精矿中钽铌和锡分离效果的影响。结果表明，在给矿钽品位11.65%、铌品位9.33%、锡品位19.59%条件下，最终可获得含钽22.31%、含铌17.38%、含锡3.22%、钽回收率95.48%、铌回收率92.88%、锡回收率8.20%的钽铌精矿，同时可获得锡品位35.87%、锡回收率91.80%的锡精矿，钽铌和锡得到有效分离。
    • 冶金
  • 不同环境因素下赤泥中重金属离子及Na+、K+的溶出特性
    柴野, 张覃
    矿冶工程. 2024, 44(3): 86-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.019
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    模拟自然环境，研究了赤泥中重金属离子(As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb)和Na+、K+的溶出特性和机制。结果表明，降低pH值、增加接触时间、升高浸出温度和增大液固比，可促进赤泥中重金属离子和Na+、K+的溶出; 溶出后方解石、镁绿泥石、戈硅钠铝石、磷锰铁矿等矿物的特征峰显著减弱，溶出赤泥中As、Cr、Ni、Cu、Mn、Na、K元素以As2O3、Cr3+、NiO、CuO、MnO、Na+、K+形式存在。
  • 改善预热球团矿抗压强度的工艺优化
    张国成, 罗果萍, 宋巍
    矿冶工程. 2024, 44(3): 91-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.020
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    为了改善预热球团矿的抗压强度，结合生产实践经验，模拟链篦机-回转窑工艺制度，采用正交实验法分析了影响预热球团矿抗压强度的因素及工艺改进措施。结果表明，OA矿和OB矿粒度较细，-0.074 mm粒级含量大于85%，能满足造球粒度基本要求; 90%OA矿搭配10%OB矿时，经过干燥、预热工艺段，球团矿FeO含量可以从26%降低到4%以下，氧化度大于85%; 提高预热球团矿抗压强度的适宜链篦机热工参数为: 鼓风干燥温度200 ℃、抽风干燥温度360 ℃、预热Ⅰ段温度720 ℃、预热Ⅱ段温度990 ℃，此条件下预热球团矿抗压强度可达1 056 N/球; 验证实验符合预期结果。
  • 聚合氯化铝-聚丙烯酰胺处理含氟废水研究
    黄志勇, 左晨鹏
    矿冶工程. 2024, 44(3): 97-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.021
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    使用聚合氯化铝(PAC)-聚丙烯酰胺(PAM)联合处理含氟废水，考察了PAC投加量、PAM浓度、pH值、反应时间以及搅拌速度对除氟效果的影响。结果表明，在PAC投加量4 400 mg/L、PAM浓度1 mg/L、溶液pH值7.0、反应时间20 min、搅拌速度300 r/min时，氟去除率达97.98%，除氟后溶液中氟离子残余浓度为0.81 mg/L。溶液中杂质离子的存在会降低PAC的除氟性能。
  • 新催化体系硫代硫酸盐法提金
    李光胜, 吴金甜, 徐超, 朱幸福, 李鹏, 董中林, 徐斌
    矿冶工程. 2024, 44(3): 100-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.022
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    为构建浸金效果好、硫代硫酸盐消耗低且浸出液中的金能被高效回收的新型浸金体系，比较了不同金属离子与有机配体组合催化硫代硫酸盐浸金的效果，并采用树脂吸附法回收浸出液中的金。结果表明，Ni2+-甘氨酸-硫代硫酸盐体系的Au浸出效果好，Au浸出率和硫代硫酸盐消耗分别为89.72%和15.28 kg/t。该体系浸金过程中，甘氨酸催化Au+与S2O32-配位以及在碱性条件下稳定Ni2+，Ni(C2H4NO2)20催化O2的还原。采用树脂吸附法回收金时，浸出液中Ni离子几乎不会在树脂上吸附，不与Au离子产生竞争吸附，Au吸附率达98.13%; 载金树脂解吸时只需采用简单的一段工艺，即可直接解吸Au。
  • 黑白钨混合矿的苏打连续浸出工艺研究
    李军
    矿冶工程. 2024, 44(3): 106-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.023
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    采用卧式连续加压浸出釜进行了苏打连续分解黑白钨混合矿的实验研究，考察了各工艺参数对混合矿分解率的影响。结果表明，在黑白钨混合矿磨矿细度-0.050 mm、浸出温度200 ℃、液固比2.1∶1、苏打用量为理论量4倍、氢氧化钠用量25 kg/t矿、进料速度10 m3/h条件下，钨分解率达99.55%，渣中WO3含量仅0.28%。连续浸出方式相对间歇浸出方式具有操作简单、生产效率高、综合能耗低、分解率稳定、自动化程度高等优点。
  • 拜耳法赤泥中钪、钇浸出行为及动力学研究
    黄魁, 丁艳, 唐启桁, 李汝桂, 单馨可, 卢远桓, 卢思
    矿冶工程. 2024, 44(3): 111-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.024
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    采用两步酸浸法浸出赤泥中的钪和钇，用磷酸对赤泥进行一段酸浸，实现脱碱和脱硅并富集稀土金属钪、钇; 用硫酸对磷酸浸出渣进行二段酸浸，考察了硫酸浓度、液固比、反应温度、反应时间对钪、钇浸出过程的影响，并进行了浸出动力学分析。结果表明，赤泥经磷酸浸出后，脱碱和脱硅效果较好，K、Na、Si浸出率分别为75.62%、87.82%、80.25%; 在硫酸浓度2.5 mol/L、液固比7∶1、反应温度70 ℃、反应时间45 min条件下进行二段硫酸浸出，Sc、Y平均浸出率分别为74.49%、80.02%。Sc和Y的硫酸浸出过程均符合多相液固区域反应模型，受扩散控制，表观反应活化能分别为18.50 kJ/mol和16.74 kJ/mol。
  • 铁-碳微电解法处理铜冶炼含砷废水的实验研究
    李学鹏, 王娟, 常军, 王子阳
    矿冶工程. 2024, 44(3): 116-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.025
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    采用铁-碳微电解法处理铜冶炼含砷废水，考察了进水pH值、空气鼓入量、接触时间、振动频率、固液比(铁-碳微电解材料质量∶每分钟进水质量)等工艺参数对除砷效率的影响。结果表明，铁-碳微电解材料处理铜冶炼含砷废水时，生成的FeAsO4、Fe2O3、Fe3O4等氧化物沉积在铁-碳微电解材料表面，使铁-碳微电解材料钝化失效，导致除砷效率差，采用振动的方法可有效解决铁-碳微电解材料钝化失效问题; 在进水pH值2.0、空气鼓入量5 L/min、接触时间2 min、固液比2.5∶1、振动频率每4 h振动2 min条件下，铁-碳微电解材料连续稳定处理废水90 d，除砷率达99.99%，水中砷含量降至0.033~0.036 mg/L，除砷效果理想且稳定。采用铁-碳微电解法除砷，为处理铜冶炼含砷废水提供了新思路。
  • 高硅氧化锰矿还原焙烧-酸浸工艺研究
    肖胜鹏, 田宇航, 李飞, 刘志雄, 刘清霞, 陈爽
    矿冶工程. 2024, 44(3): 120-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.026
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    依据锰矿的赋存形态，采用还原焙烧-酸浸法处理高硅复杂氧化锰矿，考察了焙烧温度、焙烧时间、煤与矿质量比、浸出温度、浸出时间、初始硫酸浓度、液固比等因素对锰浸出率的影响。结果表明，在焙烧温度880 ℃、焙烧时间1.5 h、煤与矿质量比18%、浸出温度55 ℃、浸出时间2 h、初始硫酸浓度1.80 mol/L、液固比5 mL/g条件下，锰浸出率达95.83%。
  • 铬污染土壤的电动修复研究
    徐全, 易乐, 麻洋, 冯涛
    矿冶工程. 2024, 44(3): 124-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.027
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    通过调控电动修复阴极pH值及添加增强剂，提升电动修复技术对Cr污染土壤的总Cr去除率，并探究了电动修复工程的能耗变化及Cr迁移分布规律。结果表明，乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸和盐酸等增强试剂能显著提升电动修复过程的总Cr去除率。不调控电动修复阴极pH值，电动修复土壤7d，向土壤分别添加EDTA、柠檬酸时，总Cr去除率分别为24.47%、23.24%; 不调控阴极pH值，会发生较明显的偏极效应。控制电动修复阴极pH值，电动修复土壤7d，向土壤分别添加盐酸、柠檬酸时，总Cr去除率分别为44.20%(是空白电动修复组的4.9倍)、36.80%; 控制阴极pH值，能有效阻止阴极区域Cr发生沉淀作用，提高Cr的去除率; 控制阴极pH值不会显著增加电动修复过程能耗。该方法大幅提升了电动修复对土壤中总Cr的去除率，对重金属污染土壤的修复具有指导意义。
  • 枣树枝改性生物炭对水溶液中锌离子的吸附性能研究
    陈冬素, 陈亮, 阎丽
    矿冶工程. 2024, 44(3): 130-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.028
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    通过水热碳化枣树枝生成水热炭，以氯化锌为活化剂对水热炭进行活化，得到枣树枝改性生物炭，所得生物炭表面具有丰富的孔结构及高度芳香化结构。以枣树枝改性生物炭为吸附剂吸附溶液中Zn2+，在吸附时间80 min、溶液pH=9、改性生物炭投加量700 mg/L、反应温度55 ℃、Zn2+初始浓度30 mg/L条件下，Zn2+去除率达到99%以上; 吸附过程与Freundlich吸附模型拟合度高，表明改性生物炭对Zn2+的吸附过程为多层分子吸附; 改性生物炭经5次循环吸附与解吸后，对Zn2+去除率仍在97%以上。
    • 材料
  • 激光重熔对激光粉末床熔合制备Ti-6Al-4V合金热稳定性的影响机制研究
    詹宇星, 杨扬
    矿冶工程. 2024, 44(3): 135-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.029
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    研究了激光重熔(LR)对激光粉末床熔合(LPBF)制备Ti-6Al-4V合金的组织性能和热稳定性的影响。结果表明，LR处理后，LRed-Ti-6Al-4V钛合金样品内α'相热稳定性显著提升，β-Ti相出现的温度点由500 ℃升至700 ℃。热处理后，LPBF-Ti-6Al-4V钛合金内晶粒持续生长，700 ℃以上出现明显的“短棒状”和“粗层片状”特征; 而LRed-Ti-6Al-4V样品表层熔化区内晶粒仍维持等轴特征，700 ℃以上的熔化区和热影响区内呈现较为均匀细小的针状组织。两组样品的表面显微硬度值随温度升高而不断降低，并且分别在700 ℃和850 ℃显著下降，β-Ti晶粒的迅速粗化是引起硬度下降的主要原因。
  • 离子渗氮对38CrMoAl钢组织及摩擦磨损性能影响
    王紫阳, 刘俊伟, 罗佳杰, 刘振亚, 李嘉成
    矿冶工程. 2024, 44(3): 140-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.030
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    560 ℃下, 以氮气和氩气的混合气体为氮源，对38CrMoAl钢表面进行离子渗氮，研究了离子渗氮后38CrMoAl钢的磨擦磨损性能。结果表明，随着混合气体中N2体积分数增大，渗氮层厚度增加,渗氮层表面硬度呈现先增大后减小的趋势。通过调节混合气体中N2的体积分数，可以改变活性氮原子数量从而改变渗氮层的物相组成，当N2和Ar体积比2∶3时，渗氮层中以γ'-Fe4N相为主相、ε-Fe2-3N相为次相; 当N2和Ar体积比3∶2时，渗氮层中ε-Fe2-3N相成为主相、γ'-Fe4N相为次相。与基体材料相比,离子渗氮试样具有更小的摩擦系数,耐磨性得到提高, 在N2和Ar体积比3∶2时，渗氮试样的化合物层厚度为21.4 μm,平均摩擦系数达到0.26,表现出良好的耐磨性。摩擦磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损和氧化磨损。
  • 汽车用不锈钢表面激光熔覆CoCrNi中熵合金熔覆层微观组织及耐蚀性研究
    曾东保, 何毅鹏, 廖文宇
    矿冶工程. 2024, 44(3): 145-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.031
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    为提升车用304不锈钢的表面硬度及耐蚀性，采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了CoCrNi中熵合金熔覆层，并研究了熔覆层的相组成、元素分布及耐蚀性能。结果表明，CoCrNi中熵合金熔覆层与基体形成了良好的冶金结合，无裂纹、气孔等缺陷; 熔覆层由单一FCC相组成，组织为枝晶、枝晶间结构，各元素在熔覆层中均匀分布，无明显偏析现象，Cr元素的均匀分布对提升涂层耐蚀性具有积极作用; CoCrNi中熵合金熔覆层的极化电阻(101.65 kΩ)高于304基体的极化电阻(90.56 kΩ)，耐蚀性明显高于304基体。
  • 镁合金在商用航空发动机支架领域的应用分析
    苗宏卫, 黄华, 杨立山
    矿冶工程. 2024, 44(3): 149-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.032
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    基于航空发动机支架领域现状与需求，针对镁合金成形性、耐蚀性和阻燃性等方面研究进展进行了分析和综述，并对镁合金支架的未来发展进行了展望。
  • Zr对Al-Si-Mg-Mn合金凝固过程、时效组织和性能的影响
    陈安柱, 周鹏飞
    矿冶工程. 2024, 44(3): 156-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.033
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    通过模拟计算、组织观察以及力学性能测试，研究了不同Zr含量对铸造Al-Si-Mg-Mn合金凝固过程、时效组织及力学性能的影响。结果表明，随着Zr含量增加，合金凝固路径存在显著差异，晶粒由初期树枝晶逐步演变为等轴晶; 175 ℃时效7 h条件下，Zr的加入显著提高合金硬度。Zr的加入促使析出相在更低时效温度析出，这可能是Zr细化了晶粒从而提高了扩散效率。峰值时效时合金主要析出相为β"相和Q'相。
  • 铌复合钇共掺杂改善高镍单晶三元正极材料的高温电化学性能研究
    李崇, 马娜妮, 王子钰, 张彩红, 王慧萍
    矿冶工程. 2024, 44(3): 161-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.034
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    为解决高镍单晶三元正极材料表面残碱高、高温循环性能差等问题，利用铌与钇等元素共同掺杂对正极材料进行改性，提高其电化学性能。以高镍单晶三元前驱体Ni0.6Co0.1Mn0.3(OH)2为原料，采用高温固相反应合成不同双元素掺杂系列正极材料。结果表明，Nb与Y双掺杂样品具有优异的高温循环稳定性和倍率性能，45 ℃下循环50圈后，铌与钇双掺杂样品的容量保持率较单掺铌样品高2.58个百分点; 2C倍率充放电条件下，铌与钇双掺杂样品放电容量比单掺铌的样品高6.2 mAh/g。
  • 铬含量对Al-Cu-Mg-Ag合金微观组织和热暴露性能的影响
    唐漫, 刘志义, 柏松, 李苏望
    矿冶工程. 2024, 44(3): 166-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.035
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    研究了Cr含量对Al-Cu-Mg-Ag合金微观组织和热暴露性能的影响。结果表明，随着Cr含量增加，合金室温强度呈先上升后下降的变化趋势，含0.2%Cr的合金表现出优异的室温力学性能。透射定量计算结果表明，向合金中添加0.2%Cr，促进了热暴露后合金中Ω相的析出，提高了Ω相的抗粗化性能。Cr添加量超过0.3%后，合金晶界处析出(Al,Cr,Mn,Ti)富集相，导致晶粒粗大。
  • Al含量对FeNiCoCrVAl高熵合金组织和力学性能的影响
    尹荣, 章立钢
    矿冶工程. 2024, 44(3): 170-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.036
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    通过XRD、SEM、EBSD和单轴拉伸测试，对不同Al含量(原子分数，%)Fe46-xNi20Co20Cr10V4Alx(x=5,8,12,15)高熵合金的相结构、显微组织和力学性能进行了系统研究。结果表明，随着Al含量增加，Fe46-xNi20Co20Cr10V4Alx高熵合金相结构由FCC单相转变为FCC+BCC双相结构，且强度随之增加，而塑性降低。其中，Fe34Ni20Co20Cr10V4Al12高熵合金在900 ℃退火处理后，具有极好的强塑性匹配，其屈服强度、抗拉强度和断裂延伸率分别为593 MPa、1 009 MPa和32.13%。Al含量5%时，铸态和退火态高熵合金均为单一FCC相; Al含量8%，12%和15%时，高熵合金为FCC+BCC双相结构，退火处理促进了BCC相的析出，随着退火温度升高，BCC相占比增加。
  • 基于不同焊材的超高强钢与BS700高强钢焊接接头裂纹的试验研究
    王德军, 王彤
    矿冶工程. 2024, 44(3): 176-181. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.03.037
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    采用熔化极活性气体保护焊对抗拉强度大于1 600 MPa的超高强钢与抗拉强度大于760 MPa的BS700高强钢进行焊接时，组合接头焊缝易出现焊接裂纹，为解决该问题，使用直径1.0 mm的ER70-G焊材或ER307Mo焊材，在打底焊接电流160~180 A、电压21~24 V，盖面焊接电流190~210 A、电压23~26 V条件下开展了焊接对比试验。工艺性和焊接性试验结果表明，使用ER307Mo焊材焊接的试样弯曲性能明显优于使用ER70-G焊材焊接的试样; 使用ER70-G焊材焊接的试样焊缝存在未贯穿的微裂纹，焊缝断面裂纹率达到35.29%; 使用ER307Mo焊材焊接的试样焊缝断面未发现裂纹。ER307Mo焊材更适合超高强钢与BS700高强钢的焊接。试验解决了超高强钢与BS700高强钢组合接头的开裂问题，为抗拉强度相差较大的异种高强钢的焊接提供了解决方案。
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