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  • 采矿
    陈莎莎, 何理, 李腾飞, 张鑫玥, 彭胜, 姚颖康, 刘昌邦, 陈江伟
    矿冶工程. 2024, 44(5): 12-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.003
    为了对岩石爆破破碎块度进行有效预测,设计开展了混凝土试件钻孔爆破试验,得到不同试验条件下的破碎块度归一化值分布,最终选取试块尺寸40 mm以上进行研究。采用Spearman相关系数分析各试验条件参数之间的相关性,再采用蚁群算法(ACO)优化BP神经网络的初始权值和阈值,构建ACO-BP模型。结合现场试块爆破破碎块度数据对模型进行了训练和测试,并将预测模型与BP神经网络模型、随机森林(RF)模型、极限梯度提升(XGboost)模型进行了对比。结果表明,ACO-BP模型预测爆破块度均方根误差为0.13,平均绝对误差为0.11,决定系数为0.92,预测精度和适用性更高,能够更准确地预测岩石爆破破碎块度。
  • 采矿
    王鑫瑀, 曹鹏飞, 肖一清, 徐国权
    矿冶工程. 2024, 44(4): 159-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.030
    将饥饿游戏搜索算法(HGS)与神经网络算法(ANN)相结合,开发了一种新的混合模型HGS-ANN,用来预测爆破振动。分别基于数据分组处理方法(GMDH)、支持向量机(SVM)、神经网络算法(ANN)以及萨道夫斯基经验公式建立了4种不同预测模型,并与HGS-ANN模型进行对比,评估模型性能。从某露天矿山收集了32组爆破数据,选择爆心距、最大单段药量、总药量、抵抗线、孔距、孔数、孔深等7个自变量作为输入参数,选择质点振动速度作为输出参数,以均方根误差(RMSE)和决定性系数(R2)作为模型性能评价指标,对所建立的模型性能进行对比。结果表明,HGS-ANN模型的RMSE和R2分别为0.833和0.963,性能优于其他4种模型。HGS-ANN模型可以作为一个辅助工具来优化爆破设计,降低爆破地震效应。
  • 电池材料专题
    陶博文, 鞠博伟, 涂飞跃
    矿冶工程. 2024, 44(4): 75-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.014
    通过高能球磨结合热处理的方法固相合成了硫银锗矿型硫化物固态电解质Li6PS5Cl(LPSC)。研究发现,延长球磨时间有利于原料粉末颗粒的破碎、混合、晶粒细化以及非晶化反应的进行;升高烧结温度有利于生成单一纯相,但烧结温度过高会使电解质熔化分解,破坏晶体结构。球磨时间10 h、550 ℃下烧结8 h所制备的硫化物固态电解质材料具有较高的离子电导率,可达3.57×10-3 S/cm。
  • 冶金
    王莹, 何志军, 陈妍, 于晓莹, 李会敏, 张晶, 尹翔一
    矿冶工程. 2024, 44(4): 212-216. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.041
    介绍了竖炉直接还原工艺Midrex和HYL/Energiron的基本流程及近年来各工艺的直接还原铁产量,并对比分析了两种工艺的装置、原料和工艺特性。阐述了目前全球钢铁企业在该领域的技术研发和项目投资情况,同时指出氢基竖炉直接还原技术的发展与球团矿品位、氢还原反应过程吸热、大规模绿氢制备技术以及绿氢制备成本等问题息息相关。选择符合我国国情的氢基竖炉直接还原技术,是我国钢铁行业低碳可持续发展的重要方向。
  • 材料
    王海威, 肖文波
    矿冶工程. 2024, 44(5): 148-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.030
    采用高速激光熔覆技术在201不锈钢表面制备了FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层,研究了FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层显微组织、相分布、显微硬度及干滑动磨损性能。结果表明,FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层由单一的FCC固溶体组成,熔覆层未产生明显裂纹等缺陷,并与基体形成了良好的冶金结合。FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层的显微硬度(439±2.1)HV,约为201不锈钢基体显微硬度的2倍。涂层的强化机制主要为细晶强化和固溶强化。高速激光熔覆技术制备的FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层具有良好的耐磨性,平均摩擦因数为0.246,比磨损率2.59×10-6 mm3/(N·m),磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损,其耐磨性明显优于201不锈钢基体。采用高速激光熔覆技术制备的FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层可显著提升机床部件的表面硬度、耐磨损性能和服役寿命。
  • 冶金
    赵雨婷, 周自圆, 刘志启, 李娜, 盛莉莉
    矿冶工程. 2024, 44(5): 96-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.019
    以废旧磷酸铁锂电池正极材料酸浸液为原料,采用氧化-沉淀法回收铁、磷、锂元素。考察了沉淀过程中反应体系终点pH值、温度、氢氧化钠浓度、氢氧化钠滴加速度和过氧化氢与酸浸液的体积比对铁、磷沉淀率和锂损失率的影响。结果表明:反应体系终点pH值2.5、温度75 ℃、氢氧化钠浓度1.5 mol/L、氢氧化钠滴加速度7.7 mL/min、过氧化氢与酸浸液的体积比为1∶60条件下,铁平均沉淀率99.86%,磷平均沉淀率98.23%,锂平均损失率仅1.23%;在该条件下,铁和磷可以有效地从溶液中被去除,锂损失率较低;同时,铁、磷以磷酸铁形式回收利用,经700 ℃热处理5 h,所得磷酸铁元素组成符合行业标准。
  • 材料
    石锋, 魏祥, 陈志国, 李沛扬, 谢宝军, 夏敬尧
    矿冶工程. 2025, 45(2): 178-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2025.02.032
    使用超高速激光熔覆技术在Ti6Al4V棒材表面制备Al2O3-316L涂层。研究了扫描速度和送粉速度对单道熔覆涂层质量的影响,以及316粉末含量对多道熔覆涂层质量和耐腐蚀性能的影响。结果表明,制备涂层的适宜工艺参数为:扫描速度250 mm/s、送粉速度8 g/min。当316L粉末含量(质量分数)为20%时,涂层质量最佳。所有Al2O3-316L涂层的耐腐蚀性能都优于基体,且随着316L粉末含量增加,其耐腐蚀性能先上升后下降,当316L粉末含量为20%时,涂层的电化学阻抗为基体的2.27倍。
  • 电池材料专题
    姬琳, 樊斌锋, 王庆福, 李伟涛
    矿冶工程. 2024, 44(4): 72-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.013
    通过电化学、扫描电镜、X射线衍射仪研究了聚醚类添加剂对5 μm极薄锂电铜箔性能的影响。结果表明,电解液中添加聚醚类添加剂能促使铜的沉积电位负移;适宜质量浓度的聚醚类添加剂能细化铜箔晶粒,有利于提高铜箔表面平整性;聚醚类添加剂质量浓度2.3 mg/L时,所得铜箔抗拉强度620.43 MPa,延伸率3.67%,光泽度161 GU,毛面粗糙度1.02 μm,综合性能极好;高抗拉强度电解铜箔具有(111)晶面择优取向特征。
  • 电池材料专题
    肖围, 易志成, 刘程锦, 万佳祥, 缪畅
    介绍了单晶高镍三元正极材料的结构特点,总结了单晶高镍三元正极材料常见的制备工艺,并探讨了近年来材料性能改善的主要策略,可为高性能单晶高镍三元正极材料的规模化生产提供借鉴和参考。
  • 材料
    宋转转, 尹登峰, 王华, 谢凯文, 徐庆
    矿冶工程. 2024, 44(6): 156-162. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.033
    研究了热处理制度和Cu含量对2种常规铸造Al-Cu-Mn合金组织与力学性能的影响。结果表明: Cu2.8合金适宜的热处理制度为525 ℃×16 h+170 ℃×8 h,Cu5.7合金适宜的热处理制度为525 ℃×16 h+170 ℃×14 h; 在此热处理制度下,Cu2.8合金与Cu5.7合金抗拉强度分别达到209.76 MPa、349.15 MPa,屈服强度分别为107.15 MPa、216.21 MPa。详细研究了时效后合金的析出行为,Cu含量对Al-Cu-Mn合金时效析出行为有重要影响,固溶过程中T相的析出使低Cu合金Cu原子贫化,θ'相只在T相附近黏附,只有高Cu合金基体中才能析出弥散的θ"相,θ"相是高Cu合金强度更高的主要原因。
  • 冶金
    赵瑛, 王碧侠, 张皓淞, 党晓娥, 马红周
    矿冶工程. 2024, 44(5): 114-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.023
    采用柠檬酸+过氧化氢浸出体系从废旧三元锂离子电池正极材料中回收镍、钴、锰,分析了浸出过程中可能发生的反应,分别考察了柠檬酸浓度、过氧化氢质量分数、浸出温度、浸出时间、液固比等因素对正极材料中镍、钴、锰浸出率的影响。在柠檬酸浓度1.5 mol/L、过氧化氢质量分数8%、浸出温度80 ℃、浸出时间60 min及液固比25 mL/g条件下,金属镍、钴、锰浸出率分别为97.58%、97.35%、96.12%。以乙醇为溶析剂,采用溶析结晶法从浸出液中回收金属,镍、钴、锰结晶率分别为92.34%、93.07%、99.69%。
  • 电池材料专题
    邸思, 何喜红
    矿冶工程. 2024, 44(4): 109-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.021
    为绿色、高效回收废旧锂离子电池正极材料中的金属元素,以氯化胆碱为氢键受体,丙二酸、丁二酸、己二酸分别为氢键供体,合成了3种低共熔溶剂(DES);采用这3种DES浸出钴酸锂正极材料中的Co和Li,研究了浸出时间、液固比和温度对浸出率的影响,并对浸出渣的形貌和物相进行了表征;利用红外吸收光谱和紫外可见吸收光谱探究了浸出机理。结果表明:延长浸出时间、增加液固比、升高温度均有助于金属元素的浸出,适宜的浸出条件为:浸出时间300 min、液固比100 mL/g、温度110 ℃;3种DES中,丙二酸组成的DES具有更好的浸出性能,Co和Li浸出率都大于99%;3种DES浸出钴酸锂时,Co在浸出液中以正二价形态存在,配位构型为四面体。
  • 材料
    银华杰, 王力, 孙波, 陈立夫, 谭婷, 杨乐之
    矿冶工程. 2024, 44(6): 163-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.034
    通过化学气相沉积和溶胶-凝胶法制备了钛酸锂/碳双层包覆的氧化亚硅基锂离子电池负极材料。电化学测试结果表明,钛酸锂包覆量3%时,负极材料性能较好,在0.2C、0.5C、1C、2C、4C倍率下的比容量分别为1 485.4、1 443.8、1 386.4、1 341、1 276.2 mAh/g,在电流密度750 mA/g下循环150次后比容量为1 138.1 mAh/g。柔韧的碳层可以缓冲内部硅芯的体积膨胀并提高材料电导率,刚性的钛酸锂可以保证材料结构完整性,双壳层协同作用有效提升了电极材料的循环稳定性、倍率性能和可逆容量。
  • 其他
    矿冶工程. 2025, 45(2): 0-0.
            为了深入交流与展示浆体浓缩与管道输送技术领域的工程经验、科技成果、先进技术、设备及相关信息,深度探讨行业发展趋势和前景,加强各单位及科技人员的技术交流与合作,理论联系工程实际,以成功应用案例为依托,探讨浆体浓缩与管道输送理论、输送工艺与装备技术,数字化和智能化与浓缩输送技术的发展和融合,为浆体管道输送技术的产学研用搭建交流平台,浆体浓缩与管道输送学术委员会、中国金属学会选矿分会、长沙矿冶研究院有限责任公司、陕西神渭煤炭管道运输有限责任公司等拟于2025年10月15~18日,在陕西省西安市举办2025年第六届全国浆体浓缩与管道输送技术与装备研讨会。届时将邀请政府相关部门领导、国内外著名专家以及矿山企业、设备制造公司技术专家进行学术交流与应用案例分析,开展全方位交流与座谈。欢迎国内外浆体浓缩与管道输送技术领域管理人员、专家、学者以及工程技术人员参会交流。现将有关情况通知如下。
    一、会议主题  
            数智引领,创新图强,让中国浆体管道通向全球!
     二、会议内容  
            1.精彩报告
            (1)特邀院士、行业精英深度剖析行业现状,预测行业发展趋势;
            (2)学术论文报告、生产技术交流、设备厂家产品介绍;
            (3)标准规范及学术专著现场发布。
            2.技术与装备成果展览
            荟萃全球浆体管道领域头部企业、行业领军供应商与顶尖技术服务商,集中展示浆体浓缩与管道输送技术与装备领域的前沿突破与卓越成就。
            3.参观考察
            参观世界最长、中国唯一长距离的陕煤神渭输煤管道项目及先进耐磨管材展示区。
    三、会议主办单位  
            浆体浓缩与管道输送学术委员会
            中国金属学会选矿分会
            长沙矿冶研究院有限责任公司
            陕西神渭煤炭管道运输有限责任公司
            清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室
            湖南大学
    四、会议时间及地点  
            会议时间:2025年10月15~18日。会期4天,15日全天报到,16~17日会议,18日散会。
            会议地点:陕西省西安市,西安曲江惠宾苑宾馆(西安市雁塔南路388号)。
    五、会议征文内容  
            1.管道数字化、智能化与智慧管道;
            2.国内外浆体管道现状与发展趋势;
            3.固液两相流理论与工程应用;
            4.浆体浓缩、脱水技术与装备;
            5.膏体流变学与充填管道输送技术;
            6.国内外浆体管道工程典型案例经验分享;
            7.浆体管道试验、设计以及工程建设技术;
            8.浆体管道测堵测漏、安全监测以及管道工程维护、抢修技术与装备;
            9.浆体管道动力泵、管材和阀门等技术与设备;
            10.深海采矿水力提升技术与装备;
            11.河海疏浚与泥沙管道输送技术;
            12.固废处置与管道输送技术应用;
            13.管道工程仪器仪表与自动检测技术及设备;
            14.管道施工技术与装备;
            15.气固粉体输送及气固液三相流管道输送技术。
            ……
    六、会议论文  
            1.论文作者请于2025年7月31日之前将论文通过E-mail发送至论文评审组邹伟生教授处(E-mail:zouweisheng@sina.com),需适当延缓提交论文的作者请与邹伟生教授联系。会议论文经专家审阅通过后,将以专刊形式出版。
            2.本次征文将由大会组委会指定的全国中文核心期刊《矿冶工程》公开出版。
    七、会议报名  
            扫描以下二维码在线报名。
            
            联系人:陈光国13687399397(微信同号)
            周杨15111122546(微信同号)
  • 材料
    汪子琪, 刘岚逸, 汪冰峰
    矿冶工程. 2025, 45(1): 148-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2025.01.028
    为了提升Ti-6Al-4V合金表面硬度与耐磨性,采用激光熔覆在Ti-6Al-4V合金表面制备了TiO2和TiN混合熔覆层,研究了熔覆层的微硬度、耐磨损性能、微观结构及元素分布。结果表明:与基体相比,熔覆层表面硬度和耐磨性显著提升,TiO2和TiN粉末质量比为1∶9且双层熔覆时,硬度和比磨损率可达1936.1HV0.1和2.06×10-14 mm3/(N·m),分别为基体的5.4倍和3.26倍;熔覆层的主要成分为α-Ti、TiN、TiN0.6O0.4,这是TiO2-TiN混合熔覆层硬度和耐磨性显著提升的原因。研究结果为利用激光熔覆技术提高Ti-6Al-4V合金表面的硬度与耐磨性提供了理论和实验依据。
  • 采矿
    马春德, 阳文源, 刘泽霖, 赵俊康
    为了研究花岗岩在压缩荷载阶梯循环下偏转加载时多期应力记忆方向独立性,采用自制的偏转加载装置对花岗岩进行不同偏转角度的阶梯循环加卸载试验,研究岩石在偏转加载循环后记忆先前多次循环中最大应力的凯塞效应(KE)以及抹录不净现象(IEP)。结果表明:花岗岩KE以及IEP均具有方向独立性,KE方向独立性存在的临界角度为10°,IEP方向独立性存在的临界角度为12°;偏转角度达到12°后,IEP会干扰KE对历史最大应力的记忆。
  • 采矿
    卢栋, 富国凯, 董贤阳, 刘得昌, 庄贤鹏, 侯钦宽
    为了探究边坡整体稳定性受其局部破坏前后状态及开挖方法的影响,以新疆金川京希-巴拉克采区北侧边坡工程为研究对象,采用离散元法对边坡局部破坏特征和不同开挖状态下的边坡稳定性进行研究。结果表明: 最大主应力的分布对边坡稳定性影响很大,边坡安全系数在边坡破坏前、中、后期表现为先减小后增大的变化趋势; 随着台阶开挖级数增加,边坡安全系数表现为先增大后减小的趋势,当开挖台阶级数大于1时,边坡整体安全系数均满足要求; 当坡角小于等于60°时,边坡整体安全系数满足要求,适宜的坡角为60°。
  • 采矿
    段晓影, 卓晓军, 高静, 郑皓
    矿冶工程. 2024, 44(5): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.002
    为了解深海矿产资源开发技术现状,从专利的视角对深海矿产资源开发技术趋势进行了简要分析。通过incopat全球专利数据库,对2000—2023年全球公开发表的3236件深海矿产资源开发技术相关专利进行检索,分析全球专利申请趋势、地域分布、技术构成、中国专利申请趋势及中国专利申请人来源分布等情况。结果表明,相关专利主要集中在中国、美国、韩国,俄罗斯和日本,技术构成主要包括探测系统、采集系统、输送系统。近年来中国申请人逐渐主导全球相关专利申请,展现出中国在深海矿产资源开发技术研发和市场开拓方面的巨大潜力。
  • 电池材料专题
    张盼阳, 王庆福, 李谋翠, 樊斌锋, 王绪军, 金淑苗
    矿冶工程. 2024, 44(4): 84-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.016
    利用单因素实验探究了抛光刷转动速度、横向摆动速度及抛光电流对铜箔性能及针孔的影响,并在单因素实验基础上应用响应面分析法优化抛光工艺,进而改善铜箔性能及表观质量。结果表明,抛光刷转动速度450 r/min、横向摆动速度350 r/min、抛光电流0.50 A时,生成的铜箔光面(S面)均一,且针孔缺陷明显减少。
  • 电池材料专题
    李倩, 赵妍, 崔雅茹, 王硕然, 黄娜, 李常林, 王文培, 马红周, 杜金晶, 何喜红, 翁雅青
    矿冶工程. 2024, 44(4): 8-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.002
    为提升尖晶石相LiNi0.5Mn1.5O4正极材料在深度荷电状态下的界面稳定性,采用原子层沉积法在单晶LiNi0.5Mn1.5O4正极材料表面可控沉积了纳米级Al2O3层。改性后的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料表现出优异的长循环耐腐蚀性能(1C电流密度下循环500次的容量保持率高达94.7%)。进一步的表界面解析结果表明:原子层沉积技术构建的纳米级Al2O3包覆层能够明显抑制材料本体与电解液的腐蚀反应,降低过渡金属离子的不可逆溶解与析出;另外,基于HF表面刻蚀产生的AlF3具有增强的耐刻蚀性能,可显著提升LiNi0.5Mn1.5O4正极材料在长循环及高电压下的服役性能。
  • 电池材料专题
    史世和, 白世伟, 杨波, 吴千惠, 陈庆荣, 廖芝建, 钟胜奎, 刘洁群
    矿冶工程. 2024, 44(4): 13-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.003
    分别采用固相法、共沉淀法和溶胶-凝胶法合成了钠离子电池正极材料NaNi0.5Mn0.5O2,探究了合成方法对正极材料晶体结构、微观形貌以及电化学性能的影响。结果表明:3种方法合成的材料均表现为O3型结构;不同方法制备的材料形貌各不相同,其中固相法合成的材料颗粒呈现出特殊的层状结构,有利于钠离子的脱嵌;固相法、共沉淀法和溶胶凝胶法合成的材料在0.1C下的首次放电比容量分别为96.1 mAh/g、92.8 mAh/g和92.3 mAh/g ,0.5C下循环100次后的容量保持率分别为64.3%、46.5%和36.5%。固相法是适宜的制备方法。
  • 冶金
    阎丽, 陈冬素
    矿冶工程. 2024, 44(4): 237-240. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.046
    采用还原焙烧-磁选预处理赤泥,得到非磁性物;非磁性物经煅烧、盐酸溶出后加入饱和偏铝酸钠聚合剂聚合后过滤、熟化制备聚合氯化铝(PAC)基液;使用该PAC基液,在沉降时间5 h、PAC基液与废水体积比1∶120、搅拌转速140 r/min、pH值8、反应温度30 ℃、聚丙烯酰胺(PAM)投加量20 mg/L条件下处理含锰酸性废水,处理后液中锰质量浓度由325.3 mg/L降至1.5 mg/L,锰去除率达99.5%,净化后液中锰质量浓度达到国家一级排放标准。
  • 选矿
    黄浩, 吴中贤, 乔波, 马广喜, 陶东平
    矿冶工程. 2024, 44(5): 41-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.008
    对山东某赤泥磁选铁精矿进行了反浮选脱钛研究,以油酸钠为捕收剂、玉米淀粉为赤铁矿抑制剂、硫酸为pH值调整剂,在pH=9、玉米淀粉和油酸钠用量分别为500 g/t和1500 g/t时,铁精矿中TiO2品位可由6.90%降至2.73%,对应的TFe回收率为41.80%。捕收剂吸附量和红外光谱测试结果表明,油酸钠具有选择性吸附特性,进一步证实了采用油酸钠对赤泥磁选铁精矿进行反浮选脱钛的可行性。
  • 电池材料专题
    刘思名, 赵俊楷, 孟必成, 张豪, 田文鑫, 俞娟
    矿冶工程. 2024, 44(4): 54-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.010
    以高炉渣中提取的硅材料BFSi为硅源、聚丙烯腈(PAN)为碳源制备锂离子电池硅碳负极材料,研究了硅与聚丙烯腈的配比对BFSi@C材料电化学性能的影响。结果表明:BFSi与PAN质量比3∶1时制备的BFSi@C样品在0.5 A/g电流密度下初始充电比容量为1884.99 mAh/g,经过100次循环后,充电比容量仍有1509.32 mAh/g,容量保持率为80.07%;在高电流密度下,BFSi@C材料表现出优异的倍率性能。与商业硅材料相比,BFSi@C具有更高的循环容量和更好的倍率性能,在5 A/g电流密度下比容量高达538.31 mAh/g。
  • 电池材料专题
    丁伦涛, 赵鹏, 周春仙, 王德志, 吴壮志, 李雪豹, 周友元
    矿冶工程. 2024, 44(4): 24-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.005
    采用共沉淀法和固相烧结法制备了一种杂质少、物相分布均匀、电化学性能优良的LiMn0.6Fe0.4PO4/C(LMFP)复合材料。结果表明,该方法在脱去NH4+和H2O的同时,抑制了Mn2P2O7物相的产生,提高了LMFP的锂离子扩散速率。由LiMn0.6Fe0.4PO4/C组装的锂离子电池展示了优异的电化学性能,1C下首次放电比容量145.5 mAh/g;5C下首次放电比容量111.9 mAh/g。该工艺简单、成本低,适合工业化生产,为设计高性能的商业化锂离子电池正极材料提供了可行性方案。

  • 采矿
    刘畅, 郭泽洋, 江飞飞, 简锡明, 郭晓强, 郭豫宁, 黄敏, 黄明发
    矿冶工程. 2024, 44(5): 17-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.004
    对某矿山采空区稳定性进行了分析。首先对采空区现状进行了详细调查,明确其分布状态及体积;其次,基于FLAC3D模拟结果评价采空区现状及充填后的稳定性变化规律。结果表明,矿山主要存在5个采空区,分布在700~860 m中段,采空区总体积约40.45×104 m3;当前采空区顶板不稳定,存在较大垮落风险,1#~4#采空区之间未贯通的岩体受力集中,塑性区贯通,有可能产生大规模失稳破坏;对700~820 m中段之间采空区逐步充填后,采空区失稳风险逐渐消除,不会影响700 m以下中段生产活动。建议优先对1#~4#采空区进行充填处理,降低采空区垮塌和贯通的风险。
  • 冶金
    宋冰冰, 邓武军, 曾婧滢, 毕军平, 何海军, 于磊, 朱瑞瑞, 张建新, 吕焕哲, 秦迪岚
    矿冶工程. 2024, 44(4): 241-246. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.047
    对湖南省14个产地、4类矿物材料的镉固持性能进行对比,优选出4种天然高效镉修复材料(宁乡县喻家坳的石灰石、湘潭县楠木冲的低品位锰矿石、桃源县马宗岭的膨润土和石门县新岗的海泡石)。4种天然矿物材料对镉的固持动力学速率从快到慢排序为:膨润土>石灰石>海泡石>锰矿石。各矿物材料对镉的吸附量随着镉初始质量浓度增大而增大,镉质量浓度不高于10.0 mg/L时,各矿物材料对镉的吸附量从大到小排序为:石灰石>膨润土>锰矿石>海泡石;镉质量浓度高于10.0 mg/L时,各矿物材料对镉的吸附量从大到小排序为:膨润土>石灰石>锰矿石>海泡石。吸附行为均符合Langmuir吸附模型,膨润土、石灰石、锰矿石、海泡石对镉的最大吸附容量分别为29.38、14.51、9.67、5.27 mg/g。溶液pH=6~9时,各矿物材料对镉的去除效率排序为:石灰石>膨润土>锰矿石>海泡石。天然矿物材料对镉的固持效果与矿物的化学组分、初始镉质量浓度、pH值有关。
  • 电池材料专题
    蔡海洋, 李振京, 范广新, 孟德轩, 刘超帅
    矿冶工程. 2024, 44(4): 18-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.004
    通过加热分解钛酸酯偶联剂在LiMn2O4表面包覆TiO2,研究包覆处理对LiMn2O4材料结构、电化学性能及在循环过程中材料结构的影响。结果表明:550 ℃下加热分解钛酸酯偶联剂,可使TiO2均匀包覆在材料表面;表面包覆不改变LiMn2O4的晶体结构,但能明显提升其电化学性能,特别是高温倍率性能和循环性能;包覆TiO2后的LiMn2O4材料在55 ℃、5C下比容量为75.34 mAh/g,高于原始材料的比容量(43.05 mAh/g);经150次循环后,未包覆TiO2的材料容量保持率为62.85%,包覆TiO2后的材料容量保持率提高至77.27%。表面处理后LiMn2O4电化学性能提升的原因是TiO2包覆层减少了正极材料中Mn的溶解,抑制了循环过程中的晶体结构变化,降低了电极极化和电荷转移阻抗,提高了材料的充放电可逆性及Li+的扩散能力。
  • 电池材料专题
    赵朝显, 肖劲, 诸向东, 仲奇凡
    矿冶工程. 2024, 44(4): 120-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.023
    综述了废锂离子电池石墨负极的综合回收利用技术,包括湿法、火法-湿法联合以及物理法回收工艺,并对各工艺的优缺点进行了深入分析。特别指出,尽管目前存在多种回收技术,但高效、环保的闭环回收工艺仍面临挑战。探讨了废石墨负极材料的资源化再利用途径,如作为二次电池负极材料、制备石墨烯等,并对未来研究方向进行了展望,旨在为废锂离子电池石墨负极的高值化利用提供理论支持和技术支持。建议未来的研究关注开发简单、高效、清洁的闭环回收工艺,提高石墨负极材料的回收率和纯度,同时减少环境污染。未来研究的热点应包括石墨负极材料的晶格重构修复技术,以及探索石墨负极材料在储能材料、催化剂、吸附剂等领域的新应用。
  • 冶金
    陈京玉, 梁溢强, 阚赛琼
    矿冶工程. 2024, 44(5): 124-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.025
    对老挝某含砷含碳金矿进行了非氰浸出试验研究,考察了磨矿细度、矿浆pH值、矿浆浓度(质量分数)、金蝉环保型黄金选矿剂用量对金浸出效果的影响。结果表明:采用过氧化氢预处理可以提升金浸出率;在磨矿细度-0.074 mm粒级占95%、搅拌速度2000 r/min条件下,采用过氧化氢500 g/t对矿浆预氧化处理3 h,然后再添加石灰3000 g/t、金蝉环保型黄金选矿剂5000 g/t,搅拌浸出30 h,尾渣金品位0.25 g/t,金浸出率92.27%,过氧化氢预氧化能使金浸出率提高1.96个百分点。
  • 电池材料专题
    王红亮, 陈燕彬, 玉日泉, 周梦轩, 谷姝甜, 席莉
    矿冶工程. 2024, 44(4): 132-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.025
    采用球磨辅助柠檬酸-过氧化氢体系浸出废旧锂电池正极材料中有价金属,结果表明:球磨对反应液体施加机械能,诱导其结构及物理化学性质发生变化,诱发化学反应,提高反应速率,缩短浸出时间;在浸出时间30 min、浸出温度60 ℃、柠檬酸浓度0.8 mol/L、H2O2质量分数20%、液固比6∶1、球磨机转速60 r/min条件下,锂浸出率99.6%、镍浸出率99.5%、钴浸出率99.3%、锰浸出率98.5%。该方法成本低、效率高,可为废旧锂电池回收提供一定参考。
  • 采矿
    李延超, 王飞飞, 姜安民, 肖宋强, 靳红华
    矿冶工程. 2024, 44(4): 150-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.028
    为了探究断层构造对露天边坡变形破坏特征及稳定性的影响,采用遥感影像、现场调查与数值模拟研究手段开展了含断层构造的露天边坡变形破坏特征及安全系数计算研究,并进行了边坡变形破坏发展分析,揭示了含断层构造露天边坡变形破坏特征规律。结果表明:露天采场北部边坡产生滑塌灾害是断层构造(内因)、井下矿体开采卸荷(外因)共同作用的结果。在地下矿体开采扰动与F15断层切割的作用下,边坡易形成沿断层构造滑坡垮塌并不断扩大滑塌区域。F15断层构造以上坡体的变形位移相对较大,且沿F15断层构造向东部沟谷发展, F15断层构造改变了北部边坡上部坡体的变形破坏趋势。露天采场边坡安全系数为1.45时,潜在滑动面为F15断层构造;北部边坡沿断层构造尚未出现大变形。
  • 采矿
    甘德清, 孟岐, 刘志义, 路燕泽
    矿冶工程. 2024, 44(5): 28-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.006
    为了平衡缓倾斜极厚矿体高阶段采场的产能与安全,以某铁矿阶段空场嗣后充填采矿法为背景,进行开采顺序优化研究。首先,基于间柱承压理论,得出间柱宽度合理值为14.2~47.2 m。根据采场结构参数,设计间柱宽度分别为15 m、30 m、45 m,即隔一采一、隔二采一、隔三采一,并采用FLAC3D建立矿体模型,对比分析各方案顶板沉降以及间柱稳定性。最后,在数值模拟基础上,综合考虑安全与产能的影响因素,构建基于层次分析与模糊综合评判法的开采顺序判断矩阵,计算得出3种方案的综合隶属度分别为0.86、0.79、0.80,确定间柱宽度15 m (隔一采一)为最优方案。工业试验结果表明,该方案在实现最大化生产能力的同时,可保持采场相对稳定。
  • 采矿
    熊成宇, 张建, 刘向阳, 张学富, 黄耀民, 胡波, 余标, 林高宇
    矿冶工程. 2024, 44(6): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.003
    根据互层状围岩与周边孔的相对位置关系,对围岩互层面与两邻近周边孔连心线相对位置关系进行分类; 采用LS-DYNA数值模拟方法,探究典型工况(围岩互层面与炮孔连心中垂线重合)下,互层面对孔间围岩爆破裂纹扩展的影响机理; 并对围岩互层面与炮孔连心线不同相对位置关系下,围岩互层面对孔间围岩爆破成形效果的影响进行了研究。结果表明,砂岩中的爆破振动波传播速度略高于砂质泥岩中的传播速度; 爆破荷载下,较软岩层和互层面上围岩受损严重; 两炮孔爆破振动波峰叠加加剧了围岩损伤; 互层面贯穿炮孔时爆破效果欠佳,互层面位于炮孔连心中垂线时爆破效果较理想。
  • 材料
    魏江鹏
    矿冶工程. 2024, 44(5): 179-184. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.036
    采用表面机械研磨(SMAT)处理低碳钢材料,实现表面纳米化,探讨了表面纳米化对低碳钢耐腐蚀性的影响。结果表明,表面纳米化作用下,碳含量较低的低碳钢材料表面塑性变形较强烈,表面X射线衍射峰宽化较明显;对不同碳含量低碳钢进行表面纳米化处理,碳含量越低,处理后表面粗糙度越大、耐腐蚀性能越差。
  • 冶金
    李相良, 薛济来, 秦树辰, 徐敬元, 冯亚平
    矿冶工程. 2024, 44(5): 105-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.05.021
    对刚果(金)某低品位氧化铜钴矿资源进行了堆浸试验研究,考察了喷淋强度、喷淋酸度和矿石粒度对铜钴浸出率的影响。结果表明,喷淋酸度和喷淋强度对铜钴浸出速度和累计浸出率影响显著,而矿石粒度对浸出过程影响不大。确定了低品位氧化铜钴矿适宜的堆浸条件为:喷淋酸度20 g/L,喷淋强度15 L/(m2·h),矿石粒度-40 mm。在此条件下,堆浸100 d,铜和钴累计浸出率分别可达90.89%和82.27%。
  • 电池材料专题
    赵梅, 崔瑞, 李盼武, 张明
    矿冶工程. 2024, 44(4): 126-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.024
    针对废旧磷酸铁锂电池电极材料浮选过程中的夹带和夹杂导致分离效果不佳的问题,利用聚乙烯吡络烷酮(PVP)和聚丙烯酸(PAA)选择性絮凝强化废旧磷酸铁锂电池混合电极材料的浮选分离过程,并分析PVP和PAA与电极材料的作用机理。结果表明:先加入的PVP通过氢键作用选择性吸附在石墨表面从而抑制石墨自发的疏水性絮凝,同时通过位点阻断后加入的PAA在石墨表面的吸附,使PAA选择性絮凝LiFePO4;PVP和PAA的联合使用在有效分散石墨的同时使LiFePO4正极材料表观粒径(D50)由15.01 μm增至26.17 μm,有效减少了LiFePO4在混合电极浮选过程中的夹带损失,使LiFePO4正极材料的浮选回收率由71.41%提升到83.59%。
  • 电池材料专题
    雷振, 陈格, 徐川, 孙家乐, 杨柳, 田欢, 刘杨
    矿冶工程. 2024, 44(4): 81-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.015
    以金属锂为锂源、硫粉为硫源、氮化锂为添加剂,采用固相法制备了硫化锂。热力学分析结果表明,氮化锂可促进金属锂与硫粉合成硫化锂的反应;Li3N先与硫粉反应释放N2,在熔融的金属锂片上形成孔洞,进一步扩大金属锂与硫粉接触面积,得到疏松多孔的骨架结构,有利于后续破碎且减少球磨过程中二次反应的风险。当Li∶S∶Li3N=2∶2∶0.4(物质的量比)时,在100 ℃下反应8 h即可得到粗品硫化锂,再经700 ℃煅烧、除杂和球磨后可以得到纯度大于99.95%、粒径小于15 μm的电动汽车用硫化锂产品。该方法为工业化生产硫化锂产品提供了新思路。
  • 电池材料专题
    李海森, 阮丁山, 张鹏, 孟志远, 周游, 李强
    矿冶工程. 2024, 44(4): 105-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.020
    为了解决废旧磷酸铁锂电池粉中正、负极材料难浮选分离的问题,采用氧化焙烧预处理磷酸铁锂电池粉,再通过浮选分离磷酸铁锂正、负极材料。结果表明,与未预处理电池粉相比,磷酸铁锂电池粉经500 ℃氧化焙烧处理30 min后浮选所得负极石墨产品碳品位从47.63%提高至97.70%,正极产品中碳品位由24.00%降至1.01%,分选效果明显增强。未预处理的电池粉表面存在蛛网状长碳链有机物,使得电池正、负极材料发生粘连,浮选分离效果较差;通过氧化焙烧预处理,能有效消除正、负极材料上的长碳链有机物,增强正、负极材料间表面性质差异,强化浮选分离效率,实现废旧磷酸铁锂电池粉中石墨负极材料的回收。
  • 选矿
    张福亚, 樊学赛, 张跃军, 王金玲
    矿冶工程. 2024, 44(4): 181-184. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.04.034
    将闪速浮选工艺应用于晶质石墨浮选中,研究了闪速浮选机叶轮转速、表观充气速率和泡沫层厚度对石墨矿分选指标的影响。结果表明,在叶轮转速750 r/min、表观充气速率0.3 m3/(m2·min)、泡沫层厚度20 mm条件下,石墨矿分选指标较好。精矿粒级分析和显微观测结果表明,闪速浮选对0.074~0.180 mm粒级石墨回收效果较好,该粒级主要是晶质石墨单体以及富连生体。闪速浮选工艺能提前回收分级沉砂中的有用矿物,降低了过磨概率,实现对鳞片的保护,该工艺有望在晶质石墨矿浮选中实现工业应用。