2019年第12期目录
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    矿物加工与工艺矿物学
  • 曹欢
    摘要:
    针对新疆某铜锌矿选矿废水开展了水处理工艺研究。结果表明,选矿废水经40g/t凝聚剂PAC、2g/t絮凝剂CH2710及250 g/t沉淀剂硫化钠混凝沉淀后,作为浮选回水进行浮选闭路全流程试验,铜、锌精矿品位及回收率较选矿废水未处理直接回用都有所提高,与利用新鲜水时的选矿指标相近。生产实践也表明选矿废水处理后回用未对铜、锌精矿品位及回收率产生不利影响,而有利于锌精矿回收率的提高及铜精矿中锌含量的降低,同时还能节约部分浮选药剂消耗,降低生产成本。
  • 材料制备与加工
  • 任鑫,江仁康,赵瑞山,王丞,黄美东
    摘要:
    以304不锈钢为基体,利用复合离子镀技术制备了TiN/TiCN多层膜,主要研究了不同调制周期下薄膜组织结构和力学性能的变化规律。结果表明:不同调制周期下得到的TiN/TiCN多层膜表面比较致密、平整,随着调制周期的减小,表面质量有一定改善。多层膜结构主要由fcc-TiN型固溶体构成,不存在a-C结构。随着调制周期的减小,物相分析表明TiN/TiCN多层膜发生了择优生长,出现了(111)晶面生长织构,其纳米硬度和弹性模量逐渐增大,在调制周期λ=0.15 mm时达到最大值分别为35.56 GPa和436.2 GPa。
  • 任秀敏,梁志远
    摘要:
    本文主要研究了四种高温合金在高温蒸汽环境下的氧化行为及其Al、Si和Ti对氧化的影响。四种高温合金在750、800和850 ℃蒸汽环境中实验336 h,采用氧化增重获得其氧化动力学规律。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱分析仪对氧化产物的位置、成分及分布进行表征。四种高温合金的抗蒸汽氧化性能优于奥氏体耐热钢。高温合金的氧化动力学均符合抛物线氧化规律。高温合金表面氧化物主要由以Cr2O3、MnCr2O4为主的氧化外层和以SiO2、TiO2和Al2O3为主的内氧化层组成,其中含Ti的高温合金Haynes 282和Haynes 617,富Cr氧化层外有TiO2氧化层,并且高温合金氧化前沿主要是氧化物Al2O3。Haynes 282氧化速率明显高于其他高温合金,归结于形成Ti掺杂的Cr2O3氧化外层。 抗蒸汽氧化性能:HR120>625>617>282。元素Al和Ti加速氧化而元素Si减缓氧化的规律,并提出适当提高Si含量以改善合金抗蒸汽氧化性。
  • 陈青林,王智祥,张燕杰,刘永宁
    摘要:
    摘 要:通过SEM、XRD和力学性能等测试手段,研究了形变对固溶态Cu-Ni-Si-Co合金析出过程和性能的影响。研究表明:预变形可促进时效过程第二相的析出,尤其时效初期表现更为显著,但易导致过时效;经过60%冷变形时效450℃×1h后,合金硬度比直接时效态高近44.5%;导电率随时效过程进行均呈先急升后缓的变化,两者最大仅相差4.7%。综合比较分析,经60%冷变形后时效450℃×1h,合金可获得较优异的综合性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 贾明涛,余传玉,党明智,涂思羽
    摘要:
    为全面探明空区内干式充填散体流动对充填效果和周边矿体稳定性的扰动影响,采用PFC3D建立三维散体-矿体扩大模型,提出岩体参数反演方法,对崩落开采过程进行全局模拟计算。结果表明:模拟结果与现场监测较一致,扩大模型与参数反演方法适用于充填散体问题的研究;散体顶板层流动量与流动范围较大,底板层较小;散体流动中小颗粒透过大块之间的空隙向东发生渗移,使西侧充填体密实度降低;西侧矿体南北两侧与顶部底部位移较大,中间小,整体向空区内发生位移。该方法技术实现对崩落过程的全局模拟,为全面系统的进行工程分析提供参考方法,为空区充填、周边矿体安全开采等提供参考依据。
  • 材料制备与加工
  • 耿志鹏,赵芳霞,王鹏鹏,杨博睿,张振忠
    摘要:
    为缓解纳米硅粉的体积膨胀,并有效提高其电导率,本文采用直流电弧等离子蒸发法和液相分散制备高纯、高分散性纳米硅粉并以蔗糖为碳源,再与膨胀石墨复合,制备出一种新型纳米硅碳复合负极材料。研究结果表明:纯纳米硅在0.1C的倍率下首次放电比容量达到2712 mAh/g,但首次库伦效率仅为33.81%;所制备的纳米硅碳复合材料在0.1C的倍率下,首次充、放电容量分别为615 mAh/g和917 mAh/g,50个循环以后可逆比容量保持在495 mAh/g,循环性能和倍率性能大大改善。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 冯宁,钟国建,程建农,李崇德
    摘要:
    从某铜硫选矿的尾矿中取得的试验样含钨0.18%,钨主要以白钨矿矿物存在,以及其变化产物富铁镁白钨矿,且白钨矿交代了大多数黑钨矿,仅有少量黑钨矿,由于白钨矿含有黑钨矿残晶或微细粒包裹体,因而呈现灰色。白钨矿中钨在总钨量中占比约为89.0%,分散于金属矿物、脉石矿物中占比分别约为2.0%、2.6%,钨的理论最高回收率约为89%。脉石矿物主要是云母和石英,其次是方解石、绿泥石、滑石、粘土等。针对该铜硫选矿的尾矿试样,采用浮选工艺流程,通过选用改性油酸EW作为白钨矿物捕收剂,小型闭路试验获得品位和回收率分别为1.76%WO3、80.40%的钨粗精矿,进一步钨粗精矿经加温精选,开路试验获得精矿品位为47.35%WO3、精选尾矿品位为0.12%WO3、精选作业回收率74.57%
  • 提取冶金与化学工程
  • 史淯升,谢刚,李荣兴,杨帆,史春阳,俞小花
    摘要:
    每年因铜冶炼会产生非常多的脱硒渣浮选尾矿,其中含铅量很高,铅是有毒性金属,若直接作为废渣处理不仅污染环境也是对资源的一种浪费。本研究以云南某企业的脱硒渣浮选尾矿为原料,利用湿法冶金的原理进行浸出实验,使矿料中的铅得到合理的回收利用。研究了在矿浆中加入不同浓度的NaOH、以及改变实验温度、固液比和反应时间等因素对铅浸出效果的影响;同时探究了C还原预处理对铅浸出效果的影响。实验结果表明:通过C还原预处理之后的矿料的铅浸出率有明显的提高,碳还原预处理时的最佳条件为:焙烧温度550℃、焙烧时间6h、碳粉与物料的比例为5:100;浸出实验的最佳条件为:浸出温度为90℃、固液比为1:10、NaOH浓度为180g/L、反应时间为1h。在此条件下矿料的浸出效果最好,最高浸出率为95.8%。
  • 魏冬卉,邢鹏飞,孔剑,金星,姜胜南,周仕博,都兴红
    摘要:
    在晶体硅片生产过程中会产生大量的切割废料,不仅造成资源浪费,而且带来环境污染,有效回收废料已成为亟待解决的问题。本文以晶体硅金刚线切割废料为硅源制备铝硅合金,引入冰晶石作为溶剂来促进硅的溶解。研究了冰晶石分子比对合金硅含量、切割废料利用率以及铝损失率的影响,得到较优的冰晶石分子比为1.6,此时得到的合金硅含量为11.74%,切割废料利用率为64.75%,铝损失率为4.78%。对得到的合金产物进行了XRD及金相表征,表明成功制得了组织较为均匀的铝硅合金。此外,对熔炼过程的机理也进行了系统的研究,结果表明熔炼过程可分为两步,第一,切割废料表面的SiO2被溶解使得颗粒内部的硅暴露出来;第二,熔盐中的Si与Al液在界面处接触,生成Al-Si进入铝液。
  • 材料制备与加工
  • 蔺 琎,亢若谷,郭胜惠,苏 杰,尚小标
    摘要:
    微波加热因其具有高效、节能、环保等传统加热方法无法比拟的优越性而被广泛应用于工业加工领域。本研究以多晶硅为原料,探讨其在微波场中的动态升温特性,考察在微波加热多晶硅的过程中,不同微波功率、物料量、物料粒度等条件对多晶硅在微波场中升温行为的影响。研究结果表明:提高微波功率,减少物料质量,有利于提高物料在微波场中的升温效率;实验范围内,粒度越小,物料在微波场中的升温速率越快;按重要隶属度排行,功率条件重要度最高,其次是物料质量,粒度对物料升温速率的影响最小。
  • 地质采矿与安全工程
  • 蒋元建,王李管,彭平安,涂思羽,何正祥
    摘要:
    针对矿山微震定位精度不高的问题,提出采用层状波速模型来代替传统均匀波速模型的思想。采用试射法射线追踪技术来计算微震波在介质中的传播路径,在此基础上,研究了层状波速模型中Geiger定位方法,提出了层状波速模型中Geiger法精确定位的算法流程。通过MATLAB编程,实现了该定位算法,并且数值测试了该定位算法的准确性。数值测试结果表明:不考虑噪声影响到时拾取精度的情况下,新算法的定位精度在1m以内;考虑噪声影响的情况下,新算法的定位误差为9.3m,而采用传统均匀波速模型的定位误差达到28.71m,远远大于新算法的误差。最后,将新算法应用在冬瓜山铜矿,通过对16个微震事件的定位分析,新算法的定位效果优于传统的定位方法,事件位置更加集中。
  • 提取冶金与化学工程
  • 杨绍晶,刘全军,罗帅
    摘要:
    某高砷金矿通过两次粗选—两次精选—四次扫选的选别流程获得的含金24.6 g/t金精矿产品。本试验采用响应曲面法对该金精矿硫代硫酸盐浸出过程进行了优化分析,同时探索了硫代硫酸盐、铵根离子、铜离子等因素对浸出效果的影响。结果表明,浸出参数对浸出率的影响程度依次是[S2O32-]>[Cu2+]> [NH4+]。在浸出时间4 h、浸出温度为40 ℃、矿浆pH值为10、搅拌速度300 rpm、硫代硫酸钠浓度为0.5 mol/ L、硫酸铵浓度为1.0 mol/ L、铜离子浓度为0.035 mol/L的条件下可获得最佳的浸出效果,此时金浸出率为90.28%,实现了该高砷金精矿金的有效回收。研究结果可为解决该类型浮选金精矿浸出方案和高砷金精矿硫代硫酸盐浸金工艺提供参考。
  • 地质采矿与安全工程
  • 孟腾飞,司荣军
    摘要:
    归来庄金矿床位于华北板块鲁西隆起区之内,是鲁西地区规模最大的金矿床。本文以归来庄金矿床地质特征为基础,从原生晕元素分带、地球化学参数、原生晕模型等多方面研究了归来庄金矿床主矿体原生晕地球化学特征,以期为深部找矿进行理论指导。原生晕轴向分带特征明显:F-V-Mo-Se-Pb-Bi-Ag-Au-Sb-As-Tl-W,存在“反向分带”特征及前尾晕叠加特征;指示性元素衬度系数显示Au元素在不同标高的富集程度,反映了成矿作用具有多阶段、多期矿化叠加的特征;剥蚀参数变化向深部有上升趋势且剥蚀参数较大,指示矿体沿倾向方向深部有延伸或深部存在盲矿体。综合矿体原生晕轴向分带特征、地化参数特征以及构造特征,推测矿体深部具有较大找矿潜力。
  • 环境科学与工程
  • 李艳梅,高柏,马文洁,廉欢,樊骅,张海阳,林聪业
    摘要:
    本文以某铀尾矿库下游地下水为研究对象,分析该地下水水化学成分的基础上,采用 PHREEQC软件模拟在不同pH值、pe 值条件下U赋存形式及饱和指数(SI)间的变化关系。结果表明:研究区地下水中U主要以UO2(CO3)4- 3、UO2(CO3)2- 2、UO2CO3、(UO2)2CO3(OH)- 3、UO2(OH)2、UO2(OH)- 3等形态存在,其中UO2(CO3)4- 3所占比例最大,平均高达87.64%。pH值是影响铀存在形态的重要因素,UO2CO3在pH=5时含量最高,在pH>5后,UO2CO3、UO2SO4和UO2+ 2含量逐渐下降;UO2(CO3)2- 2在pH=6时达到峰值后随pH值增加而递减,在pH>6后具有高络合常数的UO2(CO3)4- 3占绝对优势。随着pe值的增加,U6+摩尔浓度不变,而U4+浓度增加。SI结果显示,在该研究区水文地球化学背景下,随着pH值、pe值的改变,地下水中的UO2SO4、UO2CO3、UO2(OH) 2均处于溶解状态。
  • 提取冶金与化学工程
  • 杨帅,邹忠,李劼,李勇
    摘要:
    铝电解过程阳极电流分布是最有可能实现的可表征电解槽在线分布性信息的过程信号。为开发低成本高效的阳极电流测量,对传统导杆等距压降法进行了实测分析,发现其存在工作环境恶劣、硬件稳定性差、阳极需要周期性更换等固有缺陷,导致测量失败和过程复杂等缺点,难以实现高稳定性的在线应用。进而通过电场仿真计算分析了一种新型的通过测量横梁母线上等距压降计算阳极电流的新方法的理论可行性,提出了测量点布置的理论优化准则,最后通过实测证明了新测量方法可满足工业应用的精度要求,具备在线测量阳极电流的实际应用价值。
  • 材料制备与加工
  • 赵小云,王三反,周键,邹信,张学敏
    摘要:
    为降低析氧电位,改善电极表面形貌,制备电催化性能良好的Ti基IrSi电极,在煅烧温度为450℃条件下,采用热分解法制备了不同Ce含量的Ti/IrO2+SiO2+CeO2氧化物电极,采用SEM对电极的表观形貌进行表征,采用循环伏安曲线、析氧极化曲线及交流阻抗图谱对电极的电催化性能进行表征。结果表明,添加适量Ce可使晶粒分散均匀,裂纹数目增多,电极表面变得平坦、致密、均匀,同时析氧电位降低,孔隙率增加,电催化活性大大提高。但过量Ce又会对电极电催化性能产生不利影响,Ce含量达到10%时,裂纹数量最多且分布均匀,涂层形貌良好,析氧电位达到最低,为1.23V,电催化性能达到最佳。
  • 地质采矿与安全工程
  • 徐 海,罗周全
    摘要:
    露天矿地表松散层边坡角的确定是露天矿开采设计的基础研究工作,为矿山开采提供有效的安全保障。通过采用边坡极限平衡分析与回归正交试验相结合的方法,建立包括松散层厚度、粘结力、内摩擦角、边坡角和容重五个主要影响因素与边坡稳定性之间的回归模型,得出各影响因素及其交互作用对边坡稳定性的影响规律。通过回归模型的显著性、失拟性检验,对比相同参数条件下的回归模型与数值模拟计算值,结果表明:回归模型显著,拟合度高,计算结果具有较高的可信度。在此基础上,通过反解回归模型,得出任意许用安全系数下的地表松散层边坡角寻优模型。该模型通用性强,为露天矿边坡角寻优提供了一种新的方法。
  • 环境科学与工程
  • 吴开庆,楚敬龙,张弛,林星杰,刘芳
    摘要:
    针对某铜冶炼厂废水泄漏对地下水的污染问题,运用基于GMS的数值模拟方法,分析了地下水环境影响,提出了相应的应急处置措施,并对应急处置的效果进行了预测,结果表明:在废水泄漏30天后停止泄漏的情况下,由于泄漏量较大且含水层渗透性较强,污染晕扩散距离及范围不断变大,可能影响到下游的居民生活水井;在采取应急抽水措施后,受污染地下水被抽水井控制在厂界附近,在140天之内被全部抽出,并送厂区污水处理站处理后回用,不会对下游地下水保护目标产生不利影响。
    矿物加工与工艺矿物学
  • 曹欢
    摘要:
    针对新疆某铜锌矿选矿废水开展了水处理工艺研究。结果表明,选矿废水经40g/t凝聚剂PAC、2g/t絮凝剂CH2710及250 g/t沉淀剂硫化钠混凝沉淀后,作为浮选回水进行浮选闭路全流程试验,铜、锌精矿品位及回收率较选矿废水未处理直接回用都有所提高,与利用新鲜水时的选矿指标相近。生产实践也表明选矿废水处理后回用未对铜、锌精矿品位及回收率产生不利影响,而有利于锌精矿回收率的提高及铜精矿中锌含量的降低,同时还能节约部分浮选药剂消耗,降低生产成本。
  • 材料制备与加工
  • 任鑫,江仁康,赵瑞山,王丞,黄美东
    摘要:
    以304不锈钢为基体,利用复合离子镀技术制备了TiN/TiCN多层膜,主要研究了不同调制周期下薄膜组织结构和力学性能的变化规律。结果表明:不同调制周期下得到的TiN/TiCN多层膜表面比较致密、平整,随着调制周期的减小,表面质量有一定改善。多层膜结构主要由fcc-TiN型固溶体构成,不存在a-C结构。随着调制周期的减小,物相分析表明TiN/TiCN多层膜发生了择优生长,出现了(111)晶面生长织构,其纳米硬度和弹性模量逐渐增大,在调制周期λ=0.15 mm时达到最大值分别为35.56 GPa和436.2 GPa。
  • 任秀敏,梁志远
    摘要:
    本文主要研究了四种高温合金在高温蒸汽环境下的氧化行为及其Al、Si和Ti对氧化的影响。四种高温合金在750、800和850 ℃蒸汽环境中实验336 h,采用氧化增重获得其氧化动力学规律。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱分析仪对氧化产物的位置、成分及分布进行表征。四种高温合金的抗蒸汽氧化性能优于奥氏体耐热钢。高温合金的氧化动力学均符合抛物线氧化规律。高温合金表面氧化物主要由以Cr2O3、MnCr2O4为主的氧化外层和以SiO2、TiO2和Al2O3为主的内氧化层组成,其中含Ti的高温合金Haynes 282和Haynes 617,富Cr氧化层外有TiO2氧化层,并且高温合金氧化前沿主要是氧化物Al2O3。Haynes 282氧化速率明显高于其他高温合金,归结于形成Ti掺杂的Cr2O3氧化外层。 抗蒸汽氧化性能:HR120>625>617>282。元素Al和Ti加速氧化而元素Si减缓氧化的规律,并提出适当提高Si含量以改善合金抗蒸汽氧化性。
  • 陈青林,王智祥,张燕杰,刘永宁
    摘要:
    摘 要:通过SEM、XRD和力学性能等测试手段,研究了形变对固溶态Cu-Ni-Si-Co合金析出过程和性能的影响。研究表明:预变形可促进时效过程第二相的析出,尤其时效初期表现更为显著,但易导致过时效;经过60%冷变形时效450℃×1h后,合金硬度比直接时效态高近44.5%;导电率随时效过程进行均呈先急升后缓的变化,两者最大仅相差4.7%。综合比较分析,经60%冷变形后时效450℃×1h,合金可获得较优异的综合性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 贾明涛,余传玉,党明智,涂思羽
    摘要:
    为全面探明空区内干式充填散体流动对充填效果和周边矿体稳定性的扰动影响,采用PFC3D建立三维散体-矿体扩大模型,提出岩体参数反演方法,对崩落开采过程进行全局模拟计算。结果表明:模拟结果与现场监测较一致,扩大模型与参数反演方法适用于充填散体问题的研究;散体顶板层流动量与流动范围较大,底板层较小;散体流动中小颗粒透过大块之间的空隙向东发生渗移,使西侧充填体密实度降低;西侧矿体南北两侧与顶部底部位移较大,中间小,整体向空区内发生位移。该方法技术实现对崩落过程的全局模拟,为全面系统的进行工程分析提供参考方法,为空区充填、周边矿体安全开采等提供参考依据。
  • 材料制备与加工
  • 耿志鹏,赵芳霞,王鹏鹏,杨博睿,张振忠
    摘要:
    为缓解纳米硅粉的体积膨胀,并有效提高其电导率,本文采用直流电弧等离子蒸发法和液相分散制备高纯、高分散性纳米硅粉并以蔗糖为碳源,再与膨胀石墨复合,制备出一种新型纳米硅碳复合负极材料。研究结果表明:纯纳米硅在0.1C的倍率下首次放电比容量达到2712 mAh/g,但首次库伦效率仅为33.81%;所制备的纳米硅碳复合材料在0.1C的倍率下,首次充、放电容量分别为615 mAh/g和917 mAh/g,50个循环以后可逆比容量保持在495 mAh/g,循环性能和倍率性能大大改善。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 冯宁,钟国建,程建农,李崇德
    摘要:
    从某铜硫选矿的尾矿中取得的试验样含钨0.18%,钨主要以白钨矿矿物存在,以及其变化产物富铁镁白钨矿,且白钨矿交代了大多数黑钨矿,仅有少量黑钨矿,由于白钨矿含有黑钨矿残晶或微细粒包裹体,因而呈现灰色。白钨矿中钨在总钨量中占比约为89.0%,分散于金属矿物、脉石矿物中占比分别约为2.0%、2.6%,钨的理论最高回收率约为89%。脉石矿物主要是云母和石英,其次是方解石、绿泥石、滑石、粘土等。针对该铜硫选矿的尾矿试样,采用浮选工艺流程,通过选用改性油酸EW作为白钨矿物捕收剂,小型闭路试验获得品位和回收率分别为1.76%WO3、80.40%的钨粗精矿,进一步钨粗精矿经加温精选,开路试验获得精矿品位为47.35%WO3、精选尾矿品位为0.12%WO3、精选作业回收率74.57%
  • 提取冶金与化学工程
  • 史淯升,谢刚,李荣兴,杨帆,史春阳,俞小花
    摘要:
    每年因铜冶炼会产生非常多的脱硒渣浮选尾矿,其中含铅量很高,铅是有毒性金属,若直接作为废渣处理不仅污染环境也是对资源的一种浪费。本研究以云南某企业的脱硒渣浮选尾矿为原料,利用湿法冶金的原理进行浸出实验,使矿料中的铅得到合理的回收利用。研究了在矿浆中加入不同浓度的NaOH、以及改变实验温度、固液比和反应时间等因素对铅浸出效果的影响;同时探究了C还原预处理对铅浸出效果的影响。实验结果表明:通过C还原预处理之后的矿料的铅浸出率有明显的提高,碳还原预处理时的最佳条件为:焙烧温度550℃、焙烧时间6h、碳粉与物料的比例为5:100;浸出实验的最佳条件为:浸出温度为90℃、固液比为1:10、NaOH浓度为180g/L、反应时间为1h。在此条件下矿料的浸出效果最好,最高浸出率为95.8%。
  • 魏冬卉,邢鹏飞,孔剑,金星,姜胜南,周仕博,都兴红
    摘要:
    在晶体硅片生产过程中会产生大量的切割废料,不仅造成资源浪费,而且带来环境污染,有效回收废料已成为亟待解决的问题。本文以晶体硅金刚线切割废料为硅源制备铝硅合金,引入冰晶石作为溶剂来促进硅的溶解。研究了冰晶石分子比对合金硅含量、切割废料利用率以及铝损失率的影响,得到较优的冰晶石分子比为1.6,此时得到的合金硅含量为11.74%,切割废料利用率为64.75%,铝损失率为4.78%。对得到的合金产物进行了XRD及金相表征,表明成功制得了组织较为均匀的铝硅合金。此外,对熔炼过程的机理也进行了系统的研究,结果表明熔炼过程可分为两步,第一,切割废料表面的SiO2被溶解使得颗粒内部的硅暴露出来;第二,熔盐中的Si与Al液在界面处接触,生成Al-Si进入铝液。
  • 材料制备与加工
  • 蔺 琎,亢若谷,郭胜惠,苏 杰,尚小标
    摘要:
    微波加热因其具有高效、节能、环保等传统加热方法无法比拟的优越性而被广泛应用于工业加工领域。本研究以多晶硅为原料,探讨其在微波场中的动态升温特性,考察在微波加热多晶硅的过程中,不同微波功率、物料量、物料粒度等条件对多晶硅在微波场中升温行为的影响。研究结果表明:提高微波功率,减少物料质量,有利于提高物料在微波场中的升温效率;实验范围内,粒度越小,物料在微波场中的升温速率越快;按重要隶属度排行,功率条件重要度最高,其次是物料质量,粒度对物料升温速率的影响最小。
  • 地质采矿与安全工程
  • 蒋元建,王李管,彭平安,涂思羽,何正祥
    摘要:
    针对矿山微震定位精度不高的问题,提出采用层状波速模型来代替传统均匀波速模型的思想。采用试射法射线追踪技术来计算微震波在介质中的传播路径,在此基础上,研究了层状波速模型中Geiger定位方法,提出了层状波速模型中Geiger法精确定位的算法流程。通过MATLAB编程,实现了该定位算法,并且数值测试了该定位算法的准确性。数值测试结果表明:不考虑噪声影响到时拾取精度的情况下,新算法的定位精度在1m以内;考虑噪声影响的情况下,新算法的定位误差为9.3m,而采用传统均匀波速模型的定位误差达到28.71m,远远大于新算法的误差。最后,将新算法应用在冬瓜山铜矿,通过对16个微震事件的定位分析,新算法的定位效果优于传统的定位方法,事件位置更加集中。
  • 提取冶金与化学工程
  • 杨绍晶,刘全军,罗帅
    摘要:
    某高砷金矿通过两次粗选—两次精选—四次扫选的选别流程获得的含金24.6 g/t金精矿产品。本试验采用响应曲面法对该金精矿硫代硫酸盐浸出过程进行了优化分析,同时探索了硫代硫酸盐、铵根离子、铜离子等因素对浸出效果的影响。结果表明,浸出参数对浸出率的影响程度依次是[S2O32-]>[Cu2+]> [NH4+]。在浸出时间4 h、浸出温度为40 ℃、矿浆pH值为10、搅拌速度300 rpm、硫代硫酸钠浓度为0.5 mol/ L、硫酸铵浓度为1.0 mol/ L、铜离子浓度为0.035 mol/L的条件下可获得最佳的浸出效果,此时金浸出率为90.28%,实现了该高砷金精矿金的有效回收。研究结果可为解决该类型浮选金精矿浸出方案和高砷金精矿硫代硫酸盐浸金工艺提供参考。
  • 地质采矿与安全工程
  • 孟腾飞,司荣军
    摘要:
    归来庄金矿床位于华北板块鲁西隆起区之内,是鲁西地区规模最大的金矿床。本文以归来庄金矿床地质特征为基础,从原生晕元素分带、地球化学参数、原生晕模型等多方面研究了归来庄金矿床主矿体原生晕地球化学特征,以期为深部找矿进行理论指导。原生晕轴向分带特征明显:F-V-Mo-Se-Pb-Bi-Ag-Au-Sb-As-Tl-W,存在“反向分带”特征及前尾晕叠加特征;指示性元素衬度系数显示Au元素在不同标高的富集程度,反映了成矿作用具有多阶段、多期矿化叠加的特征;剥蚀参数变化向深部有上升趋势且剥蚀参数较大,指示矿体沿倾向方向深部有延伸或深部存在盲矿体。综合矿体原生晕轴向分带特征、地化参数特征以及构造特征,推测矿体深部具有较大找矿潜力。
  • 环境科学与工程
  • 李艳梅,高柏,马文洁,廉欢,樊骅,张海阳,林聪业
    摘要:
    本文以某铀尾矿库下游地下水为研究对象,分析该地下水水化学成分的基础上,采用 PHREEQC软件模拟在不同pH值、pe 值条件下U赋存形式及饱和指数(SI)间的变化关系。结果表明:研究区地下水中U主要以UO2(CO3)4- 3、UO2(CO3)2- 2、UO2CO3、(UO2)2CO3(OH)- 3、UO2(OH)2、UO2(OH)- 3等形态存在,其中UO2(CO3)4- 3所占比例最大,平均高达87.64%。pH值是影响铀存在形态的重要因素,UO2CO3在pH=5时含量最高,在pH>5后,UO2CO3、UO2SO4和UO2+ 2含量逐渐下降;UO2(CO3)2- 2在pH=6时达到峰值后随pH值增加而递减,在pH>6后具有高络合常数的UO2(CO3)4- 3占绝对优势。随着pe值的增加,U6+摩尔浓度不变,而U4+浓度增加。SI结果显示,在该研究区水文地球化学背景下,随着pH值、pe值的改变,地下水中的UO2SO4、UO2CO3、UO2(OH) 2均处于溶解状态。
  • 提取冶金与化学工程
  • 杨帅,邹忠,李劼,李勇
    摘要:
    铝电解过程阳极电流分布是最有可能实现的可表征电解槽在线分布性信息的过程信号。为开发低成本高效的阳极电流测量,对传统导杆等距压降法进行了实测分析,发现其存在工作环境恶劣、硬件稳定性差、阳极需要周期性更换等固有缺陷,导致测量失败和过程复杂等缺点,难以实现高稳定性的在线应用。进而通过电场仿真计算分析了一种新型的通过测量横梁母线上等距压降计算阳极电流的新方法的理论可行性,提出了测量点布置的理论优化准则,最后通过实测证明了新测量方法可满足工业应用的精度要求,具备在线测量阳极电流的实际应用价值。
  • 材料制备与加工
  • 赵小云,王三反,周键,邹信,张学敏
    摘要:
    为降低析氧电位,改善电极表面形貌,制备电催化性能良好的Ti基IrSi电极,在煅烧温度为450℃条件下,采用热分解法制备了不同Ce含量的Ti/IrO2+SiO2+CeO2氧化物电极,采用SEM对电极的表观形貌进行表征,采用循环伏安曲线、析氧极化曲线及交流阻抗图谱对电极的电催化性能进行表征。结果表明,添加适量Ce可使晶粒分散均匀,裂纹数目增多,电极表面变得平坦、致密、均匀,同时析氧电位降低,孔隙率增加,电催化活性大大提高。但过量Ce又会对电极电催化性能产生不利影响,Ce含量达到10%时,裂纹数量最多且分布均匀,涂层形貌良好,析氧电位达到最低,为1.23V,电催化性能达到最佳。
  • 地质采矿与安全工程
  • 徐 海,罗周全
    摘要:
    露天矿地表松散层边坡角的确定是露天矿开采设计的基础研究工作,为矿山开采提供有效的安全保障。通过采用边坡极限平衡分析与回归正交试验相结合的方法,建立包括松散层厚度、粘结力、内摩擦角、边坡角和容重五个主要影响因素与边坡稳定性之间的回归模型,得出各影响因素及其交互作用对边坡稳定性的影响规律。通过回归模型的显著性、失拟性检验,对比相同参数条件下的回归模型与数值模拟计算值,结果表明:回归模型显著,拟合度高,计算结果具有较高的可信度。在此基础上,通过反解回归模型,得出任意许用安全系数下的地表松散层边坡角寻优模型。该模型通用性强,为露天矿边坡角寻优提供了一种新的方法。
  • 环境科学与工程
  • 吴开庆,楚敬龙,张弛,林星杰,刘芳
    摘要:
    针对某铜冶炼厂废水泄漏对地下水的污染问题,运用基于GMS的数值模拟方法,分析了地下水环境影响,提出了相应的应急处置措施,并对应急处置的效果进行了预测,结果表明:在废水泄漏30天后停止泄漏的情况下,由于泄漏量较大且含水层渗透性较强,污染晕扩散距离及范围不断变大,可能影响到下游的居民生活水井;在采取应急抽水措施后,受污染地下水被抽水井控制在厂界附近,在140天之内被全部抽出,并送厂区污水处理站处理后回用,不会对下游地下水保护目标产生不利影响。
    矿物加工与工艺矿物学
  • 曹欢
    摘要:
    针对新疆某铜锌矿选矿废水开展了水处理工艺研究。结果表明,选矿废水经40g/t凝聚剂PAC、2g/t絮凝剂CH2710及250 g/t沉淀剂硫化钠混凝沉淀后,作为浮选回水进行浮选闭路全流程试验,铜、锌精矿品位及回收率较选矿废水未处理直接回用都有所提高,与利用新鲜水时的选矿指标相近。生产实践也表明选矿废水处理后回用未对铜、锌精矿品位及回收率产生不利影响,而有利于锌精矿回收率的提高及铜精矿中锌含量的降低,同时还能节约部分浮选药剂消耗,降低生产成本。
  • 材料制备与加工
  • 任鑫,江仁康,赵瑞山,王丞,黄美东
    摘要:
    以304不锈钢为基体,利用复合离子镀技术制备了TiN/TiCN多层膜,主要研究了不同调制周期下薄膜组织结构和力学性能的变化规律。结果表明:不同调制周期下得到的TiN/TiCN多层膜表面比较致密、平整,随着调制周期的减小,表面质量有一定改善。多层膜结构主要由fcc-TiN型固溶体构成,不存在a-C结构。随着调制周期的减小,物相分析表明TiN/TiCN多层膜发生了择优生长,出现了(111)晶面生长织构,其纳米硬度和弹性模量逐渐增大,在调制周期λ=0.15 mm时达到最大值分别为35.56 GPa和436.2 GPa。
  • 任秀敏,梁志远
    摘要:
    本文主要研究了四种高温合金在高温蒸汽环境下的氧化行为及其Al、Si和Ti对氧化的影响。四种高温合金在750、800和850 ℃蒸汽环境中实验336 h,采用氧化增重获得其氧化动力学规律。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱分析仪对氧化产物的位置、成分及分布进行表征。四种高温合金的抗蒸汽氧化性能优于奥氏体耐热钢。高温合金的氧化动力学均符合抛物线氧化规律。高温合金表面氧化物主要由以Cr2O3、MnCr2O4为主的氧化外层和以SiO2、TiO2和Al2O3为主的内氧化层组成,其中含Ti的高温合金Haynes 282和Haynes 617,富Cr氧化层外有TiO2氧化层,并且高温合金氧化前沿主要是氧化物Al2O3。Haynes 282氧化速率明显高于其他高温合金,归结于形成Ti掺杂的Cr2O3氧化外层。 抗蒸汽氧化性能:HR120>625>617>282。元素Al和Ti加速氧化而元素Si减缓氧化的规律,并提出适当提高Si含量以改善合金抗蒸汽氧化性。
  • 陈青林,王智祥,张燕杰,刘永宁
    摘要:
    摘 要:通过SEM、XRD和力学性能等测试手段,研究了形变对固溶态Cu-Ni-Si-Co合金析出过程和性能的影响。研究表明:预变形可促进时效过程第二相的析出,尤其时效初期表现更为显著,但易导致过时效;经过60%冷变形时效450℃×1h后,合金硬度比直接时效态高近44.5%;导电率随时效过程进行均呈先急升后缓的变化,两者最大仅相差4.7%。综合比较分析,经60%冷变形后时效450℃×1h,合金可获得较优异的综合性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 贾明涛,余传玉,党明智,涂思羽
    摘要:
    为全面探明空区内干式充填散体流动对充填效果和周边矿体稳定性的扰动影响,采用PFC3D建立三维散体-矿体扩大模型,提出岩体参数反演方法,对崩落开采过程进行全局模拟计算。结果表明:模拟结果与现场监测较一致,扩大模型与参数反演方法适用于充填散体问题的研究;散体顶板层流动量与流动范围较大,底板层较小;散体流动中小颗粒透过大块之间的空隙向东发生渗移,使西侧充填体密实度降低;西侧矿体南北两侧与顶部底部位移较大,中间小,整体向空区内发生位移。该方法技术实现对崩落过程的全局模拟,为全面系统的进行工程分析提供参考方法,为空区充填、周边矿体安全开采等提供参考依据。
  • 材料制备与加工
  • 耿志鹏,赵芳霞,王鹏鹏,杨博睿,张振忠
    摘要:
    为缓解纳米硅粉的体积膨胀,并有效提高其电导率,本文采用直流电弧等离子蒸发法和液相分散制备高纯、高分散性纳米硅粉并以蔗糖为碳源,再与膨胀石墨复合,制备出一种新型纳米硅碳复合负极材料。研究结果表明:纯纳米硅在0.1C的倍率下首次放电比容量达到2712 mAh/g,但首次库伦效率仅为33.81%;所制备的纳米硅碳复合材料在0.1C的倍率下,首次充、放电容量分别为615 mAh/g和917 mAh/g,50个循环以后可逆比容量保持在495 mAh/g,循环性能和倍率性能大大改善。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 冯宁,钟国建,程建农,李崇德
    摘要:
    从某铜硫选矿的尾矿中取得的试验样含钨0.18%,钨主要以白钨矿矿物存在,以及其变化产物富铁镁白钨矿,且白钨矿交代了大多数黑钨矿,仅有少量黑钨矿,由于白钨矿含有黑钨矿残晶或微细粒包裹体,因而呈现灰色。白钨矿中钨在总钨量中占比约为89.0%,分散于金属矿物、脉石矿物中占比分别约为2.0%、2.6%,钨的理论最高回收率约为89%。脉石矿物主要是云母和石英,其次是方解石、绿泥石、滑石、粘土等。针对该铜硫选矿的尾矿试样,采用浮选工艺流程,通过选用改性油酸EW作为白钨矿物捕收剂,小型闭路试验获得品位和回收率分别为1.76%WO3、80.40%的钨粗精矿,进一步钨粗精矿经加温精选,开路试验获得精矿品位为47.35%WO3、精选尾矿品位为0.12%WO3、精选作业回收率74.57%
  • 提取冶金与化学工程
  • 史淯升,谢刚,李荣兴,杨帆,史春阳,俞小花
    摘要:
    每年因铜冶炼会产生非常多的脱硒渣浮选尾矿,其中含铅量很高,铅是有毒性金属,若直接作为废渣处理不仅污染环境也是对资源的一种浪费。本研究以云南某企业的脱硒渣浮选尾矿为原料,利用湿法冶金的原理进行浸出实验,使矿料中的铅得到合理的回收利用。研究了在矿浆中加入不同浓度的NaOH、以及改变实验温度、固液比和反应时间等因素对铅浸出效果的影响;同时探究了C还原预处理对铅浸出效果的影响。实验结果表明:通过C还原预处理之后的矿料的铅浸出率有明显的提高,碳还原预处理时的最佳条件为:焙烧温度550℃、焙烧时间6h、碳粉与物料的比例为5:100;浸出实验的最佳条件为:浸出温度为90℃、固液比为1:10、NaOH浓度为180g/L、反应时间为1h。在此条件下矿料的浸出效果最好,最高浸出率为95.8%。
  • 魏冬卉,邢鹏飞,孔剑,金星,姜胜南,周仕博,都兴红
    摘要:
    在晶体硅片生产过程中会产生大量的切割废料,不仅造成资源浪费,而且带来环境污染,有效回收废料已成为亟待解决的问题。本文以晶体硅金刚线切割废料为硅源制备铝硅合金,引入冰晶石作为溶剂来促进硅的溶解。研究了冰晶石分子比对合金硅含量、切割废料利用率以及铝损失率的影响,得到较优的冰晶石分子比为1.6,此时得到的合金硅含量为11.74%,切割废料利用率为64.75%,铝损失率为4.78%。对得到的合金产物进行了XRD及金相表征,表明成功制得了组织较为均匀的铝硅合金。此外,对熔炼过程的机理也进行了系统的研究,结果表明熔炼过程可分为两步,第一,切割废料表面的SiO2被溶解使得颗粒内部的硅暴露出来;第二,熔盐中的Si与Al液在界面处接触,生成Al-Si进入铝液。
  • 材料制备与加工
  • 蔺 琎,亢若谷,郭胜惠,苏 杰,尚小标
    摘要:
    微波加热因其具有高效、节能、环保等传统加热方法无法比拟的优越性而被广泛应用于工业加工领域。本研究以多晶硅为原料,探讨其在微波场中的动态升温特性,考察在微波加热多晶硅的过程中,不同微波功率、物料量、物料粒度等条件对多晶硅在微波场中升温行为的影响。研究结果表明:提高微波功率,减少物料质量,有利于提高物料在微波场中的升温效率;实验范围内,粒度越小,物料在微波场中的升温速率越快;按重要隶属度排行,功率条件重要度最高,其次是物料质量,粒度对物料升温速率的影响最小。
  • 地质采矿与安全工程
  • 蒋元建,王李管,彭平安,涂思羽,何正祥
    摘要:
    针对矿山微震定位精度不高的问题,提出采用层状波速模型来代替传统均匀波速模型的思想。采用试射法射线追踪技术来计算微震波在介质中的传播路径,在此基础上,研究了层状波速模型中Geiger定位方法,提出了层状波速模型中Geiger法精确定位的算法流程。通过MATLAB编程,实现了该定位算法,并且数值测试了该定位算法的准确性。数值测试结果表明:不考虑噪声影响到时拾取精度的情况下,新算法的定位精度在1m以内;考虑噪声影响的情况下,新算法的定位误差为9.3m,而采用传统均匀波速模型的定位误差达到28.71m,远远大于新算法的误差。最后,将新算法应用在冬瓜山铜矿,通过对16个微震事件的定位分析,新算法的定位效果优于传统的定位方法,事件位置更加集中。
  • 提取冶金与化学工程
  • 杨绍晶,刘全军,罗帅
    摘要:
    某高砷金矿通过两次粗选—两次精选—四次扫选的选别流程获得的含金24.6 g/t金精矿产品。本试验采用响应曲面法对该金精矿硫代硫酸盐浸出过程进行了优化分析,同时探索了硫代硫酸盐、铵根离子、铜离子等因素对浸出效果的影响。结果表明,浸出参数对浸出率的影响程度依次是[S2O32-]>[Cu2+]> [NH4+]。在浸出时间4 h、浸出温度为40 ℃、矿浆pH值为10、搅拌速度300 rpm、硫代硫酸钠浓度为0.5 mol/ L、硫酸铵浓度为1.0 mol/ L、铜离子浓度为0.035 mol/L的条件下可获得最佳的浸出效果,此时金浸出率为90.28%,实现了该高砷金精矿金的有效回收。研究结果可为解决该类型浮选金精矿浸出方案和高砷金精矿硫代硫酸盐浸金工艺提供参考。
  • 地质采矿与安全工程
  • 孟腾飞,司荣军
    摘要:
    归来庄金矿床位于华北板块鲁西隆起区之内,是鲁西地区规模最大的金矿床。本文以归来庄金矿床地质特征为基础,从原生晕元素分带、地球化学参数、原生晕模型等多方面研究了归来庄金矿床主矿体原生晕地球化学特征,以期为深部找矿进行理论指导。原生晕轴向分带特征明显:F-V-Mo-Se-Pb-Bi-Ag-Au-Sb-As-Tl-W,存在“反向分带”特征及前尾晕叠加特征;指示性元素衬度系数显示Au元素在不同标高的富集程度,反映了成矿作用具有多阶段、多期矿化叠加的特征;剥蚀参数变化向深部有上升趋势且剥蚀参数较大,指示矿体沿倾向方向深部有延伸或深部存在盲矿体。综合矿体原生晕轴向分带特征、地化参数特征以及构造特征,推测矿体深部具有较大找矿潜力。
  • 环境科学与工程
  • 李艳梅,高柏,马文洁,廉欢,樊骅,张海阳,林聪业
    摘要:
    本文以某铀尾矿库下游地下水为研究对象,分析该地下水水化学成分的基础上,采用 PHREEQC软件模拟在不同pH值、pe 值条件下U赋存形式及饱和指数(SI)间的变化关系。结果表明:研究区地下水中U主要以UO2(CO3)4- 3、UO2(CO3)2- 2、UO2CO3、(UO2)2CO3(OH)- 3、UO2(OH)2、UO2(OH)- 3等形态存在,其中UO2(CO3)4- 3所占比例最大,平均高达87.64%。pH值是影响铀存在形态的重要因素,UO2CO3在pH=5时含量最高,在pH>5后,UO2CO3、UO2SO4和UO2+ 2含量逐渐下降;UO2(CO3)2- 2在pH=6时达到峰值后随pH值增加而递减,在pH>6后具有高络合常数的UO2(CO3)4- 3占绝对优势。随着pe值的增加,U6+摩尔浓度不变,而U4+浓度增加。SI结果显示,在该研究区水文地球化学背景下,随着pH值、pe值的改变,地下水中的UO2SO4、UO2CO3、UO2(OH) 2均处于溶解状态。
  • 提取冶金与化学工程
  • 杨帅,邹忠,李劼,李勇
    摘要:
    铝电解过程阳极电流分布是最有可能实现的可表征电解槽在线分布性信息的过程信号。为开发低成本高效的阳极电流测量,对传统导杆等距压降法进行了实测分析,发现其存在工作环境恶劣、硬件稳定性差、阳极需要周期性更换等固有缺陷,导致测量失败和过程复杂等缺点,难以实现高稳定性的在线应用。进而通过电场仿真计算分析了一种新型的通过测量横梁母线上等距压降计算阳极电流的新方法的理论可行性,提出了测量点布置的理论优化准则,最后通过实测证明了新测量方法可满足工业应用的精度要求,具备在线测量阳极电流的实际应用价值。
  • 材料制备与加工
  • 赵小云,王三反,周键,邹信,张学敏
    摘要:
    为降低析氧电位,改善电极表面形貌,制备电催化性能良好的Ti基IrSi电极,在煅烧温度为450℃条件下,采用热分解法制备了不同Ce含量的Ti/IrO2+SiO2+CeO2氧化物电极,采用SEM对电极的表观形貌进行表征,采用循环伏安曲线、析氧极化曲线及交流阻抗图谱对电极的电催化性能进行表征。结果表明,添加适量Ce可使晶粒分散均匀,裂纹数目增多,电极表面变得平坦、致密、均匀,同时析氧电位降低,孔隙率增加,电催化活性大大提高。但过量Ce又会对电极电催化性能产生不利影响,Ce含量达到10%时,裂纹数量最多且分布均匀,涂层形貌良好,析氧电位达到最低,为1.23V,电催化性能达到最佳。
  • 地质采矿与安全工程
  • 徐 海,罗周全
    摘要:
    露天矿地表松散层边坡角的确定是露天矿开采设计的基础研究工作,为矿山开采提供有效的安全保障。通过采用边坡极限平衡分析与回归正交试验相结合的方法,建立包括松散层厚度、粘结力、内摩擦角、边坡角和容重五个主要影响因素与边坡稳定性之间的回归模型,得出各影响因素及其交互作用对边坡稳定性的影响规律。通过回归模型的显著性、失拟性检验,对比相同参数条件下的回归模型与数值模拟计算值,结果表明:回归模型显著,拟合度高,计算结果具有较高的可信度。在此基础上,通过反解回归模型,得出任意许用安全系数下的地表松散层边坡角寻优模型。该模型通用性强,为露天矿边坡角寻优提供了一种新的方法。
  • 环境科学与工程
  • 吴开庆,楚敬龙,张弛,林星杰,刘芳
    摘要:
    针对某铜冶炼厂废水泄漏对地下水的污染问题,运用基于GMS的数值模拟方法,分析了地下水环境影响,提出了相应的应急处置措施,并对应急处置的效果进行了预测,结果表明:在废水泄漏30天后停止泄漏的情况下,由于泄漏量较大且含水层渗透性较强,污染晕扩散距离及范围不断变大,可能影响到下游的居民生活水井;在采取应急抽水措施后,受污染地下水被抽水井控制在厂界附近,在140天之内被全部抽出,并送厂区污水处理站处理后回用,不会对下游地下水保护目标产生不利影响。

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