2020年第1期目录
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    材料制备与加工
  • 韩兆新
    摘要:
    通过使用二辊轧机,采用一火八道次的热轧制工艺进行多元稀土钨合金线材开坯,对开坯后的多元钨合金线材进行退火处理。利用SEM、能谱、光学显微镜、显微硬度计等表征分析轧制致密化过程,轧制、退火对钨线材组织性能的影响。研究结果表明:轧制过程中烧结孔发生变形、闭合,最终在剪切力的作用下消失,多元稀土钨线材密度增加,在轧制温度1 650 ℃,保温时间30 min,轧制速度170 m/s进行轧制,孔隙度θ由6.50%减少至4.61%,钨线材密度由17.84 g/cm3增加到18.12 g/cm3;轧制组织中的晶粒在轧制方向上伸长,形成相互挤压、重叠的加工态组织,热轧过程主要发生动态回复过程在晶粒内部形成胞状亚结构;在1 100 ℃至1 300 ℃退火保温时仅发生回复并未再结晶,在1 400 ℃保温60 min发生再结晶,晶粒未完全长大,在1 600 ℃退火保温60 min时,再结晶过程完成。
  • 顾昱,陈为亮,杨长江
    摘要:
    研究了乙酸铅体系下制备低氧化度铅粉的工艺,讨论了pH值、电流密度和明胶含量对铅粉粒度、电流效率和氧化度等的影响。研究表明:随着pH值的增加,铅粉的电流效率呈现出持续增长的趋势,而粒度和氧化度则先减后增;明胶浓度的升高会使铅粉粒度先减后增,电流效率先增后减,氧化度持续增加。在pH=3、电流密度23 mA/cm2、明胶浓度0.5 g/L的较优条件下,制备出的铅粉中位粒径D50=5.33 μm,氧化度为6.28%。
  • 渠静雯,田航,石明华,章海霞,徐悠,任洁
    摘要:
    使用真空自耗电弧熔炼的方法制备了名义成分为Zr-1Nb-0.1Fe-0.05V和Zr-1Nb-0.1Fe(质量分数,%)的两种合金并制备成板材样品。采用拉伸试验及静态高压釜腐蚀试验方法研究了合金板材样品在室温、高温(380 ℃)条件下沿轧向和横向的拉伸性能及在500 ℃水蒸汽和400 ℃/10.3 MPa水蒸汽中耐腐蚀性能。利用SEM观察了合金的第二相粒子、拉伸断口形貌,结果显示:添加0.05 wt%的V对力学性能改善不明显,略微提高了Zr-1Nb-0.1Fe合金室温、高温(380 ℃)抗拉强度,断口形貌均为韧窝,断裂机理为微孔聚集型断裂;V的添加细化了组织晶粒及第二相粒子,提高了合金在500 ℃水蒸汽及400 ℃/10.3 MPa高温水蒸汽中的耐腐蚀性能。
  • 刘峰斌,金秀婷,张畅
    摘要:
    金刚石薄膜/金属的接触界面结构直接影响到其在微电子器件领域的应用。良好的欧姆接触和较强的结合力是决定金刚石薄膜电子器件性能的关键。通过基于密度泛函理论的第一性原理方法构建了不同金属(金、钛、铜、铝、钨)/氢终端金刚石(100)基底的界面模型,研究了其结合性能。结果表明,虽然所有金属/金刚石界面均呈现稳定的界面结构,但是金、铜、铝三种金属与氢终端金刚石基底的结合能较低,金属层驰豫较小,电荷在吸附表面并没有明显转移,结合能力较差。相比之下,钨、钛与氢终端金刚石基底具有较好的结合力,结合能较高,金属层呈现明显驰豫现象,呈现较强的界面结合力。
  • 张江,陶文亮,李龙江
    摘要:
    以丁腈橡胶(NBR)为基体,在硫化体系中,通过单因素实验和正交实验研究硬脂酸、不溶性硫磺、促进剂TMTD和DM、ZnO、导电炭黑、防老剂MB、增塑剂DOP、偶联剂KH-560用量对NBR复合材料力学性能和电学性能的影响。结果表明:当NBR、导电炭黑、不溶性硫磺、ZnO、硬脂酸、TMTD、DM、KH-560、DOP、MB质量比为100︰50︰2:6︰5︰2︰3︰1.5︰20︰2.5时,制备的NBR复合材料性能最优,体积电阻率、扯断伸长率、拉伸强度分别为1.95 、1596.81%、21.52 MPa,能成功应用于喀斯特山区柔性阳极的导电聚合层。
  • 提取冶金与化学工程
  • 陈经明,李寻,罗跃,周泽超,陈茜茜,彭志娟
    摘要:
    为了研究沉淀-溶解反应动力学在酸法地浸采铀过程中对孔隙度时空演化的影响,利用数值模拟方法,对比动力学反应与平衡反应中孔隙度演化情况。结果表明,1)动力学参数不仅可以在水文地球化学过程中体现时间尺度,同时也有利于在溶质运移过程中化学反应的均匀进行;2)溶质运移过程的化学反应时间尺度、动力学考虑了反应速率和活化能等因素使得在水文地球化学过程的平衡不是瞬时完成;3)与平衡反应不同出现化学沉淀的位置是沿着注液孔不断推移,动力学反应出现化学沉淀的位置是从注液孔不断前移到抽液孔。在动力学反应中,不仅可以描述水文地球化学作用的结果,对于水文地球化学过程的研究也更加有意义。
  • 王勃,樊家豪,邢鹏飞,高帅波,都兴红
    摘要:
    采用加铝熔炼—酸浸技术回收镍基高温合金废料,首先采用加铝熔炼技术制备加铝合金,然后利用机械破碎方式破碎加铝合金制备加铝合金粉,最后用盐酸浸出合金粉回收合金废料中的钴镍等金属。结果表明,加铝熔炼过程中铝加入质量分数为30%,熔炼温度为1 600 ℃时所得加铝合金质脆、易破碎,破碎后所得合金粉粒度小且粒度分布窄,破碎合金粉粒度D90为20 μm左右,对此合金粉采用盐酸浸出的效果比采用硫酸的好,最佳盐酸浸出工艺条件为:盐酸浓度5 mol/L、温度85 ℃、液固比10 mL/g、浸出时间60 min,在此条件下合金中的镍钴铝铬等元素进入浸出液,而钛、钼等稀有元素主要富集在渣中,合金中各金属的浸出率在80%~90%。
  • 李俊,田庆华,李栋,郭学益,李伟,朱刘
    摘要:
    锗及其化合物在电子工业、红外光学、光纤通信、化工催化剂等领域应用广泛。伴随着市场对锗的需求显著增加,固废资源化处置的形势严峻,从二次资源中回收锗的技术日益受到关注。概述了从湿法炼锌浸出渣、废弃光导纤维等二次资源中回收锗的方法,并总结了各自的优缺点,指出溶剂萃取法和离子交换法具有选择性好、回收率高等优点,是未来锗回收的发展方向。
  • 陈莹博,王磊,马洁珺,郭利妍,朱德馨
    摘要:
    为充分回收废旧锂电池正极材料中的钴镍,以废旧锂电池正极材料酸浸液为研究对象,采用氧化法去除溶液中的锰。分别研究了高锰酸钾、次氯酸钠、过硫酸钠三种氧化剂对废旧锂电池酸浸液中锰的去除效果。三种氧化剂相比,高锰酸钾是除锰理想的氧化剂。高锰酸钾氧化法除锰最佳工艺条件为:高锰酸钾用量为理论用量的0.9倍、氧化pH值5.5、氧化温度10 ℃、时间10 min。在此条件下,除锰溶液中残余锰含量少(0.14%),钴镍损失低。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 张胜东,谢贤,童雄
    摘要:
    通过单泡浮选、吸附量测定、XPS分析以及溶液化学计算研究了低碱环境下氯化氨抑制黄铁矿硫酸铜活化浮选的机理。单矿物和混合矿浮选结果表明,低碱条件下氯化铵能够有效抑制黄铁矿的铜活化浮选、提高锌硫分离效果。黄铁矿表面产物分析以及溶液化学计算结果表明,氯化铵抑制黄铁矿的铜活化浮选主要通过以下两个途径实现:在低碱性环境下,加入氯化铵后产生的酸碱缓冲对NH3-NH4+能够维持体系pH值,从而维持黄铁矿表面的羟基化程度,使黄铁矿被亲水抑制;NH3(aq)与Cu2+发生配合反应生成铜氨配合物的趋势很大,其能够与黄铁矿表面竞争消耗铜离子,削弱黄铁矿表面的铜离子吸附活化过程。为实现低碱锌硫浮选分离工艺提供了新思路,为在工业中实现低碱锌硫分离工艺奠定了理论基础。
  • 卜显忠,陈帆帆,张崇辉,陈伟,杨璐
    摘要:
    针对低温条件下以酯-105为代表的硫氮丙腈酯类捕收剂浮选指标不理想的现状,以二甲基亚砜为溶剂,利用溶剂合成法合成了一种硫氮丙腈酯类捕收剂BL。浮选试验表明温度对两种捕收剂的浮选指标都有影响,但对BL影响较小,BL低温条件下的捕收性能明显优于酯-105。红外光谱分析表明,BL在黄铜矿表面发生化学吸附,BL与铜离子发生吸附的活性点主要是二硫代羧基。应用激光粒度分析仪对比分析BL和酯-105在水中弥散性发现,在不同温度下,BL在水中的粒径均小于酯-105,而这种差异在低温下尤其明显。说明溶剂合成法能够提高硫氮丙腈酯类捕收剂的低温弥散性,从而提高其低温捕收性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 孙乾龙,弓小平,杨洋,魏杰,赵起
    摘要:
    为评价北山成矿带东盐池地区地层及岩体的成矿潜力,以地层和岩体中的岩石化学元素光谱分析数据为基础,开展了比较系统的地球化学分析,从成矿元素富集系数(K)、后期叠加强度(D)和成矿元素变异系数(CV)等方面分析其含矿性。成矿元素富集系数(K)分析表明:该区域Pb、Au、Ag、Co、W、Bi、P、V等元素存在明显的富集,成矿潜力巨大;成矿元素后期叠加强度(D)分析表明:该区Pb、W、Au存在较为强烈的叠加;成矿元素变异系数(CV)分析表明:东盐池一带各时代地层及侵入岩中Pb、W、Au、Co、Bi、Zn等存较强的变异程度。对该区地层和岩体成矿能力综合评序认为,东盐池地区最优势矿种为Pb、Au、W、Ag、P、V,长城系古硐井岩群是Pb的主要赋矿层位;寒武系双鹰山组和西双鹰山组是P、V的主要赋矿层位;寒武系、中元古代地层以及中寒武世和晚石炭世侵入岩是W、Au、Ag等元素的主要含矿地质单元。
  • 骆正山,姚梦月,王小完
    摘要:
    为提高充填管道失效风险的预测精度,建立了基于粗糙集(RS)和正余弦(SCA)算法优化投影寻踪回归(PPR)的充填管道失效风险预测模型。以某矿山为例,选取10项影响因素构建充填管道失效风险预测指标体系,通过RS属性约简原理提取5项核心因素,再利用PPR对充填管道失效风险进行预测,并采用SCA对模型参数进行优化。结果表明:RS可有效消除冗余信息,简化运算过程,SCA-PPR预测精度高、模型性能好,拓宽了矿山充填管道失效风险预测研究的思路。
  • 张向阳
    摘要:
    隐伏采空区的探测已成为近年来研究课题,提出采用无人机搭载发射装置,高空平面布置探测线和测点,克服在陡峭的山坡难以布置探测工作,消除地形地貌及其它条件对探测工作带的误差。对已知空区的探测和分析,验证了该方法的有效性和精确程度,为后续其它探测提供了频率域区间和参数校正。研究表明:此方法具有适用性强、工作效率高和精确度高优点,是一种可用于隐伏空区的探测方法,分析过程中可以辨别采空区变形情况。
  • 刘德儿,罗毅超,马大喜,杨鹏
    摘要:
    为了避免露天金属矿爆破后导致爆堆边缘矿石品位贫化损失,需要根据最低品位阈值重新计算矿岩边界,而影响矿岩边界发生改变因素众多,需要确定主要影响因素。因此,利用爆堆爆前地形方向和爆堆地质数据,构建灰色关联-广义回归神经网络模型(GRA-GRNN)分析爆堆矿岩边界变化主要影响因素。首先对爆堆钻孔品位数据使用析取克里金法进行空间插值,并根据矿山工艺最低品位阈值提取爆破前的矿岩边界;其次,将爆破前后的数字DEM模型进行求差,求得爆破后的爆堆数字DEM模型,并构建爆破前后爆堆数字DEM模型空间分布椭圆,从而确定爆堆爆破后的水平形变方向;对影响爆堆爆破后形变的可能因素进行提取,并应用GRA-GRNN模型选取主要影响因素及对其强度进行分析,并将其结果与BP神经网络模型预测结果进行了对比。从实验结果可知,影响爆堆爆后形变强度排前三的因素为:爆前地形方向、爆孔排距和列距,强度分别为0.880、0.760和0.755,预测结果优于BP模型。
  • 环境科学与工程
  • 曾祥颖,韩志伟,吴攀,张瑞雪,陈拙
    摘要:
    矿业活动引起的重金属污染问题日益突出,而末端治理途径无法有效解决该问题,对锑矿开采条件下矿井水中的重金属转化机理研究,可为源头防控提供基础支撑。本研究以开采条件下某锑矿矿井水为研究对象,通过水化学分析及水文地球化学模拟,分析了矿井水中重金属的形态特征及影响因素。结果表明,矿井水中的主要重金属污染物为Sb、Al、Fe和Mn,主要来源于辉锑矿、铝硅酸盐及硫铁矿等矿物,且主要集中于碱性水体区的起点区域和酸性水体区的末端区域;不同水体的混合过程使水体pH值和Eh值发生变化,进而引起重金属形态组成和浓度特征的突变,同时Fe(OH)3与Al(OH)3分别在碱性条件下和弱酸性条件下的吸附过程会对其它重金属的浓度产生较大影响。
  • 肖作义,白昕冉,郑春丽,樊明哲,许欣,杨泽茹,赵鑫
    摘要:
    以白刺为试验对象,考察了白云鄂博富钾板岩发酵产物与胶质芽孢杆菌复合制备出的微生物矿物源土壤修复剂性能及其二者施用量的最优配比。结果表明,通过对不同配比处理下种植的白刺生物学性状及土壤理化性质的分析,发现两种原料添加的最优配比为土壤与固体发酵产物添加比30︰1,菌液添加量为2.5 L/m2。此配比下白刺的发芽率、茎长和干鲜重指标达到空白处理的2.40、4.35、12.35倍,土壤的含水率、有机质、有效磷和速效钾含量分别提高了10.36、1.30、5.54、1.10倍,均达到显著水平(p<0.05)。加入胶质芽孢杆菌菌液后土壤中的稀土元素总量降低了74.88 mg/kg。本制备方法可以合理有效地利用白云鄂博富钾板岩,对尾矿库周边环境治理和污染土壤的修复改良具有重要意义。
    材料制备与加工
  • 韩兆新
    摘要:
    通过使用二辊轧机,采用一火八道次的热轧制工艺进行多元稀土钨合金线材开坯,对开坯后的多元钨合金线材进行退火处理。利用SEM、能谱、光学显微镜、显微硬度计等表征分析轧制致密化过程,轧制、退火对钨线材组织性能的影响。研究结果表明:轧制过程中烧结孔发生变形、闭合,最终在剪切力的作用下消失,多元稀土钨线材密度增加,在轧制温度1 650 ℃,保温时间30 min,轧制速度170 m/s进行轧制,孔隙度θ由6.50%减少至4.61%,钨线材密度由17.84 g/cm3增加到18.12 g/cm3;轧制组织中的晶粒在轧制方向上伸长,形成相互挤压、重叠的加工态组织,热轧过程主要发生动态回复过程在晶粒内部形成胞状亚结构;在1 100 ℃至1 300 ℃退火保温时仅发生回复并未再结晶,在1 400 ℃保温60 min发生再结晶,晶粒未完全长大,在1 600 ℃退火保温60 min时,再结晶过程完成。
  • 顾昱,陈为亮,杨长江
    摘要:
    研究了乙酸铅体系下制备低氧化度铅粉的工艺,讨论了pH值、电流密度和明胶含量对铅粉粒度、电流效率和氧化度等的影响。研究表明:随着pH值的增加,铅粉的电流效率呈现出持续增长的趋势,而粒度和氧化度则先减后增;明胶浓度的升高会使铅粉粒度先减后增,电流效率先增后减,氧化度持续增加。在pH=3、电流密度23 mA/cm2、明胶浓度0.5 g/L的较优条件下,制备出的铅粉中位粒径D50=5.33 μm,氧化度为6.28%。
  • 渠静雯,田航,石明华,章海霞,徐悠,任洁
    摘要:
    使用真空自耗电弧熔炼的方法制备了名义成分为Zr-1Nb-0.1Fe-0.05V和Zr-1Nb-0.1Fe(质量分数,%)的两种合金并制备成板材样品。采用拉伸试验及静态高压釜腐蚀试验方法研究了合金板材样品在室温、高温(380 ℃)条件下沿轧向和横向的拉伸性能及在500 ℃水蒸汽和400 ℃/10.3 MPa水蒸汽中耐腐蚀性能。利用SEM观察了合金的第二相粒子、拉伸断口形貌,结果显示:添加0.05 wt%的V对力学性能改善不明显,略微提高了Zr-1Nb-0.1Fe合金室温、高温(380 ℃)抗拉强度,断口形貌均为韧窝,断裂机理为微孔聚集型断裂;V的添加细化了组织晶粒及第二相粒子,提高了合金在500 ℃水蒸汽及400 ℃/10.3 MPa高温水蒸汽中的耐腐蚀性能。
  • 刘峰斌,金秀婷,张畅
    摘要:
    金刚石薄膜/金属的接触界面结构直接影响到其在微电子器件领域的应用。良好的欧姆接触和较强的结合力是决定金刚石薄膜电子器件性能的关键。通过基于密度泛函理论的第一性原理方法构建了不同金属(金、钛、铜、铝、钨)/氢终端金刚石(100)基底的界面模型,研究了其结合性能。结果表明,虽然所有金属/金刚石界面均呈现稳定的界面结构,但是金、铜、铝三种金属与氢终端金刚石基底的结合能较低,金属层驰豫较小,电荷在吸附表面并没有明显转移,结合能力较差。相比之下,钨、钛与氢终端金刚石基底具有较好的结合力,结合能较高,金属层呈现明显驰豫现象,呈现较强的界面结合力。
  • 张江,陶文亮,李龙江
    摘要:
    以丁腈橡胶(NBR)为基体,在硫化体系中,通过单因素实验和正交实验研究硬脂酸、不溶性硫磺、促进剂TMTD和DM、ZnO、导电炭黑、防老剂MB、增塑剂DOP、偶联剂KH-560用量对NBR复合材料力学性能和电学性能的影响。结果表明:当NBR、导电炭黑、不溶性硫磺、ZnO、硬脂酸、TMTD、DM、KH-560、DOP、MB质量比为100︰50︰2:6︰5︰2︰3︰1.5︰20︰2.5时,制备的NBR复合材料性能最优,体积电阻率、扯断伸长率、拉伸强度分别为1.95 、1596.81%、21.52 MPa,能成功应用于喀斯特山区柔性阳极的导电聚合层。
  • 提取冶金与化学工程
  • 陈经明,李寻,罗跃,周泽超,陈茜茜,彭志娟
    摘要:
    为了研究沉淀-溶解反应动力学在酸法地浸采铀过程中对孔隙度时空演化的影响,利用数值模拟方法,对比动力学反应与平衡反应中孔隙度演化情况。结果表明,1)动力学参数不仅可以在水文地球化学过程中体现时间尺度,同时也有利于在溶质运移过程中化学反应的均匀进行;2)溶质运移过程的化学反应时间尺度、动力学考虑了反应速率和活化能等因素使得在水文地球化学过程的平衡不是瞬时完成;3)与平衡反应不同出现化学沉淀的位置是沿着注液孔不断推移,动力学反应出现化学沉淀的位置是从注液孔不断前移到抽液孔。在动力学反应中,不仅可以描述水文地球化学作用的结果,对于水文地球化学过程的研究也更加有意义。
  • 王勃,樊家豪,邢鹏飞,高帅波,都兴红
    摘要:
    采用加铝熔炼—酸浸技术回收镍基高温合金废料,首先采用加铝熔炼技术制备加铝合金,然后利用机械破碎方式破碎加铝合金制备加铝合金粉,最后用盐酸浸出合金粉回收合金废料中的钴镍等金属。结果表明,加铝熔炼过程中铝加入质量分数为30%,熔炼温度为1 600 ℃时所得加铝合金质脆、易破碎,破碎后所得合金粉粒度小且粒度分布窄,破碎合金粉粒度D90为20 μm左右,对此合金粉采用盐酸浸出的效果比采用硫酸的好,最佳盐酸浸出工艺条件为:盐酸浓度5 mol/L、温度85 ℃、液固比10 mL/g、浸出时间60 min,在此条件下合金中的镍钴铝铬等元素进入浸出液,而钛、钼等稀有元素主要富集在渣中,合金中各金属的浸出率在80%~90%。
  • 李俊,田庆华,李栋,郭学益,李伟,朱刘
    摘要:
    锗及其化合物在电子工业、红外光学、光纤通信、化工催化剂等领域应用广泛。伴随着市场对锗的需求显著增加,固废资源化处置的形势严峻,从二次资源中回收锗的技术日益受到关注。概述了从湿法炼锌浸出渣、废弃光导纤维等二次资源中回收锗的方法,并总结了各自的优缺点,指出溶剂萃取法和离子交换法具有选择性好、回收率高等优点,是未来锗回收的发展方向。
  • 陈莹博,王磊,马洁珺,郭利妍,朱德馨
    摘要:
    为充分回收废旧锂电池正极材料中的钴镍,以废旧锂电池正极材料酸浸液为研究对象,采用氧化法去除溶液中的锰。分别研究了高锰酸钾、次氯酸钠、过硫酸钠三种氧化剂对废旧锂电池酸浸液中锰的去除效果。三种氧化剂相比,高锰酸钾是除锰理想的氧化剂。高锰酸钾氧化法除锰最佳工艺条件为:高锰酸钾用量为理论用量的0.9倍、氧化pH值5.5、氧化温度10 ℃、时间10 min。在此条件下,除锰溶液中残余锰含量少(0.14%),钴镍损失低。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 张胜东,谢贤,童雄
    摘要:
    通过单泡浮选、吸附量测定、XPS分析以及溶液化学计算研究了低碱环境下氯化氨抑制黄铁矿硫酸铜活化浮选的机理。单矿物和混合矿浮选结果表明,低碱条件下氯化铵能够有效抑制黄铁矿的铜活化浮选、提高锌硫分离效果。黄铁矿表面产物分析以及溶液化学计算结果表明,氯化铵抑制黄铁矿的铜活化浮选主要通过以下两个途径实现:在低碱性环境下,加入氯化铵后产生的酸碱缓冲对NH3-NH4+能够维持体系pH值,从而维持黄铁矿表面的羟基化程度,使黄铁矿被亲水抑制;NH3(aq)与Cu2+发生配合反应生成铜氨配合物的趋势很大,其能够与黄铁矿表面竞争消耗铜离子,削弱黄铁矿表面的铜离子吸附活化过程。为实现低碱锌硫浮选分离工艺提供了新思路,为在工业中实现低碱锌硫分离工艺奠定了理论基础。
  • 卜显忠,陈帆帆,张崇辉,陈伟,杨璐
    摘要:
    针对低温条件下以酯-105为代表的硫氮丙腈酯类捕收剂浮选指标不理想的现状,以二甲基亚砜为溶剂,利用溶剂合成法合成了一种硫氮丙腈酯类捕收剂BL。浮选试验表明温度对两种捕收剂的浮选指标都有影响,但对BL影响较小,BL低温条件下的捕收性能明显优于酯-105。红外光谱分析表明,BL在黄铜矿表面发生化学吸附,BL与铜离子发生吸附的活性点主要是二硫代羧基。应用激光粒度分析仪对比分析BL和酯-105在水中弥散性发现,在不同温度下,BL在水中的粒径均小于酯-105,而这种差异在低温下尤其明显。说明溶剂合成法能够提高硫氮丙腈酯类捕收剂的低温弥散性,从而提高其低温捕收性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 孙乾龙,弓小平,杨洋,魏杰,赵起
    摘要:
    为评价北山成矿带东盐池地区地层及岩体的成矿潜力,以地层和岩体中的岩石化学元素光谱分析数据为基础,开展了比较系统的地球化学分析,从成矿元素富集系数(K)、后期叠加强度(D)和成矿元素变异系数(CV)等方面分析其含矿性。成矿元素富集系数(K)分析表明:该区域Pb、Au、Ag、Co、W、Bi、P、V等元素存在明显的富集,成矿潜力巨大;成矿元素后期叠加强度(D)分析表明:该区Pb、W、Au存在较为强烈的叠加;成矿元素变异系数(CV)分析表明:东盐池一带各时代地层及侵入岩中Pb、W、Au、Co、Bi、Zn等存较强的变异程度。对该区地层和岩体成矿能力综合评序认为,东盐池地区最优势矿种为Pb、Au、W、Ag、P、V,长城系古硐井岩群是Pb的主要赋矿层位;寒武系双鹰山组和西双鹰山组是P、V的主要赋矿层位;寒武系、中元古代地层以及中寒武世和晚石炭世侵入岩是W、Au、Ag等元素的主要含矿地质单元。
  • 骆正山,姚梦月,王小完
    摘要:
    为提高充填管道失效风险的预测精度,建立了基于粗糙集(RS)和正余弦(SCA)算法优化投影寻踪回归(PPR)的充填管道失效风险预测模型。以某矿山为例,选取10项影响因素构建充填管道失效风险预测指标体系,通过RS属性约简原理提取5项核心因素,再利用PPR对充填管道失效风险进行预测,并采用SCA对模型参数进行优化。结果表明:RS可有效消除冗余信息,简化运算过程,SCA-PPR预测精度高、模型性能好,拓宽了矿山充填管道失效风险预测研究的思路。
  • 张向阳
    摘要:
    隐伏采空区的探测已成为近年来研究课题,提出采用无人机搭载发射装置,高空平面布置探测线和测点,克服在陡峭的山坡难以布置探测工作,消除地形地貌及其它条件对探测工作带的误差。对已知空区的探测和分析,验证了该方法的有效性和精确程度,为后续其它探测提供了频率域区间和参数校正。研究表明:此方法具有适用性强、工作效率高和精确度高优点,是一种可用于隐伏空区的探测方法,分析过程中可以辨别采空区变形情况。
  • 刘德儿,罗毅超,马大喜,杨鹏
    摘要:
    为了避免露天金属矿爆破后导致爆堆边缘矿石品位贫化损失,需要根据最低品位阈值重新计算矿岩边界,而影响矿岩边界发生改变因素众多,需要确定主要影响因素。因此,利用爆堆爆前地形方向和爆堆地质数据,构建灰色关联-广义回归神经网络模型(GRA-GRNN)分析爆堆矿岩边界变化主要影响因素。首先对爆堆钻孔品位数据使用析取克里金法进行空间插值,并根据矿山工艺最低品位阈值提取爆破前的矿岩边界;其次,将爆破前后的数字DEM模型进行求差,求得爆破后的爆堆数字DEM模型,并构建爆破前后爆堆数字DEM模型空间分布椭圆,从而确定爆堆爆破后的水平形变方向;对影响爆堆爆破后形变的可能因素进行提取,并应用GRA-GRNN模型选取主要影响因素及对其强度进行分析,并将其结果与BP神经网络模型预测结果进行了对比。从实验结果可知,影响爆堆爆后形变强度排前三的因素为:爆前地形方向、爆孔排距和列距,强度分别为0.880、0.760和0.755,预测结果优于BP模型。
  • 环境科学与工程
  • 曾祥颖,韩志伟,吴攀,张瑞雪,陈拙
    摘要:
    矿业活动引起的重金属污染问题日益突出,而末端治理途径无法有效解决该问题,对锑矿开采条件下矿井水中的重金属转化机理研究,可为源头防控提供基础支撑。本研究以开采条件下某锑矿矿井水为研究对象,通过水化学分析及水文地球化学模拟,分析了矿井水中重金属的形态特征及影响因素。结果表明,矿井水中的主要重金属污染物为Sb、Al、Fe和Mn,主要来源于辉锑矿、铝硅酸盐及硫铁矿等矿物,且主要集中于碱性水体区的起点区域和酸性水体区的末端区域;不同水体的混合过程使水体pH值和Eh值发生变化,进而引起重金属形态组成和浓度特征的突变,同时Fe(OH)3与Al(OH)3分别在碱性条件下和弱酸性条件下的吸附过程会对其它重金属的浓度产生较大影响。
  • 肖作义,白昕冉,郑春丽,樊明哲,许欣,杨泽茹,赵鑫
    摘要:
    以白刺为试验对象,考察了白云鄂博富钾板岩发酵产物与胶质芽孢杆菌复合制备出的微生物矿物源土壤修复剂性能及其二者施用量的最优配比。结果表明,通过对不同配比处理下种植的白刺生物学性状及土壤理化性质的分析,发现两种原料添加的最优配比为土壤与固体发酵产物添加比30︰1,菌液添加量为2.5 L/m2。此配比下白刺的发芽率、茎长和干鲜重指标达到空白处理的2.40、4.35、12.35倍,土壤的含水率、有机质、有效磷和速效钾含量分别提高了10.36、1.30、5.54、1.10倍,均达到显著水平(p<0.05)。加入胶质芽孢杆菌菌液后土壤中的稀土元素总量降低了74.88 mg/kg。本制备方法可以合理有效地利用白云鄂博富钾板岩,对尾矿库周边环境治理和污染土壤的修复改良具有重要意义。
    材料制备与加工
  • 韩兆新
    摘要:
    通过使用二辊轧机,采用一火八道次的热轧制工艺进行多元稀土钨合金线材开坯,对开坯后的多元钨合金线材进行退火处理。利用SEM、能谱、光学显微镜、显微硬度计等表征分析轧制致密化过程,轧制、退火对钨线材组织性能的影响。研究结果表明:轧制过程中烧结孔发生变形、闭合,最终在剪切力的作用下消失,多元稀土钨线材密度增加,在轧制温度1 650 ℃,保温时间30 min,轧制速度170 m/s进行轧制,孔隙度θ由6.50%减少至4.61%,钨线材密度由17.84 g/cm3增加到18.12 g/cm3;轧制组织中的晶粒在轧制方向上伸长,形成相互挤压、重叠的加工态组织,热轧过程主要发生动态回复过程在晶粒内部形成胞状亚结构;在1 100 ℃至1 300 ℃退火保温时仅发生回复并未再结晶,在1 400 ℃保温60 min发生再结晶,晶粒未完全长大,在1 600 ℃退火保温60 min时,再结晶过程完成。
  • 顾昱,陈为亮,杨长江
    摘要:
    研究了乙酸铅体系下制备低氧化度铅粉的工艺,讨论了pH值、电流密度和明胶含量对铅粉粒度、电流效率和氧化度等的影响。研究表明:随着pH值的增加,铅粉的电流效率呈现出持续增长的趋势,而粒度和氧化度则先减后增;明胶浓度的升高会使铅粉粒度先减后增,电流效率先增后减,氧化度持续增加。在pH=3、电流密度23 mA/cm2、明胶浓度0.5 g/L的较优条件下,制备出的铅粉中位粒径D50=5.33 μm,氧化度为6.28%。
  • 渠静雯,田航,石明华,章海霞,徐悠,任洁
    摘要:
    使用真空自耗电弧熔炼的方法制备了名义成分为Zr-1Nb-0.1Fe-0.05V和Zr-1Nb-0.1Fe(质量分数,%)的两种合金并制备成板材样品。采用拉伸试验及静态高压釜腐蚀试验方法研究了合金板材样品在室温、高温(380 ℃)条件下沿轧向和横向的拉伸性能及在500 ℃水蒸汽和400 ℃/10.3 MPa水蒸汽中耐腐蚀性能。利用SEM观察了合金的第二相粒子、拉伸断口形貌,结果显示:添加0.05 wt%的V对力学性能改善不明显,略微提高了Zr-1Nb-0.1Fe合金室温、高温(380 ℃)抗拉强度,断口形貌均为韧窝,断裂机理为微孔聚集型断裂;V的添加细化了组织晶粒及第二相粒子,提高了合金在500 ℃水蒸汽及400 ℃/10.3 MPa高温水蒸汽中的耐腐蚀性能。
  • 刘峰斌,金秀婷,张畅
    摘要:
    金刚石薄膜/金属的接触界面结构直接影响到其在微电子器件领域的应用。良好的欧姆接触和较强的结合力是决定金刚石薄膜电子器件性能的关键。通过基于密度泛函理论的第一性原理方法构建了不同金属(金、钛、铜、铝、钨)/氢终端金刚石(100)基底的界面模型,研究了其结合性能。结果表明,虽然所有金属/金刚石界面均呈现稳定的界面结构,但是金、铜、铝三种金属与氢终端金刚石基底的结合能较低,金属层驰豫较小,电荷在吸附表面并没有明显转移,结合能力较差。相比之下,钨、钛与氢终端金刚石基底具有较好的结合力,结合能较高,金属层呈现明显驰豫现象,呈现较强的界面结合力。
  • 张江,陶文亮,李龙江
    摘要:
    以丁腈橡胶(NBR)为基体,在硫化体系中,通过单因素实验和正交实验研究硬脂酸、不溶性硫磺、促进剂TMTD和DM、ZnO、导电炭黑、防老剂MB、增塑剂DOP、偶联剂KH-560用量对NBR复合材料力学性能和电学性能的影响。结果表明:当NBR、导电炭黑、不溶性硫磺、ZnO、硬脂酸、TMTD、DM、KH-560、DOP、MB质量比为100︰50︰2:6︰5︰2︰3︰1.5︰20︰2.5时,制备的NBR复合材料性能最优,体积电阻率、扯断伸长率、拉伸强度分别为1.95 、1596.81%、21.52 MPa,能成功应用于喀斯特山区柔性阳极的导电聚合层。
  • 提取冶金与化学工程
  • 陈经明,李寻,罗跃,周泽超,陈茜茜,彭志娟
    摘要:
    为了研究沉淀-溶解反应动力学在酸法地浸采铀过程中对孔隙度时空演化的影响,利用数值模拟方法,对比动力学反应与平衡反应中孔隙度演化情况。结果表明,1)动力学参数不仅可以在水文地球化学过程中体现时间尺度,同时也有利于在溶质运移过程中化学反应的均匀进行;2)溶质运移过程的化学反应时间尺度、动力学考虑了反应速率和活化能等因素使得在水文地球化学过程的平衡不是瞬时完成;3)与平衡反应不同出现化学沉淀的位置是沿着注液孔不断推移,动力学反应出现化学沉淀的位置是从注液孔不断前移到抽液孔。在动力学反应中,不仅可以描述水文地球化学作用的结果,对于水文地球化学过程的研究也更加有意义。
  • 王勃,樊家豪,邢鹏飞,高帅波,都兴红
    摘要:
    采用加铝熔炼—酸浸技术回收镍基高温合金废料,首先采用加铝熔炼技术制备加铝合金,然后利用机械破碎方式破碎加铝合金制备加铝合金粉,最后用盐酸浸出合金粉回收合金废料中的钴镍等金属。结果表明,加铝熔炼过程中铝加入质量分数为30%,熔炼温度为1 600 ℃时所得加铝合金质脆、易破碎,破碎后所得合金粉粒度小且粒度分布窄,破碎合金粉粒度D90为20 μm左右,对此合金粉采用盐酸浸出的效果比采用硫酸的好,最佳盐酸浸出工艺条件为:盐酸浓度5 mol/L、温度85 ℃、液固比10 mL/g、浸出时间60 min,在此条件下合金中的镍钴铝铬等元素进入浸出液,而钛、钼等稀有元素主要富集在渣中,合金中各金属的浸出率在80%~90%。
  • 李俊,田庆华,李栋,郭学益,李伟,朱刘
    摘要:
    锗及其化合物在电子工业、红外光学、光纤通信、化工催化剂等领域应用广泛。伴随着市场对锗的需求显著增加,固废资源化处置的形势严峻,从二次资源中回收锗的技术日益受到关注。概述了从湿法炼锌浸出渣、废弃光导纤维等二次资源中回收锗的方法,并总结了各自的优缺点,指出溶剂萃取法和离子交换法具有选择性好、回收率高等优点,是未来锗回收的发展方向。
  • 陈莹博,王磊,马洁珺,郭利妍,朱德馨
    摘要:
    为充分回收废旧锂电池正极材料中的钴镍,以废旧锂电池正极材料酸浸液为研究对象,采用氧化法去除溶液中的锰。分别研究了高锰酸钾、次氯酸钠、过硫酸钠三种氧化剂对废旧锂电池酸浸液中锰的去除效果。三种氧化剂相比,高锰酸钾是除锰理想的氧化剂。高锰酸钾氧化法除锰最佳工艺条件为:高锰酸钾用量为理论用量的0.9倍、氧化pH值5.5、氧化温度10 ℃、时间10 min。在此条件下,除锰溶液中残余锰含量少(0.14%),钴镍损失低。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 张胜东,谢贤,童雄
    摘要:
    通过单泡浮选、吸附量测定、XPS分析以及溶液化学计算研究了低碱环境下氯化氨抑制黄铁矿硫酸铜活化浮选的机理。单矿物和混合矿浮选结果表明,低碱条件下氯化铵能够有效抑制黄铁矿的铜活化浮选、提高锌硫分离效果。黄铁矿表面产物分析以及溶液化学计算结果表明,氯化铵抑制黄铁矿的铜活化浮选主要通过以下两个途径实现:在低碱性环境下,加入氯化铵后产生的酸碱缓冲对NH3-NH4+能够维持体系pH值,从而维持黄铁矿表面的羟基化程度,使黄铁矿被亲水抑制;NH3(aq)与Cu2+发生配合反应生成铜氨配合物的趋势很大,其能够与黄铁矿表面竞争消耗铜离子,削弱黄铁矿表面的铜离子吸附活化过程。为实现低碱锌硫浮选分离工艺提供了新思路,为在工业中实现低碱锌硫分离工艺奠定了理论基础。
  • 卜显忠,陈帆帆,张崇辉,陈伟,杨璐
    摘要:
    针对低温条件下以酯-105为代表的硫氮丙腈酯类捕收剂浮选指标不理想的现状,以二甲基亚砜为溶剂,利用溶剂合成法合成了一种硫氮丙腈酯类捕收剂BL。浮选试验表明温度对两种捕收剂的浮选指标都有影响,但对BL影响较小,BL低温条件下的捕收性能明显优于酯-105。红外光谱分析表明,BL在黄铜矿表面发生化学吸附,BL与铜离子发生吸附的活性点主要是二硫代羧基。应用激光粒度分析仪对比分析BL和酯-105在水中弥散性发现,在不同温度下,BL在水中的粒径均小于酯-105,而这种差异在低温下尤其明显。说明溶剂合成法能够提高硫氮丙腈酯类捕收剂的低温弥散性,从而提高其低温捕收性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 孙乾龙,弓小平,杨洋,魏杰,赵起
    摘要:
    为评价北山成矿带东盐池地区地层及岩体的成矿潜力,以地层和岩体中的岩石化学元素光谱分析数据为基础,开展了比较系统的地球化学分析,从成矿元素富集系数(K)、后期叠加强度(D)和成矿元素变异系数(CV)等方面分析其含矿性。成矿元素富集系数(K)分析表明:该区域Pb、Au、Ag、Co、W、Bi、P、V等元素存在明显的富集,成矿潜力巨大;成矿元素后期叠加强度(D)分析表明:该区Pb、W、Au存在较为强烈的叠加;成矿元素变异系数(CV)分析表明:东盐池一带各时代地层及侵入岩中Pb、W、Au、Co、Bi、Zn等存较强的变异程度。对该区地层和岩体成矿能力综合评序认为,东盐池地区最优势矿种为Pb、Au、W、Ag、P、V,长城系古硐井岩群是Pb的主要赋矿层位;寒武系双鹰山组和西双鹰山组是P、V的主要赋矿层位;寒武系、中元古代地层以及中寒武世和晚石炭世侵入岩是W、Au、Ag等元素的主要含矿地质单元。
  • 骆正山,姚梦月,王小完
    摘要:
    为提高充填管道失效风险的预测精度,建立了基于粗糙集(RS)和正余弦(SCA)算法优化投影寻踪回归(PPR)的充填管道失效风险预测模型。以某矿山为例,选取10项影响因素构建充填管道失效风险预测指标体系,通过RS属性约简原理提取5项核心因素,再利用PPR对充填管道失效风险进行预测,并采用SCA对模型参数进行优化。结果表明:RS可有效消除冗余信息,简化运算过程,SCA-PPR预测精度高、模型性能好,拓宽了矿山充填管道失效风险预测研究的思路。
  • 张向阳
    摘要:
    隐伏采空区的探测已成为近年来研究课题,提出采用无人机搭载发射装置,高空平面布置探测线和测点,克服在陡峭的山坡难以布置探测工作,消除地形地貌及其它条件对探测工作带的误差。对已知空区的探测和分析,验证了该方法的有效性和精确程度,为后续其它探测提供了频率域区间和参数校正。研究表明:此方法具有适用性强、工作效率高和精确度高优点,是一种可用于隐伏空区的探测方法,分析过程中可以辨别采空区变形情况。
  • 刘德儿,罗毅超,马大喜,杨鹏
    摘要:
    为了避免露天金属矿爆破后导致爆堆边缘矿石品位贫化损失,需要根据最低品位阈值重新计算矿岩边界,而影响矿岩边界发生改变因素众多,需要确定主要影响因素。因此,利用爆堆爆前地形方向和爆堆地质数据,构建灰色关联-广义回归神经网络模型(GRA-GRNN)分析爆堆矿岩边界变化主要影响因素。首先对爆堆钻孔品位数据使用析取克里金法进行空间插值,并根据矿山工艺最低品位阈值提取爆破前的矿岩边界;其次,将爆破前后的数字DEM模型进行求差,求得爆破后的爆堆数字DEM模型,并构建爆破前后爆堆数字DEM模型空间分布椭圆,从而确定爆堆爆破后的水平形变方向;对影响爆堆爆破后形变的可能因素进行提取,并应用GRA-GRNN模型选取主要影响因素及对其强度进行分析,并将其结果与BP神经网络模型预测结果进行了对比。从实验结果可知,影响爆堆爆后形变强度排前三的因素为:爆前地形方向、爆孔排距和列距,强度分别为0.880、0.760和0.755,预测结果优于BP模型。
  • 环境科学与工程
  • 曾祥颖,韩志伟,吴攀,张瑞雪,陈拙
    摘要:
    矿业活动引起的重金属污染问题日益突出,而末端治理途径无法有效解决该问题,对锑矿开采条件下矿井水中的重金属转化机理研究,可为源头防控提供基础支撑。本研究以开采条件下某锑矿矿井水为研究对象,通过水化学分析及水文地球化学模拟,分析了矿井水中重金属的形态特征及影响因素。结果表明,矿井水中的主要重金属污染物为Sb、Al、Fe和Mn,主要来源于辉锑矿、铝硅酸盐及硫铁矿等矿物,且主要集中于碱性水体区的起点区域和酸性水体区的末端区域;不同水体的混合过程使水体pH值和Eh值发生变化,进而引起重金属形态组成和浓度特征的突变,同时Fe(OH)3与Al(OH)3分别在碱性条件下和弱酸性条件下的吸附过程会对其它重金属的浓度产生较大影响。
  • 肖作义,白昕冉,郑春丽,樊明哲,许欣,杨泽茹,赵鑫
    摘要:
    以白刺为试验对象,考察了白云鄂博富钾板岩发酵产物与胶质芽孢杆菌复合制备出的微生物矿物源土壤修复剂性能及其二者施用量的最优配比。结果表明,通过对不同配比处理下种植的白刺生物学性状及土壤理化性质的分析,发现两种原料添加的最优配比为土壤与固体发酵产物添加比30︰1,菌液添加量为2.5 L/m2。此配比下白刺的发芽率、茎长和干鲜重指标达到空白处理的2.40、4.35、12.35倍,土壤的含水率、有机质、有效磷和速效钾含量分别提高了10.36、1.30、5.54、1.10倍,均达到显著水平(p<0.05)。加入胶质芽孢杆菌菌液后土壤中的稀土元素总量降低了74.88 mg/kg。本制备方法可以合理有效地利用白云鄂博富钾板岩,对尾矿库周边环境治理和污染土壤的修复改良具有重要意义。

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