2020年第2期目录
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    矿物加工与工艺矿物学
  • 张晓民,李恒
    摘要:
    针对某高含碳金矿不脱碳浮选工艺,考察了不同碳含量对载金矿物浮选的影响;明确了碳质物的晶体结构与石墨化程度,评价了碳质物对捕收剂的吸附能力,研究了不同屏蔽剂对金、碳品位和回收率的影响。结果表明:随着碳质物含量从2.86%提高到7.21%,载金矿物品位从20.07%下降至1.37%,回收率从67.99%下降至10.27%;碳质物主要为半自形石墨或无定形碳,石墨化程度高于活性碳。该碳质物对药剂吸附(对丁基黄药和丁基铵黑药的吸附率分别为49.88%和27.44%)是导致金回收率较低的主要原因。萘磺酸钠(400 g/t)抑制剂可使粗精矿中碳品位从15.44%降至13.89%,金品位从22.7 g/t增加至29.2 g/t,回收率从30.76%提升至45.65%。
  • 材料制备与加工
  • 刘帅,王乐萍,田林,杨妮,谢刚,李冰
    摘要:
    采用CoCl2-SnCl2-1-乙基-3-甲基氯化咪唑(EMIC)离子液体,碳纸为基体,在-0.5V恒电位下无模板电沉积得到了SnCo0.73合金纤维。在K2PtCl4溶液和抗坏血酸中进行化学还原反应后,制备了PtSn23.2Co17.4纤维。电化学实验表明:经过500次循环后,PtSn23.2Co17.4纤维的电化学活性面积(ECSA)相对于商用催化剂(JM-Pt/C)下降得更慢。在0.85 V时,PtSn23.2Co17.4纤维的质量比活性和面积比活性分别为23.35 mA/mg和0.048 mA/cm2,分别是JM-Pt/C催化剂1.3倍和1.5倍。在0.9 V时,PtSn23.2Co17.4纤维的质量比活性和面积比活性分别为12.67 mA/mg和0.026 mA/cm2,分别是JM-Pt/C催化剂的2.6倍和3.3倍。经过500次循环后,在0.85和0.9 V,PtSn23.2Co17.4纤维的质量比活性和面积比活性均明显高于JM-Pt/C催化剂。此外,负载PtSn23.2Co17.4纤维的碳纸可以作为电极直接组装进燃料电池,简化了燃料电池的制备过程。
  • 戎 万,操齐高*,郑 晶,贾志华,姜 婷,李银娥,王 轶,杨 阳
    摘要:
    采用孔型轧制和冷拉丝的方式制备了不同铂含量(1%、2%、3%和4%)、不同形变量(70%、79%、87%和93%)的高强度银铂合金细丝。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、电导率测试仪、显微硬度计、电子万能拉伸试验机等表征了银铂合金细丝的微观组织、力学性能、电学性能,并系统分析了铂含量和形变量对银铂合金细丝微观组织、力学性能、电学性能的影响。结果表明:随着铂含量的增加,银铂合金细丝的纤维化更加明显,晶粒变得窄小,电导率明显降低,抗拉强度在铂含量达到2%后显著提高;随着形变量的增大,纤维更加密集窄小,晶粒变得窄小,电导率基本不变,抗拉强度不断提高。
  • 李茂梅
    摘要:
    采用光降解沉积法合成复合材料Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7电极,利用SEM-EDS、TEM观察电极材料的形貌、元素分布以及粉体的显微结构,电极材料呈多孔结构,铁、钴、镍氧化物按设计的摩尔比包覆在Ti4O7上,以高缺陷态存在;通过在0.1 mol/L KOH中的循环伏安测试(CV)和线性伏安扫描测试(LSV)测试,材料具有氧还原(ORR)和氧析出(OER)催化活性;以Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7为催化材料组装成有机体系的锂氧气电池,在100 mA/g条件下恒流充放电,电池首次放电比容量可达6 000 mAh/g,随后过程衰减较快;而在100 mA/g和800 mAh/g条件下恒流恒容充放电时,放电电压可保持在2.7 V以上稳定循环25圈。
  • 李金乐,李珊,杨晓京,马一鸣
    摘要:
    针对晶体锗切削加工过程,首先采用热源法及温度叠加原理建立了切削温度场的理论数学模型。然后运用MATLAB软件分别计算出切削速度为1.5、2.0、2.5 m/s,进给量分别为0.02、0.025 mm/s时工件在剪切变形区的温度场,分析了不同切削速度、不同进给量下的温度变化。最后,采用DEFORM-3D软件进行三维切削仿真分析,获得了不同切削参数下工件温度场的云图。计算结果与仿真结果表明:切削速度与进给量的增大会导致切削温度的升高,刀具与工件开始接触时,切削温度、进给量与时间呈线性急剧增加,但温度升高到一定值后会保持相对稳定。相同增量下,进给量对切削温度的影响大于切削速度。不同切削速度和进给量下的仿真结果与理论计算结果误差均小于10%。
  • 王维大,郝文亭,王建国,刘奕杰,张妍,李卫平
    摘要:
    采用溶胶-凝胶法制备了经稀土元素Ce掺杂改性的Ti/RuO2-SnO2-Ce电极,利用SEM、XRD、EDS等分析方法对电极表面的形貌、物相和涂层成分进行了表征,利用CV曲线、LSV曲线等检测手段对电极的电化学性能进行了测试。以Ti/RuO2-SnO2-Ce电极为阳极,钛板为阴极,构建电化学氧化反应装置,并采用其对焦化废水进行电解处理。结果表明,Ti/RuO2-SnO2电极经稀土Ce改性后极板表面活性位点数量明显增大,金属涂层的结晶化程度明显增强,电极的催化氧化活性显著提高。室温条件下,保持pH值为7.83,在电流密度为30 mA/cm2,电解时间为30 min,焦化废水经电解处理后COD去除率可达91.63%,TOC去除率可达66.22%,UV254值下降到0.921。
  • 晁代义,孙有政,赵巍,甄良,吕正风,程仁策
    摘要:
    探讨了7150铝合金的凝固路径并研究了传统7150合金中主合金元素配比对MgZn2、Al2CuMg的生成温度及数量的变化规律。在满足耐蚀性的基础上,当主合金元素Zn含量在6.4%,Mg含量在2.4%,Cu含量在2.3%时,合金中非平衡凝固相MgZn2含量高于4.55%,而Al2CuMg相含量低于0.9%,既满足强化效果,又能够提高抗腐蚀性能。采用扫描电镜和热分析手段研究优化后的实验合金Al-6.4Zn-2.4Mg-2.3Cu合金结果与计算值基本保持一致。从实验合金的TTT 和CCT曲线可以看出该合金的GP区、η′和η相鼻尖温度分别为:140~160 ℃,320~340 ℃和360~380 ℃,其临界冷却速率不得低于20.2 ℃/s。
  • 提取冶金与化学工程
  • 明键伟,卢苏军,宛顺磊,张峰瑞,郭勇,卢晓锋,李亦婧
    摘要:
    将P204与Cyanex272构成混合萃取剂用于萃取红土镍矿浸出液中的Co、Mn、Fe。系统研究了协同萃取的最优萃取剂比例、水相pH值、萃取平衡时间、萃取温度及反萃的最合适酸浓度。结果表明,有机相比例P204?Cyanex272?TBP?磺化煤油=5?15?5?75,待处理溶液pH值为4.5、萃取温度60 ℃、平衡时间8 min为最佳萃取条件;反萃工序中,采用50 g/L的H2SO4溶液反萃钴,110 g/L的H2SO4溶液反萃锰,7 mol/L的HCl溶液反萃铁可获得较好的反萃效果。
  • 罗谦,闫红杰,金俊伟,黄正宗,龚昊,刘柳
    摘要:
    底吹熔池熔炼沉降区的波动行为影响炉内反应后的渣-金属分离,对沉降区波动行为进行研究与调控有利于提高金属的直收率。采用冷态模型实验对底吹炉沉降区内的液面波动行为进行研究,根据单因素实验结果分析,适当增大氧枪直径和倾角、减小气体流量和降低液面高度可有效减缓沉降区液面波动剧烈程度,但氧枪倾角过大会导致沉降区出现位置后移,不利于渣-金属分离,影响冶金效率。
  • 马荣锴,罗星
    摘要:
    以亚熔盐法回收铝钠之后的赤泥为主要原料,添加碳粉和氧化钙,对其进行还原焙烧磁选提铁,并探讨过程中钪的走向。考察了还原温度、还原时间及氧化钙添加量对还原效果的影响。结果表明,最佳还原条件为:温度1 000 ℃、还原时间0.5 h、氧化钙添加比例26%(氧化钙质量/赤泥质量)。最佳条件下所得铁精矿品位为62.79%,铁回收率为97.99%,流入精矿而损失的钪为13.08%。
  • 刘康毅,高鹏
    摘要:
    以6 kA镨钕电解槽为研究对象,运用多物理场有限元分析软件COMSOL对不同阴极直径下的6 kA镨钕电解槽电解过程进行电热场耦合数值模拟,分析阴极直径对槽内电热场的影响。结果表明,随着阴极直径的改变,电解槽内的电场与温度场均发生变化并且相互影响,结合实际生产经验和模拟仿真研究,认为阴极直径为80 mm时,可使6 kA镨钕电解槽产生足够电解反应发生的焦耳热达到良好的电解效率。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 刘屾淼,曹学锋,孙伟,韩海生
    摘要:
    针对高含量细泥对承德某硫化铜矿选矿指标的不利影响,对该铜矿石分选的脱泥方法及泥的处理方式进行了探索试验。通过加入起泡剂的浮选脱泥、物理脱泥、两段泥混合处理和两段泥单独处理的对比试验,确定的工艺流程为先采用一段粗磨后加入起泡剂的浮选脱泥,再磨后采用38 μm分级的物理脱泥得到第一段泥、第二段难选?38 μm的细泥和第二段+38 μm脱泥后的颗粒,将3种产物分别处理,得到铜精矿品位18.023%,回收率78.594%。
  • 地质采矿与安全工程
  • 齐锐,弓小平,俞帅一,孙乾龙
    摘要:
    为探讨新疆福海县默色克奥依一带在阿尔泰南缘新发现的库尔干巴斯花岗岩体的岩石成因、形成时代以及构造环境,开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和岩石地球化学研究。结果显示:U-Pb锆石年龄为391.4±4.0 Ma(MSWD=0.96),形成时代为中泥盆世,库尔干巴斯花岗岩体属于高钾钙碱性弱过铝质花岗岩、SiO2含量为(62.73%~74.75%),TiO2 含量为(0.32%~0.90%),Na2O含量为(3.06%~5.02%),K2O含量为(3.37%~4.1%),P2O5含量为(0.01%~0.19%),Al2O3含量为(12.38%~16.00%)。具有高硅、高碱、富铝、低钛、低磷特征,微量元素显示LREE富集且分馏明显,HREE亏损,中等的Eu负异常(δEu=0.41~0.98),富集Rb、Th、K、La,亏损Ba、Nb、P、Ti的特征,认为库尔干巴斯岩体形成于俯冲消减有关的火山岛弧环境,是哈萨克斯坦—准噶尔板块再次向阿尔泰地块俯冲消减的产物,为该区域构造演化划分提供了新的证据。
  • 张驰,彭张,冀虎,张达,沙文忠,陈凯,魏银鸿
    摘要:
    针对矿山溜井空间形态复杂,探测难度较大,传统测量方式无法获得准确的溜井三维模型,从而导致数值计算结果与工程实际存在较大偏差的问题,采用BLSS-PE空区探测系统对普朗铜矿N3-2溜井开展了三维扫描,得到了实测三维模型,并确定了垮塌区域;进一步耦合得到溜井数值计算模型,利用FLAC3D软件对其进行了模拟计算和分析评价。结果表明,井壁周边均存在不同大小的拉应力,井筒上方、底部以及垮塌区域之间存在较大的压应力集中,井筒内壁位移变形较大,长期放矿对井壁造成的冲撞和摩擦使井筒进一步垮塌的风险增加。数值计算结果更加接近工程实际,有利于提升其在矿山工程稳定性分析中的应用。
  • 张瑞敏,苗方利,刘涛
    摘要:
    由于围岩压力的作用,仅用实验室内单轴抗压强度(UCS)无法完全表征深部采场中的胶结充填体(CPB)强度特征。为了研究CPB在深部采场内的强度特征,设计了CPB试样的侧限高应力固结(CHSC)试验方法,开展了侧限固结应力为2.0、4.0、8.0、16.0和32.0 MPa的CHSC试验,试验结果表明:侧限固结应力对CPB的强度激发效果显著,不同养护龄期CPB试样的强度激发程度不同,养护龄期与UCS(固结后)呈对数函数关系,固结应力与UCS(固结后)呈指数函数关系。通过电镜扫描对CPB试样在固结后的强度激发机理进行了分析,从微观角度解释了CHSC对CPB的强度激发原理。
  • 梁瑞,王树江,周文海,杜超飞,邓克飞,何学良
    摘要:
    为研究边坡深孔爆破载荷作用下高程差与水平距离2项参数对振动速度影响程度,运用LS-DYNA建立工程相似模型进行模拟,并基于萨道夫斯基公式与高程差修正公式分别对测点振速进行单、多元回归分析。结果表明,经典萨道夫斯基公式对台阶平整地形下的振动速度拟合度较高;边坡面上随高程的改变出现明显的振速放大效应,沿边坡面的爆破振动速度与高程差的相关系数比水平距离与其相关系数高约12%;采用两种速度公式对坡面不同高程差位置的爆破振动速度回归分析,结果显示高程差修正公式的拟合度明显高于萨道夫斯基公式的拟合度。
  • 环境科学与工程
  • 唐舒婷,郑春丽,王建英,楚鑫
    摘要:
    通过运用Visual MODFLOW软件对多年后研究区稀土元素在不同季节的运移范围进行预测,由此推测稀土元素的年平均迁移速度,对仅预测一个季节的研究作出补充。模拟结果表明:La元素的年平均迁移速度为61.97 m/年,Ce元素的年平均迁移速度为46.24 m/年,稀土总量的年平均迁移速度为56.07 m/年。变化规律表明稀土元素浓度随距离的增加而降低,但稀土元素随着时间的推移进一步迁移。
    矿物加工与工艺矿物学
  • 张晓民,李恒
    摘要:
    针对某高含碳金矿不脱碳浮选工艺,考察了不同碳含量对载金矿物浮选的影响;明确了碳质物的晶体结构与石墨化程度,评价了碳质物对捕收剂的吸附能力,研究了不同屏蔽剂对金、碳品位和回收率的影响。结果表明:随着碳质物含量从2.86%提高到7.21%,载金矿物品位从20.07%下降至1.37%,回收率从67.99%下降至10.27%;碳质物主要为半自形石墨或无定形碳,石墨化程度高于活性碳。该碳质物对药剂吸附(对丁基黄药和丁基铵黑药的吸附率分别为49.88%和27.44%)是导致金回收率较低的主要原因。萘磺酸钠(400 g/t)抑制剂可使粗精矿中碳品位从15.44%降至13.89%,金品位从22.7 g/t增加至29.2 g/t,回收率从30.76%提升至45.65%。
  • 材料制备与加工
  • 刘帅,王乐萍,田林,杨妮,谢刚,李冰
    摘要:
    采用CoCl2-SnCl2-1-乙基-3-甲基氯化咪唑(EMIC)离子液体,碳纸为基体,在-0.5V恒电位下无模板电沉积得到了SnCo0.73合金纤维。在K2PtCl4溶液和抗坏血酸中进行化学还原反应后,制备了PtSn23.2Co17.4纤维。电化学实验表明:经过500次循环后,PtSn23.2Co17.4纤维的电化学活性面积(ECSA)相对于商用催化剂(JM-Pt/C)下降得更慢。在0.85 V时,PtSn23.2Co17.4纤维的质量比活性和面积比活性分别为23.35 mA/mg和0.048 mA/cm2,分别是JM-Pt/C催化剂1.3倍和1.5倍。在0.9 V时,PtSn23.2Co17.4纤维的质量比活性和面积比活性分别为12.67 mA/mg和0.026 mA/cm2,分别是JM-Pt/C催化剂的2.6倍和3.3倍。经过500次循环后,在0.85和0.9 V,PtSn23.2Co17.4纤维的质量比活性和面积比活性均明显高于JM-Pt/C催化剂。此外,负载PtSn23.2Co17.4纤维的碳纸可以作为电极直接组装进燃料电池,简化了燃料电池的制备过程。
  • 戎 万,操齐高*,郑 晶,贾志华,姜 婷,李银娥,王 轶,杨 阳
    摘要:
    采用孔型轧制和冷拉丝的方式制备了不同铂含量(1%、2%、3%和4%)、不同形变量(70%、79%、87%和93%)的高强度银铂合金细丝。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、电导率测试仪、显微硬度计、电子万能拉伸试验机等表征了银铂合金细丝的微观组织、力学性能、电学性能,并系统分析了铂含量和形变量对银铂合金细丝微观组织、力学性能、电学性能的影响。结果表明:随着铂含量的增加,银铂合金细丝的纤维化更加明显,晶粒变得窄小,电导率明显降低,抗拉强度在铂含量达到2%后显著提高;随着形变量的增大,纤维更加密集窄小,晶粒变得窄小,电导率基本不变,抗拉强度不断提高。
  • 李茂梅
    摘要:
    采用光降解沉积法合成复合材料Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7电极,利用SEM-EDS、TEM观察电极材料的形貌、元素分布以及粉体的显微结构,电极材料呈多孔结构,铁、钴、镍氧化物按设计的摩尔比包覆在Ti4O7上,以高缺陷态存在;通过在0.1 mol/L KOH中的循环伏安测试(CV)和线性伏安扫描测试(LSV)测试,材料具有氧还原(ORR)和氧析出(OER)催化活性;以Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7为催化材料组装成有机体系的锂氧气电池,在100 mA/g条件下恒流充放电,电池首次放电比容量可达6 000 mAh/g,随后过程衰减较快;而在100 mA/g和800 mAh/g条件下恒流恒容充放电时,放电电压可保持在2.7 V以上稳定循环25圈。
  • 李金乐,李珊,杨晓京,马一鸣
    摘要:
    针对晶体锗切削加工过程,首先采用热源法及温度叠加原理建立了切削温度场的理论数学模型。然后运用MATLAB软件分别计算出切削速度为1.5、2.0、2.5 m/s,进给量分别为0.02、0.025 mm/s时工件在剪切变形区的温度场,分析了不同切削速度、不同进给量下的温度变化。最后,采用DEFORM-3D软件进行三维切削仿真分析,获得了不同切削参数下工件温度场的云图。计算结果与仿真结果表明:切削速度与进给量的增大会导致切削温度的升高,刀具与工件开始接触时,切削温度、进给量与时间呈线性急剧增加,但温度升高到一定值后会保持相对稳定。相同增量下,进给量对切削温度的影响大于切削速度。不同切削速度和进给量下的仿真结果与理论计算结果误差均小于10%。
  • 王维大,郝文亭,王建国,刘奕杰,张妍,李卫平
    摘要:
    采用溶胶-凝胶法制备了经稀土元素Ce掺杂改性的Ti/RuO2-SnO2-Ce电极,利用SEM、XRD、EDS等分析方法对电极表面的形貌、物相和涂层成分进行了表征,利用CV曲线、LSV曲线等检测手段对电极的电化学性能进行了测试。以Ti/RuO2-SnO2-Ce电极为阳极,钛板为阴极,构建电化学氧化反应装置,并采用其对焦化废水进行电解处理。结果表明,Ti/RuO2-SnO2电极经稀土Ce改性后极板表面活性位点数量明显增大,金属涂层的结晶化程度明显增强,电极的催化氧化活性显著提高。室温条件下,保持pH值为7.83,在电流密度为30 mA/cm2,电解时间为30 min,焦化废水经电解处理后COD去除率可达91.63%,TOC去除率可达66.22%,UV254值下降到0.921。
  • 晁代义,孙有政,赵巍,甄良,吕正风,程仁策
    摘要:
    探讨了7150铝合金的凝固路径并研究了传统7150合金中主合金元素配比对MgZn2、Al2CuMg的生成温度及数量的变化规律。在满足耐蚀性的基础上,当主合金元素Zn含量在6.4%,Mg含量在2.4%,Cu含量在2.3%时,合金中非平衡凝固相MgZn2含量高于4.55%,而Al2CuMg相含量低于0.9%,既满足强化效果,又能够提高抗腐蚀性能。采用扫描电镜和热分析手段研究优化后的实验合金Al-6.4Zn-2.4Mg-2.3Cu合金结果与计算值基本保持一致。从实验合金的TTT 和CCT曲线可以看出该合金的GP区、η′和η相鼻尖温度分别为:140~160 ℃,320~340 ℃和360~380 ℃,其临界冷却速率不得低于20.2 ℃/s。
  • 提取冶金与化学工程
  • 明键伟,卢苏军,宛顺磊,张峰瑞,郭勇,卢晓锋,李亦婧
    摘要:
    将P204与Cyanex272构成混合萃取剂用于萃取红土镍矿浸出液中的Co、Mn、Fe。系统研究了协同萃取的最优萃取剂比例、水相pH值、萃取平衡时间、萃取温度及反萃的最合适酸浓度。结果表明,有机相比例P204?Cyanex272?TBP?磺化煤油=5?15?5?75,待处理溶液pH值为4.5、萃取温度60 ℃、平衡时间8 min为最佳萃取条件;反萃工序中,采用50 g/L的H2SO4溶液反萃钴,110 g/L的H2SO4溶液反萃锰,7 mol/L的HCl溶液反萃铁可获得较好的反萃效果。
  • 罗谦,闫红杰,金俊伟,黄正宗,龚昊,刘柳
    摘要:
    底吹熔池熔炼沉降区的波动行为影响炉内反应后的渣-金属分离,对沉降区波动行为进行研究与调控有利于提高金属的直收率。采用冷态模型实验对底吹炉沉降区内的液面波动行为进行研究,根据单因素实验结果分析,适当增大氧枪直径和倾角、减小气体流量和降低液面高度可有效减缓沉降区液面波动剧烈程度,但氧枪倾角过大会导致沉降区出现位置后移,不利于渣-金属分离,影响冶金效率。
  • 马荣锴,罗星
    摘要:
    以亚熔盐法回收铝钠之后的赤泥为主要原料,添加碳粉和氧化钙,对其进行还原焙烧磁选提铁,并探讨过程中钪的走向。考察了还原温度、还原时间及氧化钙添加量对还原效果的影响。结果表明,最佳还原条件为:温度1 000 ℃、还原时间0.5 h、氧化钙添加比例26%(氧化钙质量/赤泥质量)。最佳条件下所得铁精矿品位为62.79%,铁回收率为97.99%,流入精矿而损失的钪为13.08%。
  • 刘康毅,高鹏
    摘要:
    以6 kA镨钕电解槽为研究对象,运用多物理场有限元分析软件COMSOL对不同阴极直径下的6 kA镨钕电解槽电解过程进行电热场耦合数值模拟,分析阴极直径对槽内电热场的影响。结果表明,随着阴极直径的改变,电解槽内的电场与温度场均发生变化并且相互影响,结合实际生产经验和模拟仿真研究,认为阴极直径为80 mm时,可使6 kA镨钕电解槽产生足够电解反应发生的焦耳热达到良好的电解效率。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 刘屾淼,曹学锋,孙伟,韩海生
    摘要:
    针对高含量细泥对承德某硫化铜矿选矿指标的不利影响,对该铜矿石分选的脱泥方法及泥的处理方式进行了探索试验。通过加入起泡剂的浮选脱泥、物理脱泥、两段泥混合处理和两段泥单独处理的对比试验,确定的工艺流程为先采用一段粗磨后加入起泡剂的浮选脱泥,再磨后采用38 μm分级的物理脱泥得到第一段泥、第二段难选?38 μm的细泥和第二段+38 μm脱泥后的颗粒,将3种产物分别处理,得到铜精矿品位18.023%,回收率78.594%。
  • 地质采矿与安全工程
  • 齐锐,弓小平,俞帅一,孙乾龙
    摘要:
    为探讨新疆福海县默色克奥依一带在阿尔泰南缘新发现的库尔干巴斯花岗岩体的岩石成因、形成时代以及构造环境,开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和岩石地球化学研究。结果显示:U-Pb锆石年龄为391.4±4.0 Ma(MSWD=0.96),形成时代为中泥盆世,库尔干巴斯花岗岩体属于高钾钙碱性弱过铝质花岗岩、SiO2含量为(62.73%~74.75%),TiO2 含量为(0.32%~0.90%),Na2O含量为(3.06%~5.02%),K2O含量为(3.37%~4.1%),P2O5含量为(0.01%~0.19%),Al2O3含量为(12.38%~16.00%)。具有高硅、高碱、富铝、低钛、低磷特征,微量元素显示LREE富集且分馏明显,HREE亏损,中等的Eu负异常(δEu=0.41~0.98),富集Rb、Th、K、La,亏损Ba、Nb、P、Ti的特征,认为库尔干巴斯岩体形成于俯冲消减有关的火山岛弧环境,是哈萨克斯坦—准噶尔板块再次向阿尔泰地块俯冲消减的产物,为该区域构造演化划分提供了新的证据。
  • 张驰,彭张,冀虎,张达,沙文忠,陈凯,魏银鸿
    摘要:
    针对矿山溜井空间形态复杂,探测难度较大,传统测量方式无法获得准确的溜井三维模型,从而导致数值计算结果与工程实际存在较大偏差的问题,采用BLSS-PE空区探测系统对普朗铜矿N3-2溜井开展了三维扫描,得到了实测三维模型,并确定了垮塌区域;进一步耦合得到溜井数值计算模型,利用FLAC3D软件对其进行了模拟计算和分析评价。结果表明,井壁周边均存在不同大小的拉应力,井筒上方、底部以及垮塌区域之间存在较大的压应力集中,井筒内壁位移变形较大,长期放矿对井壁造成的冲撞和摩擦使井筒进一步垮塌的风险增加。数值计算结果更加接近工程实际,有利于提升其在矿山工程稳定性分析中的应用。
  • 张瑞敏,苗方利,刘涛
    摘要:
    由于围岩压力的作用,仅用实验室内单轴抗压强度(UCS)无法完全表征深部采场中的胶结充填体(CPB)强度特征。为了研究CPB在深部采场内的强度特征,设计了CPB试样的侧限高应力固结(CHSC)试验方法,开展了侧限固结应力为2.0、4.0、8.0、16.0和32.0 MPa的CHSC试验,试验结果表明:侧限固结应力对CPB的强度激发效果显著,不同养护龄期CPB试样的强度激发程度不同,养护龄期与UCS(固结后)呈对数函数关系,固结应力与UCS(固结后)呈指数函数关系。通过电镜扫描对CPB试样在固结后的强度激发机理进行了分析,从微观角度解释了CHSC对CPB的强度激发原理。
  • 梁瑞,王树江,周文海,杜超飞,邓克飞,何学良
    摘要:
    为研究边坡深孔爆破载荷作用下高程差与水平距离2项参数对振动速度影响程度,运用LS-DYNA建立工程相似模型进行模拟,并基于萨道夫斯基公式与高程差修正公式分别对测点振速进行单、多元回归分析。结果表明,经典萨道夫斯基公式对台阶平整地形下的振动速度拟合度较高;边坡面上随高程的改变出现明显的振速放大效应,沿边坡面的爆破振动速度与高程差的相关系数比水平距离与其相关系数高约12%;采用两种速度公式对坡面不同高程差位置的爆破振动速度回归分析,结果显示高程差修正公式的拟合度明显高于萨道夫斯基公式的拟合度。
  • 环境科学与工程
  • 唐舒婷,郑春丽,王建英,楚鑫
    摘要:
    通过运用Visual MODFLOW软件对多年后研究区稀土元素在不同季节的运移范围进行预测,由此推测稀土元素的年平均迁移速度,对仅预测一个季节的研究作出补充。模拟结果表明:La元素的年平均迁移速度为61.97 m/年,Ce元素的年平均迁移速度为46.24 m/年,稀土总量的年平均迁移速度为56.07 m/年。变化规律表明稀土元素浓度随距离的增加而降低,但稀土元素随着时间的推移进一步迁移。
    矿物加工与工艺矿物学
  • 张晓民,李恒
    摘要:
    针对某高含碳金矿不脱碳浮选工艺,考察了不同碳含量对载金矿物浮选的影响;明确了碳质物的晶体结构与石墨化程度,评价了碳质物对捕收剂的吸附能力,研究了不同屏蔽剂对金、碳品位和回收率的影响。结果表明:随着碳质物含量从2.86%提高到7.21%,载金矿物品位从20.07%下降至1.37%,回收率从67.99%下降至10.27%;碳质物主要为半自形石墨或无定形碳,石墨化程度高于活性碳。该碳质物对药剂吸附(对丁基黄药和丁基铵黑药的吸附率分别为49.88%和27.44%)是导致金回收率较低的主要原因。萘磺酸钠(400 g/t)抑制剂可使粗精矿中碳品位从15.44%降至13.89%,金品位从22.7 g/t增加至29.2 g/t,回收率从30.76%提升至45.65%。
  • 材料制备与加工
  • 刘帅,王乐萍,田林,杨妮,谢刚,李冰
    摘要:
    采用CoCl2-SnCl2-1-乙基-3-甲基氯化咪唑(EMIC)离子液体,碳纸为基体,在-0.5V恒电位下无模板电沉积得到了SnCo0.73合金纤维。在K2PtCl4溶液和抗坏血酸中进行化学还原反应后,制备了PtSn23.2Co17.4纤维。电化学实验表明:经过500次循环后,PtSn23.2Co17.4纤维的电化学活性面积(ECSA)相对于商用催化剂(JM-Pt/C)下降得更慢。在0.85 V时,PtSn23.2Co17.4纤维的质量比活性和面积比活性分别为23.35 mA/mg和0.048 mA/cm2,分别是JM-Pt/C催化剂1.3倍和1.5倍。在0.9 V时,PtSn23.2Co17.4纤维的质量比活性和面积比活性分别为12.67 mA/mg和0.026 mA/cm2,分别是JM-Pt/C催化剂的2.6倍和3.3倍。经过500次循环后,在0.85和0.9 V,PtSn23.2Co17.4纤维的质量比活性和面积比活性均明显高于JM-Pt/C催化剂。此外,负载PtSn23.2Co17.4纤维的碳纸可以作为电极直接组装进燃料电池,简化了燃料电池的制备过程。
  • 戎 万,操齐高*,郑 晶,贾志华,姜 婷,李银娥,王 轶,杨 阳
    摘要:
    采用孔型轧制和冷拉丝的方式制备了不同铂含量(1%、2%、3%和4%)、不同形变量(70%、79%、87%和93%)的高强度银铂合金细丝。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、电导率测试仪、显微硬度计、电子万能拉伸试验机等表征了银铂合金细丝的微观组织、力学性能、电学性能,并系统分析了铂含量和形变量对银铂合金细丝微观组织、力学性能、电学性能的影响。结果表明:随着铂含量的增加,银铂合金细丝的纤维化更加明显,晶粒变得窄小,电导率明显降低,抗拉强度在铂含量达到2%后显著提高;随着形变量的增大,纤维更加密集窄小,晶粒变得窄小,电导率基本不变,抗拉强度不断提高。
  • 李茂梅
    摘要:
    采用光降解沉积法合成复合材料Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7电极,利用SEM-EDS、TEM观察电极材料的形貌、元素分布以及粉体的显微结构,电极材料呈多孔结构,铁、钴、镍氧化物按设计的摩尔比包覆在Ti4O7上,以高缺陷态存在;通过在0.1 mol/L KOH中的循环伏安测试(CV)和线性伏安扫描测试(LSV)测试,材料具有氧还原(ORR)和氧析出(OER)催化活性;以Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7为催化材料组装成有机体系的锂氧气电池,在100 mA/g条件下恒流充放电,电池首次放电比容量可达6 000 mAh/g,随后过程衰减较快;而在100 mA/g和800 mAh/g条件下恒流恒容充放电时,放电电压可保持在2.7 V以上稳定循环25圈。
  • 李金乐,李珊,杨晓京,马一鸣
    摘要:
    针对晶体锗切削加工过程,首先采用热源法及温度叠加原理建立了切削温度场的理论数学模型。然后运用MATLAB软件分别计算出切削速度为1.5、2.0、2.5 m/s,进给量分别为0.02、0.025 mm/s时工件在剪切变形区的温度场,分析了不同切削速度、不同进给量下的温度变化。最后,采用DEFORM-3D软件进行三维切削仿真分析,获得了不同切削参数下工件温度场的云图。计算结果与仿真结果表明:切削速度与进给量的增大会导致切削温度的升高,刀具与工件开始接触时,切削温度、进给量与时间呈线性急剧增加,但温度升高到一定值后会保持相对稳定。相同增量下,进给量对切削温度的影响大于切削速度。不同切削速度和进给量下的仿真结果与理论计算结果误差均小于10%。
  • 王维大,郝文亭,王建国,刘奕杰,张妍,李卫平
    摘要:
    采用溶胶-凝胶法制备了经稀土元素Ce掺杂改性的Ti/RuO2-SnO2-Ce电极,利用SEM、XRD、EDS等分析方法对电极表面的形貌、物相和涂层成分进行了表征,利用CV曲线、LSV曲线等检测手段对电极的电化学性能进行了测试。以Ti/RuO2-SnO2-Ce电极为阳极,钛板为阴极,构建电化学氧化反应装置,并采用其对焦化废水进行电解处理。结果表明,Ti/RuO2-SnO2电极经稀土Ce改性后极板表面活性位点数量明显增大,金属涂层的结晶化程度明显增强,电极的催化氧化活性显著提高。室温条件下,保持pH值为7.83,在电流密度为30 mA/cm2,电解时间为30 min,焦化废水经电解处理后COD去除率可达91.63%,TOC去除率可达66.22%,UV254值下降到0.921。
  • 晁代义,孙有政,赵巍,甄良,吕正风,程仁策
    摘要:
    探讨了7150铝合金的凝固路径并研究了传统7150合金中主合金元素配比对MgZn2、Al2CuMg的生成温度及数量的变化规律。在满足耐蚀性的基础上,当主合金元素Zn含量在6.4%,Mg含量在2.4%,Cu含量在2.3%时,合金中非平衡凝固相MgZn2含量高于4.55%,而Al2CuMg相含量低于0.9%,既满足强化效果,又能够提高抗腐蚀性能。采用扫描电镜和热分析手段研究优化后的实验合金Al-6.4Zn-2.4Mg-2.3Cu合金结果与计算值基本保持一致。从实验合金的TTT 和CCT曲线可以看出该合金的GP区、η′和η相鼻尖温度分别为:140~160 ℃,320~340 ℃和360~380 ℃,其临界冷却速率不得低于20.2 ℃/s。
  • 提取冶金与化学工程
  • 明键伟,卢苏军,宛顺磊,张峰瑞,郭勇,卢晓锋,李亦婧
    摘要:
    将P204与Cyanex272构成混合萃取剂用于萃取红土镍矿浸出液中的Co、Mn、Fe。系统研究了协同萃取的最优萃取剂比例、水相pH值、萃取平衡时间、萃取温度及反萃的最合适酸浓度。结果表明,有机相比例P204?Cyanex272?TBP?磺化煤油=5?15?5?75,待处理溶液pH值为4.5、萃取温度60 ℃、平衡时间8 min为最佳萃取条件;反萃工序中,采用50 g/L的H2SO4溶液反萃钴,110 g/L的H2SO4溶液反萃锰,7 mol/L的HCl溶液反萃铁可获得较好的反萃效果。
  • 罗谦,闫红杰,金俊伟,黄正宗,龚昊,刘柳
    摘要:
    底吹熔池熔炼沉降区的波动行为影响炉内反应后的渣-金属分离,对沉降区波动行为进行研究与调控有利于提高金属的直收率。采用冷态模型实验对底吹炉沉降区内的液面波动行为进行研究,根据单因素实验结果分析,适当增大氧枪直径和倾角、减小气体流量和降低液面高度可有效减缓沉降区液面波动剧烈程度,但氧枪倾角过大会导致沉降区出现位置后移,不利于渣-金属分离,影响冶金效率。
  • 马荣锴,罗星
    摘要:
    以亚熔盐法回收铝钠之后的赤泥为主要原料,添加碳粉和氧化钙,对其进行还原焙烧磁选提铁,并探讨过程中钪的走向。考察了还原温度、还原时间及氧化钙添加量对还原效果的影响。结果表明,最佳还原条件为:温度1 000 ℃、还原时间0.5 h、氧化钙添加比例26%(氧化钙质量/赤泥质量)。最佳条件下所得铁精矿品位为62.79%,铁回收率为97.99%,流入精矿而损失的钪为13.08%。
  • 刘康毅,高鹏
    摘要:
    以6 kA镨钕电解槽为研究对象,运用多物理场有限元分析软件COMSOL对不同阴极直径下的6 kA镨钕电解槽电解过程进行电热场耦合数值模拟,分析阴极直径对槽内电热场的影响。结果表明,随着阴极直径的改变,电解槽内的电场与温度场均发生变化并且相互影响,结合实际生产经验和模拟仿真研究,认为阴极直径为80 mm时,可使6 kA镨钕电解槽产生足够电解反应发生的焦耳热达到良好的电解效率。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 刘屾淼,曹学锋,孙伟,韩海生
    摘要:
    针对高含量细泥对承德某硫化铜矿选矿指标的不利影响,对该铜矿石分选的脱泥方法及泥的处理方式进行了探索试验。通过加入起泡剂的浮选脱泥、物理脱泥、两段泥混合处理和两段泥单独处理的对比试验,确定的工艺流程为先采用一段粗磨后加入起泡剂的浮选脱泥,再磨后采用38 μm分级的物理脱泥得到第一段泥、第二段难选?38 μm的细泥和第二段+38 μm脱泥后的颗粒,将3种产物分别处理,得到铜精矿品位18.023%,回收率78.594%。
  • 地质采矿与安全工程
  • 齐锐,弓小平,俞帅一,孙乾龙
    摘要:
    为探讨新疆福海县默色克奥依一带在阿尔泰南缘新发现的库尔干巴斯花岗岩体的岩石成因、形成时代以及构造环境,开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和岩石地球化学研究。结果显示:U-Pb锆石年龄为391.4±4.0 Ma(MSWD=0.96),形成时代为中泥盆世,库尔干巴斯花岗岩体属于高钾钙碱性弱过铝质花岗岩、SiO2含量为(62.73%~74.75%),TiO2 含量为(0.32%~0.90%),Na2O含量为(3.06%~5.02%),K2O含量为(3.37%~4.1%),P2O5含量为(0.01%~0.19%),Al2O3含量为(12.38%~16.00%)。具有高硅、高碱、富铝、低钛、低磷特征,微量元素显示LREE富集且分馏明显,HREE亏损,中等的Eu负异常(δEu=0.41~0.98),富集Rb、Th、K、La,亏损Ba、Nb、P、Ti的特征,认为库尔干巴斯岩体形成于俯冲消减有关的火山岛弧环境,是哈萨克斯坦—准噶尔板块再次向阿尔泰地块俯冲消减的产物,为该区域构造演化划分提供了新的证据。
  • 张驰,彭张,冀虎,张达,沙文忠,陈凯,魏银鸿
    摘要:
    针对矿山溜井空间形态复杂,探测难度较大,传统测量方式无法获得准确的溜井三维模型,从而导致数值计算结果与工程实际存在较大偏差的问题,采用BLSS-PE空区探测系统对普朗铜矿N3-2溜井开展了三维扫描,得到了实测三维模型,并确定了垮塌区域;进一步耦合得到溜井数值计算模型,利用FLAC3D软件对其进行了模拟计算和分析评价。结果表明,井壁周边均存在不同大小的拉应力,井筒上方、底部以及垮塌区域之间存在较大的压应力集中,井筒内壁位移变形较大,长期放矿对井壁造成的冲撞和摩擦使井筒进一步垮塌的风险增加。数值计算结果更加接近工程实际,有利于提升其在矿山工程稳定性分析中的应用。
  • 张瑞敏,苗方利,刘涛
    摘要:
    由于围岩压力的作用,仅用实验室内单轴抗压强度(UCS)无法完全表征深部采场中的胶结充填体(CPB)强度特征。为了研究CPB在深部采场内的强度特征,设计了CPB试样的侧限高应力固结(CHSC)试验方法,开展了侧限固结应力为2.0、4.0、8.0、16.0和32.0 MPa的CHSC试验,试验结果表明:侧限固结应力对CPB的强度激发效果显著,不同养护龄期CPB试样的强度激发程度不同,养护龄期与UCS(固结后)呈对数函数关系,固结应力与UCS(固结后)呈指数函数关系。通过电镜扫描对CPB试样在固结后的强度激发机理进行了分析,从微观角度解释了CHSC对CPB的强度激发原理。
  • 梁瑞,王树江,周文海,杜超飞,邓克飞,何学良
    摘要:
    为研究边坡深孔爆破载荷作用下高程差与水平距离2项参数对振动速度影响程度,运用LS-DYNA建立工程相似模型进行模拟,并基于萨道夫斯基公式与高程差修正公式分别对测点振速进行单、多元回归分析。结果表明,经典萨道夫斯基公式对台阶平整地形下的振动速度拟合度较高;边坡面上随高程的改变出现明显的振速放大效应,沿边坡面的爆破振动速度与高程差的相关系数比水平距离与其相关系数高约12%;采用两种速度公式对坡面不同高程差位置的爆破振动速度回归分析,结果显示高程差修正公式的拟合度明显高于萨道夫斯基公式的拟合度。
  • 环境科学与工程
  • 唐舒婷,郑春丽,王建英,楚鑫
    摘要:
    通过运用Visual MODFLOW软件对多年后研究区稀土元素在不同季节的运移范围进行预测,由此推测稀土元素的年平均迁移速度,对仅预测一个季节的研究作出补充。模拟结果表明:La元素的年平均迁移速度为61.97 m/年,Ce元素的年平均迁移速度为46.24 m/年,稀土总量的年平均迁移速度为56.07 m/年。变化规律表明稀土元素浓度随距离的增加而降低,但稀土元素随着时间的推移进一步迁移。

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