2020年第6期目录
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    材料制备与加工
  • 梁晓正,马玉新,李鸣铎,邢智博,白丽梅
    摘要:
    为解决氢氧化镁制备过程中存在的周期长、产品纯度低、形貌团聚等难题,探究了水化效果最佳的氧化镁活性条件,并在无外力、搅拌和超声三种环境下分别进行75 ℃,2 h常压水化反应制取氢氧化镁,分析了产物的纯度、形貌及粒度分布规律。结果表明:比表面积为4.59 m2/g的氧化镁原料水化速率适中,所得产物为主要为0.5~3.5 μm细颗粒,且最大体积含量高达12%,仅存在少量100~130 μm的大颗粒,在水化速率和产品粒度上均最佳。但无外力作用时水化产物纯度不够,氢氧化镁含量仅为35.6%,含有大量氧化镁杂质,团聚现象严重,产物粒度分布范围大,颗粒尺寸不均更是证实存在团聚现象;在搅拌作用下虽加快了水化反应,使氢氧化镁含量提高至55.9%,但加剧了氢氧化镁的团聚,使粒度变粗;超声作用克服了氧化镁的团聚问题,由于团聚现象微弱,氧化镁完全裸露在反应液中,加快反应速率的同时,也实现了氧化镁100%的转化率,保证了产品纯度和粒度,提高了产品分散性。
  • 项雁玲,包礼
    摘要:
    将Ti-TiCN与Al-Ti-B细化剂对比,研究了Ti-TiCN复合细化剂的抗Zr“中毒”性能,并探究新细化工艺能否改善“中毒”现象。研究发现:在Al-Zr合金中添加质量百分数0.3%Al-Ti-B的铝锭在730 ℃经5 min保温后晶粒尺寸已经增加至毫米级,而添加质量百分数0.3%Ti-TiCN的合金在相同温度下保温60 min后,晶粒仅长大至200 μm左右,说明Ti-TiCN细化剂具有更好的抗Zr“中毒”性能。通过在Al-Zr合金中单独添加Ti,发现Zr“中毒”现象与TiAl3相失去形核作用有很大关系。因此,先添加细化剂后添加Zr,可以改善合金的Zr“中毒”现象。
  • 郝萍,张岩,张述凡,徐荣正
    摘要:
    综述了目前关于改善搅拌摩擦焊搭接焊(FSLW)接头界面畸变的相关技术与方法,分析了各种技术与方法的特点、目前存在的不足以及展望了未来发展的方向。研究现状表明,通过焊接工艺参数的优化,可以在一定程度上降低界面的畸变程度,但是焊接参数与界面畸变特征之间的关联规律尚未厘清,因此仅通过工艺参数的调整很难从根本上解决接头的畸变问题;通过采用不同的搅拌工具进行FSLW,是一种可以改变焊接过程中材料流动,从而获得低畸变界面的有效方法,但是目前焊接工具改善界面畸变的效果,还过于依赖焊接参数的匹配,并且对于焊接工具如何改变界面流动的机制尚不清楚;通过复合焊接技术能在一定程度上降低FSLW接头中的界面畸变对接头性能的不利影响,但是工艺较为复杂,限制了其工程化应用。因此,设计、制备能够在较宽参数区间获得低畸变界面的搅拌工具,并研究其在焊接过程中的材料流动机制,是未来从根本上解决FSLW接头界面畸变、获得高质量接头的有效途径与方法,也是今后FSLW领域的重要研究与发展方向。
  • 马昊鹏,邓暄,李好义,焦志伟,杨卫民
    摘要:
    初步探究了一种基于电化学沉积法的金属3D打印技术,其原理为利用金属离子溶液在成型平台上有序排布,对离子溶液和平台施以直流电场作用时金属离子在成型平台上发生还原反应形成金属沉积层,沉积物逐层叠加进而形成微米尺度的金属3D打印制品。研究了该工艺的三维成型可行性和不同堆叠层数对制品形貌的影响,同时也提出了该工艺尚待解决的问题和相应的改进方法,为金属3D打印领域提供了一种创新的低成本的微米尺度制品加工工艺和解决方案。
  • 贺毅强,徐虎林,任昌旭,钱晨晨,冯文
    摘要:
    综述了高熵合金制备方法的最新研究进展,并对成形方式按固、液、气三相进行分类,对比讨论了每种方法的制备过程、工艺特点以及所制备的高熵合金的特性,最后对高熵合金制备方法的发展趋势进行了展望。
  • 王克良,黄禹,李静,连明磊,范佳鑫
    摘要:
    基于第一性原理计算,研究了Ga、N、P、Sb元素分别掺杂本征砷烯材料对SO2气体的吸附特性。结果表明,Ga掺杂的砷烯表现为直接带隙半导体;本征砷烯以及P、Sb掺杂的砷烯对SO2呈较弱的物理吸附,N掺杂的砷烯在4种体系中展现出最大的吸附能,为-0.867 eV,不利于SO2解吸;Ga掺杂的砷烯对SO2具有适中的吸附能,为-0.693 eV,同时,吸附SO2前后带隙值变化最显著(0.957 eV),有望作为高效检测SO2的气敏材料。
  • 提取冶金与化学工程
  • 黄立强,刘战伟,颜恒维,秦 博,刘瑛鑫
    摘要:
    分析了不同电解质组成对铝电解质体系(主要包含NaF-AlF3、KF-AlF3和NaF-KF-AlF3体系)的初晶温度、氧化铝溶解度及电导率等物理化学性质的影响。指出在低温条件下NaF-AlF3电解体系表现出氧化铝溶解性能较差的缺点;KF-AlF3体系相较于NaF-AlF3体系具有较好的氧化铝溶解性能,但电导率较低,且电解原料中含有钠,随着电解的进行,钠在电解质中不断累积,导致该体系不可避免的变为NaF-KF-AlF3体系;NaF-KF-AlF3体系具有较低的初晶温度,良好的氧化铝溶解性能和电导率,还可以解决钠在电解质中累积带来的问题。因此,NaF-KF-AlF3体系在低温铝电解上是比较有希望得到工业应用的体系。此外,还着重综述了NaF-KF-AlF3体系的研究进展,并探讨了该体系存在的问题及今后的发展方向。
  • 刘丹,贺昕,滕海涛
    摘要:
    研究了TP207树脂在氯化钴电解液中深度净化除镍工艺,考察了该树脂不同工艺条件下对镍的吸附性能。结果表明,随接触时间的增加、料液pH值减小和温度的升高,树脂对镍的交换容量增大,料液中Ni2+浓度对交换容量有影响。镍吸附最佳条件为:料液中Ni2+浓度0.05 g/L、接触时间40 min、pH值4、温度30 ℃;料液中Ni含量低于0.5 mg/L时达到深度除镍目的,满足制备5N5高纯钴产品溶液的要求,有助于实现湿法电解高纯金属的大规模工业化生产。
  • 李松,石忠宁,赵志彬
    摘要:
    铝电解过程阳极生成的气泡在排放过程中的运动带动电解质的流动,其流动行为影响氧化铝的溶解和金属的二次反应,对电解过程影响较大。采用透明槽进行铝电解实验,用高速照相机和摄像机记录电解过程中的气泡行为并进行分析。结果表明,气泡的生成分为两个阶段:第一个阶段为气泡在阳极底部的生长,第二个阶段为气泡脱离阳极底部在电解质中上升。在阳极电流密度0.7 A/cm2下电解,在气泡生长阶段阳极底部气泡层的最大厚度为0.4 cm,气泡生长到最大需要的时间为12 s,气泡脱离阳极底部在电解质中上升需要的时间为0.27 s。整个电解过程,阳极侧部小气泡不断长大、逸出,采用Matlab数学处理软件,用直方图均衡化方法处理摄像机拍摄的实验图像,可获得阳极侧壁的气泡的生成的清晰图像,用于深入观察和分析气泡的析出行为。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 谢海云,孙瑞,吴继宗,柳彦昊,封东霞,高利坤,刘榕鑫
    摘要:
    针对云南某冶炼厂的铜炉渣,其含铜2.21%,铜主要以硫化铜、氧化铜和金属铜形式赋存。对该铜炉渣采用细磨后,利用Z-200和烃油类药剂KYY进行强化捕收浮选,分析讨论了磨矿细度、药剂种类及用量和扫选次数对铜浮选回收的影响。试验结果表明,当磨矿细度为-45 μm占90%时,采用KYY作为辅助捕收剂与Z-200组合使用,浮选闭路试验获得品位为24.82%、回收率为88.03%的铜精矿产品,选别指标较好。
  • 李长斌,张国范,刘洪江,荀骆冰
    摘要:
    为实现黄铁矿和滑石更好地浮选分离,基于CMC对滑石抑制能力不强的弱点,在pH值为9的条件下,以CMC作为抑制剂,戊黄药作为捕收剂,探究了铜离子的加入对滑石和黄铁矿浮选的影响。结果表明,浮选过程中加入铜离子,在不影响黄铁矿浮选的情况下(浮选回收率90.8%),有效的抑制了滑石的浮选(浮选回收率由57.07%降低到8.99%)。另外还对CMC和铜离子加药顺序做了探究,发现铜离子在CMC前加入不影响黄铁矿的浮选,但更有利于滑石的抑制。
  • 杜玉艳
    摘要:
    国外某大型金矿,属低硫含砷石英长石型难选冶原生金矿石。通过对矿石特点、选冶试验研究结果的分析,密切结合项目具体实际,为保证项目总体建设方案更加合理,兼顾环保与矿山充填方案,选冶工艺设计采用了三段一闭路破碎、两段闭路磨矿、一段粗磨回路进行重选回收粗颗粒金,二段磨矿后采用一粗一精三扫的浮选流程,重浮金精矿细磨、两浸两洗、锌粉置换、金泥除杂精炼,最终产出成品金的工艺流程。生产实践证明,设计的工艺流程符合矿石性质,产出合格产品,在实际原矿品位比设计品位低27%的情况下,冶炼厂回收率及选冶总回收率达到甚至超过设计指标。特别是作为该国首例生产线,浮选金精矿锌粉置换工艺的成功实施,不仅可以处理本项目浮选金精矿,生产线富余能力还可以收购该国其他类似黄金矿山金精矿进行处理提金,为急需黄金储备的该国黄金行业的发展做出了积极的贡献。
  • 地质采矿与安全工程
  • 俞帅一,弓小平,齐锐,孙乾龙,李文亮,付鹏飞
    摘要:
    新疆阿尔泰南缘北塔山组火山岩较为发育。本文对新疆阿尔泰南缘默色克奥依一带北塔山组火山岩进行地球化学分析和年代学研究。研究表明:U-Pb锆石年龄为(384.3±4.0Ma)Ma,为中泥盆世;该组火山岩属于钾质钙碱性系列,全碱(Na2O+K2O=2.07%-6.49%)和YiO2(0.24%-0.64%)含量较低,K2O含量(1.11%-4.04%)变化较大,稀土元素含量(∑REE)较低。稀土元素显示其轻稀土富集且分馏不明显;δEu值均大于1,为Eu富集型;δCe值均小于1,为Ce亏损型。该组火山岩微量元素P明显富集,K、Rb、Ba等大离子亲石元素(LILE)略富集,亏损Ta、Zr、Hf、Ti等高场强元素(HISF)。结合前人研究,本文认为默色克奥依一带北塔山组火山岩形成于岛弧及与俯冲过程有关的活动大陆边缘造山带环境,为泥盆纪古大洋俯冲消减过程中,俯冲板片脱水产生的流体交代上覆地幔楔部分熔融的产物。
  • 刘 鹏,赵兴东,余 斌,曹 辉
    摘要:
    针对滨海基岩矿床安全开采合理隔离层厚度留设问题,基于材料力学、结构力学等共七种理论计算方法综合确定隔离层厚度,利用点柱式上向水平分层充填法建立三维数值计算模型,通过结合FLAC3D数值模拟软件,分析理论计算结果的合理性,研究不同中段开采充填情况下第四系底部的稳定性特征,最终得出安全开采所需的隔离层厚度必须在12m以上,合理的开采上限必须在-57m以上。通过分析数值计算模型第四系底部的沉降变形,发现第四系底部最大沉降集中于中间采场 ,最大沉降量为13.73mm。研究成果为滨海基岩矿床安全开采,提高资源回采率提供了有益指导。
  • 刘德峰,张臻悦,池汝安,席银龙,颜肃
    摘要:
    为了研究粒径对风化壳淋积型稀土矿强度特性的影响及其机理,以制备的四种粒径稀土矿样为研究对象,开展不同正应力下直剪实验和XRD实验,分析粒径对稀土矿石剪切强度的影响规律,揭示粒径对黏聚力与内摩擦角的影响作用机理。结果表明:同一正应力条件下,矿样剪切强度随粒径增大而增大,且剪切应力峰值出现的时间随粒径增大而变短;剪切位移随粒径增大而减小;利用回归分析方法,构建粒径与黏聚力和内摩擦角的关系模型;-0.075mm矿样中粘土矿物比例最大,颗粒表面间形成较厚的结合水膜,剪切强度最小,而+0.45mm矿样中石英和长石等非粘土矿物比例最大,颗粒间摩擦作用大,剪切强度最大。研究成果为预防和控制风化壳淋积型稀土矿边坡失稳提供理论依据。
  • 张明天,侯克鹏,吴雅菡,孙伟,刘磊,张盛友
    摘要:
    为掌握龙滩坝8#采场矿体在开采过程中地压的变化规律,在结合现场实际情况的同时,根据开挖揭露的地质条件,采用钻孔应力计、锚杆应力计、收敛计、多点位移计和声发射对采场矿柱、顶板及巷道变形情况进行监测,得到回采过程中矿柱、顶板、巷道的受力状况。掌握采场地压的变化规律,为矿体的开采设计提供参考。
  • 环境科学与工程
  • 侯永莉,曹明杰,郝喆
    摘要:
    开展4种铁矿排土场基质改良方法的现场修复实验;进行修复后的土壤理化性质、肥力性质、重金属污染特征,以及植被生长指标检测;确定了排土场生态修复效果的评价因子;利用灰色理论关联度分析法确定权重;根据各评价因子的指数进行统计学加权计算,最终得出生态修复效果评价指数。结果表明:40%粒径-5 mm排土场原矿土+60%黄土+刺槐的组合对排土场生态修复具有较好的效果,优于其它修复组合。建立的生态修复效果评价方法,较全面考虑了多种土壤和植被指标因素,对现场生态修复工程具有良好的借鉴和参考价值。
  • 韩承辉,谢伟芳
    摘要:
    为探究氧化石墨烯负载高铁酸钴(CoFe2O4/GO)纳米复合材料性质及其对水溶液中Pb(II)的去除效果,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、超导量子干涉仪(SQUID)、拉曼光谱及N2吸附对合成的CoFe2O4/GO纳米复合材料进行表征,利用可渗透反应墙对材料实用性进行探究,探索反应过程中不同酸度及温度对Pb(II)去除效果的影响,并利用动力学及等温吸附对CoFe2O4/GO纳米复合材料去除水溶液中Pb(II)的机理进行研究。结果表明,XRD表征发现GO的晶面及CoFe2O4的立方晶系尖晶石型结构。FTIR光谱显示Co-O和Fe-O振动,且CoFe2O4/GO表面含有大量-OH、-C=O、及-COO-等不饱和基团。SEM谱图观察到出CoFe2O4发生了部分团聚,且观察到存在一些空隙结构,其平均粒径为48.93 nm。XPS表征观察到CoFe2O4/GO表面含有C、O、Fe、Co等元素,且有Co2p存在。通过CoFe2O4/GO磁性表征,其饱和磁化强度约为27.01 emu/g。该复合材料D峰:G峰的比值较高,表明含有大量含氧基团。CoFe2O4/GO的BET比表面积为148.672 3 m2/g,孔径集中在3.93 nm左右。可反应渗透强处理模拟废水,在100 min后逐渐达到饱和,在4次内重复利用该材料可取的很好效果。pH值在8时为反应体系最优酸度,随着温度的升高,Pb(II)去除率随之增加,温度升高有利于吸附。Freundlich吸附等温方程及准二级动力学更适用于描述CoFe2O4/GO吸附Pb(II)的过程。可渗透反应墙结合CoFe2O4/GO纳米复合材料去除模拟废水中Pb(II)具有良好效果。
    材料制备与加工
  • 梁晓正,马玉新,李鸣铎,邢智博,白丽梅
    摘要:
    为解决氢氧化镁制备过程中存在的周期长、产品纯度低、形貌团聚等难题,探究了水化效果最佳的氧化镁活性条件,并在无外力、搅拌和超声三种环境下分别进行75 ℃,2 h常压水化反应制取氢氧化镁,分析了产物的纯度、形貌及粒度分布规律。结果表明:比表面积为4.59 m2/g的氧化镁原料水化速率适中,所得产物为主要为0.5~3.5 μm细颗粒,且最大体积含量高达12%,仅存在少量100~130 μm的大颗粒,在水化速率和产品粒度上均最佳。但无外力作用时水化产物纯度不够,氢氧化镁含量仅为35.6%,含有大量氧化镁杂质,团聚现象严重,产物粒度分布范围大,颗粒尺寸不均更是证实存在团聚现象;在搅拌作用下虽加快了水化反应,使氢氧化镁含量提高至55.9%,但加剧了氢氧化镁的团聚,使粒度变粗;超声作用克服了氧化镁的团聚问题,由于团聚现象微弱,氧化镁完全裸露在反应液中,加快反应速率的同时,也实现了氧化镁100%的转化率,保证了产品纯度和粒度,提高了产品分散性。
  • 项雁玲,包礼
    摘要:
    将Ti-TiCN与Al-Ti-B细化剂对比,研究了Ti-TiCN复合细化剂的抗Zr“中毒”性能,并探究新细化工艺能否改善“中毒”现象。研究发现:在Al-Zr合金中添加质量百分数0.3%Al-Ti-B的铝锭在730 ℃经5 min保温后晶粒尺寸已经增加至毫米级,而添加质量百分数0.3%Ti-TiCN的合金在相同温度下保温60 min后,晶粒仅长大至200 μm左右,说明Ti-TiCN细化剂具有更好的抗Zr“中毒”性能。通过在Al-Zr合金中单独添加Ti,发现Zr“中毒”现象与TiAl3相失去形核作用有很大关系。因此,先添加细化剂后添加Zr,可以改善合金的Zr“中毒”现象。
  • 郝萍,张岩,张述凡,徐荣正
    摘要:
    综述了目前关于改善搅拌摩擦焊搭接焊(FSLW)接头界面畸变的相关技术与方法,分析了各种技术与方法的特点、目前存在的不足以及展望了未来发展的方向。研究现状表明,通过焊接工艺参数的优化,可以在一定程度上降低界面的畸变程度,但是焊接参数与界面畸变特征之间的关联规律尚未厘清,因此仅通过工艺参数的调整很难从根本上解决接头的畸变问题;通过采用不同的搅拌工具进行FSLW,是一种可以改变焊接过程中材料流动,从而获得低畸变界面的有效方法,但是目前焊接工具改善界面畸变的效果,还过于依赖焊接参数的匹配,并且对于焊接工具如何改变界面流动的机制尚不清楚;通过复合焊接技术能在一定程度上降低FSLW接头中的界面畸变对接头性能的不利影响,但是工艺较为复杂,限制了其工程化应用。因此,设计、制备能够在较宽参数区间获得低畸变界面的搅拌工具,并研究其在焊接过程中的材料流动机制,是未来从根本上解决FSLW接头界面畸变、获得高质量接头的有效途径与方法,也是今后FSLW领域的重要研究与发展方向。
  • 马昊鹏,邓暄,李好义,焦志伟,杨卫民
    摘要:
    初步探究了一种基于电化学沉积法的金属3D打印技术,其原理为利用金属离子溶液在成型平台上有序排布,对离子溶液和平台施以直流电场作用时金属离子在成型平台上发生还原反应形成金属沉积层,沉积物逐层叠加进而形成微米尺度的金属3D打印制品。研究了该工艺的三维成型可行性和不同堆叠层数对制品形貌的影响,同时也提出了该工艺尚待解决的问题和相应的改进方法,为金属3D打印领域提供了一种创新的低成本的微米尺度制品加工工艺和解决方案。
  • 贺毅强,徐虎林,任昌旭,钱晨晨,冯文
    摘要:
    综述了高熵合金制备方法的最新研究进展,并对成形方式按固、液、气三相进行分类,对比讨论了每种方法的制备过程、工艺特点以及所制备的高熵合金的特性,最后对高熵合金制备方法的发展趋势进行了展望。
  • 王克良,黄禹,李静,连明磊,范佳鑫
    摘要:
    基于第一性原理计算,研究了Ga、N、P、Sb元素分别掺杂本征砷烯材料对SO2气体的吸附特性。结果表明,Ga掺杂的砷烯表现为直接带隙半导体;本征砷烯以及P、Sb掺杂的砷烯对SO2呈较弱的物理吸附,N掺杂的砷烯在4种体系中展现出最大的吸附能,为-0.867 eV,不利于SO2解吸;Ga掺杂的砷烯对SO2具有适中的吸附能,为-0.693 eV,同时,吸附SO2前后带隙值变化最显著(0.957 eV),有望作为高效检测SO2的气敏材料。
  • 提取冶金与化学工程
  • 黄立强,刘战伟,颜恒维,秦 博,刘瑛鑫
    摘要:
    分析了不同电解质组成对铝电解质体系(主要包含NaF-AlF3、KF-AlF3和NaF-KF-AlF3体系)的初晶温度、氧化铝溶解度及电导率等物理化学性质的影响。指出在低温条件下NaF-AlF3电解体系表现出氧化铝溶解性能较差的缺点;KF-AlF3体系相较于NaF-AlF3体系具有较好的氧化铝溶解性能,但电导率较低,且电解原料中含有钠,随着电解的进行,钠在电解质中不断累积,导致该体系不可避免的变为NaF-KF-AlF3体系;NaF-KF-AlF3体系具有较低的初晶温度,良好的氧化铝溶解性能和电导率,还可以解决钠在电解质中累积带来的问题。因此,NaF-KF-AlF3体系在低温铝电解上是比较有希望得到工业应用的体系。此外,还着重综述了NaF-KF-AlF3体系的研究进展,并探讨了该体系存在的问题及今后的发展方向。
  • 刘丹,贺昕,滕海涛
    摘要:
    研究了TP207树脂在氯化钴电解液中深度净化除镍工艺,考察了该树脂不同工艺条件下对镍的吸附性能。结果表明,随接触时间的增加、料液pH值减小和温度的升高,树脂对镍的交换容量增大,料液中Ni2+浓度对交换容量有影响。镍吸附最佳条件为:料液中Ni2+浓度0.05 g/L、接触时间40 min、pH值4、温度30 ℃;料液中Ni含量低于0.5 mg/L时达到深度除镍目的,满足制备5N5高纯钴产品溶液的要求,有助于实现湿法电解高纯金属的大规模工业化生产。
  • 李松,石忠宁,赵志彬
    摘要:
    铝电解过程阳极生成的气泡在排放过程中的运动带动电解质的流动,其流动行为影响氧化铝的溶解和金属的二次反应,对电解过程影响较大。采用透明槽进行铝电解实验,用高速照相机和摄像机记录电解过程中的气泡行为并进行分析。结果表明,气泡的生成分为两个阶段:第一个阶段为气泡在阳极底部的生长,第二个阶段为气泡脱离阳极底部在电解质中上升。在阳极电流密度0.7 A/cm2下电解,在气泡生长阶段阳极底部气泡层的最大厚度为0.4 cm,气泡生长到最大需要的时间为12 s,气泡脱离阳极底部在电解质中上升需要的时间为0.27 s。整个电解过程,阳极侧部小气泡不断长大、逸出,采用Matlab数学处理软件,用直方图均衡化方法处理摄像机拍摄的实验图像,可获得阳极侧壁的气泡的生成的清晰图像,用于深入观察和分析气泡的析出行为。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 谢海云,孙瑞,吴继宗,柳彦昊,封东霞,高利坤,刘榕鑫
    摘要:
    针对云南某冶炼厂的铜炉渣,其含铜2.21%,铜主要以硫化铜、氧化铜和金属铜形式赋存。对该铜炉渣采用细磨后,利用Z-200和烃油类药剂KYY进行强化捕收浮选,分析讨论了磨矿细度、药剂种类及用量和扫选次数对铜浮选回收的影响。试验结果表明,当磨矿细度为-45 μm占90%时,采用KYY作为辅助捕收剂与Z-200组合使用,浮选闭路试验获得品位为24.82%、回收率为88.03%的铜精矿产品,选别指标较好。
  • 李长斌,张国范,刘洪江,荀骆冰
    摘要:
    为实现黄铁矿和滑石更好地浮选分离,基于CMC对滑石抑制能力不强的弱点,在pH值为9的条件下,以CMC作为抑制剂,戊黄药作为捕收剂,探究了铜离子的加入对滑石和黄铁矿浮选的影响。结果表明,浮选过程中加入铜离子,在不影响黄铁矿浮选的情况下(浮选回收率90.8%),有效的抑制了滑石的浮选(浮选回收率由57.07%降低到8.99%)。另外还对CMC和铜离子加药顺序做了探究,发现铜离子在CMC前加入不影响黄铁矿的浮选,但更有利于滑石的抑制。
  • 杜玉艳
    摘要:
    国外某大型金矿,属低硫含砷石英长石型难选冶原生金矿石。通过对矿石特点、选冶试验研究结果的分析,密切结合项目具体实际,为保证项目总体建设方案更加合理,兼顾环保与矿山充填方案,选冶工艺设计采用了三段一闭路破碎、两段闭路磨矿、一段粗磨回路进行重选回收粗颗粒金,二段磨矿后采用一粗一精三扫的浮选流程,重浮金精矿细磨、两浸两洗、锌粉置换、金泥除杂精炼,最终产出成品金的工艺流程。生产实践证明,设计的工艺流程符合矿石性质,产出合格产品,在实际原矿品位比设计品位低27%的情况下,冶炼厂回收率及选冶总回收率达到甚至超过设计指标。特别是作为该国首例生产线,浮选金精矿锌粉置换工艺的成功实施,不仅可以处理本项目浮选金精矿,生产线富余能力还可以收购该国其他类似黄金矿山金精矿进行处理提金,为急需黄金储备的该国黄金行业的发展做出了积极的贡献。
  • 地质采矿与安全工程
  • 俞帅一,弓小平,齐锐,孙乾龙,李文亮,付鹏飞
    摘要:
    新疆阿尔泰南缘北塔山组火山岩较为发育。本文对新疆阿尔泰南缘默色克奥依一带北塔山组火山岩进行地球化学分析和年代学研究。研究表明:U-Pb锆石年龄为(384.3±4.0Ma)Ma,为中泥盆世;该组火山岩属于钾质钙碱性系列,全碱(Na2O+K2O=2.07%-6.49%)和YiO2(0.24%-0.64%)含量较低,K2O含量(1.11%-4.04%)变化较大,稀土元素含量(∑REE)较低。稀土元素显示其轻稀土富集且分馏不明显;δEu值均大于1,为Eu富集型;δCe值均小于1,为Ce亏损型。该组火山岩微量元素P明显富集,K、Rb、Ba等大离子亲石元素(LILE)略富集,亏损Ta、Zr、Hf、Ti等高场强元素(HISF)。结合前人研究,本文认为默色克奥依一带北塔山组火山岩形成于岛弧及与俯冲过程有关的活动大陆边缘造山带环境,为泥盆纪古大洋俯冲消减过程中,俯冲板片脱水产生的流体交代上覆地幔楔部分熔融的产物。
  • 刘 鹏,赵兴东,余 斌,曹 辉
    摘要:
    针对滨海基岩矿床安全开采合理隔离层厚度留设问题,基于材料力学、结构力学等共七种理论计算方法综合确定隔离层厚度,利用点柱式上向水平分层充填法建立三维数值计算模型,通过结合FLAC3D数值模拟软件,分析理论计算结果的合理性,研究不同中段开采充填情况下第四系底部的稳定性特征,最终得出安全开采所需的隔离层厚度必须在12m以上,合理的开采上限必须在-57m以上。通过分析数值计算模型第四系底部的沉降变形,发现第四系底部最大沉降集中于中间采场 ,最大沉降量为13.73mm。研究成果为滨海基岩矿床安全开采,提高资源回采率提供了有益指导。
  • 刘德峰,张臻悦,池汝安,席银龙,颜肃
    摘要:
    为了研究粒径对风化壳淋积型稀土矿强度特性的影响及其机理,以制备的四种粒径稀土矿样为研究对象,开展不同正应力下直剪实验和XRD实验,分析粒径对稀土矿石剪切强度的影响规律,揭示粒径对黏聚力与内摩擦角的影响作用机理。结果表明:同一正应力条件下,矿样剪切强度随粒径增大而增大,且剪切应力峰值出现的时间随粒径增大而变短;剪切位移随粒径增大而减小;利用回归分析方法,构建粒径与黏聚力和内摩擦角的关系模型;-0.075mm矿样中粘土矿物比例最大,颗粒表面间形成较厚的结合水膜,剪切强度最小,而+0.45mm矿样中石英和长石等非粘土矿物比例最大,颗粒间摩擦作用大,剪切强度最大。研究成果为预防和控制风化壳淋积型稀土矿边坡失稳提供理论依据。
  • 张明天,侯克鹏,吴雅菡,孙伟,刘磊,张盛友
    摘要:
    为掌握龙滩坝8#采场矿体在开采过程中地压的变化规律,在结合现场实际情况的同时,根据开挖揭露的地质条件,采用钻孔应力计、锚杆应力计、收敛计、多点位移计和声发射对采场矿柱、顶板及巷道变形情况进行监测,得到回采过程中矿柱、顶板、巷道的受力状况。掌握采场地压的变化规律,为矿体的开采设计提供参考。
  • 环境科学与工程
  • 侯永莉,曹明杰,郝喆
    摘要:
    开展4种铁矿排土场基质改良方法的现场修复实验;进行修复后的土壤理化性质、肥力性质、重金属污染特征,以及植被生长指标检测;确定了排土场生态修复效果的评价因子;利用灰色理论关联度分析法确定权重;根据各评价因子的指数进行统计学加权计算,最终得出生态修复效果评价指数。结果表明:40%粒径-5 mm排土场原矿土+60%黄土+刺槐的组合对排土场生态修复具有较好的效果,优于其它修复组合。建立的生态修复效果评价方法,较全面考虑了多种土壤和植被指标因素,对现场生态修复工程具有良好的借鉴和参考价值。
  • 韩承辉,谢伟芳
    摘要:
    为探究氧化石墨烯负载高铁酸钴(CoFe2O4/GO)纳米复合材料性质及其对水溶液中Pb(II)的去除效果,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、超导量子干涉仪(SQUID)、拉曼光谱及N2吸附对合成的CoFe2O4/GO纳米复合材料进行表征,利用可渗透反应墙对材料实用性进行探究,探索反应过程中不同酸度及温度对Pb(II)去除效果的影响,并利用动力学及等温吸附对CoFe2O4/GO纳米复合材料去除水溶液中Pb(II)的机理进行研究。结果表明,XRD表征发现GO的晶面及CoFe2O4的立方晶系尖晶石型结构。FTIR光谱显示Co-O和Fe-O振动,且CoFe2O4/GO表面含有大量-OH、-C=O、及-COO-等不饱和基团。SEM谱图观察到出CoFe2O4发生了部分团聚,且观察到存在一些空隙结构,其平均粒径为48.93 nm。XPS表征观察到CoFe2O4/GO表面含有C、O、Fe、Co等元素,且有Co2p存在。通过CoFe2O4/GO磁性表征,其饱和磁化强度约为27.01 emu/g。该复合材料D峰:G峰的比值较高,表明含有大量含氧基团。CoFe2O4/GO的BET比表面积为148.672 3 m2/g,孔径集中在3.93 nm左右。可反应渗透强处理模拟废水,在100 min后逐渐达到饱和,在4次内重复利用该材料可取的很好效果。pH值在8时为反应体系最优酸度,随着温度的升高,Pb(II)去除率随之增加,温度升高有利于吸附。Freundlich吸附等温方程及准二级动力学更适用于描述CoFe2O4/GO吸附Pb(II)的过程。可渗透反应墙结合CoFe2O4/GO纳米复合材料去除模拟废水中Pb(II)具有良好效果。
    材料制备与加工
  • 梁晓正,马玉新,李鸣铎,邢智博,白丽梅
    摘要:
    为解决氢氧化镁制备过程中存在的周期长、产品纯度低、形貌团聚等难题,探究了水化效果最佳的氧化镁活性条件,并在无外力、搅拌和超声三种环境下分别进行75 ℃,2 h常压水化反应制取氢氧化镁,分析了产物的纯度、形貌及粒度分布规律。结果表明:比表面积为4.59 m2/g的氧化镁原料水化速率适中,所得产物为主要为0.5~3.5 μm细颗粒,且最大体积含量高达12%,仅存在少量100~130 μm的大颗粒,在水化速率和产品粒度上均最佳。但无外力作用时水化产物纯度不够,氢氧化镁含量仅为35.6%,含有大量氧化镁杂质,团聚现象严重,产物粒度分布范围大,颗粒尺寸不均更是证实存在团聚现象;在搅拌作用下虽加快了水化反应,使氢氧化镁含量提高至55.9%,但加剧了氢氧化镁的团聚,使粒度变粗;超声作用克服了氧化镁的团聚问题,由于团聚现象微弱,氧化镁完全裸露在反应液中,加快反应速率的同时,也实现了氧化镁100%的转化率,保证了产品纯度和粒度,提高了产品分散性。
  • 项雁玲,包礼
    摘要:
    将Ti-TiCN与Al-Ti-B细化剂对比,研究了Ti-TiCN复合细化剂的抗Zr“中毒”性能,并探究新细化工艺能否改善“中毒”现象。研究发现:在Al-Zr合金中添加质量百分数0.3%Al-Ti-B的铝锭在730 ℃经5 min保温后晶粒尺寸已经增加至毫米级,而添加质量百分数0.3%Ti-TiCN的合金在相同温度下保温60 min后,晶粒仅长大至200 μm左右,说明Ti-TiCN细化剂具有更好的抗Zr“中毒”性能。通过在Al-Zr合金中单独添加Ti,发现Zr“中毒”现象与TiAl3相失去形核作用有很大关系。因此,先添加细化剂后添加Zr,可以改善合金的Zr“中毒”现象。
  • 郝萍,张岩,张述凡,徐荣正
    摘要:
    综述了目前关于改善搅拌摩擦焊搭接焊(FSLW)接头界面畸变的相关技术与方法,分析了各种技术与方法的特点、目前存在的不足以及展望了未来发展的方向。研究现状表明,通过焊接工艺参数的优化,可以在一定程度上降低界面的畸变程度,但是焊接参数与界面畸变特征之间的关联规律尚未厘清,因此仅通过工艺参数的调整很难从根本上解决接头的畸变问题;通过采用不同的搅拌工具进行FSLW,是一种可以改变焊接过程中材料流动,从而获得低畸变界面的有效方法,但是目前焊接工具改善界面畸变的效果,还过于依赖焊接参数的匹配,并且对于焊接工具如何改变界面流动的机制尚不清楚;通过复合焊接技术能在一定程度上降低FSLW接头中的界面畸变对接头性能的不利影响,但是工艺较为复杂,限制了其工程化应用。因此,设计、制备能够在较宽参数区间获得低畸变界面的搅拌工具,并研究其在焊接过程中的材料流动机制,是未来从根本上解决FSLW接头界面畸变、获得高质量接头的有效途径与方法,也是今后FSLW领域的重要研究与发展方向。
  • 马昊鹏,邓暄,李好义,焦志伟,杨卫民
    摘要:
    初步探究了一种基于电化学沉积法的金属3D打印技术,其原理为利用金属离子溶液在成型平台上有序排布,对离子溶液和平台施以直流电场作用时金属离子在成型平台上发生还原反应形成金属沉积层,沉积物逐层叠加进而形成微米尺度的金属3D打印制品。研究了该工艺的三维成型可行性和不同堆叠层数对制品形貌的影响,同时也提出了该工艺尚待解决的问题和相应的改进方法,为金属3D打印领域提供了一种创新的低成本的微米尺度制品加工工艺和解决方案。
  • 贺毅强,徐虎林,任昌旭,钱晨晨,冯文
    摘要:
    综述了高熵合金制备方法的最新研究进展,并对成形方式按固、液、气三相进行分类,对比讨论了每种方法的制备过程、工艺特点以及所制备的高熵合金的特性,最后对高熵合金制备方法的发展趋势进行了展望。
  • 王克良,黄禹,李静,连明磊,范佳鑫
    摘要:
    基于第一性原理计算,研究了Ga、N、P、Sb元素分别掺杂本征砷烯材料对SO2气体的吸附特性。结果表明,Ga掺杂的砷烯表现为直接带隙半导体;本征砷烯以及P、Sb掺杂的砷烯对SO2呈较弱的物理吸附,N掺杂的砷烯在4种体系中展现出最大的吸附能,为-0.867 eV,不利于SO2解吸;Ga掺杂的砷烯对SO2具有适中的吸附能,为-0.693 eV,同时,吸附SO2前后带隙值变化最显著(0.957 eV),有望作为高效检测SO2的气敏材料。
  • 提取冶金与化学工程
  • 黄立强,刘战伟,颜恒维,秦 博,刘瑛鑫
    摘要:
    分析了不同电解质组成对铝电解质体系(主要包含NaF-AlF3、KF-AlF3和NaF-KF-AlF3体系)的初晶温度、氧化铝溶解度及电导率等物理化学性质的影响。指出在低温条件下NaF-AlF3电解体系表现出氧化铝溶解性能较差的缺点;KF-AlF3体系相较于NaF-AlF3体系具有较好的氧化铝溶解性能,但电导率较低,且电解原料中含有钠,随着电解的进行,钠在电解质中不断累积,导致该体系不可避免的变为NaF-KF-AlF3体系;NaF-KF-AlF3体系具有较低的初晶温度,良好的氧化铝溶解性能和电导率,还可以解决钠在电解质中累积带来的问题。因此,NaF-KF-AlF3体系在低温铝电解上是比较有希望得到工业应用的体系。此外,还着重综述了NaF-KF-AlF3体系的研究进展,并探讨了该体系存在的问题及今后的发展方向。
  • 刘丹,贺昕,滕海涛
    摘要:
    研究了TP207树脂在氯化钴电解液中深度净化除镍工艺,考察了该树脂不同工艺条件下对镍的吸附性能。结果表明,随接触时间的增加、料液pH值减小和温度的升高,树脂对镍的交换容量增大,料液中Ni2+浓度对交换容量有影响。镍吸附最佳条件为:料液中Ni2+浓度0.05 g/L、接触时间40 min、pH值4、温度30 ℃;料液中Ni含量低于0.5 mg/L时达到深度除镍目的,满足制备5N5高纯钴产品溶液的要求,有助于实现湿法电解高纯金属的大规模工业化生产。
  • 李松,石忠宁,赵志彬
    摘要:
    铝电解过程阳极生成的气泡在排放过程中的运动带动电解质的流动,其流动行为影响氧化铝的溶解和金属的二次反应,对电解过程影响较大。采用透明槽进行铝电解实验,用高速照相机和摄像机记录电解过程中的气泡行为并进行分析。结果表明,气泡的生成分为两个阶段:第一个阶段为气泡在阳极底部的生长,第二个阶段为气泡脱离阳极底部在电解质中上升。在阳极电流密度0.7 A/cm2下电解,在气泡生长阶段阳极底部气泡层的最大厚度为0.4 cm,气泡生长到最大需要的时间为12 s,气泡脱离阳极底部在电解质中上升需要的时间为0.27 s。整个电解过程,阳极侧部小气泡不断长大、逸出,采用Matlab数学处理软件,用直方图均衡化方法处理摄像机拍摄的实验图像,可获得阳极侧壁的气泡的生成的清晰图像,用于深入观察和分析气泡的析出行为。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 谢海云,孙瑞,吴继宗,柳彦昊,封东霞,高利坤,刘榕鑫
    摘要:
    针对云南某冶炼厂的铜炉渣,其含铜2.21%,铜主要以硫化铜、氧化铜和金属铜形式赋存。对该铜炉渣采用细磨后,利用Z-200和烃油类药剂KYY进行强化捕收浮选,分析讨论了磨矿细度、药剂种类及用量和扫选次数对铜浮选回收的影响。试验结果表明,当磨矿细度为-45 μm占90%时,采用KYY作为辅助捕收剂与Z-200组合使用,浮选闭路试验获得品位为24.82%、回收率为88.03%的铜精矿产品,选别指标较好。
  • 李长斌,张国范,刘洪江,荀骆冰
    摘要:
    为实现黄铁矿和滑石更好地浮选分离,基于CMC对滑石抑制能力不强的弱点,在pH值为9的条件下,以CMC作为抑制剂,戊黄药作为捕收剂,探究了铜离子的加入对滑石和黄铁矿浮选的影响。结果表明,浮选过程中加入铜离子,在不影响黄铁矿浮选的情况下(浮选回收率90.8%),有效的抑制了滑石的浮选(浮选回收率由57.07%降低到8.99%)。另外还对CMC和铜离子加药顺序做了探究,发现铜离子在CMC前加入不影响黄铁矿的浮选,但更有利于滑石的抑制。
  • 杜玉艳
    摘要:
    国外某大型金矿,属低硫含砷石英长石型难选冶原生金矿石。通过对矿石特点、选冶试验研究结果的分析,密切结合项目具体实际,为保证项目总体建设方案更加合理,兼顾环保与矿山充填方案,选冶工艺设计采用了三段一闭路破碎、两段闭路磨矿、一段粗磨回路进行重选回收粗颗粒金,二段磨矿后采用一粗一精三扫的浮选流程,重浮金精矿细磨、两浸两洗、锌粉置换、金泥除杂精炼,最终产出成品金的工艺流程。生产实践证明,设计的工艺流程符合矿石性质,产出合格产品,在实际原矿品位比设计品位低27%的情况下,冶炼厂回收率及选冶总回收率达到甚至超过设计指标。特别是作为该国首例生产线,浮选金精矿锌粉置换工艺的成功实施,不仅可以处理本项目浮选金精矿,生产线富余能力还可以收购该国其他类似黄金矿山金精矿进行处理提金,为急需黄金储备的该国黄金行业的发展做出了积极的贡献。
  • 地质采矿与安全工程
  • 俞帅一,弓小平,齐锐,孙乾龙,李文亮,付鹏飞
    摘要:
    新疆阿尔泰南缘北塔山组火山岩较为发育。本文对新疆阿尔泰南缘默色克奥依一带北塔山组火山岩进行地球化学分析和年代学研究。研究表明:U-Pb锆石年龄为(384.3±4.0Ma)Ma,为中泥盆世;该组火山岩属于钾质钙碱性系列,全碱(Na2O+K2O=2.07%-6.49%)和YiO2(0.24%-0.64%)含量较低,K2O含量(1.11%-4.04%)变化较大,稀土元素含量(∑REE)较低。稀土元素显示其轻稀土富集且分馏不明显;δEu值均大于1,为Eu富集型;δCe值均小于1,为Ce亏损型。该组火山岩微量元素P明显富集,K、Rb、Ba等大离子亲石元素(LILE)略富集,亏损Ta、Zr、Hf、Ti等高场强元素(HISF)。结合前人研究,本文认为默色克奥依一带北塔山组火山岩形成于岛弧及与俯冲过程有关的活动大陆边缘造山带环境,为泥盆纪古大洋俯冲消减过程中,俯冲板片脱水产生的流体交代上覆地幔楔部分熔融的产物。
  • 刘 鹏,赵兴东,余 斌,曹 辉
    摘要:
    针对滨海基岩矿床安全开采合理隔离层厚度留设问题,基于材料力学、结构力学等共七种理论计算方法综合确定隔离层厚度,利用点柱式上向水平分层充填法建立三维数值计算模型,通过结合FLAC3D数值模拟软件,分析理论计算结果的合理性,研究不同中段开采充填情况下第四系底部的稳定性特征,最终得出安全开采所需的隔离层厚度必须在12m以上,合理的开采上限必须在-57m以上。通过分析数值计算模型第四系底部的沉降变形,发现第四系底部最大沉降集中于中间采场 ,最大沉降量为13.73mm。研究成果为滨海基岩矿床安全开采,提高资源回采率提供了有益指导。
  • 刘德峰,张臻悦,池汝安,席银龙,颜肃
    摘要:
    为了研究粒径对风化壳淋积型稀土矿强度特性的影响及其机理,以制备的四种粒径稀土矿样为研究对象,开展不同正应力下直剪实验和XRD实验,分析粒径对稀土矿石剪切强度的影响规律,揭示粒径对黏聚力与内摩擦角的影响作用机理。结果表明:同一正应力条件下,矿样剪切强度随粒径增大而增大,且剪切应力峰值出现的时间随粒径增大而变短;剪切位移随粒径增大而减小;利用回归分析方法,构建粒径与黏聚力和内摩擦角的关系模型;-0.075mm矿样中粘土矿物比例最大,颗粒表面间形成较厚的结合水膜,剪切强度最小,而+0.45mm矿样中石英和长石等非粘土矿物比例最大,颗粒间摩擦作用大,剪切强度最大。研究成果为预防和控制风化壳淋积型稀土矿边坡失稳提供理论依据。
  • 张明天,侯克鹏,吴雅菡,孙伟,刘磊,张盛友
    摘要:
    为掌握龙滩坝8#采场矿体在开采过程中地压的变化规律,在结合现场实际情况的同时,根据开挖揭露的地质条件,采用钻孔应力计、锚杆应力计、收敛计、多点位移计和声发射对采场矿柱、顶板及巷道变形情况进行监测,得到回采过程中矿柱、顶板、巷道的受力状况。掌握采场地压的变化规律,为矿体的开采设计提供参考。
  • 环境科学与工程
  • 侯永莉,曹明杰,郝喆
    摘要:
    开展4种铁矿排土场基质改良方法的现场修复实验;进行修复后的土壤理化性质、肥力性质、重金属污染特征,以及植被生长指标检测;确定了排土场生态修复效果的评价因子;利用灰色理论关联度分析法确定权重;根据各评价因子的指数进行统计学加权计算,最终得出生态修复效果评价指数。结果表明:40%粒径-5 mm排土场原矿土+60%黄土+刺槐的组合对排土场生态修复具有较好的效果,优于其它修复组合。建立的生态修复效果评价方法,较全面考虑了多种土壤和植被指标因素,对现场生态修复工程具有良好的借鉴和参考价值。
  • 韩承辉,谢伟芳
    摘要:
    为探究氧化石墨烯负载高铁酸钴(CoFe2O4/GO)纳米复合材料性质及其对水溶液中Pb(II)的去除效果,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、超导量子干涉仪(SQUID)、拉曼光谱及N2吸附对合成的CoFe2O4/GO纳米复合材料进行表征,利用可渗透反应墙对材料实用性进行探究,探索反应过程中不同酸度及温度对Pb(II)去除效果的影响,并利用动力学及等温吸附对CoFe2O4/GO纳米复合材料去除水溶液中Pb(II)的机理进行研究。结果表明,XRD表征发现GO的晶面及CoFe2O4的立方晶系尖晶石型结构。FTIR光谱显示Co-O和Fe-O振动,且CoFe2O4/GO表面含有大量-OH、-C=O、及-COO-等不饱和基团。SEM谱图观察到出CoFe2O4发生了部分团聚,且观察到存在一些空隙结构,其平均粒径为48.93 nm。XPS表征观察到CoFe2O4/GO表面含有C、O、Fe、Co等元素,且有Co2p存在。通过CoFe2O4/GO磁性表征,其饱和磁化强度约为27.01 emu/g。该复合材料D峰:G峰的比值较高,表明含有大量含氧基团。CoFe2O4/GO的BET比表面积为148.672 3 m2/g,孔径集中在3.93 nm左右。可反应渗透强处理模拟废水,在100 min后逐渐达到饱和,在4次内重复利用该材料可取的很好效果。pH值在8时为反应体系最优酸度,随着温度的升高,Pb(II)去除率随之增加,温度升高有利于吸附。Freundlich吸附等温方程及准二级动力学更适用于描述CoFe2O4/GO吸附Pb(II)的过程。可渗透反应墙结合CoFe2O4/GO纳米复合材料去除模拟废水中Pb(II)具有良好效果。

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