2022第1期目录
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    提取冶金与化学工程
  • 王世定,李红娟
    摘要:
    H2S(g)对含锡铁精矿进行还原硫化焙烧,可实现物料中锡的有效脱除。以热力学分析为基础,对含锡铁精矿中铁、锡物相的转变规律及脱锡机理进行了研究。结果表明:H2S(g)通过自身热分解反应生成H2(g)和S2(g)后,S2(g)优先与Fe3O4发生还原硫化反应生成Fe7S8, H2(g)则与SnO2优先发生还原反应生成Sn(l)。在焙烧系统中引入CO(g),可促进SnO2的还原和硫化。在混合气体(60vol% CO(g) + 40vol% H2S(g))流量70 mL/min、焙烧温度1000℃、焙烧时间20 min以及锡铁精矿粒度74μm的实验条件下,含锡铁精矿中Sn脱除率可以达到95.34%。
  • 朱立国,孔令鑫,徐俊杰,徐宝强,游彦军,杨斌,李一夫
    摘要:
    针对现有钛废料脱氧方法存在效率低、金属/熔盐分离困难等问题,本研究提出了一种以Ho作脱氧剂,在Ho/Ho2O3和Ho/HoOCl/HoCl3平衡下直接脱除钛废料中固溶氧的新方法。热力学计算结果表明:1200K条件下,Ho/Ho2O3和Ho/HoOCl/HoCl3平衡的脱氧极限分别为280 ppm O和12 ppm O。实验结果表明:在1200 K下,Ho/Ho2O3平衡脱氧极限为420 ppm O,随着Ho2O3含量的降低,脱氧极限降低;相同温度下,Ho/HoOCl/HoCl3平衡的脱氧极限为180 ppm O,远低于Ho/Ho2O3平衡的脱氧极限,并且随着HoOCl含量的降低,脱氧极限降低,表明HoOCl的生成(2/3Ho (s) + O(in β-Ti, 1 wt %) + 1/3HoCl3(l) = HoOCl (s))有效促进金属Ho深度脱氧。理论及实验结果证明,以Ho作脱氧剂,借助HoOCl的生成可有效脱除钛废料中的固溶氧。基于上述研究结果,本研究提出了一种绿色高效脱氧新工艺。
  • 地质采矿与安全工程
  • 吴峰
    摘要:
    为提高尾矿库稳定性评估工作精准度,将可变模糊集理论引入到尾矿库稳定性评中,建立了基于博弈论-可变模糊集的综合评估模型。在综合考虑了尾矿库失稳原因及自然因素和管理因素等6个方面的基础上,选取了17个指标构建了综合评价指标体系;采用G1-CV法分别确定指标主观权重和客观权重,并基于博弈论计算指标综合权重,通过计算单指标相对隶属度和综合特征值,对河南省栾川县3个尾矿库进行稳定性等级评估,并与云模型和未确知测度理论评估结果相比较。结果表明,本文所建立的综合评价模型评估结果合理可靠,与实际情况相符合,为尾矿库稳定性评估工作提供一种新方法。
  • 材料制备与加工
  • 彭成章,彭昭玮
    摘要:
    用304不锈钢球和氧化铝球做对偶件,研究了铜锰铝合金在H2SO4、NaCl和NaOH溶液中的摩擦磨损性能。结果表明:以不锈钢球为对偶件时,在H2SO4溶液中合金产生了严重的粘着磨损,摩擦因数大;在NaCl溶液中合金磨损表面发生氯脆,导致表层材料脆性剥落;在NaOH溶液中合金发生了溶解和氧化反应,磨损机制为腐蚀+磨粒磨损,磨损表面较光滑,摩擦因数小。以氧化铝球为对偶件时,由于氧化铝与合金的相溶性差,防止了配副间产生粘着,以致剪切应力减小,脆性剥落得到抑制,显著降低了合金在H2SO4和NaCl两种溶液中的摩擦因数和磨损率;但在NaOH溶液中配副材料对合金的磨损性能影响不大。
  • 张晓东,霍广鹏,杜晓丽,虞澜
    摘要:
    采用固相反应法制备了四方Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ(x=0~1.0)多晶。用热重-差示扫描量热分析,X射线衍射研究了多晶的有序化相变及结构。在固溶范围内(x=0~0.4),观察到有序峰(103)和(215),说明四方Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ多晶为超结构,这是由于合成时在1000℃以上发生了吸氧(δ)有序化相变;当x=0.6~1.0时,978℃时在晶界处形成了单斜杂相,破坏了Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ多晶的有序。当x=0~0.4时,多晶呈半导体输运行为。随着Cu掺杂量的增加,Co4+提供的空穴载流子浓度增大,电阻率明显下降;由于Cu的固溶,自旋熵增加,载流子浓度和自旋熵的共同作用使x=0~0.2多晶的热电势不变,x=0.4的热电势降低。并且Cu掺杂导致的晶格畸变使Co3+离子由高自旋态转变为高/低自旋混合态,磁化强度和铁磁转变温度(Tc)降低,磁结构由G-型反铁磁转变为铁磁。在进行二次烧结后,300K时电阻率明显降低,热电势为一次烧结的2倍,可能是二次烧结使多晶的有序化程度增大,提高了铁磁有序排列。
  • 提取冶金与化学工程
  • 徐文珍,李灿华,于巧娣,查雨虹,张龙,黄贞益
    摘要:
    近年来,随着氧化铝工业发展,造成赤泥大量堆积,严重污染生态环境。实验以拜耳法赤泥为原料,通过氢气预还原,再配碳二次还原,最后磁选,探究还原过程中氢气流速、还原温度、配碳量、保温时间等因素对还原铁粉回收率和品位的影响。结果表明,在赤泥与碳酸钠质量比为100:5,氢气流速2600mL/min,温度1000℃,焙烧时间120min,碳粉与一次还原后的赤泥质量比为1:5的条件下,得到品位为93.19%,回收率为79.53%的还原铁粉,所得产品可直接用于粉末冶金领域及钛白粉行业。
  • 材料制备与加工
  • 耿娟娟,李争显,王浩楠,吕海兵,张长伟
    摘要:
    为获得组织结构及界面结合性能优异的铌薄膜,采用直流偏压二极溅射技术在无氧铜表面溅射制备铌薄膜,借助SEM、AFM、XPS、划痕仪等分析衬底温度对膜层组织结构和界面结合能力的影响。结果表明:随衬底温度的提高,铌薄膜表面的颗粒尺寸增大,表面粗糙度由Ra 27.6 nm增加到Ra 65.3 nm,薄膜厚度从2.832 μm增加到6.021 μm。随衬底温度的提高,氧化现象减弱,衬底温度在400 ℃条件下制备的膜层中氧含量最低,仅占7.47%,膜层中仅有轻微的氧化现象,说明溅射所制备的铌薄膜的纯度较高,膜层中的杂质含量少。衬底温度改变时,铌薄膜与基体的界面结合能力没有发生明显的变化,界面结合强度均高于50 N。
  • 弋诗文,李解,张文浩,祖鹏,李敏,武靖轩
    摘要:
    采用机械合金化结合微波烧结制备钡铁氧体,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和振动样品磁强计(VSM)对钡铁氧体制备过程的组织和性能进行分析。实验表明:在高能球磨初期,颗粒粒径减小,粉体得到细化,随球磨时间延长,部分BaCO3固溶于Fe2O3中形成固溶体;高能球磨40h的物料,经微波烧结900℃,烧结材料组织均匀,晶粒得到充分生长,有明显的六角结构生成,饱和磁化强度为53.7emu/g,矫顽力为5617.9Oe;相比于传统烧结,微波烧结制备的钡铁氧体磁性能与之相近,但烧结温度降低了100℃,且样品的颗粒大小更均匀,烧结时间更短。
  • 刘梦佳,余昌强,刘晓文,汪芃
    摘要:
    本研究通过一步水热法制备了MoS2-石墨烯-电气石(MoS2-GR-T)复合光催化剂。拉曼光谱显示氧化石墨烯被还原为石墨烯。紫外可见漫反射光谱分析表明,MoS2、MoS2- T和MoS2-GR-T样品的带隙能量分别为2.01 eV、1.91 eV和1.79 eV,发现电气石的引入降低了禁带宽度。以罗丹明B染料为模型,在氙灯照射下证明了其光催化性能。与MoS2和MoS2-GR相比,MoS2-石墨烯-电气石(MoS2- GR -T)复合材料表现出更好的光催化降解活性,在光照60 min时达93.9%。MoS2-GR-T复合材料的光催化活性增强主要是由于其暴露的吸附-光催化活性位点,提高了光吸附能力,提高了电荷分离效率。本研究表明,无金属助催化剂与极性矿物偶联可以提高光催化剂的电荷效率。
  • 提取冶金与化学工程
  • 世仙果,李兴彬,魏昶,邓志敢,李旻廷,樊刚
    摘要:
    为解决湿法炼锌硫酸锌溶液中传统溶剂萃取回收铟过程需使用高浓度盐酸反萃,且反萃后贫有机相中夹带氯离子危害湿法炼锌的难题。本文采用P204-TOPO混合萃取体系从含铟浸出液中选择性萃取铟,载铟有机相采用硫酸反萃,实现无氯体系回收铟。研究发现,混合体系萃取铟过程属于阳离子交换,TOPO与P204发生缔合作用,减弱了P204与铟离子生成的萃合物稳定性,有利于提高其反萃性能。研究了萃取剂浓度、反应时间、硫酸浓度和温度等条件对铟萃取的影响,结果表明在萃取剂组成为10% P204-4%TOPO-86%磺化煤油,反应时间5min,硫酸浓度20g/L,相比O/A为1/1,25℃的条件下,铟的萃取率为97.24%,锌、铁的萃取率均低于5%。采用6 mol/L硫酸作为反萃剂,在相比O/A为1/1,反萃时间15min的条件下,铟、锌、铁的反萃率分别为99.80%、93.53%和95.66%,贫有机相中不含氯离子,洗涤后可循环使用。
  • 地质采矿与安全工程
  • 姜明伟,刘焕新,王玺,范玉赟,刘兴全,贾瀚文
    摘要:
    针对传统岩体结构信息测量方法工作效率低岩体结构信息不准确、劳动强度大危险系数大等问题,利用Sirovision岩石三维遥感测量系统对岩体结构面信息测量方法进行了研究。以沂南金矿-540中段左叉穿巷为工程背景,进行岩体结构面调查和岩体结构面数字化识别,对岩体结构面的产状、产状分布规律、优势节理等进行了分析,并根据岩石RMR和Q分级方法对-540中段岩体质量分级。综合分析得到该区域岩体为Ⅲ级一般岩体的结论,并根据岩体分级结果对该区域提出相应支护方案,通过数值模拟结果发现该支护方案可将巷道顶板位移量控制在100mm范围内,满足矿山安全生产要求。
  • 提取冶金与化学工程
  • 崔鹏媛,沈庆峰,俞小花,杨帆,谢刚,金玉芬,金贵忠
    摘要:
    首先采用碱浸法在硫化钠与氢氧化钠体系中选择性浸出黝铜矿中的锑,然后以碱浸液为原料,采用高温高压氧化沉淀生成锑酸钠,分别研究了碱浸工艺参数对锑浸出率和沉锑工艺参数对锑酸钠沉淀率的影响。结果表明,黝铜矿在常温常压下浸出率仅为45%,远低于高温加压碱浸时的浸出率;黝铜矿在高温高压下浸出分离锑的最佳条件为:浸出温度150 ℃、浸出时间6 h、固液比6∶1、硫化钠浓度120 g/L、氢氧化钠浓度80 g/L,在此条件下,锑的浸出率达到79%以上;黝铜矿浸出液高温高压氧化制备锑酸钠最佳反应条件为:反应时间2 h、氢氧化钠过量系数1.6、氧气压力0.8 MPa、温度150 ℃,沉锑率可高达98%以上。对该方法制备的锑酸钠进行分析,从产品质量、粒径、形貌上都满足工业需求。
  • 邓志敢,杨源,樊刚,魏昶,孙朴,朱应旭
    摘要:
    湿法炼锌过程赤铁矿法沉铁渣可通过高温水热反应制备高附加值的氧化铁红。为揭示赤铁矿沉铁渣在高温水热转化过程中氧化铁、碱式硫酸铁、铁钒等的行为特点,采用热力学计算与试验研究相结合的分析方式,对高温水热反应过程中各物质的热稳定性进行研究。结果表明,在温度为180~260℃下,铁钒和碱式硫酸铁热稳定性差,氧化铁的热稳定性强,高温水热条件有利于铁钒的分解、三价铁水解生成氧化铁、碱式硫酸铁转化为氧化铁。经220℃高温水热反应后,铁含量提高到了66.83%,其中97.79%的铁为氧化铁,氧化铁含量达到93.36%,但仍有0.79%的S以碱式硫酸铁的形式存在,0.18%的锌和小于0.002 %的钾、钠以物理夹杂的形式存在。
  • 地质采矿与安全工程
  • 张友锋,付玉华
    摘要:
    一步骤胶结充填体为二步骤矿柱回采提供支撑,充填体由三轴受力转为单轴受力状态,其稳定性对采场安全至关重要。为此本文对比分析了单次(单轴)和两次(三轴加单轴)压缩对不同灰砂比胶结充填体应力应变曲线、强度特征、能耗特征及破坏模式。结果表明:单次比两次具有更明显压密阶段、更高线弹性阶段,增大围压使两次充填体压密阶段减小、线弹性阶段和屈服阶段延长、弹模增大;灰砂比1:12直接进入线弹性变形阶段,但低围压各阶段水平大于高围压。1:12峰值强度随围压增大而下降、1:8先增后降、1:4增大而增大,1:8存在强度最优值;1:4和1:12两次充填体受围压影响较小,强度占比在26.05%~58.79%,1:8则高达89.92%和93.51%。两次压缩和灰砂比降低造成充填体能量值下降,增大围压使峰前总能量占比上升、峰前应变能缓慢增加;1:4和1:8,增大围压提高峰前储能极限,1:12则先降后增。试样裂纹表现为平行和竖直,两次压缩使充填体破碎程度提高,增大围压维持完整性,试样二次压缩破坏路径沿首次路径发生,破坏位置发生在上部。
  • 彭啸鹏,郭利杰,陈鑫政
    摘要:
    通常认为充填配比固定时,尾砂充填料浆浓度决定充填体强度。但该观点未能考虑到料浆泌水对充填体造成的影响。本次研究利用测试模具,测试并分析了不同配比与粒级组成的尾砂料浆泌水特性及其对充填体的影响。研究发现:①少量水泥添加即可显著抑制料浆泌水,采用微胶充填可实现充填采场泌水控制;②料浆泌水将显著降低不同初始浓度料浆间的浓度差。但泌水后各充填体间的体积含水率仍存在明显差异,即各充填体的孔隙率仍存在一定差异。③充填骨料的粒级组成越接近,粒径越单一,泌水后料浆浓度与充填体体积含水率差异也越小。因此,仅以充填浓度作为评价充填体强度的标准存在不足。
  • 环境科学与工程
  • 丁德馨,董雪,张辉,成浩,胡南,王永东,戴仲然,马建洪
    摘要:
    本文先构建一电动修复单元,研究修复时长、电解液及电压梯度对电动修复铀污染土壤的影响,结果表明,在修复时长为7天、电解液为0.1 mol/L柠檬酸与0.03 mol/L氯化铁混合液、电压梯度为1 V/cm及电极为石墨电极的条件下,该电动修复单元的修复效果达到最优;再在此基础上,向此电动修复单元接种氧化硫硫杆菌,构建一微生物-电动修复单元,研究微生物对电动修复铀污染土壤的强化作用,结果表明,电动修复单元与微生物-电动修复单元中铀的去除率分别为65.12%和70.68%。本项研究表明,氧化硫硫杆菌对电动修复铀污染土壤具有显著的强化作用,微生物-电动修复是一种有发展前景的强化方法。
  • 材料制备与加工
  • 雷越,臧金鑫,邢清源,王任
    摘要:
    采用光学显微镜、电子万能试验机、透射电子显微镜等分析测试手段研究了第二级时效对7085铝合金δ230厚板力学性能及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:在第一级时效为120 ℃/ 6 h时,7085铝合金厚板最优的第二级时效制度为155 ℃/ 24 h ~ 28 h。此时合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率最高为516 MPa,485 MPa,13.9 %,电导率达到42.1 % IACS。7085铝合金在第二级时效过程中主要析出相为η,和η相,随第二级时效温度的提高和时效时间的延长,晶界析出相逐渐呈断续分布,耐晶间腐蚀性能提高。在最优第二级时效155 ℃/ 24 h ~ 28 h时,晶间腐蚀最大深度为92.3 um,腐蚀评级3级。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 叶岳华,吴熙群,李成必,王立刚,宋振国,高希宇
    摘要:
    影响选矿指标和工艺的因素很多,包括矿床类型、矿石性质、矿物组成等矿石本身固有因素,即基因属性;还包括选别过程的磨矿细度、药剂制度、浮选时间等操作因素。文章针对有色金属矿石中常见的伴生脉石矿物——滑石对铜硫矿选矿的影响进行了探讨和分析,同时,针对含滑石铜硫矿的典型选矿工艺进行了梳理和总结。
  • 地质采矿与安全工程
  • 赵允坤,胡 军,杨 斌
    摘要:
    边坡稳定性受多种复杂因素影响,传统算法很难得到高精度预测结果,为了及时准确地对边坡稳定性做出可靠性分析,提出了改进粒子群优化极限学习机(IPSO-ELM)模型并应用于边坡稳定性预测实例中。首先在粒子群算法(PSO)的基础上,为克服在寻优过程中易出现局部最优的问题,引入自适应权重法,将改进粒子群算法(IPSO)对极限学习机(ELM)的输入权值和隐层偏置进行优化,大大提高了ELM模型的泛化能力和预测精度,然后将IPSO-ELM模型、PSO-ELM模型和ELM模型的预测值与真实值对比分析,结果表明IPSO-ELM模型预测值趋近于真实值,有较高的预测精度,验证了IPSO-ELM模型在评价边坡稳定性中的可行性和有效性。
  • 环境科学与工程
  • 翟紫含,王立威,周妍,张杰
    摘要:
    党的十九大报告提出统筹山水林田湖草系统治理,对我国开展生态文明建设提出了新要求。矿山作为“山水林田湖草”中的重要元素之一,其生态环境质量直接影响山上山下、乃至流域上下游的生境质量。在不同类型的矿山中,稀土矿山由于稀土富存、稀有且产品价值高,是我国重要的战略资源集中地。其中,离子型稀土矿富含我国独有的中重稀土资源,被列为国家保护性开采的特定矿种。但是,由于保护性开采相关制度滞后、无序开采及离子型稀土矿山开采工艺、冶炼技术等特殊性,导致矿山生态环境破坏严重,生态修复治理难度较大。本研究在系统梳理离子型稀土矿开采工艺技术及由此产生的环境问题基础上,总结不同修复技术的特点及适用范围,提出面向流域的离子型稀土矿山生态保护修复的思路与建议。以赣江流域为例,总结赣江流域离子型稀土矿山生态保护修复的实践经验,提炼生态保护修复模式,为我国离子型稀土矿山开展流域生态保护修复工作提供参考。
    提取冶金与化学工程
  • 王世定,李红娟
    摘要:
    H2S(g)对含锡铁精矿进行还原硫化焙烧,可实现物料中锡的有效脱除。以热力学分析为基础,对含锡铁精矿中铁、锡物相的转变规律及脱锡机理进行了研究。结果表明:H2S(g)通过自身热分解反应生成H2(g)和S2(g)后,S2(g)优先与Fe3O4发生还原硫化反应生成Fe7S8, H2(g)则与SnO2优先发生还原反应生成Sn(l)。在焙烧系统中引入CO(g),可促进SnO2的还原和硫化。在混合气体(60vol% CO(g) + 40vol% H2S(g))流量70 mL/min、焙烧温度1000℃、焙烧时间20 min以及锡铁精矿粒度74μm的实验条件下,含锡铁精矿中Sn脱除率可以达到95.34%。
  • 朱立国,孔令鑫,徐俊杰,徐宝强,游彦军,杨斌,李一夫
    摘要:
    针对现有钛废料脱氧方法存在效率低、金属/熔盐分离困难等问题,本研究提出了一种以Ho作脱氧剂,在Ho/Ho2O3和Ho/HoOCl/HoCl3平衡下直接脱除钛废料中固溶氧的新方法。热力学计算结果表明:1200K条件下,Ho/Ho2O3和Ho/HoOCl/HoCl3平衡的脱氧极限分别为280 ppm O和12 ppm O。实验结果表明:在1200 K下,Ho/Ho2O3平衡脱氧极限为420 ppm O,随着Ho2O3含量的降低,脱氧极限降低;相同温度下,Ho/HoOCl/HoCl3平衡的脱氧极限为180 ppm O,远低于Ho/Ho2O3平衡的脱氧极限,并且随着HoOCl含量的降低,脱氧极限降低,表明HoOCl的生成(2/3Ho (s) + O(in β-Ti, 1 wt %) + 1/3HoCl3(l) = HoOCl (s))有效促进金属Ho深度脱氧。理论及实验结果证明,以Ho作脱氧剂,借助HoOCl的生成可有效脱除钛废料中的固溶氧。基于上述研究结果,本研究提出了一种绿色高效脱氧新工艺。
  • 地质采矿与安全工程
  • 吴峰
    摘要:
    为提高尾矿库稳定性评估工作精准度,将可变模糊集理论引入到尾矿库稳定性评中,建立了基于博弈论-可变模糊集的综合评估模型。在综合考虑了尾矿库失稳原因及自然因素和管理因素等6个方面的基础上,选取了17个指标构建了综合评价指标体系;采用G1-CV法分别确定指标主观权重和客观权重,并基于博弈论计算指标综合权重,通过计算单指标相对隶属度和综合特征值,对河南省栾川县3个尾矿库进行稳定性等级评估,并与云模型和未确知测度理论评估结果相比较。结果表明,本文所建立的综合评价模型评估结果合理可靠,与实际情况相符合,为尾矿库稳定性评估工作提供一种新方法。
  • 材料制备与加工
  • 彭成章,彭昭玮
    摘要:
    用304不锈钢球和氧化铝球做对偶件,研究了铜锰铝合金在H2SO4、NaCl和NaOH溶液中的摩擦磨损性能。结果表明:以不锈钢球为对偶件时,在H2SO4溶液中合金产生了严重的粘着磨损,摩擦因数大;在NaCl溶液中合金磨损表面发生氯脆,导致表层材料脆性剥落;在NaOH溶液中合金发生了溶解和氧化反应,磨损机制为腐蚀+磨粒磨损,磨损表面较光滑,摩擦因数小。以氧化铝球为对偶件时,由于氧化铝与合金的相溶性差,防止了配副间产生粘着,以致剪切应力减小,脆性剥落得到抑制,显著降低了合金在H2SO4和NaCl两种溶液中的摩擦因数和磨损率;但在NaOH溶液中配副材料对合金的磨损性能影响不大。
  • 张晓东,霍广鹏,杜晓丽,虞澜
    摘要:
    采用固相反应法制备了四方Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ(x=0~1.0)多晶。用热重-差示扫描量热分析,X射线衍射研究了多晶的有序化相变及结构。在固溶范围内(x=0~0.4),观察到有序峰(103)和(215),说明四方Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ多晶为超结构,这是由于合成时在1000℃以上发生了吸氧(δ)有序化相变;当x=0.6~1.0时,978℃时在晶界处形成了单斜杂相,破坏了Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ多晶的有序。当x=0~0.4时,多晶呈半导体输运行为。随着Cu掺杂量的增加,Co4+提供的空穴载流子浓度增大,电阻率明显下降;由于Cu的固溶,自旋熵增加,载流子浓度和自旋熵的共同作用使x=0~0.2多晶的热电势不变,x=0.4的热电势降低。并且Cu掺杂导致的晶格畸变使Co3+离子由高自旋态转变为高/低自旋混合态,磁化强度和铁磁转变温度(Tc)降低,磁结构由G-型反铁磁转变为铁磁。在进行二次烧结后,300K时电阻率明显降低,热电势为一次烧结的2倍,可能是二次烧结使多晶的有序化程度增大,提高了铁磁有序排列。
  • 提取冶金与化学工程
  • 徐文珍,李灿华,于巧娣,查雨虹,张龙,黄贞益
    摘要:
    近年来,随着氧化铝工业发展,造成赤泥大量堆积,严重污染生态环境。实验以拜耳法赤泥为原料,通过氢气预还原,再配碳二次还原,最后磁选,探究还原过程中氢气流速、还原温度、配碳量、保温时间等因素对还原铁粉回收率和品位的影响。结果表明,在赤泥与碳酸钠质量比为100:5,氢气流速2600mL/min,温度1000℃,焙烧时间120min,碳粉与一次还原后的赤泥质量比为1:5的条件下,得到品位为93.19%,回收率为79.53%的还原铁粉,所得产品可直接用于粉末冶金领域及钛白粉行业。
  • 材料制备与加工
  • 耿娟娟,李争显,王浩楠,吕海兵,张长伟
    摘要:
    为获得组织结构及界面结合性能优异的铌薄膜,采用直流偏压二极溅射技术在无氧铜表面溅射制备铌薄膜,借助SEM、AFM、XPS、划痕仪等分析衬底温度对膜层组织结构和界面结合能力的影响。结果表明:随衬底温度的提高,铌薄膜表面的颗粒尺寸增大,表面粗糙度由Ra 27.6 nm增加到Ra 65.3 nm,薄膜厚度从2.832 μm增加到6.021 μm。随衬底温度的提高,氧化现象减弱,衬底温度在400 ℃条件下制备的膜层中氧含量最低,仅占7.47%,膜层中仅有轻微的氧化现象,说明溅射所制备的铌薄膜的纯度较高,膜层中的杂质含量少。衬底温度改变时,铌薄膜与基体的界面结合能力没有发生明显的变化,界面结合强度均高于50 N。
  • 弋诗文,李解,张文浩,祖鹏,李敏,武靖轩
    摘要:
    采用机械合金化结合微波烧结制备钡铁氧体,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和振动样品磁强计(VSM)对钡铁氧体制备过程的组织和性能进行分析。实验表明:在高能球磨初期,颗粒粒径减小,粉体得到细化,随球磨时间延长,部分BaCO3固溶于Fe2O3中形成固溶体;高能球磨40h的物料,经微波烧结900℃,烧结材料组织均匀,晶粒得到充分生长,有明显的六角结构生成,饱和磁化强度为53.7emu/g,矫顽力为5617.9Oe;相比于传统烧结,微波烧结制备的钡铁氧体磁性能与之相近,但烧结温度降低了100℃,且样品的颗粒大小更均匀,烧结时间更短。
  • 刘梦佳,余昌强,刘晓文,汪芃
    摘要:
    本研究通过一步水热法制备了MoS2-石墨烯-电气石(MoS2-GR-T)复合光催化剂。拉曼光谱显示氧化石墨烯被还原为石墨烯。紫外可见漫反射光谱分析表明,MoS2、MoS2- T和MoS2-GR-T样品的带隙能量分别为2.01 eV、1.91 eV和1.79 eV,发现电气石的引入降低了禁带宽度。以罗丹明B染料为模型,在氙灯照射下证明了其光催化性能。与MoS2和MoS2-GR相比,MoS2-石墨烯-电气石(MoS2- GR -T)复合材料表现出更好的光催化降解活性,在光照60 min时达93.9%。MoS2-GR-T复合材料的光催化活性增强主要是由于其暴露的吸附-光催化活性位点,提高了光吸附能力,提高了电荷分离效率。本研究表明,无金属助催化剂与极性矿物偶联可以提高光催化剂的电荷效率。
  • 提取冶金与化学工程
  • 世仙果,李兴彬,魏昶,邓志敢,李旻廷,樊刚
    摘要:
    为解决湿法炼锌硫酸锌溶液中传统溶剂萃取回收铟过程需使用高浓度盐酸反萃,且反萃后贫有机相中夹带氯离子危害湿法炼锌的难题。本文采用P204-TOPO混合萃取体系从含铟浸出液中选择性萃取铟,载铟有机相采用硫酸反萃,实现无氯体系回收铟。研究发现,混合体系萃取铟过程属于阳离子交换,TOPO与P204发生缔合作用,减弱了P204与铟离子生成的萃合物稳定性,有利于提高其反萃性能。研究了萃取剂浓度、反应时间、硫酸浓度和温度等条件对铟萃取的影响,结果表明在萃取剂组成为10% P204-4%TOPO-86%磺化煤油,反应时间5min,硫酸浓度20g/L,相比O/A为1/1,25℃的条件下,铟的萃取率为97.24%,锌、铁的萃取率均低于5%。采用6 mol/L硫酸作为反萃剂,在相比O/A为1/1,反萃时间15min的条件下,铟、锌、铁的反萃率分别为99.80%、93.53%和95.66%,贫有机相中不含氯离子,洗涤后可循环使用。
  • 地质采矿与安全工程
  • 姜明伟,刘焕新,王玺,范玉赟,刘兴全,贾瀚文
    摘要:
    针对传统岩体结构信息测量方法工作效率低岩体结构信息不准确、劳动强度大危险系数大等问题,利用Sirovision岩石三维遥感测量系统对岩体结构面信息测量方法进行了研究。以沂南金矿-540中段左叉穿巷为工程背景,进行岩体结构面调查和岩体结构面数字化识别,对岩体结构面的产状、产状分布规律、优势节理等进行了分析,并根据岩石RMR和Q分级方法对-540中段岩体质量分级。综合分析得到该区域岩体为Ⅲ级一般岩体的结论,并根据岩体分级结果对该区域提出相应支护方案,通过数值模拟结果发现该支护方案可将巷道顶板位移量控制在100mm范围内,满足矿山安全生产要求。
  • 提取冶金与化学工程
  • 崔鹏媛,沈庆峰,俞小花,杨帆,谢刚,金玉芬,金贵忠
    摘要:
    首先采用碱浸法在硫化钠与氢氧化钠体系中选择性浸出黝铜矿中的锑,然后以碱浸液为原料,采用高温高压氧化沉淀生成锑酸钠,分别研究了碱浸工艺参数对锑浸出率和沉锑工艺参数对锑酸钠沉淀率的影响。结果表明,黝铜矿在常温常压下浸出率仅为45%,远低于高温加压碱浸时的浸出率;黝铜矿在高温高压下浸出分离锑的最佳条件为:浸出温度150 ℃、浸出时间6 h、固液比6∶1、硫化钠浓度120 g/L、氢氧化钠浓度80 g/L,在此条件下,锑的浸出率达到79%以上;黝铜矿浸出液高温高压氧化制备锑酸钠最佳反应条件为:反应时间2 h、氢氧化钠过量系数1.6、氧气压力0.8 MPa、温度150 ℃,沉锑率可高达98%以上。对该方法制备的锑酸钠进行分析,从产品质量、粒径、形貌上都满足工业需求。
  • 邓志敢,杨源,樊刚,魏昶,孙朴,朱应旭
    摘要:
    湿法炼锌过程赤铁矿法沉铁渣可通过高温水热反应制备高附加值的氧化铁红。为揭示赤铁矿沉铁渣在高温水热转化过程中氧化铁、碱式硫酸铁、铁钒等的行为特点,采用热力学计算与试验研究相结合的分析方式,对高温水热反应过程中各物质的热稳定性进行研究。结果表明,在温度为180~260℃下,铁钒和碱式硫酸铁热稳定性差,氧化铁的热稳定性强,高温水热条件有利于铁钒的分解、三价铁水解生成氧化铁、碱式硫酸铁转化为氧化铁。经220℃高温水热反应后,铁含量提高到了66.83%,其中97.79%的铁为氧化铁,氧化铁含量达到93.36%,但仍有0.79%的S以碱式硫酸铁的形式存在,0.18%的锌和小于0.002 %的钾、钠以物理夹杂的形式存在。
  • 地质采矿与安全工程
  • 张友锋,付玉华
    摘要:
    一步骤胶结充填体为二步骤矿柱回采提供支撑,充填体由三轴受力转为单轴受力状态,其稳定性对采场安全至关重要。为此本文对比分析了单次(单轴)和两次(三轴加单轴)压缩对不同灰砂比胶结充填体应力应变曲线、强度特征、能耗特征及破坏模式。结果表明:单次比两次具有更明显压密阶段、更高线弹性阶段,增大围压使两次充填体压密阶段减小、线弹性阶段和屈服阶段延长、弹模增大;灰砂比1:12直接进入线弹性变形阶段,但低围压各阶段水平大于高围压。1:12峰值强度随围压增大而下降、1:8先增后降、1:4增大而增大,1:8存在强度最优值;1:4和1:12两次充填体受围压影响较小,强度占比在26.05%~58.79%,1:8则高达89.92%和93.51%。两次压缩和灰砂比降低造成充填体能量值下降,增大围压使峰前总能量占比上升、峰前应变能缓慢增加;1:4和1:8,增大围压提高峰前储能极限,1:12则先降后增。试样裂纹表现为平行和竖直,两次压缩使充填体破碎程度提高,增大围压维持完整性,试样二次压缩破坏路径沿首次路径发生,破坏位置发生在上部。
  • 彭啸鹏,郭利杰,陈鑫政
    摘要:
    通常认为充填配比固定时,尾砂充填料浆浓度决定充填体强度。但该观点未能考虑到料浆泌水对充填体造成的影响。本次研究利用测试模具,测试并分析了不同配比与粒级组成的尾砂料浆泌水特性及其对充填体的影响。研究发现:①少量水泥添加即可显著抑制料浆泌水,采用微胶充填可实现充填采场泌水控制;②料浆泌水将显著降低不同初始浓度料浆间的浓度差。但泌水后各充填体间的体积含水率仍存在明显差异,即各充填体的孔隙率仍存在一定差异。③充填骨料的粒级组成越接近,粒径越单一,泌水后料浆浓度与充填体体积含水率差异也越小。因此,仅以充填浓度作为评价充填体强度的标准存在不足。
  • 环境科学与工程
  • 丁德馨,董雪,张辉,成浩,胡南,王永东,戴仲然,马建洪
    摘要:
    本文先构建一电动修复单元,研究修复时长、电解液及电压梯度对电动修复铀污染土壤的影响,结果表明,在修复时长为7天、电解液为0.1 mol/L柠檬酸与0.03 mol/L氯化铁混合液、电压梯度为1 V/cm及电极为石墨电极的条件下,该电动修复单元的修复效果达到最优;再在此基础上,向此电动修复单元接种氧化硫硫杆菌,构建一微生物-电动修复单元,研究微生物对电动修复铀污染土壤的强化作用,结果表明,电动修复单元与微生物-电动修复单元中铀的去除率分别为65.12%和70.68%。本项研究表明,氧化硫硫杆菌对电动修复铀污染土壤具有显著的强化作用,微生物-电动修复是一种有发展前景的强化方法。
  • 材料制备与加工
  • 雷越,臧金鑫,邢清源,王任
    摘要:
    采用光学显微镜、电子万能试验机、透射电子显微镜等分析测试手段研究了第二级时效对7085铝合金δ230厚板力学性能及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:在第一级时效为120 ℃/ 6 h时,7085铝合金厚板最优的第二级时效制度为155 ℃/ 24 h ~ 28 h。此时合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率最高为516 MPa,485 MPa,13.9 %,电导率达到42.1 % IACS。7085铝合金在第二级时效过程中主要析出相为η,和η相,随第二级时效温度的提高和时效时间的延长,晶界析出相逐渐呈断续分布,耐晶间腐蚀性能提高。在最优第二级时效155 ℃/ 24 h ~ 28 h时,晶间腐蚀最大深度为92.3 um,腐蚀评级3级。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 叶岳华,吴熙群,李成必,王立刚,宋振国,高希宇
    摘要:
    影响选矿指标和工艺的因素很多,包括矿床类型、矿石性质、矿物组成等矿石本身固有因素,即基因属性;还包括选别过程的磨矿细度、药剂制度、浮选时间等操作因素。文章针对有色金属矿石中常见的伴生脉石矿物——滑石对铜硫矿选矿的影响进行了探讨和分析,同时,针对含滑石铜硫矿的典型选矿工艺进行了梳理和总结。
  • 地质采矿与安全工程
  • 赵允坤,胡 军,杨 斌
    摘要:
    边坡稳定性受多种复杂因素影响,传统算法很难得到高精度预测结果,为了及时准确地对边坡稳定性做出可靠性分析,提出了改进粒子群优化极限学习机(IPSO-ELM)模型并应用于边坡稳定性预测实例中。首先在粒子群算法(PSO)的基础上,为克服在寻优过程中易出现局部最优的问题,引入自适应权重法,将改进粒子群算法(IPSO)对极限学习机(ELM)的输入权值和隐层偏置进行优化,大大提高了ELM模型的泛化能力和预测精度,然后将IPSO-ELM模型、PSO-ELM模型和ELM模型的预测值与真实值对比分析,结果表明IPSO-ELM模型预测值趋近于真实值,有较高的预测精度,验证了IPSO-ELM模型在评价边坡稳定性中的可行性和有效性。
  • 环境科学与工程
  • 翟紫含,王立威,周妍,张杰
    摘要:
    党的十九大报告提出统筹山水林田湖草系统治理,对我国开展生态文明建设提出了新要求。矿山作为“山水林田湖草”中的重要元素之一,其生态环境质量直接影响山上山下、乃至流域上下游的生境质量。在不同类型的矿山中,稀土矿山由于稀土富存、稀有且产品价值高,是我国重要的战略资源集中地。其中,离子型稀土矿富含我国独有的中重稀土资源,被列为国家保护性开采的特定矿种。但是,由于保护性开采相关制度滞后、无序开采及离子型稀土矿山开采工艺、冶炼技术等特殊性,导致矿山生态环境破坏严重,生态修复治理难度较大。本研究在系统梳理离子型稀土矿开采工艺技术及由此产生的环境问题基础上,总结不同修复技术的特点及适用范围,提出面向流域的离子型稀土矿山生态保护修复的思路与建议。以赣江流域为例,总结赣江流域离子型稀土矿山生态保护修复的实践经验,提炼生态保护修复模式,为我国离子型稀土矿山开展流域生态保护修复工作提供参考。
    提取冶金与化学工程
  • 王世定,李红娟
    摘要:
    H2S(g)对含锡铁精矿进行还原硫化焙烧,可实现物料中锡的有效脱除。以热力学分析为基础,对含锡铁精矿中铁、锡物相的转变规律及脱锡机理进行了研究。结果表明:H2S(g)通过自身热分解反应生成H2(g)和S2(g)后,S2(g)优先与Fe3O4发生还原硫化反应生成Fe7S8, H2(g)则与SnO2优先发生还原反应生成Sn(l)。在焙烧系统中引入CO(g),可促进SnO2的还原和硫化。在混合气体(60vol% CO(g) + 40vol% H2S(g))流量70 mL/min、焙烧温度1000℃、焙烧时间20 min以及锡铁精矿粒度74μm的实验条件下,含锡铁精矿中Sn脱除率可以达到95.34%。
  • 朱立国,孔令鑫,徐俊杰,徐宝强,游彦军,杨斌,李一夫
    摘要:
    针对现有钛废料脱氧方法存在效率低、金属/熔盐分离困难等问题,本研究提出了一种以Ho作脱氧剂,在Ho/Ho2O3和Ho/HoOCl/HoCl3平衡下直接脱除钛废料中固溶氧的新方法。热力学计算结果表明:1200K条件下,Ho/Ho2O3和Ho/HoOCl/HoCl3平衡的脱氧极限分别为280 ppm O和12 ppm O。实验结果表明:在1200 K下,Ho/Ho2O3平衡脱氧极限为420 ppm O,随着Ho2O3含量的降低,脱氧极限降低;相同温度下,Ho/HoOCl/HoCl3平衡的脱氧极限为180 ppm O,远低于Ho/Ho2O3平衡的脱氧极限,并且随着HoOCl含量的降低,脱氧极限降低,表明HoOCl的生成(2/3Ho (s) + O(in β-Ti, 1 wt %) + 1/3HoCl3(l) = HoOCl (s))有效促进金属Ho深度脱氧。理论及实验结果证明,以Ho作脱氧剂,借助HoOCl的生成可有效脱除钛废料中的固溶氧。基于上述研究结果,本研究提出了一种绿色高效脱氧新工艺。
  • 地质采矿与安全工程
  • 吴峰
    摘要:
    为提高尾矿库稳定性评估工作精准度,将可变模糊集理论引入到尾矿库稳定性评中,建立了基于博弈论-可变模糊集的综合评估模型。在综合考虑了尾矿库失稳原因及自然因素和管理因素等6个方面的基础上,选取了17个指标构建了综合评价指标体系;采用G1-CV法分别确定指标主观权重和客观权重,并基于博弈论计算指标综合权重,通过计算单指标相对隶属度和综合特征值,对河南省栾川县3个尾矿库进行稳定性等级评估,并与云模型和未确知测度理论评估结果相比较。结果表明,本文所建立的综合评价模型评估结果合理可靠,与实际情况相符合,为尾矿库稳定性评估工作提供一种新方法。
  • 材料制备与加工
  • 彭成章,彭昭玮
    摘要:
    用304不锈钢球和氧化铝球做对偶件,研究了铜锰铝合金在H2SO4、NaCl和NaOH溶液中的摩擦磨损性能。结果表明:以不锈钢球为对偶件时,在H2SO4溶液中合金产生了严重的粘着磨损,摩擦因数大;在NaCl溶液中合金磨损表面发生氯脆,导致表层材料脆性剥落;在NaOH溶液中合金发生了溶解和氧化反应,磨损机制为腐蚀+磨粒磨损,磨损表面较光滑,摩擦因数小。以氧化铝球为对偶件时,由于氧化铝与合金的相溶性差,防止了配副间产生粘着,以致剪切应力减小,脆性剥落得到抑制,显著降低了合金在H2SO4和NaCl两种溶液中的摩擦因数和磨损率;但在NaOH溶液中配副材料对合金的磨损性能影响不大。
  • 张晓东,霍广鹏,杜晓丽,虞澜
    摘要:
    采用固相反应法制备了四方Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ(x=0~1.0)多晶。用热重-差示扫描量热分析,X射线衍射研究了多晶的有序化相变及结构。在固溶范围内(x=0~0.4),观察到有序峰(103)和(215),说明四方Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ多晶为超结构,这是由于合成时在1000℃以上发生了吸氧(δ)有序化相变;当x=0.6~1.0时,978℃时在晶界处形成了单斜杂相,破坏了Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ多晶的有序。当x=0~0.4时,多晶呈半导体输运行为。随着Cu掺杂量的增加,Co4+提供的空穴载流子浓度增大,电阻率明显下降;由于Cu的固溶,自旋熵增加,载流子浓度和自旋熵的共同作用使x=0~0.2多晶的热电势不变,x=0.4的热电势降低。并且Cu掺杂导致的晶格畸变使Co3+离子由高自旋态转变为高/低自旋混合态,磁化强度和铁磁转变温度(Tc)降低,磁结构由G-型反铁磁转变为铁磁。在进行二次烧结后,300K时电阻率明显降低,热电势为一次烧结的2倍,可能是二次烧结使多晶的有序化程度增大,提高了铁磁有序排列。
  • 提取冶金与化学工程
  • 徐文珍,李灿华,于巧娣,查雨虹,张龙,黄贞益
    摘要:
    近年来,随着氧化铝工业发展,造成赤泥大量堆积,严重污染生态环境。实验以拜耳法赤泥为原料,通过氢气预还原,再配碳二次还原,最后磁选,探究还原过程中氢气流速、还原温度、配碳量、保温时间等因素对还原铁粉回收率和品位的影响。结果表明,在赤泥与碳酸钠质量比为100:5,氢气流速2600mL/min,温度1000℃,焙烧时间120min,碳粉与一次还原后的赤泥质量比为1:5的条件下,得到品位为93.19%,回收率为79.53%的还原铁粉,所得产品可直接用于粉末冶金领域及钛白粉行业。
  • 材料制备与加工
  • 耿娟娟,李争显,王浩楠,吕海兵,张长伟
    摘要:
    为获得组织结构及界面结合性能优异的铌薄膜,采用直流偏压二极溅射技术在无氧铜表面溅射制备铌薄膜,借助SEM、AFM、XPS、划痕仪等分析衬底温度对膜层组织结构和界面结合能力的影响。结果表明:随衬底温度的提高,铌薄膜表面的颗粒尺寸增大,表面粗糙度由Ra 27.6 nm增加到Ra 65.3 nm,薄膜厚度从2.832 μm增加到6.021 μm。随衬底温度的提高,氧化现象减弱,衬底温度在400 ℃条件下制备的膜层中氧含量最低,仅占7.47%,膜层中仅有轻微的氧化现象,说明溅射所制备的铌薄膜的纯度较高,膜层中的杂质含量少。衬底温度改变时,铌薄膜与基体的界面结合能力没有发生明显的变化,界面结合强度均高于50 N。
  • 弋诗文,李解,张文浩,祖鹏,李敏,武靖轩
    摘要:
    采用机械合金化结合微波烧结制备钡铁氧体,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和振动样品磁强计(VSM)对钡铁氧体制备过程的组织和性能进行分析。实验表明:在高能球磨初期,颗粒粒径减小,粉体得到细化,随球磨时间延长,部分BaCO3固溶于Fe2O3中形成固溶体;高能球磨40h的物料,经微波烧结900℃,烧结材料组织均匀,晶粒得到充分生长,有明显的六角结构生成,饱和磁化强度为53.7emu/g,矫顽力为5617.9Oe;相比于传统烧结,微波烧结制备的钡铁氧体磁性能与之相近,但烧结温度降低了100℃,且样品的颗粒大小更均匀,烧结时间更短。
  • 刘梦佳,余昌强,刘晓文,汪芃
    摘要:
    本研究通过一步水热法制备了MoS2-石墨烯-电气石(MoS2-GR-T)复合光催化剂。拉曼光谱显示氧化石墨烯被还原为石墨烯。紫外可见漫反射光谱分析表明,MoS2、MoS2- T和MoS2-GR-T样品的带隙能量分别为2.01 eV、1.91 eV和1.79 eV,发现电气石的引入降低了禁带宽度。以罗丹明B染料为模型,在氙灯照射下证明了其光催化性能。与MoS2和MoS2-GR相比,MoS2-石墨烯-电气石(MoS2- GR -T)复合材料表现出更好的光催化降解活性,在光照60 min时达93.9%。MoS2-GR-T复合材料的光催化活性增强主要是由于其暴露的吸附-光催化活性位点,提高了光吸附能力,提高了电荷分离效率。本研究表明,无金属助催化剂与极性矿物偶联可以提高光催化剂的电荷效率。
  • 提取冶金与化学工程
  • 世仙果,李兴彬,魏昶,邓志敢,李旻廷,樊刚
    摘要:
    为解决湿法炼锌硫酸锌溶液中传统溶剂萃取回收铟过程需使用高浓度盐酸反萃,且反萃后贫有机相中夹带氯离子危害湿法炼锌的难题。本文采用P204-TOPO混合萃取体系从含铟浸出液中选择性萃取铟,载铟有机相采用硫酸反萃,实现无氯体系回收铟。研究发现,混合体系萃取铟过程属于阳离子交换,TOPO与P204发生缔合作用,减弱了P204与铟离子生成的萃合物稳定性,有利于提高其反萃性能。研究了萃取剂浓度、反应时间、硫酸浓度和温度等条件对铟萃取的影响,结果表明在萃取剂组成为10% P204-4%TOPO-86%磺化煤油,反应时间5min,硫酸浓度20g/L,相比O/A为1/1,25℃的条件下,铟的萃取率为97.24%,锌、铁的萃取率均低于5%。采用6 mol/L硫酸作为反萃剂,在相比O/A为1/1,反萃时间15min的条件下,铟、锌、铁的反萃率分别为99.80%、93.53%和95.66%,贫有机相中不含氯离子,洗涤后可循环使用。
  • 地质采矿与安全工程
  • 姜明伟,刘焕新,王玺,范玉赟,刘兴全,贾瀚文
    摘要:
    针对传统岩体结构信息测量方法工作效率低岩体结构信息不准确、劳动强度大危险系数大等问题,利用Sirovision岩石三维遥感测量系统对岩体结构面信息测量方法进行了研究。以沂南金矿-540中段左叉穿巷为工程背景,进行岩体结构面调查和岩体结构面数字化识别,对岩体结构面的产状、产状分布规律、优势节理等进行了分析,并根据岩石RMR和Q分级方法对-540中段岩体质量分级。综合分析得到该区域岩体为Ⅲ级一般岩体的结论,并根据岩体分级结果对该区域提出相应支护方案,通过数值模拟结果发现该支护方案可将巷道顶板位移量控制在100mm范围内,满足矿山安全生产要求。
  • 提取冶金与化学工程
  • 崔鹏媛,沈庆峰,俞小花,杨帆,谢刚,金玉芬,金贵忠
    摘要:
    首先采用碱浸法在硫化钠与氢氧化钠体系中选择性浸出黝铜矿中的锑,然后以碱浸液为原料,采用高温高压氧化沉淀生成锑酸钠,分别研究了碱浸工艺参数对锑浸出率和沉锑工艺参数对锑酸钠沉淀率的影响。结果表明,黝铜矿在常温常压下浸出率仅为45%,远低于高温加压碱浸时的浸出率;黝铜矿在高温高压下浸出分离锑的最佳条件为:浸出温度150 ℃、浸出时间6 h、固液比6∶1、硫化钠浓度120 g/L、氢氧化钠浓度80 g/L,在此条件下,锑的浸出率达到79%以上;黝铜矿浸出液高温高压氧化制备锑酸钠最佳反应条件为:反应时间2 h、氢氧化钠过量系数1.6、氧气压力0.8 MPa、温度150 ℃,沉锑率可高达98%以上。对该方法制备的锑酸钠进行分析,从产品质量、粒径、形貌上都满足工业需求。
  • 邓志敢,杨源,樊刚,魏昶,孙朴,朱应旭
    摘要:
    湿法炼锌过程赤铁矿法沉铁渣可通过高温水热反应制备高附加值的氧化铁红。为揭示赤铁矿沉铁渣在高温水热转化过程中氧化铁、碱式硫酸铁、铁钒等的行为特点,采用热力学计算与试验研究相结合的分析方式,对高温水热反应过程中各物质的热稳定性进行研究。结果表明,在温度为180~260℃下,铁钒和碱式硫酸铁热稳定性差,氧化铁的热稳定性强,高温水热条件有利于铁钒的分解、三价铁水解生成氧化铁、碱式硫酸铁转化为氧化铁。经220℃高温水热反应后,铁含量提高到了66.83%,其中97.79%的铁为氧化铁,氧化铁含量达到93.36%,但仍有0.79%的S以碱式硫酸铁的形式存在,0.18%的锌和小于0.002 %的钾、钠以物理夹杂的形式存在。
  • 地质采矿与安全工程
  • 张友锋,付玉华
    摘要:
    一步骤胶结充填体为二步骤矿柱回采提供支撑,充填体由三轴受力转为单轴受力状态,其稳定性对采场安全至关重要。为此本文对比分析了单次(单轴)和两次(三轴加单轴)压缩对不同灰砂比胶结充填体应力应变曲线、强度特征、能耗特征及破坏模式。结果表明:单次比两次具有更明显压密阶段、更高线弹性阶段,增大围压使两次充填体压密阶段减小、线弹性阶段和屈服阶段延长、弹模增大;灰砂比1:12直接进入线弹性变形阶段,但低围压各阶段水平大于高围压。1:12峰值强度随围压增大而下降、1:8先增后降、1:4增大而增大,1:8存在强度最优值;1:4和1:12两次充填体受围压影响较小,强度占比在26.05%~58.79%,1:8则高达89.92%和93.51%。两次压缩和灰砂比降低造成充填体能量值下降,增大围压使峰前总能量占比上升、峰前应变能缓慢增加;1:4和1:8,增大围压提高峰前储能极限,1:12则先降后增。试样裂纹表现为平行和竖直,两次压缩使充填体破碎程度提高,增大围压维持完整性,试样二次压缩破坏路径沿首次路径发生,破坏位置发生在上部。
  • 彭啸鹏,郭利杰,陈鑫政
    摘要:
    通常认为充填配比固定时,尾砂充填料浆浓度决定充填体强度。但该观点未能考虑到料浆泌水对充填体造成的影响。本次研究利用测试模具,测试并分析了不同配比与粒级组成的尾砂料浆泌水特性及其对充填体的影响。研究发现:①少量水泥添加即可显著抑制料浆泌水,采用微胶充填可实现充填采场泌水控制;②料浆泌水将显著降低不同初始浓度料浆间的浓度差。但泌水后各充填体间的体积含水率仍存在明显差异,即各充填体的孔隙率仍存在一定差异。③充填骨料的粒级组成越接近,粒径越单一,泌水后料浆浓度与充填体体积含水率差异也越小。因此,仅以充填浓度作为评价充填体强度的标准存在不足。
  • 环境科学与工程
  • 丁德馨,董雪,张辉,成浩,胡南,王永东,戴仲然,马建洪
    摘要:
    本文先构建一电动修复单元,研究修复时长、电解液及电压梯度对电动修复铀污染土壤的影响,结果表明,在修复时长为7天、电解液为0.1 mol/L柠檬酸与0.03 mol/L氯化铁混合液、电压梯度为1 V/cm及电极为石墨电极的条件下,该电动修复单元的修复效果达到最优;再在此基础上,向此电动修复单元接种氧化硫硫杆菌,构建一微生物-电动修复单元,研究微生物对电动修复铀污染土壤的强化作用,结果表明,电动修复单元与微生物-电动修复单元中铀的去除率分别为65.12%和70.68%。本项研究表明,氧化硫硫杆菌对电动修复铀污染土壤具有显著的强化作用,微生物-电动修复是一种有发展前景的强化方法。
  • 材料制备与加工
  • 雷越,臧金鑫,邢清源,王任
    摘要:
    采用光学显微镜、电子万能试验机、透射电子显微镜等分析测试手段研究了第二级时效对7085铝合金δ230厚板力学性能及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:在第一级时效为120 ℃/ 6 h时,7085铝合金厚板最优的第二级时效制度为155 ℃/ 24 h ~ 28 h。此时合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率最高为516 MPa,485 MPa,13.9 %,电导率达到42.1 % IACS。7085铝合金在第二级时效过程中主要析出相为η,和η相,随第二级时效温度的提高和时效时间的延长,晶界析出相逐渐呈断续分布,耐晶间腐蚀性能提高。在最优第二级时效155 ℃/ 24 h ~ 28 h时,晶间腐蚀最大深度为92.3 um,腐蚀评级3级。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 叶岳华,吴熙群,李成必,王立刚,宋振国,高希宇
    摘要:
    影响选矿指标和工艺的因素很多,包括矿床类型、矿石性质、矿物组成等矿石本身固有因素,即基因属性;还包括选别过程的磨矿细度、药剂制度、浮选时间等操作因素。文章针对有色金属矿石中常见的伴生脉石矿物——滑石对铜硫矿选矿的影响进行了探讨和分析,同时,针对含滑石铜硫矿的典型选矿工艺进行了梳理和总结。
  • 地质采矿与安全工程
  • 赵允坤,胡 军,杨 斌
    摘要:
    边坡稳定性受多种复杂因素影响,传统算法很难得到高精度预测结果,为了及时准确地对边坡稳定性做出可靠性分析,提出了改进粒子群优化极限学习机(IPSO-ELM)模型并应用于边坡稳定性预测实例中。首先在粒子群算法(PSO)的基础上,为克服在寻优过程中易出现局部最优的问题,引入自适应权重法,将改进粒子群算法(IPSO)对极限学习机(ELM)的输入权值和隐层偏置进行优化,大大提高了ELM模型的泛化能力和预测精度,然后将IPSO-ELM模型、PSO-ELM模型和ELM模型的预测值与真实值对比分析,结果表明IPSO-ELM模型预测值趋近于真实值,有较高的预测精度,验证了IPSO-ELM模型在评价边坡稳定性中的可行性和有效性。
  • 环境科学与工程
  • 翟紫含,王立威,周妍,张杰
    摘要:
    党的十九大报告提出统筹山水林田湖草系统治理,对我国开展生态文明建设提出了新要求。矿山作为“山水林田湖草”中的重要元素之一,其生态环境质量直接影响山上山下、乃至流域上下游的生境质量。在不同类型的矿山中,稀土矿山由于稀土富存、稀有且产品价值高,是我国重要的战略资源集中地。其中,离子型稀土矿富含我国独有的中重稀土资源,被列为国家保护性开采的特定矿种。但是,由于保护性开采相关制度滞后、无序开采及离子型稀土矿山开采工艺、冶炼技术等特殊性,导致矿山生态环境破坏严重,生态修复治理难度较大。本研究在系统梳理离子型稀土矿开采工艺技术及由此产生的环境问题基础上,总结不同修复技术的特点及适用范围,提出面向流域的离子型稀土矿山生态保护修复的思路与建议。以赣江流域为例,总结赣江流域离子型稀土矿山生态保护修复的实践经验,提炼生态保护修复模式,为我国离子型稀土矿山开展流域生态保护修复工作提供参考。

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