2024年第3期目录
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    矿物加工与工艺矿物学
  • 李学彪,施意华,付伟,王爱林,庾慧敏,黄长帅
    摘要:
    离子吸附型稀土矿是一类稀土元素呈水合或水合羟基吸附在黏土矿物表面的风化矿床。本研究首次发现了这类矿石中在干法研磨条件下会导致稀土相态发生变化,进而通过模拟实验,精确量化了机械研磨对矿石中离子相稀土含量变化的影响及其相态转变路径。结果表明,研磨后矿石中减少的离子相稀土主要转换为碳酸盐结合态,少数转换为铁锰结合态、腐殖酸结合态。其中,离子交换稀土减少53.48%,而碳酸盐结合态稀土增加36.05%。这种稀土相态转变的现象可能与研磨作用对粘土矿物的结构影响有关。X衍射和红外光谱证据指示,机械研磨过程会导致黏土矿物发生结构性损伤,晶体结构受到变形,引起黏土矿物晶格破坏,出现了无序化特征。机械研磨伴随发生的机械力化学过程发生,可能是导致机械研磨后离子相稀土减少、稀土赋存状态变化,形态间发生转移等变化的关键原因;本研究成果对于制定离子吸附型稀土矿勘查规范、矿石加工工艺、标准物质的研制流程、分析测试及黏土矿物的机械研磨机理研究等领域的理解和扩展都具有重要的启示意义。机械研磨离子吸附型稀土矿矿石导致离子相稀土减少是这类矿床研究中一个新的重要发现。
  • 王文,何剑锋
    摘要:
    摘 要:目的 针对工业领域利用深度学习模型对矿石进行在线分选时,矿石样本稀少导致的模型过拟合、分类准确率低等问题,提出一种结合X射线透射成像技术的矿石数据增强分类方法。该方法基于改进辅助生成对抗网络(Enhance-based Classification ACGAN-gp, EC-ACGAN-gp),可实现对矿石品位的精准预测。方法 首先,在模型架构上,判别器和生成器采用卷积和连续残差块构建,引入注意力机制捕捉矿石细节特征,并使用Wasserstein距离和梯度惩罚重构判别器的损失函数,以提高对抗训练的稳定性,避免模式崩溃。其次,在算法上,增加辅助分类器与生成器协同训练,生成高质量样本并扩充原始数据集。最后利用判别器对矿石样本进行类别预测。结果 实验结果表明,模型分类准确率可达89.62%。结论 所提方法可有效提高小样本条件下矿石品位的分类精度,模型生成的矿石样本泛化性良好,对提高其他识别网络在矿石品位预测方面的性能均适用。
  • 地质采矿与安全工程
  • 张亚平,李克钢,李明亮,秦庆词,王航龙
    摘要:
    针对露天矿山边坡稳定性评价当中具有的随机性和模糊性问题,提出了一种基于AHP-Critic法的正态云模型边坡稳定性分析方法。首先,选取容重γ、粘聚力c、内摩擦角φ、坡高H和坡角α这5种具有代表性的边坡稳定性评价指标,然后基于AHP法和Critic法确定指标主客观权重,再采用乘法合成归一化方法求出综合权重;并结合正态云模型理论,确定边坡稳定性等级;最后,将该模型运用于云南某石灰岩矿山,且与强度折减法和极限平衡法计算结果进行对比验证。研究结果表明,该方法可行且预测结果准确,可为类似矿山边坡稳定性分析提供一种新的评价方法。
  • 王政,朱彬,康虔
    摘要:
    为提高地下金属矿山巷道围岩稳定性评估的准确性,有效分析处理具有随机性、模糊性特征及多指标因素之间交互影响的复杂性问题,根据工程实际,选取5个典型影响因素,构建了围岩稳定性评价体系,运用区间层次分析法(Improved AnalyticHierarchyPwcess,IAHP)和改进独立性权重法(Improved Criteria importance Though Intercrieria Correlation,ICRITIC)分别计算指标主、客观权重,基于博弈论思想,确定指标最优综合权重,结合多维联系云模型理论,建立了地下金属矿山巷道围岩稳定性综合评价模型。以国内14条典型巷道工程为样本数据进行检验,并与模糊综合、未确知测度两大模型的判别结果及实际情况进行对比。最后,将模型应用到某金矿巷道围岩稳定性实例分析与评估中。研究结果显示,基于博弈论-多维联系云的地下金属矿山巷道围岩稳定性评估结果与现场调查结论完全一致,验证了本模型在巷道围岩稳定性评价方面具有可行性和有效性,可以为地下金属矿山巷道围岩稳定性评估提供一种准确的、可量化分析的新思路。
  • 材料制备与加工
  • 魏士钧,汪宏宇,宋海鹏,杜娟,刘礼平
    摘要:
    以2A12铝合金为基体进行硫酸-硫酸铝阳极氧化,研究了不同阳极氧化电压对阳极氧化膜微观形貌、成分、孔隙率、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明:不同阳极氧化电压下生成的氧化膜都呈多孔状形貌;20V时样品表面孔隙率最大(4.394%)、含氧量最高(35.76%);30V时表面粗糙度最大(34.9);随阳极氧化电压增加,样品表面的耐蚀性呈现先增大后减小的趋势,20V时耐蚀性最强。将经过最佳阳极氧化的铝合金基体涂敷环氧涂层后,对其力学性能和耐蚀性进行分析,结果表明阳极氧化工艺可大大提高涂层样品的结合力和耐蚀性。
  • 李玉章,孙彦华,吉全鑫,冯炜光,李雨耕,包稚群
    摘要:
    本文在Al7Si0.3Mg合金含0.3%Er的基础上研究了不同Zr含量对合金组织及力学性能的影响。研究结果表明,在添加Zr元素之后,Zr与Er形成了第二相颗粒Al3Er和Al3Zr,这些第二相粒子在铝液凝固过程中起到双重形核和细化作用,显著细化α-Al和共晶Si的分枝,提高了合金的力学性能。当Zr含量为0.2%时,其抗拉强度达到了182MPa,延伸率为6.4%,较未添加Zr元素的合金抗拉强度和延伸率分别提高了16.7%和33.3%。
  • 提取冶金与化学工程
  • 李 鑫,王鑫博,许帅鹏,张少博,谢 靖,张 力
    摘要:
    采用XRD、SEM、EDS、Image-J分析手段,探讨空气和钛精矿对含钛熔渣中钛资源富集行为的影响。通过对含钛混合熔渣改性,熔渣中钙钛矿晶体形状发生变化,降低钙钛矿晶体运动阻力,方便上部钙钛矿晶体向下部迁移和富集,得到高品位人造钙钛矿精矿。实验结果表明:合适的氧化时间有利于熔渣中的低价钛向高价钛转化,适量的添加钛精矿有利于促进钙钛矿晶体的成核,以球形晶体析出。因此,在较佳氧化时间2min和较佳钛精矿添加量12%共同作用下,Ti组分以球形钙钛矿晶体富集于改性渣底部,钙钛矿体积分数由25.12%增加到61.50%。
  • 瞿金为,董文霞,翁小影,豆志河,马娜
    摘要:
    针对现有转炉钒渣钙化工艺中存在流程长和能耗高的弊端,本研究直接利用转炉中熔融钒渣的热量,在分离出半钢后,向熔融钒渣中加入氧化钙,使含钒物相发生钙化转型生成易溶于酸的钒酸钙。熔融钒渣可能发生的化学反应的热力学结果由Factsage8.1软件计算得到。研究过程中采用XRF、ICP、XRD和SEM/EDS等技术进行表征。XRD结果表明,随着CaO添加量的增加,熔融钒渣中逐渐形成CaV2O5、Ca7V4O17、CaVO3和Ca3V2O8。当CaO添加过多后,也会形成Ca2SiO4和CaTiO3,这些物相会包裹部分钒,降低钒的浸出率。而后对钙化钒渣进行了酸浸提钒试验,考察了钒渣粒度、浸出温度、酸浓度和液固比对钒浸出率的影响,动力学计算结果可知酸浸过程的表观活化能为11.56 kJ.mol-1,表明钙化钒渣的酸浸反应为内扩散控制。
  • 环境科学与工程
  • 初诗禹,王瀚瑛,黎再权,肖旭,徐涛,王慧,蒋科
    摘要:
    随着金属矿山开采和冶炼活动的增加,重金属污染问题日益严峻,微生物诱导生物矿化可有效固定重金属离子,被认为是一种重要的重金属污染环境修复工艺,对重金属污染生态修复有重要的现实意义。本研究从贵州黔西北某铅锌矿区周边土壤中分离出一株耐Pb(II)和Cd(II)菌株GS-2,经形态学特征和16S rRNA鉴定为Bacillus paramycoides,菌株GS-2对Pb(II)和Cd(II)的耐受分别高达1500和50 mg/L,对250 mg/L Pb(II)和5 mg/L Cd(II)去除率分别为99.54%和69.04%,对重金属Pb(II) 和Cd(II)(均为25 mg/L)混合去除率分别为99.73%和71.6%。SEM-EDS、FTIR和XRD结果显示,菌株通过表面的羟基、羧基、酰胺基和磷酸基团等官能团将Pb(II)和Cd(II)诱导矿化成Ca2.5Pb7.5(OH)2(PO4)6、Ca2.1Pb7.9Cl2(PO4)6、Pb3(PO4)2、Pb5(PO4)3OH、Pb9(PO4)6、Pb10(PO4)6(OH)2和Ca0.67Cd0.33CO3等晶体矿物。菌株GS-2具有较好的去除和矿化能力,对环境中Pb(II)和Cd(II)污染的生物修复具有一定应用潜力。
  • 提取冶金与化学工程
  • 谭巧义,高立强,贾先兵,贾炎,孙和云,牛晓鹏,赵海平,阮仁满
    摘要:
    某金矿黄铁矿含量5.31%、氧化率6.02%,直接氰化金浸出率仅27.78%,属典型的低品位硫化物包裹型难处理金矿。为评估生物堆浸预氧化工艺对该矿石的工业化应用前景,开展了直接氰化浸出试验、生物搅拌预氧化试验和生物柱浸试验,考察了黄铁矿氧化率和金浸出率的关系以及温度对黄铁矿氧化率和金浸出率的影响。生物柱浸试验获得良好指标:原生矿破碎至P80=5.5mm,在室温条件下(8-30℃)预氧化221天后,黄铁矿氧化率62.7%,金的浸出率为52.3%,氰化渣金品位为0.47g/t,较直接氰化浸出(金浸出率27.78%)金浸出率提高34.92个百分点。
  • 地质采矿与安全工程
  • 石峰,张达,王平,秦秀山
    摘要:
    在矿山岩体破坏预警研究中,探究岩体损伤特征规律及给出具体预警参数值对保障矿山安全至关重要。本文以某金属矿山为例,基于微震监测技术建立地压监测系统,结合该矿山某次顶板大范围冒落事件,采用主成分分析法确定最佳统计时间窗口,对顶板冒落事件前后微震时空演化特征进行分析。分析表明微震事件密度云图中心位置与破坏位置相一致,在岩体破坏前微震数量有持续增多,达到峰值后又迅速下降的前兆信息。以微震数量方差表示微震分异程度,以此表征岩体受损程度,采用有限差分法得出微震事件分异速率指标,研究表明岩体破坏过程微震分异速率分为稳定分异阶段、加速分异阶段和岩体破坏3个阶段。稳定分异阶段分异速率呈正态分布,采用Gauss Amp函数对其进行拟合,最终得出置信度为0.99的将区间上限0.306确定为分异速率预警值。该研究为采用微震监测技术的矿山灾害预警系统建立提供理论基础,对矿山安全生产管理具有一定借鉴意义。
  • 环境科学与工程
  • 安焱,石晓磊,花静静,范百龄
    摘要:
    为探寻更为有效的Pb2+、Zn2+吸附材料和实现农林废弃物的资源化利用,以核桃壳为原料,采用限氧裂解法在600 ℃条件下制备核桃壳生物炭,分析了生物炭投加量、初始pH、吸附时间、吸附温度和初始浓度对Pb2+、Zn2+吸附的影响,并利用红外光谱(FTIR)对核桃壳生物炭吸附Pb2+、Zn2+前后进行了表征。同时利用三种等温线吸附模型和三种吸附动力学模型对其吸附过程进行分析。结果表明:核桃壳生物炭吸附Pb2+的最佳pH为5,投加量为0.1 g?L-1,在720 min时达到吸附平衡,最大吸附量为27.172 mg?g-1;而对Zn2+吸附的最佳pH为6,投加量为0.2 g?L-1,在480 min时达到吸附平衡,最大吸附量为10.800 mg?g-1。生物炭对Pb2+的吸附过程符合Elovich吸附动力学方程和Langmuir-Freundlich等温吸附方程,说明其吸附过程是一个非均相化学吸附过程,受扩散限制;而对Zn2+的吸附过程更加符合Elovich动力学方程和Freundlich等温吸附方程,表明核桃壳生物炭对Zn2+的吸附为非均相的多层吸附。
  • 材料制备与加工
  • 童第华,王乃境,丛家慧,高倩倩,陈勃
    摘要:
    采用USP-300超声表面加工装置对SMA490BW耐候钢表面进行超声冲击处理。研究超声冲击前后试件的显微组织、显微硬度和残余应力,比较超声冲击前后SMA490BW耐候钢焊接接头的腐蚀速率和腐蚀疲劳寿命。通过光学显微镜观察超声冲击后SMA490BW耐候钢的显微组织,采用测试仪器测试焊接接头的表面硬度和残余应力,分析超声冲击提高SMA490BW耐候钢抗腐蚀性及其疲劳寿命的机理。试验结果表明,超声冲击处理能使材料表层晶粒细化形成致密的塑性变形层,提高显微硬度,并在材料表面引入有效的残余压应力,降低腐蚀速率,减小失重量。同时,超声冲击处理后裂纹扩展路径变得更加复杂,裂纹扩展速率降低,焊接接头腐蚀疲劳寿命得到提高。
  • 郭睿,刘建明,黄凌峰,王帅
    摘要:
    为了防止SiC颗粒与过渡金属在高温下混合应用时发生反应,使用流化床PECVD在名义粒度80目SiC颗粒表面镀覆完整的Al2O3隔绝膜。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对膜层的形态、组成和物相进行了表征,利用混合烧结法模拟SiC颗粒与过渡金属在高温下混合应用的状态。膜层厚度在4微米以上,膜层主要成分为无定形氧化铝,和少量含碳杂质。在700 ℃/1060 ℃的温度和空气氛围中保温12小时,膜层发生相变,生成γ-Al2O3/α-Al2O3。经高温真空腐蚀实验验证,证实膜层有效防止SiC与Ni等过渡金属反应,提高了SiC颗粒高温应用的性能。
  • 张珠峰,任银拴
    摘要:
    具有室温铁磁性能的Cr掺杂CdS纳米棒用简单的溶剂热法被成功地合成。X-射线衍射(XRD)分析表明产物为六方相CdS。 透射电镜(TEM)分析表明,不同铬含量的CdS均为纳米棒,CdS纳米棒长为100-350 nm,平均直径为20-30 nm,几乎与掺入铬的质量无关。 能量色散谱(EDS)测试表明,合成产物由S、Cd和Cr组成。振动样品磁强计(VSM)表明,Cr掺杂CdS纳米棒在室温下具有铁磁性,而没有Cr掺杂CdS纳米棒具有弱铁磁性。Cr掺杂CdS纳米棒(Cr = 4.17 at%,7.31 at%)的饱和磁化强度Ms分别约为3.907和8.798(10-3 emu/g),Hc的矫顽力约为96.21和 137.15 Oe。 CdS纳米棒室温铁磁性能的产生与CdS晶格中Cd原子被Cr的取代有着密切关系。
  • 提取冶金与化学工程
  • 刘起航,袁文浓,王苗,杨双平,冯卫国
    摘要:
    钼焙砂中杂质的去除因酸洗的取消而成为企业面临的新挑战,在焙烧过程中杂质矿物能否转化为可溶离子对当前水洗除杂具有重要意义。本文采用激光粒度仪、X射线衍射(XRD)等传统方法对钼精矿的粒度、孔径、元素等进行了分析,结合矿物解离分析仪(MLA)和Factsage热力学软件研究了钼焙砂生产过程中杂质元素的赋存形态变化,探索了杂质矿物转变为可溶性离子的具体路径。结果表明,钼精矿和钼焙砂都存在纳米级孔隙,会阻碍水洗除杂。铝钾矿物作为主要的不可溶性杂质对高纯钼产品生产有较大影响,且多以较大分子量的碱性矿物形式存在。钼精矿在焙烧过程中,白云母、正长石等含K矿物可部分转化为K+、Al3+等可溶性离子,再经水洗去除。加湿提高了正长石在焙烧过程中向可溶性离子的转化程度,有利于洗涤过程中杂质的去除。
  • 材料制备与加工
  • 王思鸿,文艺,卜永周,张淑婷,罗良良,李航,孙军刚,洪瑞平
    摘要:
    AgCuTi合金钎料成分是影响其性能的重要因素。本文采用熔炼雾化法制备了不同组分的AgCuTi钎料粉末,对粉末的氧含量、熔点、微观组织及硬度进行了测试与表征,并基于数理统计中的二次多项式回归方法和交互作用关系,利用JMP软件建立了各元素含量对AgCuTi合金钎料熔点影响的数学模型,通过回归拟合定量描述了各元素含量与熔点的变化关系。研究结果表明,Ti含量是影响AgCuTi活性钎料粉末熔点及硬度的最显著因素,当Ti含量为2~4.6 wt.%时,钎料熔点随Ti含量的增加而升高,熔点最低约为780 ℃左右,最高为812℃左右,AgCuTi钎料硬度也随Ti含量的增加而增大,从122.79 HV增大到248.82 HV,增大了126.03 HV。本研究计算模型精度较高,可预测不同组分含量AgCuTi合金钎料的熔点,研究结果可为Ag-Cu-Ti体系合金钎料的选材应用提供参考。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 赵海平,刘志伟,刘敬智,胡学平,段文权,高立强,于梓丰,贾炎,阮仁满
    摘要:
    当把实验室的理论研究成果应用于生产实践时,常常发现两者间存在明显的差异,使得浮选研究,尤其是纯矿物研究的实用性大大降低,造成理论研究与实际应用结果存在差异的原因在于浮选过程的复杂性,研究中不仅要关注药剂在矿物表面吸附的化学原理,还需要对浮选所处的化学环境(溶液条件、伴生矿物)进行综合的考虑分析,近年来,随着矿物浮选配位化学模型的提出和溶液化学理论的不断完善,给实现理论研究指导实际生产的目标提供了可能性。因此,本文收集总结了国内外关于矿物浮选配位化学模型、溶液化学计算和扩展的DLVO理论在矿物浮选机理研究中的应用实例,从理论内容、计算过程和应用实例等方面进行介绍并加以评论,以期对将来的浮选研究起到一定的参考作用。
  • 地质采矿与安全工程
  • 杜朋昊,张治强,杨文强
    摘要:
    为了探究混杂纤维掺量对尾砂胶结充填体力学性能的增强效果,选取三种纤维材料进行坍落度、单轴压缩和SHPB冲击试验。结果表明:纤维材料对充填体流动性影响较大,纤维掺量越高时流动性越弱,其中聚丙烯纤维对流动性影响最显著;混杂纤维对充填体的动、静力学性能提高幅度均受混杂纤维掺量影响,在一定范围内随纤维掺量增高呈现先变大后减小的趋势,0.4%质量分数的聚丙烯纤维对充填体早期抗压强度增幅最为显著,28d标准养护龄期时钢纤维对充填体动、静力学性能的提高均大于另外两种纤维;总纤维掺量在1.4%~1.5%的混杂纤维对充填体动态抗压强度提高最大,提高幅度大于更高或更低纤维掺量的方案;在相同的平均应变率下,随着混杂纤维掺量增加,充填体的反射能和吸收能先减小后增大,透射能先增大后减小。试验结果表明适量的混杂纤维可以有效提高充填体的力学性能,有利于充填开采的安全性,同时对矿山充填体材料设计具有一定指导作用。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 李峰,梁志涛,韩虎,王延超,纪祥飞
    摘要:
    水力旋流器最早可追溯到上世纪50年代,它是一种将压力能转化为动能且伴随着能量损失的装备,因其占地面积小、无运动部件、分级效率高等优点被广泛应用于煤炭分选、石油、化工等各类分选行业中,但由于其自身结构的限制以及外界工况的变化,分级精度难以保证,旋流器主要有柱段、锥段、溢流口、底流口和进料体组成,其中,锥段结构作为旋流器的主要分离区域,是影响旋流器分级性能的主要因素之一,因此,本文针对常规旋流器分级精度低、运行能耗高的问题,提出了一种改进旋流器锥段的方法用于提高旋流器分级性能,通过数值计算法呈现了直线型、抛物线型和双曲线型锥段结构旋流器对内部流场特性和分离性能的影响规律。数值结果表明:采用抛物线锥段可使其旋流器的切向速度和轴向速度减小,降低乱流的发生概率,流场稳定性得到有效提升,双曲线锥段内部流场不稳定,不利于颗粒的平稳运行。抛物线型旋流器零速包络面外移,细内旋流空间变大,细颗粒得到充分分离,分级精度得到一定提升。相比于常规型和双曲线型,抛物线型旋流器具有较小的湍流强度,颗粒稳定性得到有效提升,同时,抛物线型旋流器的陡度指数从0.61提升为0.72,旋流器分级精度得到大幅提升,由于其分离空间的变大,切割粒径稍有增大。
  • 提取冶金与化学工程
  • 王建军,郭建东,欧海涛,薛希刚
    摘要:
    梯级分离回收焙烧氰化尾渣中的有价金属,对提高资源综合利用率、消解氰化尾渣危废对冶金行业持续发展具有重要意义。本文以焙烧氰化尾渣为原料,采用一级酸浸浸取金铜锌、二级还原焙烧—磁选回收含金铁精矿、三级浮选回收金的梯级分离回收工艺方法,焙烧氰化尾渣中的金、铜、锌、铁的综合回收率分别达到63.07%、80.50%、70.31%、80.64%。该技术方法能够有效解决焙烧氰化尾渣中金、铜、锌、铁的综合回收技术难题,实现了焙烧氰化尾渣的高值化、资源化利用,同时将焙烧氰化危废转化为二次高价值资源,解决了焙烧氰化危废无害化处置的冶金行业共性技术难题。
    矿物加工与工艺矿物学
  • 李学彪,施意华,付伟,王爱林,庾慧敏,黄长帅
    摘要:
    离子吸附型稀土矿是一类稀土元素呈水合或水合羟基吸附在黏土矿物表面的风化矿床。本研究首次发现了这类矿石中在干法研磨条件下会导致稀土相态发生变化,进而通过模拟实验,精确量化了机械研磨对矿石中离子相稀土含量变化的影响及其相态转变路径。结果表明,研磨后矿石中减少的离子相稀土主要转换为碳酸盐结合态,少数转换为铁锰结合态、腐殖酸结合态。其中,离子交换稀土减少53.48%,而碳酸盐结合态稀土增加36.05%。这种稀土相态转变的现象可能与研磨作用对粘土矿物的结构影响有关。X衍射和红外光谱证据指示,机械研磨过程会导致黏土矿物发生结构性损伤,晶体结构受到变形,引起黏土矿物晶格破坏,出现了无序化特征。机械研磨伴随发生的机械力化学过程发生,可能是导致机械研磨后离子相稀土减少、稀土赋存状态变化,形态间发生转移等变化的关键原因;本研究成果对于制定离子吸附型稀土矿勘查规范、矿石加工工艺、标准物质的研制流程、分析测试及黏土矿物的机械研磨机理研究等领域的理解和扩展都具有重要的启示意义。机械研磨离子吸附型稀土矿矿石导致离子相稀土减少是这类矿床研究中一个新的重要发现。
  • 王文,何剑锋
    摘要:
    摘 要:目的 针对工业领域利用深度学习模型对矿石进行在线分选时,矿石样本稀少导致的模型过拟合、分类准确率低等问题,提出一种结合X射线透射成像技术的矿石数据增强分类方法。该方法基于改进辅助生成对抗网络(Enhance-based Classification ACGAN-gp, EC-ACGAN-gp),可实现对矿石品位的精准预测。方法 首先,在模型架构上,判别器和生成器采用卷积和连续残差块构建,引入注意力机制捕捉矿石细节特征,并使用Wasserstein距离和梯度惩罚重构判别器的损失函数,以提高对抗训练的稳定性,避免模式崩溃。其次,在算法上,增加辅助分类器与生成器协同训练,生成高质量样本并扩充原始数据集。最后利用判别器对矿石样本进行类别预测。结果 实验结果表明,模型分类准确率可达89.62%。结论 所提方法可有效提高小样本条件下矿石品位的分类精度,模型生成的矿石样本泛化性良好,对提高其他识别网络在矿石品位预测方面的性能均适用。
  • 地质采矿与安全工程
  • 张亚平,李克钢,李明亮,秦庆词,王航龙
    摘要:
    针对露天矿山边坡稳定性评价当中具有的随机性和模糊性问题,提出了一种基于AHP-Critic法的正态云模型边坡稳定性分析方法。首先,选取容重γ、粘聚力c、内摩擦角φ、坡高H和坡角α这5种具有代表性的边坡稳定性评价指标,然后基于AHP法和Critic法确定指标主客观权重,再采用乘法合成归一化方法求出综合权重;并结合正态云模型理论,确定边坡稳定性等级;最后,将该模型运用于云南某石灰岩矿山,且与强度折减法和极限平衡法计算结果进行对比验证。研究结果表明,该方法可行且预测结果准确,可为类似矿山边坡稳定性分析提供一种新的评价方法。
  • 王政,朱彬,康虔
    摘要:
    为提高地下金属矿山巷道围岩稳定性评估的准确性,有效分析处理具有随机性、模糊性特征及多指标因素之间交互影响的复杂性问题,根据工程实际,选取5个典型影响因素,构建了围岩稳定性评价体系,运用区间层次分析法(Improved AnalyticHierarchyPwcess,IAHP)和改进独立性权重法(Improved Criteria importance Though Intercrieria Correlation,ICRITIC)分别计算指标主、客观权重,基于博弈论思想,确定指标最优综合权重,结合多维联系云模型理论,建立了地下金属矿山巷道围岩稳定性综合评价模型。以国内14条典型巷道工程为样本数据进行检验,并与模糊综合、未确知测度两大模型的判别结果及实际情况进行对比。最后,将模型应用到某金矿巷道围岩稳定性实例分析与评估中。研究结果显示,基于博弈论-多维联系云的地下金属矿山巷道围岩稳定性评估结果与现场调查结论完全一致,验证了本模型在巷道围岩稳定性评价方面具有可行性和有效性,可以为地下金属矿山巷道围岩稳定性评估提供一种准确的、可量化分析的新思路。
  • 材料制备与加工
  • 魏士钧,汪宏宇,宋海鹏,杜娟,刘礼平
    摘要:
    以2A12铝合金为基体进行硫酸-硫酸铝阳极氧化,研究了不同阳极氧化电压对阳极氧化膜微观形貌、成分、孔隙率、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明:不同阳极氧化电压下生成的氧化膜都呈多孔状形貌;20V时样品表面孔隙率最大(4.394%)、含氧量最高(35.76%);30V时表面粗糙度最大(34.9);随阳极氧化电压增加,样品表面的耐蚀性呈现先增大后减小的趋势,20V时耐蚀性最强。将经过最佳阳极氧化的铝合金基体涂敷环氧涂层后,对其力学性能和耐蚀性进行分析,结果表明阳极氧化工艺可大大提高涂层样品的结合力和耐蚀性。
  • 李玉章,孙彦华,吉全鑫,冯炜光,李雨耕,包稚群
    摘要:
    本文在Al7Si0.3Mg合金含0.3%Er的基础上研究了不同Zr含量对合金组织及力学性能的影响。研究结果表明,在添加Zr元素之后,Zr与Er形成了第二相颗粒Al3Er和Al3Zr,这些第二相粒子在铝液凝固过程中起到双重形核和细化作用,显著细化α-Al和共晶Si的分枝,提高了合金的力学性能。当Zr含量为0.2%时,其抗拉强度达到了182MPa,延伸率为6.4%,较未添加Zr元素的合金抗拉强度和延伸率分别提高了16.7%和33.3%。
  • 提取冶金与化学工程
  • 李 鑫,王鑫博,许帅鹏,张少博,谢 靖,张 力
    摘要:
    采用XRD、SEM、EDS、Image-J分析手段,探讨空气和钛精矿对含钛熔渣中钛资源富集行为的影响。通过对含钛混合熔渣改性,熔渣中钙钛矿晶体形状发生变化,降低钙钛矿晶体运动阻力,方便上部钙钛矿晶体向下部迁移和富集,得到高品位人造钙钛矿精矿。实验结果表明:合适的氧化时间有利于熔渣中的低价钛向高价钛转化,适量的添加钛精矿有利于促进钙钛矿晶体的成核,以球形晶体析出。因此,在较佳氧化时间2min和较佳钛精矿添加量12%共同作用下,Ti组分以球形钙钛矿晶体富集于改性渣底部,钙钛矿体积分数由25.12%增加到61.50%。
  • 瞿金为,董文霞,翁小影,豆志河,马娜
    摘要:
    针对现有转炉钒渣钙化工艺中存在流程长和能耗高的弊端,本研究直接利用转炉中熔融钒渣的热量,在分离出半钢后,向熔融钒渣中加入氧化钙,使含钒物相发生钙化转型生成易溶于酸的钒酸钙。熔融钒渣可能发生的化学反应的热力学结果由Factsage8.1软件计算得到。研究过程中采用XRF、ICP、XRD和SEM/EDS等技术进行表征。XRD结果表明,随着CaO添加量的增加,熔融钒渣中逐渐形成CaV2O5、Ca7V4O17、CaVO3和Ca3V2O8。当CaO添加过多后,也会形成Ca2SiO4和CaTiO3,这些物相会包裹部分钒,降低钒的浸出率。而后对钙化钒渣进行了酸浸提钒试验,考察了钒渣粒度、浸出温度、酸浓度和液固比对钒浸出率的影响,动力学计算结果可知酸浸过程的表观活化能为11.56 kJ.mol-1,表明钙化钒渣的酸浸反应为内扩散控制。
  • 环境科学与工程
  • 初诗禹,王瀚瑛,黎再权,肖旭,徐涛,王慧,蒋科
    摘要:
    随着金属矿山开采和冶炼活动的增加,重金属污染问题日益严峻,微生物诱导生物矿化可有效固定重金属离子,被认为是一种重要的重金属污染环境修复工艺,对重金属污染生态修复有重要的现实意义。本研究从贵州黔西北某铅锌矿区周边土壤中分离出一株耐Pb(II)和Cd(II)菌株GS-2,经形态学特征和16S rRNA鉴定为Bacillus paramycoides,菌株GS-2对Pb(II)和Cd(II)的耐受分别高达1500和50 mg/L,对250 mg/L Pb(II)和5 mg/L Cd(II)去除率分别为99.54%和69.04%,对重金属Pb(II) 和Cd(II)(均为25 mg/L)混合去除率分别为99.73%和71.6%。SEM-EDS、FTIR和XRD结果显示,菌株通过表面的羟基、羧基、酰胺基和磷酸基团等官能团将Pb(II)和Cd(II)诱导矿化成Ca2.5Pb7.5(OH)2(PO4)6、Ca2.1Pb7.9Cl2(PO4)6、Pb3(PO4)2、Pb5(PO4)3OH、Pb9(PO4)6、Pb10(PO4)6(OH)2和Ca0.67Cd0.33CO3等晶体矿物。菌株GS-2具有较好的去除和矿化能力,对环境中Pb(II)和Cd(II)污染的生物修复具有一定应用潜力。
  • 提取冶金与化学工程
  • 谭巧义,高立强,贾先兵,贾炎,孙和云,牛晓鹏,赵海平,阮仁满
    摘要:
    某金矿黄铁矿含量5.31%、氧化率6.02%,直接氰化金浸出率仅27.78%,属典型的低品位硫化物包裹型难处理金矿。为评估生物堆浸预氧化工艺对该矿石的工业化应用前景,开展了直接氰化浸出试验、生物搅拌预氧化试验和生物柱浸试验,考察了黄铁矿氧化率和金浸出率的关系以及温度对黄铁矿氧化率和金浸出率的影响。生物柱浸试验获得良好指标:原生矿破碎至P80=5.5mm,在室温条件下(8-30℃)预氧化221天后,黄铁矿氧化率62.7%,金的浸出率为52.3%,氰化渣金品位为0.47g/t,较直接氰化浸出(金浸出率27.78%)金浸出率提高34.92个百分点。
  • 地质采矿与安全工程
  • 石峰,张达,王平,秦秀山
    摘要:
    在矿山岩体破坏预警研究中,探究岩体损伤特征规律及给出具体预警参数值对保障矿山安全至关重要。本文以某金属矿山为例,基于微震监测技术建立地压监测系统,结合该矿山某次顶板大范围冒落事件,采用主成分分析法确定最佳统计时间窗口,对顶板冒落事件前后微震时空演化特征进行分析。分析表明微震事件密度云图中心位置与破坏位置相一致,在岩体破坏前微震数量有持续增多,达到峰值后又迅速下降的前兆信息。以微震数量方差表示微震分异程度,以此表征岩体受损程度,采用有限差分法得出微震事件分异速率指标,研究表明岩体破坏过程微震分异速率分为稳定分异阶段、加速分异阶段和岩体破坏3个阶段。稳定分异阶段分异速率呈正态分布,采用Gauss Amp函数对其进行拟合,最终得出置信度为0.99的将区间上限0.306确定为分异速率预警值。该研究为采用微震监测技术的矿山灾害预警系统建立提供理论基础,对矿山安全生产管理具有一定借鉴意义。
  • 环境科学与工程
  • 安焱,石晓磊,花静静,范百龄
    摘要:
    为探寻更为有效的Pb2+、Zn2+吸附材料和实现农林废弃物的资源化利用,以核桃壳为原料,采用限氧裂解法在600 ℃条件下制备核桃壳生物炭,分析了生物炭投加量、初始pH、吸附时间、吸附温度和初始浓度对Pb2+、Zn2+吸附的影响,并利用红外光谱(FTIR)对核桃壳生物炭吸附Pb2+、Zn2+前后进行了表征。同时利用三种等温线吸附模型和三种吸附动力学模型对其吸附过程进行分析。结果表明:核桃壳生物炭吸附Pb2+的最佳pH为5,投加量为0.1 g?L-1,在720 min时达到吸附平衡,最大吸附量为27.172 mg?g-1;而对Zn2+吸附的最佳pH为6,投加量为0.2 g?L-1,在480 min时达到吸附平衡,最大吸附量为10.800 mg?g-1。生物炭对Pb2+的吸附过程符合Elovich吸附动力学方程和Langmuir-Freundlich等温吸附方程,说明其吸附过程是一个非均相化学吸附过程,受扩散限制;而对Zn2+的吸附过程更加符合Elovich动力学方程和Freundlich等温吸附方程,表明核桃壳生物炭对Zn2+的吸附为非均相的多层吸附。
  • 材料制备与加工
  • 童第华,王乃境,丛家慧,高倩倩,陈勃
    摘要:
    采用USP-300超声表面加工装置对SMA490BW耐候钢表面进行超声冲击处理。研究超声冲击前后试件的显微组织、显微硬度和残余应力,比较超声冲击前后SMA490BW耐候钢焊接接头的腐蚀速率和腐蚀疲劳寿命。通过光学显微镜观察超声冲击后SMA490BW耐候钢的显微组织,采用测试仪器测试焊接接头的表面硬度和残余应力,分析超声冲击提高SMA490BW耐候钢抗腐蚀性及其疲劳寿命的机理。试验结果表明,超声冲击处理能使材料表层晶粒细化形成致密的塑性变形层,提高显微硬度,并在材料表面引入有效的残余压应力,降低腐蚀速率,减小失重量。同时,超声冲击处理后裂纹扩展路径变得更加复杂,裂纹扩展速率降低,焊接接头腐蚀疲劳寿命得到提高。
  • 郭睿,刘建明,黄凌峰,王帅
    摘要:
    为了防止SiC颗粒与过渡金属在高温下混合应用时发生反应,使用流化床PECVD在名义粒度80目SiC颗粒表面镀覆完整的Al2O3隔绝膜。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对膜层的形态、组成和物相进行了表征,利用混合烧结法模拟SiC颗粒与过渡金属在高温下混合应用的状态。膜层厚度在4微米以上,膜层主要成分为无定形氧化铝,和少量含碳杂质。在700 ℃/1060 ℃的温度和空气氛围中保温12小时,膜层发生相变,生成γ-Al2O3/α-Al2O3。经高温真空腐蚀实验验证,证实膜层有效防止SiC与Ni等过渡金属反应,提高了SiC颗粒高温应用的性能。
  • 张珠峰,任银拴
    摘要:
    具有室温铁磁性能的Cr掺杂CdS纳米棒用简单的溶剂热法被成功地合成。X-射线衍射(XRD)分析表明产物为六方相CdS。 透射电镜(TEM)分析表明,不同铬含量的CdS均为纳米棒,CdS纳米棒长为100-350 nm,平均直径为20-30 nm,几乎与掺入铬的质量无关。 能量色散谱(EDS)测试表明,合成产物由S、Cd和Cr组成。振动样品磁强计(VSM)表明,Cr掺杂CdS纳米棒在室温下具有铁磁性,而没有Cr掺杂CdS纳米棒具有弱铁磁性。Cr掺杂CdS纳米棒(Cr = 4.17 at%,7.31 at%)的饱和磁化强度Ms分别约为3.907和8.798(10-3 emu/g),Hc的矫顽力约为96.21和 137.15 Oe。 CdS纳米棒室温铁磁性能的产生与CdS晶格中Cd原子被Cr的取代有着密切关系。
  • 提取冶金与化学工程
  • 刘起航,袁文浓,王苗,杨双平,冯卫国
    摘要:
    钼焙砂中杂质的去除因酸洗的取消而成为企业面临的新挑战,在焙烧过程中杂质矿物能否转化为可溶离子对当前水洗除杂具有重要意义。本文采用激光粒度仪、X射线衍射(XRD)等传统方法对钼精矿的粒度、孔径、元素等进行了分析,结合矿物解离分析仪(MLA)和Factsage热力学软件研究了钼焙砂生产过程中杂质元素的赋存形态变化,探索了杂质矿物转变为可溶性离子的具体路径。结果表明,钼精矿和钼焙砂都存在纳米级孔隙,会阻碍水洗除杂。铝钾矿物作为主要的不可溶性杂质对高纯钼产品生产有较大影响,且多以较大分子量的碱性矿物形式存在。钼精矿在焙烧过程中,白云母、正长石等含K矿物可部分转化为K+、Al3+等可溶性离子,再经水洗去除。加湿提高了正长石在焙烧过程中向可溶性离子的转化程度,有利于洗涤过程中杂质的去除。
  • 材料制备与加工
  • 王思鸿,文艺,卜永周,张淑婷,罗良良,李航,孙军刚,洪瑞平
    摘要:
    AgCuTi合金钎料成分是影响其性能的重要因素。本文采用熔炼雾化法制备了不同组分的AgCuTi钎料粉末,对粉末的氧含量、熔点、微观组织及硬度进行了测试与表征,并基于数理统计中的二次多项式回归方法和交互作用关系,利用JMP软件建立了各元素含量对AgCuTi合金钎料熔点影响的数学模型,通过回归拟合定量描述了各元素含量与熔点的变化关系。研究结果表明,Ti含量是影响AgCuTi活性钎料粉末熔点及硬度的最显著因素,当Ti含量为2~4.6 wt.%时,钎料熔点随Ti含量的增加而升高,熔点最低约为780 ℃左右,最高为812℃左右,AgCuTi钎料硬度也随Ti含量的增加而增大,从122.79 HV增大到248.82 HV,增大了126.03 HV。本研究计算模型精度较高,可预测不同组分含量AgCuTi合金钎料的熔点,研究结果可为Ag-Cu-Ti体系合金钎料的选材应用提供参考。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 赵海平,刘志伟,刘敬智,胡学平,段文权,高立强,于梓丰,贾炎,阮仁满
    摘要:
    当把实验室的理论研究成果应用于生产实践时,常常发现两者间存在明显的差异,使得浮选研究,尤其是纯矿物研究的实用性大大降低,造成理论研究与实际应用结果存在差异的原因在于浮选过程的复杂性,研究中不仅要关注药剂在矿物表面吸附的化学原理,还需要对浮选所处的化学环境(溶液条件、伴生矿物)进行综合的考虑分析,近年来,随着矿物浮选配位化学模型的提出和溶液化学理论的不断完善,给实现理论研究指导实际生产的目标提供了可能性。因此,本文收集总结了国内外关于矿物浮选配位化学模型、溶液化学计算和扩展的DLVO理论在矿物浮选机理研究中的应用实例,从理论内容、计算过程和应用实例等方面进行介绍并加以评论,以期对将来的浮选研究起到一定的参考作用。
  • 地质采矿与安全工程
  • 杜朋昊,张治强,杨文强
    摘要:
    为了探究混杂纤维掺量对尾砂胶结充填体力学性能的增强效果,选取三种纤维材料进行坍落度、单轴压缩和SHPB冲击试验。结果表明:纤维材料对充填体流动性影响较大,纤维掺量越高时流动性越弱,其中聚丙烯纤维对流动性影响最显著;混杂纤维对充填体的动、静力学性能提高幅度均受混杂纤维掺量影响,在一定范围内随纤维掺量增高呈现先变大后减小的趋势,0.4%质量分数的聚丙烯纤维对充填体早期抗压强度增幅最为显著,28d标准养护龄期时钢纤维对充填体动、静力学性能的提高均大于另外两种纤维;总纤维掺量在1.4%~1.5%的混杂纤维对充填体动态抗压强度提高最大,提高幅度大于更高或更低纤维掺量的方案;在相同的平均应变率下,随着混杂纤维掺量增加,充填体的反射能和吸收能先减小后增大,透射能先增大后减小。试验结果表明适量的混杂纤维可以有效提高充填体的力学性能,有利于充填开采的安全性,同时对矿山充填体材料设计具有一定指导作用。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 李峰,梁志涛,韩虎,王延超,纪祥飞
    摘要:
    水力旋流器最早可追溯到上世纪50年代,它是一种将压力能转化为动能且伴随着能量损失的装备,因其占地面积小、无运动部件、分级效率高等优点被广泛应用于煤炭分选、石油、化工等各类分选行业中,但由于其自身结构的限制以及外界工况的变化,分级精度难以保证,旋流器主要有柱段、锥段、溢流口、底流口和进料体组成,其中,锥段结构作为旋流器的主要分离区域,是影响旋流器分级性能的主要因素之一,因此,本文针对常规旋流器分级精度低、运行能耗高的问题,提出了一种改进旋流器锥段的方法用于提高旋流器分级性能,通过数值计算法呈现了直线型、抛物线型和双曲线型锥段结构旋流器对内部流场特性和分离性能的影响规律。数值结果表明:采用抛物线锥段可使其旋流器的切向速度和轴向速度减小,降低乱流的发生概率,流场稳定性得到有效提升,双曲线锥段内部流场不稳定,不利于颗粒的平稳运行。抛物线型旋流器零速包络面外移,细内旋流空间变大,细颗粒得到充分分离,分级精度得到一定提升。相比于常规型和双曲线型,抛物线型旋流器具有较小的湍流强度,颗粒稳定性得到有效提升,同时,抛物线型旋流器的陡度指数从0.61提升为0.72,旋流器分级精度得到大幅提升,由于其分离空间的变大,切割粒径稍有增大。
  • 提取冶金与化学工程
  • 王建军,郭建东,欧海涛,薛希刚
    摘要:
    梯级分离回收焙烧氰化尾渣中的有价金属,对提高资源综合利用率、消解氰化尾渣危废对冶金行业持续发展具有重要意义。本文以焙烧氰化尾渣为原料,采用一级酸浸浸取金铜锌、二级还原焙烧—磁选回收含金铁精矿、三级浮选回收金的梯级分离回收工艺方法,焙烧氰化尾渣中的金、铜、锌、铁的综合回收率分别达到63.07%、80.50%、70.31%、80.64%。该技术方法能够有效解决焙烧氰化尾渣中金、铜、锌、铁的综合回收技术难题,实现了焙烧氰化尾渣的高值化、资源化利用,同时将焙烧氰化危废转化为二次高价值资源,解决了焙烧氰化危废无害化处置的冶金行业共性技术难题。
    矿物加工与工艺矿物学
  • 李学彪,施意华,付伟,王爱林,庾慧敏,黄长帅
    摘要:
    离子吸附型稀土矿是一类稀土元素呈水合或水合羟基吸附在黏土矿物表面的风化矿床。本研究首次发现了这类矿石中在干法研磨条件下会导致稀土相态发生变化,进而通过模拟实验,精确量化了机械研磨对矿石中离子相稀土含量变化的影响及其相态转变路径。结果表明,研磨后矿石中减少的离子相稀土主要转换为碳酸盐结合态,少数转换为铁锰结合态、腐殖酸结合态。其中,离子交换稀土减少53.48%,而碳酸盐结合态稀土增加36.05%。这种稀土相态转变的现象可能与研磨作用对粘土矿物的结构影响有关。X衍射和红外光谱证据指示,机械研磨过程会导致黏土矿物发生结构性损伤,晶体结构受到变形,引起黏土矿物晶格破坏,出现了无序化特征。机械研磨伴随发生的机械力化学过程发生,可能是导致机械研磨后离子相稀土减少、稀土赋存状态变化,形态间发生转移等变化的关键原因;本研究成果对于制定离子吸附型稀土矿勘查规范、矿石加工工艺、标准物质的研制流程、分析测试及黏土矿物的机械研磨机理研究等领域的理解和扩展都具有重要的启示意义。机械研磨离子吸附型稀土矿矿石导致离子相稀土减少是这类矿床研究中一个新的重要发现。
  • 王文,何剑锋
    摘要:
    摘 要:目的 针对工业领域利用深度学习模型对矿石进行在线分选时,矿石样本稀少导致的模型过拟合、分类准确率低等问题,提出一种结合X射线透射成像技术的矿石数据增强分类方法。该方法基于改进辅助生成对抗网络(Enhance-based Classification ACGAN-gp, EC-ACGAN-gp),可实现对矿石品位的精准预测。方法 首先,在模型架构上,判别器和生成器采用卷积和连续残差块构建,引入注意力机制捕捉矿石细节特征,并使用Wasserstein距离和梯度惩罚重构判别器的损失函数,以提高对抗训练的稳定性,避免模式崩溃。其次,在算法上,增加辅助分类器与生成器协同训练,生成高质量样本并扩充原始数据集。最后利用判别器对矿石样本进行类别预测。结果 实验结果表明,模型分类准确率可达89.62%。结论 所提方法可有效提高小样本条件下矿石品位的分类精度,模型生成的矿石样本泛化性良好,对提高其他识别网络在矿石品位预测方面的性能均适用。
  • 地质采矿与安全工程
  • 张亚平,李克钢,李明亮,秦庆词,王航龙
    摘要:
    针对露天矿山边坡稳定性评价当中具有的随机性和模糊性问题,提出了一种基于AHP-Critic法的正态云模型边坡稳定性分析方法。首先,选取容重γ、粘聚力c、内摩擦角φ、坡高H和坡角α这5种具有代表性的边坡稳定性评价指标,然后基于AHP法和Critic法确定指标主客观权重,再采用乘法合成归一化方法求出综合权重;并结合正态云模型理论,确定边坡稳定性等级;最后,将该模型运用于云南某石灰岩矿山,且与强度折减法和极限平衡法计算结果进行对比验证。研究结果表明,该方法可行且预测结果准确,可为类似矿山边坡稳定性分析提供一种新的评价方法。
  • 王政,朱彬,康虔
    摘要:
    为提高地下金属矿山巷道围岩稳定性评估的准确性,有效分析处理具有随机性、模糊性特征及多指标因素之间交互影响的复杂性问题,根据工程实际,选取5个典型影响因素,构建了围岩稳定性评价体系,运用区间层次分析法(Improved AnalyticHierarchyPwcess,IAHP)和改进独立性权重法(Improved Criteria importance Though Intercrieria Correlation,ICRITIC)分别计算指标主、客观权重,基于博弈论思想,确定指标最优综合权重,结合多维联系云模型理论,建立了地下金属矿山巷道围岩稳定性综合评价模型。以国内14条典型巷道工程为样本数据进行检验,并与模糊综合、未确知测度两大模型的判别结果及实际情况进行对比。最后,将模型应用到某金矿巷道围岩稳定性实例分析与评估中。研究结果显示,基于博弈论-多维联系云的地下金属矿山巷道围岩稳定性评估结果与现场调查结论完全一致,验证了本模型在巷道围岩稳定性评价方面具有可行性和有效性,可以为地下金属矿山巷道围岩稳定性评估提供一种准确的、可量化分析的新思路。
  • 材料制备与加工
  • 魏士钧,汪宏宇,宋海鹏,杜娟,刘礼平
    摘要:
    以2A12铝合金为基体进行硫酸-硫酸铝阳极氧化,研究了不同阳极氧化电压对阳极氧化膜微观形貌、成分、孔隙率、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明:不同阳极氧化电压下生成的氧化膜都呈多孔状形貌;20V时样品表面孔隙率最大(4.394%)、含氧量最高(35.76%);30V时表面粗糙度最大(34.9);随阳极氧化电压增加,样品表面的耐蚀性呈现先增大后减小的趋势,20V时耐蚀性最强。将经过最佳阳极氧化的铝合金基体涂敷环氧涂层后,对其力学性能和耐蚀性进行分析,结果表明阳极氧化工艺可大大提高涂层样品的结合力和耐蚀性。
  • 李玉章,孙彦华,吉全鑫,冯炜光,李雨耕,包稚群
    摘要:
    本文在Al7Si0.3Mg合金含0.3%Er的基础上研究了不同Zr含量对合金组织及力学性能的影响。研究结果表明,在添加Zr元素之后,Zr与Er形成了第二相颗粒Al3Er和Al3Zr,这些第二相粒子在铝液凝固过程中起到双重形核和细化作用,显著细化α-Al和共晶Si的分枝,提高了合金的力学性能。当Zr含量为0.2%时,其抗拉强度达到了182MPa,延伸率为6.4%,较未添加Zr元素的合金抗拉强度和延伸率分别提高了16.7%和33.3%。
  • 提取冶金与化学工程
  • 李 鑫,王鑫博,许帅鹏,张少博,谢 靖,张 力
    摘要:
    采用XRD、SEM、EDS、Image-J分析手段,探讨空气和钛精矿对含钛熔渣中钛资源富集行为的影响。通过对含钛混合熔渣改性,熔渣中钙钛矿晶体形状发生变化,降低钙钛矿晶体运动阻力,方便上部钙钛矿晶体向下部迁移和富集,得到高品位人造钙钛矿精矿。实验结果表明:合适的氧化时间有利于熔渣中的低价钛向高价钛转化,适量的添加钛精矿有利于促进钙钛矿晶体的成核,以球形晶体析出。因此,在较佳氧化时间2min和较佳钛精矿添加量12%共同作用下,Ti组分以球形钙钛矿晶体富集于改性渣底部,钙钛矿体积分数由25.12%增加到61.50%。
  • 瞿金为,董文霞,翁小影,豆志河,马娜
    摘要:
    针对现有转炉钒渣钙化工艺中存在流程长和能耗高的弊端,本研究直接利用转炉中熔融钒渣的热量,在分离出半钢后,向熔融钒渣中加入氧化钙,使含钒物相发生钙化转型生成易溶于酸的钒酸钙。熔融钒渣可能发生的化学反应的热力学结果由Factsage8.1软件计算得到。研究过程中采用XRF、ICP、XRD和SEM/EDS等技术进行表征。XRD结果表明,随着CaO添加量的增加,熔融钒渣中逐渐形成CaV2O5、Ca7V4O17、CaVO3和Ca3V2O8。当CaO添加过多后,也会形成Ca2SiO4和CaTiO3,这些物相会包裹部分钒,降低钒的浸出率。而后对钙化钒渣进行了酸浸提钒试验,考察了钒渣粒度、浸出温度、酸浓度和液固比对钒浸出率的影响,动力学计算结果可知酸浸过程的表观活化能为11.56 kJ.mol-1,表明钙化钒渣的酸浸反应为内扩散控制。
  • 环境科学与工程
  • 初诗禹,王瀚瑛,黎再权,肖旭,徐涛,王慧,蒋科
    摘要:
    随着金属矿山开采和冶炼活动的增加,重金属污染问题日益严峻,微生物诱导生物矿化可有效固定重金属离子,被认为是一种重要的重金属污染环境修复工艺,对重金属污染生态修复有重要的现实意义。本研究从贵州黔西北某铅锌矿区周边土壤中分离出一株耐Pb(II)和Cd(II)菌株GS-2,经形态学特征和16S rRNA鉴定为Bacillus paramycoides,菌株GS-2对Pb(II)和Cd(II)的耐受分别高达1500和50 mg/L,对250 mg/L Pb(II)和5 mg/L Cd(II)去除率分别为99.54%和69.04%,对重金属Pb(II) 和Cd(II)(均为25 mg/L)混合去除率分别为99.73%和71.6%。SEM-EDS、FTIR和XRD结果显示,菌株通过表面的羟基、羧基、酰胺基和磷酸基团等官能团将Pb(II)和Cd(II)诱导矿化成Ca2.5Pb7.5(OH)2(PO4)6、Ca2.1Pb7.9Cl2(PO4)6、Pb3(PO4)2、Pb5(PO4)3OH、Pb9(PO4)6、Pb10(PO4)6(OH)2和Ca0.67Cd0.33CO3等晶体矿物。菌株GS-2具有较好的去除和矿化能力,对环境中Pb(II)和Cd(II)污染的生物修复具有一定应用潜力。
  • 提取冶金与化学工程
  • 谭巧义,高立强,贾先兵,贾炎,孙和云,牛晓鹏,赵海平,阮仁满
    摘要:
    某金矿黄铁矿含量5.31%、氧化率6.02%,直接氰化金浸出率仅27.78%,属典型的低品位硫化物包裹型难处理金矿。为评估生物堆浸预氧化工艺对该矿石的工业化应用前景,开展了直接氰化浸出试验、生物搅拌预氧化试验和生物柱浸试验,考察了黄铁矿氧化率和金浸出率的关系以及温度对黄铁矿氧化率和金浸出率的影响。生物柱浸试验获得良好指标:原生矿破碎至P80=5.5mm,在室温条件下(8-30℃)预氧化221天后,黄铁矿氧化率62.7%,金的浸出率为52.3%,氰化渣金品位为0.47g/t,较直接氰化浸出(金浸出率27.78%)金浸出率提高34.92个百分点。
  • 地质采矿与安全工程
  • 石峰,张达,王平,秦秀山
    摘要:
    在矿山岩体破坏预警研究中,探究岩体损伤特征规律及给出具体预警参数值对保障矿山安全至关重要。本文以某金属矿山为例,基于微震监测技术建立地压监测系统,结合该矿山某次顶板大范围冒落事件,采用主成分分析法确定最佳统计时间窗口,对顶板冒落事件前后微震时空演化特征进行分析。分析表明微震事件密度云图中心位置与破坏位置相一致,在岩体破坏前微震数量有持续增多,达到峰值后又迅速下降的前兆信息。以微震数量方差表示微震分异程度,以此表征岩体受损程度,采用有限差分法得出微震事件分异速率指标,研究表明岩体破坏过程微震分异速率分为稳定分异阶段、加速分异阶段和岩体破坏3个阶段。稳定分异阶段分异速率呈正态分布,采用Gauss Amp函数对其进行拟合,最终得出置信度为0.99的将区间上限0.306确定为分异速率预警值。该研究为采用微震监测技术的矿山灾害预警系统建立提供理论基础,对矿山安全生产管理具有一定借鉴意义。
  • 环境科学与工程
  • 安焱,石晓磊,花静静,范百龄
    摘要:
    为探寻更为有效的Pb2+、Zn2+吸附材料和实现农林废弃物的资源化利用,以核桃壳为原料,采用限氧裂解法在600 ℃条件下制备核桃壳生物炭,分析了生物炭投加量、初始pH、吸附时间、吸附温度和初始浓度对Pb2+、Zn2+吸附的影响,并利用红外光谱(FTIR)对核桃壳生物炭吸附Pb2+、Zn2+前后进行了表征。同时利用三种等温线吸附模型和三种吸附动力学模型对其吸附过程进行分析。结果表明:核桃壳生物炭吸附Pb2+的最佳pH为5,投加量为0.1 g?L-1,在720 min时达到吸附平衡,最大吸附量为27.172 mg?g-1;而对Zn2+吸附的最佳pH为6,投加量为0.2 g?L-1,在480 min时达到吸附平衡,最大吸附量为10.800 mg?g-1。生物炭对Pb2+的吸附过程符合Elovich吸附动力学方程和Langmuir-Freundlich等温吸附方程,说明其吸附过程是一个非均相化学吸附过程,受扩散限制;而对Zn2+的吸附过程更加符合Elovich动力学方程和Freundlich等温吸附方程,表明核桃壳生物炭对Zn2+的吸附为非均相的多层吸附。
  • 材料制备与加工
  • 童第华,王乃境,丛家慧,高倩倩,陈勃
    摘要:
    采用USP-300超声表面加工装置对SMA490BW耐候钢表面进行超声冲击处理。研究超声冲击前后试件的显微组织、显微硬度和残余应力,比较超声冲击前后SMA490BW耐候钢焊接接头的腐蚀速率和腐蚀疲劳寿命。通过光学显微镜观察超声冲击后SMA490BW耐候钢的显微组织,采用测试仪器测试焊接接头的表面硬度和残余应力,分析超声冲击提高SMA490BW耐候钢抗腐蚀性及其疲劳寿命的机理。试验结果表明,超声冲击处理能使材料表层晶粒细化形成致密的塑性变形层,提高显微硬度,并在材料表面引入有效的残余压应力,降低腐蚀速率,减小失重量。同时,超声冲击处理后裂纹扩展路径变得更加复杂,裂纹扩展速率降低,焊接接头腐蚀疲劳寿命得到提高。
  • 郭睿,刘建明,黄凌峰,王帅
    摘要:
    为了防止SiC颗粒与过渡金属在高温下混合应用时发生反应,使用流化床PECVD在名义粒度80目SiC颗粒表面镀覆完整的Al2O3隔绝膜。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对膜层的形态、组成和物相进行了表征,利用混合烧结法模拟SiC颗粒与过渡金属在高温下混合应用的状态。膜层厚度在4微米以上,膜层主要成分为无定形氧化铝,和少量含碳杂质。在700 ℃/1060 ℃的温度和空气氛围中保温12小时,膜层发生相变,生成γ-Al2O3/α-Al2O3。经高温真空腐蚀实验验证,证实膜层有效防止SiC与Ni等过渡金属反应,提高了SiC颗粒高温应用的性能。
  • 张珠峰,任银拴
    摘要:
    具有室温铁磁性能的Cr掺杂CdS纳米棒用简单的溶剂热法被成功地合成。X-射线衍射(XRD)分析表明产物为六方相CdS。 透射电镜(TEM)分析表明,不同铬含量的CdS均为纳米棒,CdS纳米棒长为100-350 nm,平均直径为20-30 nm,几乎与掺入铬的质量无关。 能量色散谱(EDS)测试表明,合成产物由S、Cd和Cr组成。振动样品磁强计(VSM)表明,Cr掺杂CdS纳米棒在室温下具有铁磁性,而没有Cr掺杂CdS纳米棒具有弱铁磁性。Cr掺杂CdS纳米棒(Cr = 4.17 at%,7.31 at%)的饱和磁化强度Ms分别约为3.907和8.798(10-3 emu/g),Hc的矫顽力约为96.21和 137.15 Oe。 CdS纳米棒室温铁磁性能的产生与CdS晶格中Cd原子被Cr的取代有着密切关系。
  • 提取冶金与化学工程
  • 刘起航,袁文浓,王苗,杨双平,冯卫国
    摘要:
    钼焙砂中杂质的去除因酸洗的取消而成为企业面临的新挑战,在焙烧过程中杂质矿物能否转化为可溶离子对当前水洗除杂具有重要意义。本文采用激光粒度仪、X射线衍射(XRD)等传统方法对钼精矿的粒度、孔径、元素等进行了分析,结合矿物解离分析仪(MLA)和Factsage热力学软件研究了钼焙砂生产过程中杂质元素的赋存形态变化,探索了杂质矿物转变为可溶性离子的具体路径。结果表明,钼精矿和钼焙砂都存在纳米级孔隙,会阻碍水洗除杂。铝钾矿物作为主要的不可溶性杂质对高纯钼产品生产有较大影响,且多以较大分子量的碱性矿物形式存在。钼精矿在焙烧过程中,白云母、正长石等含K矿物可部分转化为K+、Al3+等可溶性离子,再经水洗去除。加湿提高了正长石在焙烧过程中向可溶性离子的转化程度,有利于洗涤过程中杂质的去除。
  • 材料制备与加工
  • 王思鸿,文艺,卜永周,张淑婷,罗良良,李航,孙军刚,洪瑞平
    摘要:
    AgCuTi合金钎料成分是影响其性能的重要因素。本文采用熔炼雾化法制备了不同组分的AgCuTi钎料粉末,对粉末的氧含量、熔点、微观组织及硬度进行了测试与表征,并基于数理统计中的二次多项式回归方法和交互作用关系,利用JMP软件建立了各元素含量对AgCuTi合金钎料熔点影响的数学模型,通过回归拟合定量描述了各元素含量与熔点的变化关系。研究结果表明,Ti含量是影响AgCuTi活性钎料粉末熔点及硬度的最显著因素,当Ti含量为2~4.6 wt.%时,钎料熔点随Ti含量的增加而升高,熔点最低约为780 ℃左右,最高为812℃左右,AgCuTi钎料硬度也随Ti含量的增加而增大,从122.79 HV增大到248.82 HV,增大了126.03 HV。本研究计算模型精度较高,可预测不同组分含量AgCuTi合金钎料的熔点,研究结果可为Ag-Cu-Ti体系合金钎料的选材应用提供参考。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 赵海平,刘志伟,刘敬智,胡学平,段文权,高立强,于梓丰,贾炎,阮仁满
    摘要:
    当把实验室的理论研究成果应用于生产实践时,常常发现两者间存在明显的差异,使得浮选研究,尤其是纯矿物研究的实用性大大降低,造成理论研究与实际应用结果存在差异的原因在于浮选过程的复杂性,研究中不仅要关注药剂在矿物表面吸附的化学原理,还需要对浮选所处的化学环境(溶液条件、伴生矿物)进行综合的考虑分析,近年来,随着矿物浮选配位化学模型的提出和溶液化学理论的不断完善,给实现理论研究指导实际生产的目标提供了可能性。因此,本文收集总结了国内外关于矿物浮选配位化学模型、溶液化学计算和扩展的DLVO理论在矿物浮选机理研究中的应用实例,从理论内容、计算过程和应用实例等方面进行介绍并加以评论,以期对将来的浮选研究起到一定的参考作用。
  • 地质采矿与安全工程
  • 杜朋昊,张治强,杨文强
    摘要:
    为了探究混杂纤维掺量对尾砂胶结充填体力学性能的增强效果,选取三种纤维材料进行坍落度、单轴压缩和SHPB冲击试验。结果表明:纤维材料对充填体流动性影响较大,纤维掺量越高时流动性越弱,其中聚丙烯纤维对流动性影响最显著;混杂纤维对充填体的动、静力学性能提高幅度均受混杂纤维掺量影响,在一定范围内随纤维掺量增高呈现先变大后减小的趋势,0.4%质量分数的聚丙烯纤维对充填体早期抗压强度增幅最为显著,28d标准养护龄期时钢纤维对充填体动、静力学性能的提高均大于另外两种纤维;总纤维掺量在1.4%~1.5%的混杂纤维对充填体动态抗压强度提高最大,提高幅度大于更高或更低纤维掺量的方案;在相同的平均应变率下,随着混杂纤维掺量增加,充填体的反射能和吸收能先减小后增大,透射能先增大后减小。试验结果表明适量的混杂纤维可以有效提高充填体的力学性能,有利于充填开采的安全性,同时对矿山充填体材料设计具有一定指导作用。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 李峰,梁志涛,韩虎,王延超,纪祥飞
    摘要:
    水力旋流器最早可追溯到上世纪50年代,它是一种将压力能转化为动能且伴随着能量损失的装备,因其占地面积小、无运动部件、分级效率高等优点被广泛应用于煤炭分选、石油、化工等各类分选行业中,但由于其自身结构的限制以及外界工况的变化,分级精度难以保证,旋流器主要有柱段、锥段、溢流口、底流口和进料体组成,其中,锥段结构作为旋流器的主要分离区域,是影响旋流器分级性能的主要因素之一,因此,本文针对常规旋流器分级精度低、运行能耗高的问题,提出了一种改进旋流器锥段的方法用于提高旋流器分级性能,通过数值计算法呈现了直线型、抛物线型和双曲线型锥段结构旋流器对内部流场特性和分离性能的影响规律。数值结果表明:采用抛物线锥段可使其旋流器的切向速度和轴向速度减小,降低乱流的发生概率,流场稳定性得到有效提升,双曲线锥段内部流场不稳定,不利于颗粒的平稳运行。抛物线型旋流器零速包络面外移,细内旋流空间变大,细颗粒得到充分分离,分级精度得到一定提升。相比于常规型和双曲线型,抛物线型旋流器具有较小的湍流强度,颗粒稳定性得到有效提升,同时,抛物线型旋流器的陡度指数从0.61提升为0.72,旋流器分级精度得到大幅提升,由于其分离空间的变大,切割粒径稍有增大。
  • 提取冶金与化学工程
  • 王建军,郭建东,欧海涛,薛希刚
    摘要:
    梯级分离回收焙烧氰化尾渣中的有价金属,对提高资源综合利用率、消解氰化尾渣危废对冶金行业持续发展具有重要意义。本文以焙烧氰化尾渣为原料,采用一级酸浸浸取金铜锌、二级还原焙烧—磁选回收含金铁精矿、三级浮选回收金的梯级分离回收工艺方法,焙烧氰化尾渣中的金、铜、锌、铁的综合回收率分别达到63.07%、80.50%、70.31%、80.64%。该技术方法能够有效解决焙烧氰化尾渣中金、铜、锌、铁的综合回收技术难题,实现了焙烧氰化尾渣的高值化、资源化利用,同时将焙烧氰化危废转化为二次高价值资源,解决了焙烧氰化危废无害化处置的冶金行业共性技术难题。

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