矿冶工程杂志

矿冶工程杂志2019年第1期

• 露天转地下开采充填体变形参数对边坡稳定性影响研究

  刘艳章, 蔡原田, 张奎, 杨新华, 王刘宝

  以舞阳铁矿铁古坑采区露天转地下首中段开采为例,运用力学理论分析充填体变形参数对露天边坡稳定性的影响,并根据该矿充填体变形参数取值范围设计相应的数值模拟方案,采用有限元局部强度折减法计算各方案下边坡安全系数,分析充填体变形参数与露天边坡稳定性的关系,结果表明,随着充填体弹性模量或泊松比提高,露天边坡稳定性安全系数逐渐增大,充填体的弹性模量与泊松比取值共同影响露天边坡稳定性;确定了满足露天转地下开采边坡稳定的充填体变形参数范围,并确定灰砂比1∶8及以上配比的充填体可满足矿山安全生产的要求。工程中可以采用弹性模量与泊松比较高的充填体进行充填,降低地下开采对边坡稳定性影响,保障矿山露天转地下的安全生产。

• 粗颗粒矿石在提升硬管底部管道内流动状态试验研究

  李秋华, 唐达生, 肖红, 宋跃文, 黎宙

  为研究粗颗粒矿石在提升硬管底部管道内的流动状态,在实验室建立了2套试验系统,对提升硬管底部Y型结构和U型结构开展了粗颗粒提升输送性能试验研究,分析了粗颗粒提升速度和输送浓度对流动状态的影响,观察了2种管道结构下粗颗粒的堵塞状态。结果表明,Y型结构的输送状态优于U型结构。该研究结果可为深海采矿系统中提升硬管底部管道结构设计提供试验验证基础。

• 多层复合衬里界面剪切特性试验研究

  贺建清, 王康康, 廖湘华, 王永华, 高文华

  为研究复合衬里界面的剪切特性,取得具有代表性的界面抗剪强度参数,利用自行研制的大型直剪仪进行了复合衬里界面剪切试验,结果表明,法向应力相同的条件下,土工布/土工膜界面的抗剪强度最低,土工膜/GCL界面次之;土工膜/GCL界面内摩擦角最小,土工布/土工膜界面次之。饱水状态下,各界面的内摩擦角均有不同程度降低,其中土工膜/GCL界面降幅最大,降低了30.98%,土工布/土工膜界面次之,降低了29.66%。浸水饱和会导致土工布/土工膜界面、土工膜/GCL界面粘聚力降低,土工布/土工膜界面的粘聚力降低了44.51%,土工膜/GCL界面降低了6.89%;其余界面的粘聚力均有不同程度的增加。在工程实际中,应尽可能避免土工布/土工膜界面、土工膜/GCL界面处于饱水状态,以保证土工布/土工膜界面、土工膜/GCL界面强度满足垃圾填埋场稳定要求。

• 循环爆破荷载作用下类铀矿岩损伤与氡析出规律的实验研究

  蒋复量, 杨文超, 张帅, 刘永, 李向阳, 黎明, 郭锦涛

  为了深入研究类铀矿岩在循环爆破荷载作用下的损伤及氡析出规律,首先制作了室内爆破装置,然后依据相似理论,以铀尾砂等为原材料制备了类铀矿岩来代替实际的铀矿岩,在室内制成250 mm×250 mm×200 mm的试块,在试块上设置25个测点,再对试块施加循环爆破荷载,直至试块完全破碎。利用非金属超声波检测仪测量试块每次爆破前后的纵波波速,并换算成对应的损伤值;同时,采用密闭腔体法测量试块爆破后的累积氡浓度,并计算出氡析出率。采用K-Means聚类算法计算出25个测点的权重,进而得到综合损伤变量。研究结果表明,随着爆破次数增加,矿岩损伤呈现出“倒S”形状,且氡析出率与矿岩损伤值的变化具有一致性。该研究可为今后铀矿开采过程中的氡辐射防护和岩体稳定性研究提供参考和借鉴。

• 岩石破坏声发射与裂纹尺度增长试验研究

  王创业, 高照, 刘伟, 常新科

  选取内蒙古哈不沁铁矿花岗岩为试验对象,进行了岩石单轴压缩声发射试验,研究采用声发射参量预测岩石破坏裂纹尺度增长的可行性。花岗岩的全应力-应变曲线和声发射各参量曲线分析结果表明,应变的逐渐增加加快了岩石内部聚集的弹性变形能的释放,随着弹性变形能的释放,声发射的幅度、振铃计数、能量等越来越频繁地跳跃,当进入岩石破坏阶段时,声发射参量呈现突发性增长。对比分析了在声发射参量下预测裂纹尺度与实测裂纹尺度的相关性,结果表明,径向破坏裂纹尺度是轴向位移的2倍,且预测值与实测值非常吻合,预测的裂纹尺度能够反映岩石的损伤破裂过程,也能够描述岩石应变的发展过程。

• 中部空气间隔装药结构不耦合状态光面爆破效果研究

  梁瑞, 解丽娜, 周文海, 陈必港

  分析了5种中部空气间隔装药不耦合状态的光爆效果,运用ANSYS/LS-DYNA软件针对5种不同的不耦合系数分别建立了5种不同空气柱长度的数值模型,比较相邻周边孔1/2孔距及孔壁所选单元的有效应力时程曲线及有效应力峰值随不耦合系数变化的规律,结果表明,有效应力随轴向不耦合系数增大而减小。从减小炸药段附近单元有效应力以及保证空气柱中部裂缝贯通的角度出发,于本文模型的地质条件下较优的轴向不耦合系数为3.5~4.5。

• 磁化水降低喷射混凝土回弹量的试验研究

  汪学清, 周坤鹏, 张志高, 田凤格, 李鑫鹏

  为了减少煤矿巷道掘进过程中喷射混凝土作业产生的回弹量,达到节资降耗的目的,在混凝土喷射机供水管路中直接串联磁水器,分别用不同磁感应强度条件下的磁化水拌制喷射混凝土,在施工现场研究了磁感应强度与喷射混凝土回弹量的关系。结果表明: 与普通水相比,用不同磁感应强度条件下的磁化水拌制的喷射混凝土,其回弹量均有不同程度的降低,尤其是当磁感应强度为430 mT时,回弹率降到了8.66%,取得了降低喷射混凝土回弹量的良好效果。

• 尾矿浆体高海拔U型管道输送工程应用实践

  刘军

  通过对钨尾矿性质、浆体颗粒悬浮机理、非均质悬液淤积流速、磨阻损失、磨损机理研究分析,设定该钨矿尾矿浆体以紊流流态输送,速度区间为2~2.5 m/s,最大输送压力为40 kg/cm²。在管道磨蚀控制、输送泵配置、检测仪器配置等方面,工程设计中注入了诸多相应技术措施。实际运转证明,输送系统运行安全、稳定,达到了设计预期目标。

• 硝酸铵水溶液在包装型乳化炸药生产中的应用分析

  屈彩容, 彭宁

  以硝酸铵水溶液为水相制备乳化炸药,通过正交试验对硝酸铵水溶液pH值、析晶点、水相添加剂用量等影响因素对乳化炸药产品品质的影响进行了研究。结果表明,硝酸铵水溶液pH值为5.2～5.5、析晶点77～83 ℃、水相添加剂用量7%～11%时,所得乳化炸药产品品质较好。

• 球磨机钢球球径制度对磨碎速率的影响研究

  崔瑞, 刘昕, 张义闹, 明廷流, 张嘉雯

  利用实验室Φ240×90锥形球磨机对-1.7+1.18 mm石灰石进行了批次磨矿试验,基于破碎速率函数与破碎分布函数的总体平衡模型讨论了钢球球径制度对磨矿速率的影响。单一球径钢球试验结果表明,大直径钢球对粗级别的磨碎速率相对较高,但对细粒级的磨碎速率衰减很快;小直径钢球对粗级别的磨碎速率较低,但对细粒级有较高的磨碎速率。采用两种球径配合的钢球制度,并以破碎分布函数作为钢球球径级配方案的依据,可综合单一球径钢球制度的优点,既保证粗粒矿石有较高的磨碎速率,又能保持对细粒级的磨碎速率衰减较慢。

• 山西某铅锌银多金属矿选矿试验研究

  赵杰, 谭欣, 王中明, 刘书杰, 苏建芳

  对含铅0.48% 、锌0.75%、银90.00 g/t的山西某铅锌银多金属矿进行了选矿试验研究。采用铅银混浮-锌浮选工艺,在磨矿细度-0.074 mm粒级占80%条件下,以水玻璃为调整剂、硫酸锌+亚硫酸钠为锌矿物抑制剂、BK906和BK903G为组合捕收剂、BK-201为起泡剂,优先选铅银,选铅银尾矿以石灰为调整剂、硫酸铜为活化剂、丁基黄药为捕收剂选锌,可获得铅品位27.54%、铅回收率76.47%、银品位5252.5 g/t、银回收率73.03%、锌品位3.87%的铅银混合精矿和锌品位54.96%、锌回收率71.00%、银品位359.6 g/t的锌精矿。

• 四川某锂辉石矿磨矿产品粒级优化试验研究

  赵悦豪, 王毓华, 郑海涛, 李旭东, 朱广丽, 卢东方

  针对四川某锂辉石矿,在浮选入料粒度为-0.075 mm粒级占70%的前提下,系统研究了磨矿浓度、磨矿时间、介质充填率、钢球配比、药剂作用及磨矿介质类型等参数对锂辉石最佳浮选粒级(-0.106+0.038 mm)分布及品位的影响。实验室试验结果表明,通过调整磨矿浓度、介质充填率和钢球配比等参数,可有效提高-0.106+0.038 mm粒级含量和磨矿技术效率。在此基础上,添加碳酸钠可改善磨矿过程中矿浆的流变性,碳酸钠用量为800 g/t时,能进一步提高-0.106+0.038 mm粒级产率。在-0.075 mm粒级占70%条件下,球磨和棒磨获得的-0.106+0.038 mm粒级含量相近,但球磨产品中该粒级Li₂O品位更高,选择性磨矿作用更好。优化球磨参数后,锂辉石回收率可达95.92%,精矿品位为4.84%。

• 稀土矿浮选中Ce3+对含钙脉石活化作用机理研究

  张磊

  通过单矿物浮选试验、红外光谱分析和Zeta电位测试等方法,研究了以辛基异羟肟酸为捕收剂浮选稀土时矿浆中Ce³⁺对含钙脉石矿物萤石及方解石的活化作用机理。浮选结果表明,当辛基异羟肟酸浓度为2.0×10^-4 mol/L、矿浆中Ce³⁺浓度小于1×10^-4 mol/L时,pH值在 6~10之间时,Ce³⁺对含钙矿物萤石及方解石有活化作用。机理分析结果表明,Ce³⁺吸附在含钙矿物萤石及方解石表面形成了活性位点,可与羟肟酸根离子产生络合吸附,生成稳定的五元环络合物,增大了羟肟酸在矿物表面的吸附能力,从而活化矿物。

• 辛基异羟肟酸钠在独居石表面的吸附及浮选机理研究

  王振, 丁威, 肖军辉, 王进明, 徐龙华

  通过矿物浮选试验、Zeta电位测量及红外光谱测试等手段研究了辛基异羟肟酸钠对独居石的浮选特性及其表面吸附机理。单矿物浮选试验结果表明,辛基异羟肟酸钠浮选体系中,独居石在pH值5~9可浮性较好。独居石与辛基异羟肟酸钠作用后,表面动电位降低,说明该阴离子捕收剂在独居石表面发生了吸附。当独居石表面荷负电时,吸附仍可继续,说明辛基异羟肟酸钠阴离子可克服静电斥力吸附于荷负电的独居石表面。红外光谱分析证实该吸附作用为化学吸附。

• 新型捕收剂在缅甸某锡矿浮选中的应用

  刘有才, 刘世宏, 符剑刚, 李政, 吴凯, 李春林

  针对缅甸某含锡3.80%的锡矿石进行了浮选工艺试验研究。在磨矿细度为-74 μm粒级占74.20%,调整剂硫酸铵用量4 000 g/t、捕收剂DW271用量1 800 g/t、辅助捕收剂P86用量100 g/t条件下,经一粗二扫二精闭路浮选试验获得了锡精矿品位42.80%、锡回收率89.09%。

• 钛铁矿磨矿分级流程研究

  周建国

  系统论述了几种磨矿分级流程,详细分析了各种磨矿分级流程的优劣,推荐旋流器+高频细筛的磨矿分级流程、设备配置及设备选择。

• 螺旋溜槽选矿机回收钛精矿的试验研究

  马建, 刘庆祥, 刘万中, 陈盼盼

  对河北承德某钛铁矿进行了选矿试验研究。采用螺旋溜槽粗选、摇床精选,粗钛精矿经浮选脱硫,脱硫尾矿再浮钛的工艺流程,可以获得品位47.09%、产率3.39%、回收率26.26%的钛精矿,同时获得品位40.03%、产率1.08%、回收率57.65%的硫精矿。

• Sb2S3-ZnO-C体系热力学分析及应用

  欧阳臻, 陈艺锋, 唐朝波, 陈永明, 胡宇杰, 叶龙刚

  对Sb₂S₃-ZnO-C低温焙烧体系进行了热力学分析,首先分析了Sb-S-O和Sb-Zn-S-O系的优势区图,表明硫化锑直接转化为金属锑是可行的,且随着温度升高,Sb和ZnS的共存稳定区对氧分压和硫分压的要求降低;计算了在500～1 000 ℃下体系中各反应的标准吉布斯自由能变 (ΔG^θ),表明Sb₂S₃与ZnO交互反应极易首先进行,而后发生Sb₂O₃直接还原;对Sb₂O₃和ZnO的还原平衡CO含量计算表明,Sb₂O₃较ZnO易还原。高低品位两种硫化锑精矿的焙烧试验证实了热力学分析的准确性,锑生成率和固硫率分别达90%以上和89%左右,并有进一步提高的空间。

• 钕铁硼废料中稀土的回收

  邓华军, 段月红, 邓庚凤

  采用焙烧-盐酸浸出工艺回收钕铁硼废料中的稀土。以钕铁硼废料为原料,研究焙烧温度、焙烧时间对废料中铁氧化率的影响;以钕铁硼废料焙烧料为原料回收其中稀土元素,研究了盐酸浓度、浸出时间、浸出温度以及固液比对稀土浸出率的影响。实验结果表明,钕铁硼废料的最佳焙烧条件为: 焙烧温度700 ℃、焙烧时间1.5 h,此时铁氧化率可达99.30%;盐酸浸出焙烧料的最佳条件为: 盐酸浓度4 mol/L、液固比3∶1、浸出温度90 ℃、浸出时间1.5 h,此时稀土浸出率可达98.11%。

• 某菱铁矿磁化焙烧-磁选工艺试验研究

  毛拥军, 张茂, 陈沪飞

  为了更好地利用菱铁矿资源,对云南某铁品位为40.84%的难选菱铁矿石进行了磁化焙烧-磁选工艺试验研究,在不添加还原剂的条件下,在焙烧温度800 ℃、焙烧时间60 min时得到焙烧矿,焙烧矿经磁选后获得了铁精矿产率61.25%、品位64.65%、回收率96.96%的指标。可为高效利用菱铁矿资源的工艺设计提供依据。

• 银离子对钴矿石微生物浸出的影响

  刘伟, 张树江, 孙峰, 黄海峰, 刘畅

  在微生物浸出钴矿石过程中添加银离子,考察了银离子对浸矿细菌生长、钴矿石生物浸出行为的影响。结果表明,银离子添加量对浸矿细菌的生长有直接影响,当添加量低于20 mg/L时,银离子对浸矿细菌的生长影响不大,但继续提高银离子浓度将对浸矿细菌的生长产生抑制作用;添加银离子能够加速含钴矿物的氧化溶解速率,显著提高金属浸出率,在矿浆浓度10%、浸出温度38 ℃、转速160 r/min、银离子浓度15 mg/L条件下,银离子的催化效果最佳,此时金属钴浸出率可提高28.0%,金属铜浸出率可提高26.8%。

• CO还原气氛下铁酸锌选择性分解过程研究

  许继芳, 杨莹, 郭恒睿, 汪鑫, 邓寅祥

  为将电炉粉尘中铁酸锌选择性分解为Fe₃O₄和ZnO,采用热力学软件分析了铁酸锌在CO气氛下还原分解的热力学过程和分解特征,讨论了反应温度和气体组成对铁酸锌分解行为的影响。结果表明: 铁酸锌的气体还原遵循逐级还原规律,很容易被CO还原为Fe₃O₄和ZnO,也易过还原为FeO和Fe,甚至可将ZnO还原为锌蒸气;控制<em>P</em>_CO/(<em>P</em>_CO+<em>P</em>_CO2)在0.05~0.20之间,温度在600~700 ℃范围内,可实现铁酸锌的高效分解、抑制铁氧化物的过还原;对CO还原气氛下铁酸锌分解过程进行了热力学模拟,计算出铁酸锌还原初期时的CO利用率约为35%。

• 氧化-絮凝法处理钨铋选矿废水

  姜智超, 余侃萍

  以自制的氧化药剂ME22作为氧化剂,采用氧化-絮凝工艺处理钨铋选矿废水,研究了pH值、氧化剂投加量、氧化时间对废水COD去除效果的影响。结果表明,当pH=9.00,氧化剂投加量416 mg/L,氧化45 min后,再投加体积分数0.10%、浓度1.00 g/L的聚丙烯酰胺絮凝2 min,处理后废水COD含量由196 mg/L降至59.0 mg/L,COD去除率达到69.8%,排放水水质满足GB 8978&mdash;1996一级标准。

• 铟萃余液氧化除铁渣对回转窑尾气水脱氟作用研究

  曾纪术, 陆瑶

  采用广西某公司提铟流程中产生的萃余液氧化除铁渣作为除氟剂,对回转窑尾气洗水进行除氟处理,在溶液初始pH&asymp;5.0,除氟剂添加量为理论量的5倍, 温度40 ℃,机械搅拌条件下,尾气水中的氟离子浓度降至50 mg/L以下,氟离子脱除率达90%以上。该脱氟技术应用于工业试验,溶液中氟离子浓度由370 mg/L下降至50 mg/L以下。

• 火法铜渣改质还原提铁试验研究

  王苗, 杨双平, 庞锦琨

  为有效回收铜渣中有价金属铁,模拟链篦机-回转窑工艺对火法铜渣进行了提铁试验研究。结果表明,含铁量为40.2%的铜渣,配加2%的B型添加剂,成球性能良好,且生球指标在碱度适宜条件下优良;采用模拟链篦机-回转窑工艺进行造球、熔炼试验,在碱度1.2、配碳量为理论碳当量的1.5倍、1 450 ℃下熔炼50 min,可以获得还原率79.7%、铁品位90.6%的二次铁资源。

• 硫化沉淀法回收锌浸出液中的铜

  李琛, 韩俊伟, 刘维, 张添富, 朱林

  基于不同金属硫化物在溶液中溶解度的差异,采用硫化沉淀法从锌酸性浸出液中选择性回收铜,并对不同沉淀剂(Na₂S与ZnS)的沉铜方案进行了对比,研究了沉淀剂添加量、反应温度以及反应时间对铜沉淀率以及沉淀渣中铜含量的影响,实验结果表明,ZnS是较好的沉淀剂;ZnS用量为理论用量的5倍、反应温度70 ℃、反应时间60 min时,铜沉淀率为99.17%,沉铜渣中铜、锌含量分别为10.17%和46.50%。

• 氯氧铋渣制备高纯海绵铋的研究

  陈兰, 谢兆凤, 覃小龙, 黄前军, 蒋金莉, 陈丽梅

  研究了盐酸浓度、液固比、溶解时间对氯氧铋渣溶解的影响,以及盐酸浓度、铁粉加入量、反应时间、反应温度对铁粉还原铋离子制备海绵铋的影响。实验得出氯氧铋渣溶解最佳条件为: 盐酸浓度5 mol/L、液固比2∶1、溶解时间10 min;铁粉还原铋离子制备海绵铋最佳条件为: 盐酸浓度2 mol/L、铁粉加入量为1.2倍理论量、反应时间20 min、反应温度为常温,此时海绵铋铋含量为95.52%。

• 基于PCA-RBF的板形识别及FPGA软实现

  张秀玲, 代景欢, 李家欢, 张逞逞

  针对常规神经网络板形识别方法中存在的不足,提出了以PCA替代欧氏距离作为提取特征的手段,并将所设计的PCA-RBF板形识别模型以FPGA为硬件实现载体进行了仿真研究。仿真结果表明,设计的PCA-RBF板形识别模型能够正确识别出板形缺陷,网络结构比常规RBF板形识别模型相对简化,同时识别精度提升了59%,抗干扰能力提升了82%。FPGA仿真结果在精度和实时性上可以满足实际工程需要。

• 微量Ca、Y元素对AZ91镁合金动态再结晶及力学性能的影响

  尹勇, 谭真, 肖振宇

  为同步提升AZ91镁合金强度及延性,研究了微量Ca、Y元素对AZ91镁合金热变形过程中动态再结晶及力学性能的影响。结果表明: Ca、Y元素的引入减少了Al元素在AZ91镁合金中的偏聚,减少了Mg₁₇Al₁₂相的动态析出,从而抑制了低温热变形过程中的动态再结晶,同时细小弥散分布的Al₂Y相在高温时促进了动态再结晶的发生。Ca、Y元素复合添加,引入大量弥散分布的Al₂Y,使完全再结晶后的组织更加细小,提升了力学性能。AZ91+Ca+Y镁合金673 K热压后室温压缩延伸率和强度分别达到了16.5%和392.55 MPa,比AZ91镁合金分别提升了16.2%和8.56%。

• 掺Fe3+锐钛型TiO2的制备及其紫外光照下催化降解苯胺

  张一兵, 黄英

  用水热法制备了掺Fe³⁺的TiO₂晶体粉末Fe³⁺/TiO₂,并通过XRD、SEM和TEM等手段对它进行了表征。研究了在紫外光照下Fe³⁺/TiO₂对苯胺的催化降解效果。分析了苯胺初始浓度、掺Fe³⁺量、Fe³⁺/TiO₂用量、光照时间和溶液初始pH值等因素对光催化效率的影响。结果表明: 所制备的TiO₂晶体为锐钛矿型即A-TiO₂;晶体粉末由直径约2.5 &mu;m的TiO₂微米球组成,各微米球则由八面体型的TiO₂纳米晶体(长度1~1.5 &mu;m)通过自组装形成,八面体的三角形边长100~200 nm;在50 mg/L的苯胺溶液中(pH=7),掺杂0.2%(摩尔分数)Fe³⁺的A-TiO₂粉末用量为0.5 g/L时,室温下紫外光照(&lambda;=365 nm)反应45 min,苯胺降解率达到73.84%。

• 基于杯突试验的铝合金板材温成形性能分析

  陈丰杨, 王孟君, 缪骁

  采用杯突胀形试验,对5754铝合金板材进行了温成形试验,研究了成形温度、冲头速度和压边力对板材温成形性能的影响,并通过扫描电子显微镜观察了不同成形温度下的断口形貌。试验结果表明,随着成形温度升高,板材的成形质量越好;冲头速度越高,板材所受的最大载荷力越大,成形质量越差;压边力在10~20 kN范围内对板材的成形影响较小。

• 铸造铜合金冲刷腐蚀及机理研究

  杨刚毅, 汪冰峰, 刘源, 姜锋, 叶鹏程

  模拟海水环境,对硅黄铜进行了冲刷腐蚀模拟实验和电化学腐蚀实验,借助SEM与XRD等手段分析了腐蚀现象,研究冲刷腐蚀机理。结果表明: 铸造铜合金在冲刷腐蚀过程中腐蚀产物与电化学腐蚀相同;在未形成完整的钝化膜之前,铜合金腐蚀速率快;海水冲刷作用使材料表面处于钝化膜不断破坏与形成的循环过程中。

• 淬火法分离正极粉末和铝集流体的研究

  李强, 陈若葵, 唐红辉, 陈欢, 王杜, 乔延超, 赖浪

  针对目前废旧锂电池正极片分选正极粉末和铝集流体工艺过程中存在的分离不彻底、分选时间长等问题,采用了淬火法进行分选,考察了焙烧温度、焙烧时间、硫酸浓度、液固体积质量比、搅拌速率对分离效果的影响。结果表明: 在焙烧温度500 ℃、焙烧时间2 h、硫酸浓度0.2 mol/L、液固体积质量比10∶1、搅拌(200 r/min)30 min条件下,铝集流体中镍、钴质量分数分别达0.91%和0.43%,铝直收率98.23%。