金属矿山

陈庆发, 杨承业, 肖体群

2019, 48(07): 1-7.

摘要 ( 554 )

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对于金属矿床地下开采的两相邻矿体，从根本上弄清两相邻矿体之间的开采扰动关系与回采步距，对于实现矿产资源优化开采与地压安全管理具有重要意义。以往研究主要关注于开采顺序对围岩应力分布状态产生的影响，未从理论上对两相邻矿体间的扰动关系进行详细分析。基于协同开采理念，分析了不同倾角和不同矿层间距条件下两相邻矿体的开采扰动关系，给出了相应的协同步距计算公式，并结合山东会宝岭铁矿两急倾斜相邻矿体和云南斗南锰矿两缓倾斜相邻矿体开展了工程案例分析。研究表明：①水平—缓倾斜两相邻矿体仅存在下层矿体回采对上层矿体扰动关系1种类型，倾斜—急倾斜两相邻矿体存在无扰动关系、单一矿体扰动关系和两矿体相互扰动关系3种类型；②相应的协同步距计算公式由开采方式与矿体相关参数综合决定；③会宝岭铁矿的两急倾斜相邻矿体宜同步回采，云南斗南锰矿两缓倾斜相邻矿体的V8矿层应超前V7a矿层2个矿块回采。研究成果可为地下矿山两相邻矿体安全、高效、绿色、协同开采提供参考。

崩落法开采“悬留”大型采空区协同处置技术研究

汪为平, 陆玉根, 段庆豹, 侯大德, 汪亮, 孙秀柱

2019, 48(07): 8-13.

摘要 ( 491 )

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无底柱分段崩落法主要通过崩落上覆围岩处理采空区，对于未冒落充填完毕的大型“悬留”采空区，其地压安全问题未得到根本解除。该类空区的体积范围达到一定程度后，易发生突然冒落失稳，产生较大冲击地压，对于井下人员及生产安全造成了重大威胁。以谢尔塔拉铁锌矿的“悬留”大型采空区为例，构建了一整套协同处置技术，分别采用数值模拟方法对其稳定性进行分析，采用封闭加井筒泄压方式处理采空区，同时构建了先进的微震监测网络，对岩层移动及采空区稳定性进行全天候跟踪监测分析和预警，实现了对空区的有效管控，对于存在该类“悬留”空区的矿山提供了可行的处置方案。

垂直溜井中卸矿对物料的冲击夯实作用及其预防

路增祥, 马驰, 吴晓旭

2019, 48(07): 14-18.

摘要 ( 489 )

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垂直溜井中的矿岩运动会对井内储料产生冲击，使松散储料被夯实，进而引发溜井的悬拱堵塞。在总结垂直溜井中矿岩运动特征的基础上，分析了溜井中物料运动全过程的能量转化与耗散特征，讨论了物料运动对井内储料冲击夯实作用机理与冲击夯实过程，并给出了矿山预防冲击夯实作用的综合措施。研究表明：①矿岩块在垂直溜井中下落时，底部储料受冲击的能量大小与矿岩落差和矿岩块质量成正比关系；②下落矿岩块的冲击力在井内储料中矿块之间相互传递形成了一种“力链”的作用效果，冲击力越大，夯实的密实度和范围也越大，夯实范围大小与冲击过程中的能量耗散速度成反比关系；③控制进入溜井的矿岩块度和降低矿岩块在溜井中的落差，是预防井内储料被冲击夯实的有效措施。

大型机械化作业下固体废物充填处理超大型采空区

何标庆, 简文彬

2019, 48(07): 19-25.

摘要 ( 521 )

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针对超大型采空区传统处理方法具有成本高、技术难度大、安全风险大、效率低等不足，将固废资源利用与采空区处理有机结合，利用固体废弃物对大型采空区进行充填处理，并研究了充填工艺及安全控制方法。以福建龙岩某矿山为例，首先采用Mathews稳定性图解方法对该矿3个超大型采空区的稳定性进行了分析，认为采空区具备了进行大规模机械化充填作业的条件；然后对废弃物充填材料的性质及合理配比进行了试验，得到了建筑垃圾与尾矿砂的最佳配比（体积比）为5∶2；最后应用FLAC3D模拟方法分析了充填后的采空区对下部铁矿开采的影响，开采后顶板位移为5～8 mm、两帮位移为 2～4 mm，变形较小，采空区较稳定，通过对采空区处理费用及消纳建筑垃圾收入的综合分析，所提采空区处理方法的平均成本约9.13 元/m²，远低于其他采空区充填法。研究表明：采用大型机械化作业充填固体废物处理超大型采空区，有助于解决超大型采空区稳定问题，降低采矿成本，提高作业效率，满足非煤矿山超大型采空区处理和固体废物资源利用的实际需要。

胶结充填体波速-密度双参数强度预测模型研究

程爱平, 董福松, 张玉山, 王平, 戴顺意

2019, 48(07): 26-31.

摘要 ( 495 )

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抗压强度是表征胶结充填体力学性质的重要指标，是确定采场充填方案的基本依据，快速、准确地确定胶结充填体抗压强度值，对于保障采场安全意义重大。分析了胶结充填体强度的影响因素，为克服单一预测指标的不准确性和预测指标过多的复杂性，选取了较易获取的胶结充填体初始超声波波速和密度两个参数，构建了波速-密度双参数预测指标T，运用预测指标构建了胶结充填体强度预测模型，并进行了验证。研究表明：①胶结充填体单轴抗压强度的影响因素有组成成分、结构尺寸以及养护环境，主要影响因素为组成成分；②将试验数据应用所构建的强度预测模型、典型强度预测模型分别进行了曲线拟合，对比分析得出所构建的强度预测模型拟合结果良好，相关系数均达到0.98以上，可以较好地预测胶结充填体强度。利用波速-密度双参数进行胶结充填体强度预测具有可行性，为准确预测胶结充填体强度提供了新的思路。

全尾砂充填料浆管道阻力损失探究及优化

甘德清, 薛娜, 刘志义, 薛振林, 贾玉娜

2019, 48(07): 32-40.

摘要 ( 690 )

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充填采矿技术因其自身的特点，在矿山领域得到了大力推广，确定合理的充填料浆配比方案和充填系统管道输送技术参数，是确保整个充填系统能够安全、高效和稳定运行的重要前提。以唐山某铁矿为例，选择灰砂比1∶8的充填料浆为试验对象，以140 mm、160 mm、180 mm、200 mm、220 mm、240 mm、260 mm为试验管道直径，分别配比浓度为68%、70%、72%、74%的充填料浆，对充填料浆管道阻力损失影响因素进行分析，并对其进行优化。研究结果表明：管道阻力损失与管径呈反比例函数关系，料浆浓度越高，管道阻力损失越大；管径增大到240 mm和260 mm时，管道底部料浆流速过快，会加速底部管道磨损；为实现矿山生产中的采充平衡，建议该矿山输送管径为200 mm或220 mm，料浆输送浓度为70%。

动静组合作用下大跨度凿岩硐室稳定性分析

闫奇, 杨福波, 陈刚, 王晓军, 隋璨

2019, 48(07): 41-48.

摘要 ( 496 )

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安徽某铜矿采用大直径垂直深孔阶段矿房法开采，首采采场开采深度为800 m，跨度达到30 m，爆破振动对周边岩体及采场结构产生了极大扰动，加之大爆破过程引发岩体能量的释放和转移，极有可能形成采场主要结构失稳，威胁回采安全。为研究大跨度凿岩硐室在动静组合作用下的稳定性，依据矿山实际情况，利用FLAC3D 5.0数值模拟软件对该矿首采矿段201大跨度凿岩硐室在动静荷载组合作用下的稳定性进行了数值模拟分析，并与现场监测结果进行了对比。研究表明：开采过程中，最大主应力以及塑性区主要集中于条柱上，顶板在失去条柱支撑后位移增加较大，条柱支撑作用明显；开采结束后，条柱全部回采，顶板位移达到最大值，间柱成为主要支撑结构，整个开采过程中凿岩硐室较为稳定，分析结果与监测结果相吻合。建议后续开采之前适当增加凿岩硐室条柱宽度并实施锚网联合支护以提高抗压能力；通过优化爆破参数降低爆破振动对顶板的影响，并对凿岩硐室中间区域的顶板施加长锚索支护；对模拟分析和监测中容易出现破坏的区域进行布点监测，为后续开采中地压灾害防治提供有价值的信息。

矿井巷道复合纤维混凝土耐久性试验研究

张新民

2019, 48(07): 49-53.

摘要 ( 511 )

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以矿井巷道支护结构为研究背景，对复合纤维混凝土的耐久性进行试验研究，同时试验成果对比于素混凝土。取得结论如下：①抗渗试验表明复合纤维混凝土渗水高度能够达到12.0 mm，低于素混凝土的14.2 mm；②早期裂缝试验表明复合纤维混凝土的裂缝降低系数能够达到0.66，可以有效降低早期开裂；③通过碳化试验、电通量试验及硫酸盐腐蚀试验，得到复合纤维混凝土碳化深度更小、电通量更大、抗侵蚀能力更强。所得结果可在一定程度上为复合纤维喷射混凝土在矿井巷道支护中的研究与应用提供借鉴。

基于Whittle的露天境界动态优化研究

何昌盛

2019, 48(07): 54-59.

摘要 ( 507 )

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开采境界圈定是露天矿山开采设计的基础，境界优化结果的优劣直接制约着矿山的整体发展效益。露天开采过程中面对的是复杂多变的地质岩体、无序的品位分布、多变的经济参数等一系列非线性动态问题，现有的主流境界优化方法未能有效考虑该类问题。为实现对露天矿山境界优化的经济动态评估以及矿山剥采均衡，将露天境界优化与地质品位、矿体赋存状态相结合，根据地质数据库采用SURPAC软件建立了矿体三维实体模型和块段品位模型。借助境界动态优化分析软件Whittle，并根据某矿山实际情况，将浮动圆锥法和LG图论法相结合，在一定的技术、经济指标条件下，生成了一系列不同价格对应的露天境界优化方案。根据矿山设计生产规模，对各个境界方案进行进度计划排产，同时考虑了资金的时间价值，引入贴现率指标，获得了各个方案的最大净现值，确定净现值最大的方案为最优方案。研究表明：该方案的提出，实现了动态条件下该矿山露天境界的高效动态优化，为露天矿山开采境界优化提供了新思路。

基于准岩体抗拉强度的爆破振动速度衰减公式改进

万嗣鹏, 张义平, 陶铁军, 池恩安, 罗毅

2019, 48(07): 60-64.

摘要 ( 549 )

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萨道夫斯基公式在爆破中近区对质点振动速度的预测精度较低，使用该公式所得的预测误差可达200%~300%，不利于对爆破中近区的振动速度进行精确预测。爆破中近区压缩应力波拉伸破坏所造成的岩石片落和径向裂隙扩展现象比较明显，该类拉伸破坏现象在一定程度上加快了爆破振动速度的衰减过程。为研究爆破中近区岩体抗拉强度对爆破振动速度衰减的影响，在对国内外爆破振动速度衰减公式进行梳理分析的基础上，讨论了14个爆破振动峰值速度的影响因素，选取其中9个主要因素进行了量纲分析，将准岩体抗拉强度考虑在内，推导了基于准岩体强度的爆破振动速度衰减改进公式。结合某露天铁矿工程实例，采用1st0pt软件分别对改进公式和萨道夫斯基公式进行了多元非线性回归分析。研究表明：基于准岩体抗拉强度改进的衰减公式对该矿南、北区测点振动速度预测的平均相对误差分别为8.41%和7.01%，均高于传统衰减公式的预测精度，说明考虑准岩体抗拉强度对萨道夫斯基公式进行改进具有可行性，可为露天矿山爆破作业提供参考。

矿山预裂爆破效果预测的BP神经网络法

齐留洋, 王德胜, 刘占全, 崔凤, 徐晓东, 郭建新

2019, 48(07): 65-69.

摘要 ( 496 )

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为简化矿山预裂爆破效果预测环节、提高预测精准度，针对传统预裂爆破效果评价注重预裂坡面成型的不足，考虑到露天矿山边坡时常受到爆破破岩振动等动态荷载影响的特点，结合BP神经网络，提出了既考虑坡面成型标准又顾及爆破振动对边坡影响的矿山预裂效果预测方法。将单孔装药量、平均孔深、孔距、振动速度峰值（水平、垂直）、振动主频（水平、垂直）、爆心距等参数作为神经网络输入参数，将预裂坡面的平均振动速度、半孔率、不平整度、裂隙系数等参数作为神经网络输出参数。基于24次临近边坡的爆破技术数据建立了矿山预裂爆破效果的BP神经网络预测模型。3次现场爆破预测试验表明：通过神经网络内部的自组织结构，将岩石性质、工程地质条件等与控制预裂爆破效果有关的因素进行简化，可将平均振动速度的预测相对误差控制在7%左右，将半孔率、不平整度、裂隙系数的预测相对误差控制在3%左右，对于提高爆破预裂效果的预测精度有一定的参考价值。

山西某磁选铁精矿浮选脱硫试验

王英姿, 胡义明, 周永诚

2019, 48(07): 70-74.

摘要 ( 551 )

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山西某磁选铁精矿铁品位为65.16%，S含量高达2.62%，主要铁矿物为磁铁矿，占总铁的92.23%；含硫矿物主要为磁黄铁矿和黄铁矿，分别占总硫的53.72%和45.67%，硫在粗粒级（+100目）和细粒级（-325目）的含量相对较高，超过70%的硫分布在-200目粒级。为降低该铁精矿中的硫含量，进行了反浮选脱硫试验。结果表明，试样采用1粗1精—粗选与精选尾矿合并扫选，扫选精矿返回粗选的闭路浮选流程处理，在粗选+精选丁基黄药用量为400+100 g/t、H106用量为950+450 g/t、松醇油用量为50+20 g/t的情况下，可获得铁品位为66.59%、含硫0.29%、铁回收率为91.40%的铁精矿和硫品位为22.13%、含铁52.75%、硫回收率为90.07%的硫精矿。

酒钢镜铁山竖炉焙烧矿选矿工艺优化研究

崔进兵, 陈铁军, 周仙霖, 罗艳红, 刘伟, 陆启财

2019, 48(07): 75-79.

摘要 ( 568 )

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为解决酒钢镜铁山镜铁矿竖炉焙烧熟料采用磁滑轮预选—欠烧矿二次焙烧后抛废—磨矿—弱磁选工艺处理所存在的磨矿效率、精矿铁品位和铁回收率均较低等问题，进行了选矿试验研究。结果表明，原料破碎至0～5 mm后经粉矿干选，干选精矿磨矿—弱磁选，干选中矿二次焙烧—磨矿—弱磁选，最终可获得铁品位为58.31%，回收率为84.39%的铁精矿，粉矿干式抛尾产率为7.56%、铁品位为7.75%，需进行二次焙烧的中矿产率为18.03%。与现场生产指标相比，新工艺精矿铁品位高3个百分点左右，铁回收率高2个百分点左右。因此，新工艺是处理现场焙烧矿的合适工艺，具有节能减排、降本提质的效果。

旋流器脱泥优化某高泥氧化铜矿石的回收效果研究

陈水波, 黄晟, 季安坤, 魏转花

2019, 48(07): 80-84.

摘要 ( 556 )

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某高泥氧化铜矿石铜品位为4.26%，主要铜矿物为孔雀石，其次是辉铜矿、硅孔雀石和斜硅铜矿，脉石矿物主要为泥质粉砂岩、石英粉砂、绢云母、绿泥石等。针对氧化铜矿石浮选中矿泥会恶化浮选过程，大量消耗浮选药剂，影响浮选指标的问题，对磨矿细度为-0.074 mm占64.04%的矿石（-0.010 mm占14.05%）优先选出硫化铜矿物后的产品进行了直接硫化浮选和旋流器机械脱泥后的浮选试验。结果表明，用旋流器脱出的产率为12.64%、铜品位为4.82%的细泥采用浸出工艺处理，铜浸出率达95.26%；产率为87.36%、铜品位为3.32%的沉砂采用硫化浮选流程处理，可获得铜品位为24.75%、铜回收率为67.47%的铜精矿，铜综合回收率为84.01%；而直接硫化浮选仅获得铜品位为19.79%、铜回收率为75.09%的铜精矿，尾矿铜品位高达1.02%。与高泥氧化铜矿石的直接浮选相比，脱泥浮选工艺更加平稳、可控，铜回收指标更理想，浮选药剂用量更低，是一种较有发展前景的工艺形式。

甘肃某复杂多金属硫化矿石中铜与铅锌的浮选分离试验

袁勤智, 邱廷省, 王梦雨1

2019, 48(07): 85-91.

摘要 ( 471 )

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甘肃某铜铅锌多金属硫化矿石Cu、Pb、Zn、Au、Ag、S品位分别为0.75%、2.50%、5.30%、2.80 g/t、120 g/t、14.20%，均具有回收价值，前期在铜与铅锌的有效分离研究方面一直未取得突破。为了在不影响其他元素分离回收的情况下实现铜与铅锌的有效分离，进行了以铜与铅锌有效分离为核心的试验研究。结果表明，试验采用以全混合浮选—混合精矿脱硫—铜与铅锌分离原则流程为核心的多段磨选流程处理矿石，最终获得了Cu品位为21.42%、Cu回收率为71.69%、含Pb3.61%、含Zn4.28%的铜精矿，以及Pb品位为13.46%、Zn品位为28.52%、含铜1.01%、Pb回收率为93.04%、Zn回收率为92.98%的铅锌混合精矿；实现铜与铅锌有效分离的关键在于有铅锌抑制剂硫化钠+亚硫酸+FY组合配合细磨深选流程。

某铜铅锌多金属硫化矿石的浮选试验

董艳红, 陈代雄, 杨建文, 肖骏, 胡波, 曾惠明

2019, 48(07): 92-96.

摘要 ( 579 )

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某铜铅锌多金属硫化矿石中的有用金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿，其次是斑铜矿、蓝铜矿、异极矿和铅矾等，为了确定铜铅锌回收工艺，进行了选矿试验。结果表明，矿石在磨矿细度为-0.074 mm占75%的情况下，采用1粗3精2扫铜铅混浮、1粗3精2扫铜铅分离、1粗2精1扫选锌流程处理矿石，可获得铜品位为22.13%、铜回收率为80.08%的铜精矿，铅品位为62.32%、铅回收率为79.63%的铅精矿，以及锌品位为52.56%、锌回收率为82.20%的锌精矿。在铜铅分离过程中，无氰无铬环保型铅组合抑制剂CHP的使用是实现铜、铅高效分离的关键。

内蒙古某低品位铅锌硫化矿石铅锌浮选试验

梁焘茂, 邱廷省, 艾光华

2019, 48(07): 97-102.

摘要 ( 523 )

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内蒙古某低品位微细粒嵌布的难选铅锌硫化矿石铅品位为1.47%、锌品位为1.93%，为了确定该矿石的开发利用工艺，在进行系统工艺矿物学研究的基础上进行了铅锌浮选试验。结果表明：①矿石中的铅、锌均主要以硫化物相形式存在，主要金属矿物为铁闪锌矿、方铅矿，磁黄铁矿和黄铁矿含量较高；方铅矿与铁闪锌矿间以及与其他矿物间的共生关系密切，方铅矿呈中—微粒嵌布，粒度主要为0.64～0.01 mm，铁闪锌矿呈细—微粒嵌布，粒度主要为0.16～0.01 mm。②矿石在磨矿细度为-0.074 mm占80%情况下采用1粗4精3扫流程选铅，选铅尾矿1粗4扫选锌，锌粗精矿再磨至-0.025 mm占90%情况下经4次精选，最终获得铅品位为52.23%、含锌3.18%、铅回收率为74.81%的铅精矿，锌品位为42.05%、含铅1.98%、锌回收率为85.83%的锌精矿，较好地实现了铅锌的分离与回收。

青海某硫化铅锌矿选矿工艺优化研究

周华荣, 许永伟, 张慧婷, 翁存建, 王鹏程3, 罗仙平

2019, 48(07): 103-107.

摘要 ( 496 )

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青海某铅锌硫化矿石选矿厂采用中性介质下优先浮铅—锌硫混浮—锌硫分离工艺流程处理矿石，导致生产不够稳定，选矿指标不理想。为解决此问题，采用中性介质下优先选铅—碱性介质下优先选锌—硫酸调浆再选硫的原则流程进行了选矿试验。结果表明：矿石在磨矿细度为-0.074 mm占55%的情况下，采用1粗2精1扫选铅、1粗2精1扫选锌、1次浮选选硫流程处理矿石，获得了铅品位为70.72%、含锌2.14%、含硫19.98%、含金1.92 g/t、含银1 322.45 g/t，铅回收率为91.78%、金回收率为14.28%、银回收率为76.29%的铅精矿；锌品位为48.86%、含铅0.26%、含硫32.67%，锌回收率为97.88%的锌精矿；硫品位为47.44%、含金0.67 g/t、含铅0.11%、含锌0.17%，硫回收率为64.14%、金回收率为80.86%的硫精矿。新工艺流程更简洁，生产更稳定顺畅，电耗和药剂成本均有所下降，在铅、锌精矿质量指标相当的情况下，铅、锌回收率分别提高了0.50和4.32个百分点，伴生金银和硫精矿指标也得到了改善。

油酸钠体系中磁化处理对萤石浮选行为的影响

李青青, 周文波, 李赛, 陶黎明, 余凡, 张力

2019, 48(07): 108-112.

摘要 ( 734 )

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为了了解油酸钠体系中磁化处理对萤石浮选行为的影响，开展了磁化油酸钠、磁化浮选用水和磁化矿浆情况下的萤石纯矿物浮选试验，并对萤石表面油酸钠的吸附量和Zeta电位进行了研究。结果表明：①在pH=8，油酸钠浓度为1.07×10-4 mol/L，磁场强度为200 mT，油酸钠磁化时间为10 min，水和矿浆均磁化30 min情况下的萤石纯矿物浮选试验的回收率分别为94.48%、93.07%、91.48%，相对于未磁化条件下，回收率分别提高了7.60、6.19、4.60个百分点；同时磁化处理能有效降低油酸钠的用量，且加快萤石的浮选速率，降低选别成本。②磁化油酸钠、水和矿浆均能增大萤石表面的油酸钠吸附量，磁化油酸钠后的吸附量增长最显著，其次是磁化水。磁化处理均能使萤石表面的Zeta电位发生负移，说明磁化处理促进了油酸根离子在萤石表面的吸附。③在人工混合矿浮选试验中，磁化促进了萤石的上浮，未磁化、磁化矿浆、磁化水和磁化油酸钠条件下，萤石精矿品位分别为94.57%、94.70%、94.75%、95.94%，萤石回收率分别为86.60%、89.89%、93.01%、95.35%；磁化矿浆、磁化水和磁化油酸钠相对于未磁化条件下，萤石的回收率分别提高了3.29、6.41和8.75。

智能分拣选矿技术的发展及其应用

罗仙平, 宁湘菡, 王涛, 王鹏程, 何鹏宇

2019, 48(07): 113-117.

摘要 ( 937 )

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在易采矿床减少，采矿难度增大，矿石贫化加剧，碎磨及选矿成本增大的背景下，实现对破碎产品的预选抛废，可提高资源的利用率和入磨矿石品位、减少矿石入磨量和细粒尾矿生产量、提高企业的经济效益、改善环境状况、延长矿山企业的服务年限。为了助推拣选技术的发展与应用，着重介绍了光选机、激发光拣选机和核辐射拣选机的发展与应用研究现状，及不同设备的性能特点，指出各拣选设备的适用范围。最后指出精准化、智能化、大型化和高效化是智能拣选设备发展的重要方向。

我国氧化铅锌矿石选矿技术研究进展

卜显忠, 陈瑶

2019, 48(07): 118-123.

摘要 ( 577 )

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随着硫化铅锌矿资源的日益减少，氧化铅锌矿的高效利用越来越受到关注。为了推动氧化铅锌矿选矿技术的进步，促进氧化铅锌矿的开发与利用，基于该类型矿难选、回收率低的现状，查阅大量相关文献后，综述了我国氧化铅锌矿的研究现状，重点介绍了氧化铅锌矿的浮选工艺、重（磁）—浮联合工艺、选—冶联合工艺。重（磁）—浮联合工艺、选—冶联合工艺对生产条件要求较高，生产成本偏高，不适合大规模工业生产。硫化浮选是工业上应用较多的方法，也是氧化铅锌矿选矿中最有前途的工艺方法。但硫化反应速度慢、硫化物薄膜易疏松脱落以及过量的硫化剂对浮选的抑制等问题急需解决。今后发展路线可以从浮选过程中的硫化转移到磨矿过程中的硫化，或者采用缓释型硫化剂及低溶解度的含硫化合物。

豫西南老湾金矿原生晕地球化学特征及深部成矿预测

陈建立, 郭鹏, 陈英男, 赵焕, 魏从玲, 张宏燕

2019, 48(07): 124-134.

摘要 ( 593 )

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老湾金矿带位于桐柏山北麓，秦岭EW向复杂构造带东段，南阳盆地与吴城盆地之间，属中、低温蚀变岩型金矿床。近年来区内找矿取得了较大进展，新增金资源量突破150 t。为进一步扩大找矿成果，通过对老湾金矿Ⅱ-2-2矿体原生晕分带特征进行综合剖析，并采用相关分析、聚类分析、因子分析等方法对矿体组成元素的亲缘性特征进行研究，建立了地球化学找矿标志，并对深部隐伏矿体进行了成矿预测。研究表明：①矿体原生晕轴向分带序列为Ag→Zn→Hg→As→Au→Sb→ Bi→Pb→Cu→Mo→W→Sn，近矿晕元素Ag、Zn出现在前缘晕元素Hg、As、Sb之前，尾晕元素Bi出现在Pb、Cu之前，表明-737 m标高以深存在隐伏矿体；②Mo、Bi、Cu、S与Au关联性较强，该类元素的地球化学异常可作为矿区找金标志；③元素分带指数比值显示下部矿体的前缘晕与上部矿体近矿晕叠加，F2因子得分的等值线在深部异常发育且未闭合，说明-740 m标高以深仍有较好的找矿潜力。在上述分析的基础上，认为E6勘探线钻孔ZKE608南部-740 m标高以深区域为矿区有利的找矿靶区。通过在E6线钻孔ZKE608南部布设深部钻探工程进行验证，在标高-794.18~-795.53 m处控制到真厚度为1.08 m的金矿化体，表明预测结果较为可靠，可为矿区后续深部找矿工作提供借鉴。

云南省会泽县大水井铅锌矿成矿规律及找矿预测

胡加昆, 陶猛, 王远高, 赵福国, 杨福全, 李应武

2019, 48(07): 135-144.

摘要 ( 730 )

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云南省会泽县大水井铅锌矿处于扬子地块之上扬子古陆块的滇东被动陆缘铅锌多金属成矿带，矿体赋存于下石炭统摆佐组(C1b)地层中。前人的找矿研究区域仅限于会泽10#矿体南延、88#~138#地质勘探线、标高1 261~1 031 m等区域，对大水井其余区域涉及较少，未提出明确的找矿方向。通过对区域成矿地质背景、矿区地质特征、矿体特征、矿石特征、围岩蚀变、成矿规律进行分析研究，结合前期开展的构造叠加晕预测了新的找矿靶区，并开展了靶区验证工作。研究表明：①矿体呈似层状产于粗晶白云岩中，长大于395 m，垂高258 m，平均厚度4 m，产状132°∠56°；②矿石矿物主要为闪锌矿、菱锌矿、异极矿、方铅矿、白铅矿和黄铁矿，脉石矿物主要为粗晶白云石和方解石；矿石结构主要为晶粒结构、半自形晶粒状结构、交代结构、共边结构、网脉状结构、乳浊状结构等，矿石构造主要为块状构造、条带状构造、似层状构造、脉状构造等；③围岩蚀变有白云石化、黄铁矿化、方解石化、褪色作用等；④大水井铅锌矿受地层、岩性、构造控制，找矿的基础条件为地层，找矿的重要标志为岩性和热液蚀变，找矿重点地段为控矿构造，该矿床成因属构造热液蚀变型铅锌矿床；⑤根据大水井矿区已揭露的矿床地质特征及控矿因素，圈定了1#、2#、3# 3处找矿靶区，通过对1#靶区局部开展验证工作，探获大水井铅锌矿I#矿体铅锌矿石量115.90万t，金属量铅54 133 t、锌175 238 t，共生硫元素量223 182 t，伴生组分金属量银31 785 kg、锗44 615 kg、镉393 155 kg，总体上1#靶区找矿潜力巨大，2#靶区找矿潜力较大，3#靶区具有一定的找矿潜力。

内蒙古温都尔各脱铅锌矿矿床地质特征及综合找矿模型

巩庆伟, 黄正将, 巩一帆, 程远秋, 易和朝

2019, 48(07): 145-152.

摘要 ( 487 )

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内蒙古温都尔各脱铅锌矿地处沙麦钨成矿带西南端，奥由特铜成矿带北东部，为近几年新发现的矿床，前人研究较少涉及。为深入研究矿区成矿规律，根据区内最新找矿成果，对区内成矿地质背景、地球化学特征、地球物理特征及矿床地质特征进行了综合分析。研究表明：①铅锌矿体在空间上主要受NE向和NW向断裂构造控制，断裂构造为矿液运移、存储提供了必要的通道及场所；②矿体赋存于燕山期二长花岗岩中，二长花岗岩为矿体形成提供了必要的热源及物源；③矿石主要呈鳞片状、粒状变晶结构，细脉状—星散浸染状构造，块状构造，闪锌矿呈不均匀星散浸染状分布；④矿体多呈带状、少数呈透镜状产出，有分支复合及膨大收缩现象出现；⑤区内铅锌矿是由地下热水经溶解、置换、萃取形成含矿热液，随后期岩浆活动进一步活化、迁移、富集，在合适的位置沉淀成矿，该区铅锌矿属于岩浆热液型铅锌矿。在上述分析的基础上，总结出了地质构造、岩浆活动、围岩蚀变、地球化学异常、极化率异常为区内有利的找矿标志，构建了综合找矿模型，并圈定了5处找矿靶区。其中，B1、B2、B4、B5靶区均分布于F1构造带上，首尾相连，成矿地质背景基本一致，实际上属于一个较大规模的靶区，靶区内构造蚀变带全长约6.2 km，已圈出的4条矿体平均真厚度为3.16 m，向下延伸200 m以上，Zn平均品位为1.03％，反映出靶区成矿潜力均较好，值得进一步开展找矿工作。

基于面-体布尔运算的断层切割矿体三维模型

邹艳红, 褚慧慧, 毛先成

2019, 48(07): 153-160.

摘要 ( 564 )

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针对矿体被断层面切割的地质现象，目前三维地质体建模往往是通过相邻地质剖面上的地质体轮廓线按三角网直线方式连接实现，断层面切割矿体的空间形态关系难以正确反映在三维可视化模型中。基于三角网格模型，提出了一种断层面切割矿体三维模型的面-体布尔运算算法。首先对矿体和切割矿体的断层面三角网格进行检测，构建拓扑关系；然后基于相交测试求得交线环；最后提取结果域多边形并进行三角剖分。针对断层面切割矿体形态进行了定量研究，分别定义了“获取断层面上的矿体”和“获取断层面下的矿体”两种切割算子，通过切割组合得到最终的切割结果，该算法避免了传统布尔运算中交线跟踪连接成环和点与多边形的包含测试等运算量较大的操作。以贵州省水银洞金矿床为例，结合地质解译和三维地质建模方法，采用该算法对矿床中与断层相交的矿体进行了切割运算。研究表明：基于布尔运算的断层切割矿体三维模型能够正确反映矿体与断层面之间的吻合关系，为研究断裂与矿化分布之间的定量关系提供了可靠依据。

基于改进三角剖分的复杂形状工作面开采沉陷预计方法

江克贵, 王磊, 魏涛, 蒋创, 朱尚军, 张广学, 房振

2019, 48(07): 161-166.

摘要 ( 560 )

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为弥补复杂形状工作面变形预计的不足，提高开采沉陷变形预计的准确性，构建了一种基于改进三角剖分的复杂形状工作面开采沉陷预计方法。该方法引入了改进的三角剖分算法，优化了坐标系统转换、拐点偏移改正等方法，基于概率积分法原理建立了复杂形状工作面的开采沉陷预计模型。该模型首先利用改进的三角剖分算法将工作面剖分为多个三角形；然后用变步长Simpson二重积分方法在三角形单元内进行下沉预计，将各单元的预计结果求和，即可得到整个工作面开采对地表下沉的影响情况；最后根据概率积分法原理可分别得到其他移动变形预计值。采用MATLAB软件开发了所构建模型的沉陷预计程序。模拟试验结果表明：该模型预计值插入点全部分布于常规概率积分法预计下沉曲线上，表明该模型能够对形状较为复杂的不规则工作面进行开采沉陷变形预计。淮南顾桥矿1414（1）工作面实例分析表明：该模型预计的下沉曲线与实测下沉曲线的拟合度较好，预计下沉值的绝对误差为0.2~359.2 mm，相对误差为25.02%，中误差为 101.9 mm，能较好地满足工程应用需求。开采沉陷|三角剖分算法|概率积分法|Simpson二重积分|复杂形状工作面

基于光流法地形跟随的矿区复杂地形无人机摄影测量

王峥羽, 王文成, 李德鑫, 袁佳琪, 郭豪

2019, 48(07): 167-171.

摘要 ( 648 )

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受开采沉陷或地表资源剥离的影响，矿区地形一般较为复杂。传统摄影测量作业时根据矿区平均高程和测量精度要求，设计一个固定航高，按照该高度进行无人机影像采集。该方法因受地形起伏的影响，测区内摄影比例尺、影像重叠度、分辨率相差较大，导致测量精度不一致，甚至无法构成立体视觉条件，导致空三加密失败。为克服传统方法的不足，在分析地形起伏对测量精度影响的基础上，基于地形跟随技术，采用轻小型机器视觉模块，通过设计开发基于拓扑约束的快速光流估计算法，实时估计无人机相对地面的航高，并根据地形变化调整无人机飞行高度，实现实时地形跟随的矿区复杂地形摄影测量，从而保证在矿区复杂地形条件下摄影比例尺、影像重叠度、分辨率一致，满足精度均匀的摄影测量条件。研究表明：在矿区复杂地形条件下，能够达到1∶500大比例尺矿区地形图测绘精度要求，证明了该方法的有效性。

水厂铁矿细碎产品干式预选设备升级研究

李刚

2019, 48(07): 172-176.

摘要 ( 531 )

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水厂铁矿采用CT-0812型永磁磁力滚筒对TFe品位为23.80%的细碎产品进行干式预选，TFe品位仅提高2.10个百分点，抛尾产率仅为11.32%，尾矿mFe品位达2.38%，干式预选效果不理想。为改善预选效果进行了不同新型干选机预选效果对比试验，对预选效果较好的新型干选机进行了现场工艺参数条件试验，并对新老干选机的工业生产指标进行了对比。结果表明：①在实验室条件下，TFe品位为21.45%的水厂铁矿细碎产品，XDG65-50型多级吸出-吸住联合干式预选机可抛出产率达16.63%、TFe品位为6.16%、mFe品位为1.63%的尾矿； CTX0812型旋转磁场干式磁选机可抛出产率达39.83%、TFe品位为5.45%、mFe品位为1.02%的尾矿，预选效果较理想。②在现场工业试验参数范围内，CTX0812型旋转磁场干式磁选机对磁系运转频率和分料板位置不敏感，但对给料皮带运行速度较敏感，皮带运行速度提高，尾矿TFe品位和mFe品位呈先慢后快的上升趋势；在磁系运转频率为70 Hz，皮带运行速度为3.2 m/s，分料板距滚筒中心水平距离为300 mm情况下处理TFe品位为22.95%的给矿，可获得TFe品位为26.93%的干式预选精矿，抛尾产率达19.60%，尾矿mFe品位为2.05%。③在给矿品位相当、干选机工艺参数均最佳的情况下，CTX0812型旋转磁场干式磁选机可抛出产率达18.78%、TFe品位为6.87%、mFe品位为2.06%的尾矿，精矿TFe品位达28.69%，提高幅度达4.02个百分点；CT-0812型永磁磁力滚筒可抛出产率为14.21%、TFe品位为7.45%、mFe品位为2.58%的尾矿，精矿Fe品位仅为26.95%，提高幅度仅为2.25个百分点。④CTX0812型旋转磁场干式磁选机通过高频次的磁翻转和磁搅动以及高磁场强度，能实现磁性物料和非（弱）磁性颗粒的高效分离，适合用于水厂铁矿细碎产品的高效干式预选抛废。

应用专家PID实现某矿山半自磨机的控制

王金凤, 蔡国良, 关长亮, 张春明

2019, 48(07): 177-181.

摘要 ( 777 )

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为了解决国内某矿山[?]8.8 m×4.8 m型半自磨机的自动控制问题，采用专家PID控制系统进行了系统控制设计研究。结果表明：①影响半自磨机工作状况的因素较多，主要包括矿石性质、磨矿介质、给矿速率、磨矿浓度、衬板和格子板的状态等；物料充填状态可通过半自磨机的功率、轴压和磨音来判断，而料位状态控制可通过调节给矿量、给水量、加球量实现。②专家PID算法与传统PID的算法有明显的优势，其本质上是采用非线性设计手段，将专家经验引入控制策略的制定中，更适合复杂对象控制策略的实施，较好地克服常规PID对非线性系统适应性差、难以克服异常扰动以及对滞后时间常数难以确定等缺点。③在充分考虑了半自磨机工作特点的基础上，设计的专家PID控制系统可将半自磨机的轴压、功率稳定在设定值范围内，同时能根据半自磨机给矿量、给水量、顽石量、磨音等参数的综合分析，判断出半自磨机处于较为稳定的工作状态。

自动化泥浆循环净化装置机械系统设计与研制

柴晓然, 孙武成, 段隆臣, 董高峰, 臧丽萍

2019, 48(07): 182-188.

摘要 ( 545 )

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针对水文地质钻探现场中通过人工捞砂处理泥浆的低质低效问题，石油等领域结构复杂、体积庞大、功耗巨大的固控设备无法直接移植借鉴，现今大多数解决方案仅仅是在泥水分离方法上从开挖沉淀池过渡到使用筛分机械，尽管能够提高泥浆净化效率，但仍无法克服占地面积大并伴随严重污染的局限性。为此，设计了一种组合配浆、混浆和泥浆净化的泥浆处理装置机械系统。结合沉淀法与机械分离法，将箱体与振动筛组合为一体，通过管道实现泥浆不落地的输运存储和筛分净化；联接泥浆泵、振动筛、搅拌器等工作部件线路并接入PLC，通过控制面板进行远端的自动及半自动控制；优化部件装配结构，达到拆装方便、车载运移的目的。针对青海省高海拔、极端气温等复杂地质与气候环境下工作泵压较正常情况偏低、工作介质结冰等问题，调节电路部件功率并增设温度调节设备，同时结合地质勘察领域对绿色勘查的环保要求，研制了一种自动化泥浆净化循环装置。经过现场试验验证，该装置能够在手动或自动模式下平稳高效地完成泥浆净化循环工作，运行过程中泥浆分散均匀且性质稳定，在现场工作规程下处理量可达60 m3/h，不含电加热总功率小于32 kW。该型装置适合于工程地质勘察钻探、水文地质及水井钻探等较小规模施工应用。

T-42树脂对沉钒废水中氨氮的动态吸附及解吸研究

郑巧巧, 张一敏, 黄晶, 包申旭

2019, 48(07): 189-193.

摘要 ( 520 )

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为了了解T-42树脂吸附沉钒废水中氨氮的效果及其再生性能，研究了离子交换柱高径比、初始氨氮浓度和串联级数对吸附效果的影响，分析了等温吸附模型。此外，还研究了解吸过程中解吸剂的种类、流速、解吸剂溶液浓度对氨氮解吸效果的影响。结果表明：①当废水的流速为9 mL/min，柱高径比为21.0时，T-42树脂对氨氮的吸附效果较好，穿透点吸附量为21.91 mg/g，吸附终点吸附量为34.31 mg/g；随着初始氨氮浓度的升高，吸附量升高，处理废水量降低；氨氮浓度为1 999.56 mg/L的废水经2级串联吸附后达到一级标准（≤10 mg/L）。②T-42树脂吸附氨氮符合Langmuir等温吸附模型，吸附过程为单分子层化学吸附，在15、25、35 ℃下T-42树脂对氨氮的理论饱和吸附量分别为36.845 9、38.550 5、40.617 4 mg/g，温度升高有利于树脂的吸附。③在解吸剂硫酸溶液体积浓度为18%，流速为3 mL/min，解吸剂溶液用量为2.67个床层体积时，对吸附饱和的树脂上氨氮的解吸率大于99%。T-42树脂可以有效地去除废水中的氨氮，并且硫酸可以对吸附氨氮后的树脂进行解吸再生。

矿渣基胶凝材料固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

王一杰, 李克庆, 倪文, 张思奇, 李佳

2019, 48(07): 194-198.

摘要 ( 615 )

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以矿渣部分或全部替代水泥，与垃圾焚烧飞灰和脱硫石膏组成胶凝材料，研究随矿渣掺量变化，胶凝材料对垃圾焚烧飞灰重金属的固化效果。结果表明：随着矿渣替代水泥量的增大，净浆试块抗压强度呈现先增大后减小的趋势；当飞灰掺量为20%、矿渣掺量为70%、脱硫石膏掺量为10%时制成的净浆试块，在温度为35 ℃、湿度为95%下养护28 d，试块的抗压强度达到47 MPa，重金属元素Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的浸出浓度均低于饮用水标准；对Pb、Cr的固化效果明显优于纯水泥胶凝体系。XRD和FT-IR检测表明：该矿渣基胶凝材料水化生成的主要产物有钙矾石、C—S—H凝胶和水铝钙石，水化产物对重金属离子有良好的包裹作用。矿渣基胶凝体系比水泥基胶凝材料体系在固化垃圾焚烧飞灰重金属方面优越性明显。

机械力活化某铜尾矿处理模拟含铜废水试验

熊博文, 赵云良, 张婷婷, 张其武, 包申旭, 宋少先

2019, 48(07): 199-204.

摘要 ( 502 )

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为解决铜离子废水的污染问题，以湖北某碳酸盐型铜尾矿为原料，通过搅拌磨机械活化方式进行了以废治废可行性研究，并对机械活化可能引发尾矿泥化的问题和可能释放尾矿中金属离子的问题进行了论证，最后通过XRD技术分析了铜离子的去除机理。结果表明：①在机械活化作用下，湖北某碳酸盐型铜尾矿可以有效去除模拟废水中的铜离子。当尾矿添加量与铜离子（由硝酸铜提供）的质量比为18∶1、模拟废水铜离子初始浓度为100 mg/L、反应时间为60 min情况下，铜离子去除率达99.83%。该铜尾矿对硫酸铜型含铜模拟废水的处理效果明显好于硝酸铜型模拟废水。②由于机械活化与实际磨矿过程的强度存在明显差别，因此，机械活化没有造成铜尾矿粒度的明显变化；同时活化后的矿浆中金属离子的浓度非常低，因此，机械活化也不存在释放金属离子的问题。③铜尾矿处理模拟含铜废水过程中，起主要作用的是方解石，机械活化加速了方解石的溶解与电离，其产生的碳酸根离子发生水解进而引起矿浆pH值的升高，最终使铜离子发生沉淀反应。对于硫酸铜型模拟废水而言，生成的沉淀主要为一水铜蓝矾；对于硝酸铜型模拟废水而言，生成的则是无定型状态的铜矿物。

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