Please wait a minute...
欢迎访问《金属矿山》杂志官方网站,今天是 分享到:

当期目录

    2020年 第49卷 第07期    刊出日期:2020-07-15
    专题综述
    全尾砂充填采矿低成本新型充填胶凝材料研究与发展方向
    张国胜, 杨晓炳, 郭斌, 陈彦亭, 涂光富
    2020, 49(07):  1-9. 
    摘要 ( 0 )  
    相关文章 | 计量指标
    全尾砂充填法采矿是创建绿色矿山和实现清洁生产的重要途径之一。降低充填采矿成本,提高充填采矿的经济效益、环保效益和安全效益,是充填采矿研究与技术发展永久追求的目标。首先,概述了低成本全尾砂充填胶凝材料的研究进展,包括利用固废作为水泥掺合料的混合胶凝材料、高水充填胶凝材料以及近数十年来利用冶金工业固废开发的低成本新型充填胶凝材料;然后,概述了全固废胶凝材料研究与关键技术,在分析全固废胶凝材料需求的基础上,提出了全固废胶凝材料研发路线和主要研究内容。在上述分析的基础上,明确指出了低成本全固废新型充填胶凝材料的研究与发展方向。结果表明:①在分析全固废胶凝材料研究现状的基础上,全固废胶凝材料研发应由钢渣基向多固废低成本绿色充填胶凝材料方向发展,注重全固废胶凝材料复合水化机理研究以及胶凝材料配比优化决策方法研究;②重视与全尾砂充填矿山采矿方法与充填工艺密切结合,走技术、产品和商品化的全固废胶凝材料的新产品研发路线,以创建全固废充填材料和低成本充填采矿技术和工艺的示范矿山为突破口,全面推进低成本全固废新型充填胶凝材料在技术研发和工业化应用方面取得新进展。
    邦德可磨度测定替代方法的研究进展
    李沛, 刘建远, 于涛, 曹钊
    2020, 49(07):  10-15. 
    摘要 ( 130 )  
    相关文章 | 计量指标
    邦德可磨度被用于计算指定粉碎程度下的比能耗,进而辅助磨矿回路的设计与设备选型。其标准测定方法耗时耗力,且所得信息很有限。对此,业内提出了若干替代方法克服上述缺点。基于一阶磨矿动力学,马格达利诺维奇提出了用2次开路磨矿模拟邦德可磨度试验的终点状态,极大缩短了试验量,然而对软硬混合矿石效果不佳。列文认为可磨度试验中每转对应标准磨矿条件下的能耗应是定值,并由大量数据计算出其平均值;据此,可通过若干开路试验得到满足粉碎程度的转数,进而直接求得邦德功指数。在总量平衡模型的框架内,研究者们可通过闭路或开路的磨矿试验建立磨矿动力学模型,之后在计算机上模拟邦德可磨度试验,在作业要求变化时只需更新模拟条件而不必做新的试验。随着对岩石力学研究的深入,研究者们逐步探索可磨度/功指数与岩石力学性质的关系,提出了若干方法,以便在采场中就能预测矿石对磨矿环节的影响,该方向意义较大,且有进一步发展的空间。
    采矿工程
    弓长岭铁矿巷道掘进掏槽孔超深长度优化试验研究
    杨仁树, 王渝, 宫国慧, 赵勇, 左进京, 骆浩浩, 郑昌达
    2020, 49(07):  16-24. 
    摘要 ( 105 )  
    相关文章 | 计量指标
    巷道钻爆法掘进中,掘进速度的关键在于掏槽。为了研究金属矿山巷道掘进过程中掏槽孔超深与炮孔利用率的关系,基于20世纪90年代以来部分相关文献资料以及开展的掏槽孔超深现场试验成果,探讨了掏槽孔相对于其他炮孔超深长度的合理取值范围。研究结果表明:无论是在金属矿山还是非金属矿山,随着巷道掘进工程量的不断扩大,炮孔深度逐渐增大,但掏槽孔超深长度并没有改变。根据部分金属矿山掏槽超深的数据统计,95.2%的金属矿山掏槽超深长度基本保持在200 mm及以下。基于掏槽孔超深现场试验,在保证其他参数不变的前提下,以掏槽孔超深长度作为单一变量,当辅助孔和周边孔炮孔深度分别为1.8 m和2.0 m时,掏槽孔对应的最优超深分别为300 mm和400 mm,获得的炮眼利用率极值为97%和95%,较超深长度200 mm时分别提高了5.4%和10%,掏槽孔超深长度的变化对炮孔利用率有重要影响。基于掏槽孔超深长度优化问题,引入超深系数[η]概念,当辅助孔和周边孔深为x时,掏槽孔对应的孔深为y,存在最优掏槽孔超深系数[η],使得炮眼利用率最高。
    胶结充填体动力试验及其爆破响应模拟研究
    吴振坤, 金爱兵, 陈帅军
    2020, 49(07):  25-32. 
    摘要 ( 80 )  
    相关文章 | 计量指标
    空场嗣后充填采矿方法被越来越多地应用到地下金属矿床开采中,胶结充填体不仅要承受上部静荷载,还要面临二步骤采矿爆破冲击,因此研究胶结充填体动力学特性及其爆破响应对于保证采矿安全具有重要意义。通过单轴抗压强度(UCS)以及霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bars, SHPB)对胶结充填体进行动静载试验,在此基础上,应用ANSYS/LS-DYNA 软件对二步回采过程中的胶结充填体爆破响应特征进行了模拟研究。结果表明:①胶结充填体动抗压强度随着应变速率增加而增加,近似为线性关系,高应变条件下,其动抗压强度约为静抗压强度的2倍;②二步骤采矿爆破时充填体保护层厚度对振动响应速度和有效应力有明显影响,因而有必要为充填体预留设足够厚度的保护层,否则会导致充填体振动响应速度和有效应力过大;③起爆方式对胶结充填体爆破响应也有明显影响,孔口起爆时,保护层厚度要大于1.5 m才能满足充填体安全要求,而孔底起爆时,保护层厚度需达到1.8 m。上述分析对于充填采矿中胶结充填体强度以及二步回采中保护层厚度、起爆方式设计具有一定的参考意义。
    侧向荷载下组合孔爆破参数优化取值试验研究
    谢亮波, 李二宝, 张西良, 杨海涛, 仪海豹
    2020, 49(07):  33-39. 
    摘要 ( 72 )  
    相关文章 | 计量指标
    随着浅部资源开采逐渐进入深部,深井高地应力问题愈发严重。为研究深部金属矿山回采过程中由于采切工程带来的单侧高地应力问题,通过理论分析推导了深部无限岩体内炸药爆炸压碎圈半径、裂隙圈半径的扩展公式,认为初始地应力对炸药爆破裂隙具有抑制作用,且对裂隙圈半径扩展的抑制作用更明显。不同单侧围压下组合孔爆破模型试验结果表明:随着单侧围压加大,组合孔爆破漏斗体积减小,炸药单耗增加,单侧围压加大对组合孔爆破同样呈抑制作用。在理论分析和模型试验的基础上,采用LSDYNA软件建立了赞比亚谦比希铜矿井下采场三维模型,开展了单向围压15 MPa下采场组合孔爆破参数(孔距、抵抗线)优化研究。研究表明:当抵抗线W=1.8 m、孔距 a=2.4 m时,即W=23.68[?]、a=31.58[?] ([?]为炮孔直径)时,爆破漏斗体积得到最大值,此时可取得最大的炸药能量利用率。研究结果对于矿山现场爆破参数优化具有一定的参考价值。
    镜铁山矿倾斜矿体上盘边角矿回采方案研究
    龚文柏, 吴万君
    2020, 49(07):  40-46. 
    摘要 ( 68 )  
    相关文章 | 计量指标
    镜铁山矿Ⅰ#矿体向下延伸时倾角由急倾斜变为倾斜,若继续按照急倾斜矿体的回采方式布置采切工程,将会在矿体上盘或者下盘处残留三角形边角矿,进而导致矿石损失率增大。为有效解决因矿体倾角缓化出现的三角区域矿体难以回收的问题,首先提出了脉内布置分段沿脉巷和沿矿岩边界布置分段沿脉巷两类回采方案,其中脉内布置分段沿脉巷回采方案设计了15°、30°、45° 3种不同中深孔边孔角布置方案;然后分别从中深孔施孔精度要求、中深孔施工适应性、对矿体条件适应性、生产效率等4个方面定性分析了不同回采方案的优劣性;最后整合生产效率、施工适应性、通风效果、井巷工程量、工期和成本等12个指标组成优选评价体系,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)构建了倾斜矿体上盘边角矿回采方案层次分析优选模型。计算得到3种脉内布置分段沿脉巷与沿矿岩边界布置回采方案的最终评价值分别为0.213、0.201、0.198和0.388,结果表明:沿矿岩边界布置分段沿脉巷为最优回采方案。实践表明:优选出的方案在实践中取得了理想效果,经济效益显著,可满足该矿倾斜矿体上盘边角矿回采需求。研究结果可为类似开采条件矿山的边角矿回采提供有益参考。
    金川矿区深部高地应力矿山巷道锚网支护技术
    李利峰, 韩六平, 张晓虎, 邓慧琳
    2020, 49(07):  47-52. 
    摘要 ( 101 )  
    相关文章 | 计量指标
    金川矿区深部巷道地应力大、岩体破碎的特点凸显,矿山巷道原采用的锚喷支护方法在施工后具有围岩变形量大且持续时间长、喷射混凝土层掉块剥落及锚杆锚固力下降等问题,难以保证巷道安全可靠。通过对矿区巷道变形特征进行调查研究及理论分析,引入锚杆+TECCO网(无喷混凝土)支护技术来解决其支护难题。所研究的锚网支护具备两大特点:①支护过程中不采取喷射混凝土的方式;②结合巷道围岩变形实际情况,采用了通常应用于边坡防护工程中的高强度金属网(TECCO网)。研究表明:①具有高抗拉强度的TECCO网能够在巷道围岩产生变形后,使支护体逐渐与围岩形成一个紧密的整体结构,提高围岩自承能力;②试验巷道采取锚网支护40 d后,围岩变形速率小于0.1 mm/d,说明该支护方式可以有效控制巷道变形;③锚杆+TECCO网支护成本低、作业强度小,可对该矿高效及安全生产发挥积极作用。
    岩体质量分级的改进模糊综合评价法
    尹会永, 赵涵, 徐琳, 赵翠月, 马登贤, 丛顺明
    2020, 49(07):  53-58. 
    摘要 ( 61 )  
    相关文章 | 计量指标
    模糊综合评价法是评价岩体质量等级的一种有效方法。传统的模糊综合评价法中权重赋值比较片面,并且多采用最大隶属度原则做决策,可能造成数据信息丢失与说服力不足的问题,为此,提出通过熵权法确定权重系数,并通过计算有效度来修正传统方法中的最大隶属度原则,建立了改进的模糊综合评价模型。选取单轴饱和抗压强度 、完整性系数 、岩石基本质量指标RQD、结构面影响系数、地下水影响系数作为评价指标,用改进的模糊综合评价模型对沂南金矿金场矿区右2巷道的围岩质量进行了分级,结果表明,围岩质量整体较差,处于Ⅳ~Ⅴ级范围内。将分级结果与传统模糊综合评价法和BQ分类法的评价结果进行了对比,发现改进后的模糊综合评价结果与BQ法更为接近,同时克服了传统模糊综合评价法和BQ法的不足,得到了更加科学合理的分级结果。根据上述分级结果,提出了首先进行喷浆护壁,然后铺设金属网+系统锚杆的支护措施,以保证围岩完整性及稳定性。
    基于逆向建模技术的金属矿山空区探测与治理研究
    王虎, 郝圣旺, 张海清, 史先锋, 田一麟
    2020, 49(07):  59-65. 
    摘要 ( 88 )  
    相关文章 | 计量指标
    金属矿山空区形成因素众多,形状复杂多变,是威胁矿山安全的主要灾害源之一。为合理评估空区现状并提出有效治理措施,首要任务是精确描绘出空区三维形态要素。以三维激光扫描为核心的空区精确探测技术已经比较成熟,可为空区精细化三维建模提供数据基础。传统的正向建模技术建模过程繁琐,效率低下,且对数据质量和人员技术水平要求很高。为了提高空区三维建模效率并降低建模难度,在分析逆向建模技术原理的基础上,总结和分析了金属矿山空区激光点云数据处理及模型重构的技术要点、难点,提出了基于逆向工程的复杂空区三维建模完整工作流程,并将该方法应用于金属矿山典型空区问题分析与加固、爆破等治理方案设计。研究表明:逆向建模方法基于点云信息直接进行曲面重构,进而导出三维实体,避免了正向建模时大量重复的线—面、面—体操作,可实现金属矿山复杂空区的高效率、高精度建模,为空区现状调查、评估、灾害机理分析及治理方案优化提供了技术支撑,具有广阔的应用前景。
    废弃稀土尾矿堆降雨入渗规律及破坏模式试验研究
    李春生, 钟文, 罗建林, 肖长波, 宋书亮, 王俊
    2020, 49(07):  66-74. 
    摘要 ( 104 )  
    相关文章 | 计量指标
    废弃稀土尾矿堆表现为一种各向异性、结构无序、弱胶结或无胶结的特殊地质体,其入渗规律和破坏模式与一般土质边坡相比差异较大,在极端降雨条件下极易产生局部垮塌或滑坡灾害。通过构建两组有无顶端平台的室内废弃稀土尾矿堆模型,在相同的降雨工况等条件下,对其孔隙水压力、含水率及内外排水速度进行了监测,并对两组模型试验进行了数值模拟,研究其破坏模式和降雨入渗规律。结果表明:①有无顶端平台的废弃稀土尾矿堆模型,其孔隙水压力、含水率和排水速度的响应情况不同,模型B(有顶端平台)3个值都大于模型A(无顶端平台),其响应也更为敏感;②顶端平台导致废弃稀土尾矿堆模型破坏模式差异较大,模型A破坏模式较为单一且破坏较小,只有坡角产生浅层滑动破坏,而模型B在坡脚处发生较为明显的浅层滑动破坏的同时,坡面破坏区域上方会依次往上产生裂隙,随着试验的进行,裂隙进一步与坡脚的浅层破坏区域汇合后,坡面由下而上依次向下坍塌破坏,同时模型B更易于产生边坡破坏。数值模拟结果与模型试验结果相符合,可为类似试验和有效防治废弃稀土尾矿堆局部垮塌、滑坡等灾害提供有益参考。
    废旧轮胎颗粒—尾砂混合土动力特性试验研究
    凌亮, 潘建平, 刘慷
    2020, 49(07):  75-82. 
    摘要 ( 69 )  
    相关文章 | 计量指标
    为了探究废旧轮胎颗粒—尾砂混合土的减震隔震效果,在不同轮胎颗粒掺量、不同围压条件下,利用动三轴试验测试分析了混合土的动强度、动弹性模量和阻尼比及其影响规律,对混合土颗粒间的相互作用机制进行了分析,确定混合土中轮胎颗粒的临界掺量范围为4%~8%。研究表明:在相同围压条件下,混合土动强度均小于纯尾砂,且随着轮胎颗粒掺量增加而减小;混合土动弹性模量均低于纯尾砂,且降低明显,轮胎颗粒掺量为4%~8%时,混合土的动弹性模量明显降低,而掺量大于8%时,相同动应变下轮胎颗粒掺量对混合土动弹性模量的影响很小。阻尼比随着围压增大而减小,随着轮胎颗粒掺量增加先增大后有所减小,当轮胎颗粒掺量为4%时,混合土的阻尼比显著增加,当掺量增加到8%、12%时,相同的动应变条件下,混合土阻尼比不再增加反而有所减小。在一定的轮胎颗粒掺量范围内,混合土动弹性模量减小、阻尼比增大,有利于其发挥减震隔震的优势。研究成果可为废旧轮胎颗粒在土工抗震减灾方面的应用提供参考。
    矿物工程
    云南某低品位高泥氧化锡矿石选矿试验
    王普蓉, 王举
    2020, 49(07):  83-88. 
    摘要 ( 93 )  
    相关文章 | 计量指标
    云南某氧化锡矿Sn含量为0.170%、Fe含量为4.66%,泥化现象严重,属含铁、低品位、高泥难选锡矿石。为开发适宜的选别工艺流程并确定最佳工艺条件,在原矿性质研究的基础上开展了该矿石的选矿工艺研究。结果表明:①矿石中含锡0.170%,-0.019 mm细泥含量为12.74%,矿石中主要有用矿物为锡石,其次为褐铁矿,主要脉石矿物为石英;锡主要以锡石及酸溶锡的形式存在,选别难度较大。②螺旋溜槽抛尾是该矿适宜的预先抛尾方式,最佳工艺条件为洗矿分级后+0.212 mm粗粒磨矿至-0.074 mm占56.25%、螺旋溜槽截矿器精矿端宽度55 mm、螺旋溜槽给矿矿浆浓度30%、螺旋溜槽给矿矿浆速率3.0 m3/h,在此基础上可获得产率为32.65%、锡品位为0.424%、锡回收率为81.43%的溜槽精矿。③溜槽锡精矿摇床精选可获得锡品位较高的摇床锡精矿,摇床锡精矿强磁选除铁可获得高品位合格锡精矿。④矿石经“螺旋溜槽预先抛尾—摇床精选—强磁选除铁”的联合工艺流程,可获得产率为0.22%,锡品位41.860%,锡回收率为54.17%的锡精矿,及产率为0.68%,锡品位4.950%,锡回收率为19.80%的锡富中矿,锡累计回收率为73.97%,选矿产品含杂均不超标,较好地实现了该锡矿的分选。
    俄罗斯某铜铅锌多金属矿超细磨工艺应用实践
    鲁军
    2020, 49(07):  89-93. 
    摘要 ( 86 )  
    相关文章 | 计量指标
    俄罗斯克孜尔—喀什特克铜铅锌多金属硫化矿金属矿物嵌布粒度微细,采用原单一球磨机对铜铅混合粗精矿进行再磨,难以满足对矿物解离度的要求。因此,在矿石性质分析和实验室小试的基础上,对再磨系统进行了现场工艺优化与生产实践。将球磨机与超细磨机串联使用,即新增超细磨机对原流程中球磨机产品经旋流器分级后的溢流进行开路再磨再选,满足了最终产品P80粒径小于10 μm的工艺要求,提高了矿石中金属矿物的单体解离度,从而更易分选。新再磨流程平稳运行后,对稳定产品质量作用明显。对比改造前,铅回收率提高16.84%,锌回收率提高4.96%,铜回收率提高2.70%。按全年处理100万t矿量计算,新增锌金属量4 960 t/a,新增铅金属量2 910 t/a,新增铜金属量208 t/a。按当前产品价格计算,每年可为企业多创造利润12 000万元,经济效益显著。
    应用SLon离心机回收江西某钨细泥中钨
    孙培春, 陈禄政, 熊涛, 黄会春, 李华, 李振飞
    2020, 49(07):  94-98. 
    摘要 ( 84 )  
    相关文章 | 计量指标
    提高钨细泥回收率是提升钨资源利用水平的一个重要途径,离心分选是处理微细粒钨矿物的有效方法之一。江西某钨矿产生的钨细泥WO3品位为0.62%,-50 μm粒级含量为56.83%,其WO3分布率高达87.59%。为实现该钨细泥中钨及伴生钼铋的有效回收,采用“浮选脱硫—SLon离心机重选”工艺进行条件优化试验研究,并在最优条件下进行了工业试验。结果表明,浮选脱硫试验中丁基黄药最佳用量为160 g/t,SLon离心机重选最佳转鼓转速和冲洗水量分别为680 r/min、1.6 L/min;在钨细泥给矿WO3、钼和铋品位分别为0.52%、0.088%和0.073%的条件下,经“浮选脱硫—离心机选钨”工艺流程,工业试验最终获得了WO3品位25.20%、WO3回收率73.66%的钨精矿,及钼和铋品位分别为7.43%、5.31%的含硫产品,对应回收率为56.57%和48.74%,指标良好。采用“浮选脱硫—SLon离心机重选”工艺处理江西某钨矿产生的钨细泥,年增加钨、钼、铋的金属量分别为11.4 t、5.89 t和1.7 t,可实现年新增产值约200万元,经济效益显著。
    不同胺类捕收剂泡沫性能及其机理研究
    朱一民, 杨雪莹, 乘舟越洋, 高子蕙, 韩跃新
    2020, 49(07):  99-104. 
    摘要 ( 60 )  
    相关文章 | 计量指标
    为了研究十二胺、十四胺、十六胺与癸醚胺中不同的分子结构对泡沫浮选性能的影响,借助高速摄像机等检测设备,对气-液两相体系下气泡大小,气-液-固三相体系下捕收剂的起泡性、单位体积泡沫带矿量和泡沫水回收率等参数进行测量。结果表明:① 在15 ℃、pH=6.0及药剂用量低于临界兼并浓度的条件下,达到临界兼并浓度时气泡索特直径由小到大依次为:十二胺<癸醚胺<十四胺<十六胺;② 随药剂用量的增加,十二胺、十四胺、癸醚胺与石英作用后产生的泡沫体积先增大后减小,十六胺产生的泡沫体积随药剂用量的增加而减小;③ 十二胺的单位体积泡沫带矿量几乎不随药剂用量的改变而改变,十四胺、十六胺、癸醚胺单位体积泡沫带矿量呈先增加后下降的趋势,其中十六胺的变化速率最快,明显高于十二胺和十四胺;④ 随着药剂用量的增加,十二胺、十四胺、十六胺与石英矿物颗粒形成的泡沫水回收率逐渐增加,癸醚胺逐渐下降。⑤ 碰撞几率Pc随气泡索特直径的减小而增加,减小气泡直径是增加浮选回收率的有效手段,但泡沫水回收率随之增加,使得脉石夹带现象严重。
    地质聚合反应制团对低品位铜矿石高压辊破碎—生物浸出的影响
    陈克强, 印万忠, 饶峰, 马英强, 吴洁, 缪彦
    2020, 49(07):  105-110. 
    摘要 ( 67 )  
    相关文章 | 计量指标
    为使团聚体在酸性条件下保持稳定并提高浸出效率,对高压辊磨机破碎后的低品位铜矿石进行了地质聚合反应制团后的生物浸出研究。考察了地质聚合物凝胶对浸矿微生物氧化活性的影响,以及原料、团聚体和粗颗粒矿石在柱浸中的表现,并借助核磁共振波谱(NMR)和扫描电子显微镜(SEM)分析技术研究了团聚体的性质。结果表明:经高压辊磨机破碎的矿石制团后浸出,66 d浸出率为61%,而粗颗粒矿石在相同时间内浸出率仅为28%;地质聚合物凝胶不会减弱微生物的氧化活性;原料经制团后渗透性显著提高且团聚体在柱浸时能长时间保持稳定;地质聚合物凝胶的形成是团聚体在酸性条件下稳定的原因,且矿石颗粒以地质聚合反应团聚后,颗粒间仍存在有大量的孔隙和裂纹而利于浸出。高压辊磨机破碎后的低品位铜矿石经地质聚合反应制团后生物浸出可使得低品位铜矿石的提取更加高效,并被期望在堆浸中得到应用。
    和尚桥选矿厂中碎大块干选抛尾改造实践
    曹兵, 邹宗彬
    2020, 49(07):  111-114. 
    摘要 ( 84 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对马钢和尚桥选矿厂入选矿石品位低、选矿比大、选矿成本高、尾矿浓密机长期超负荷运行的问题,进行了中碎产品大块干式预选抛尾工艺研究与生产工艺改造。结果表明:①选用CTDG1220型磁滑轮对现场中碎产品进行干式预选抛尾,可抛出产率12.38%、全铁品位10.31%、磁性铁品位0.80%的废石;干抛精矿全铁品位20.00%、磁性铁品位7.29%、全铁回收率达93.21%、磁性铁回收率达98.42%,后续作业矿石铁品位提高了1.20个百分点。②细碎及其后续系统的负荷显著下降,有利于后续系统的稳定运行;每年产出的74.28万t废石可作为砂石骨料销售。③新增系统年创造经济效益3 728.28万元。
    有机-无机杂化改性聚丙烯酰胺絮凝性能研究
    方子川, 陶乐, 赵婧琳, 孙春宝, 邹文杰
    2020, 49(07):  115-121. 
    摘要 ( 74 )  
    相关文章 | 计量指标
    为强化絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)的絮凝性能,在PAM分子链上引入无机阳离子胶体基团进行有机-无机杂化改性。采用水溶液原位聚合法合成有机-无机杂化改性氢氧化铝聚丙烯酰胺(Al(OH)3-PAM)和氢氧化镁聚丙烯酰胺(Mg(OH)2-PAM);通过红外光谱分析表征聚合物的结构,采用乌氏粘度计测定出两者的粘均分子量分别为270万、320万;以-0.038 μm的高岭土纯矿物为试验对象,通过沉降试验研究了所合成絮凝剂对高岭土的絮凝沉降性能。结果表明,当絮凝剂用量均为70 g/t时,Al(OH)3-PAM、Mg(OH)2-PAM的前10 s初始沉降速度分别为7.713 mm/s、11.181 mm/s,800万阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)初始沉降速度为3.923 mm/s;Al(OH)3-PAM、Mg(OH)2-PAM作用下的絮团较CPAM产生的絮团小而密实;杂化改性聚丙烯酰胺絮凝性能显著优于CPAM及铝盐、镁盐分别与300万分子量阴离子PAM的复配絮凝剂,分子量高的Mg(OH)2-PAM絮凝沉降性能更佳。
    地质与测量
    西藏格玛铅锌矿区地质特征及综合找矿模式
    蔡仲明, 杨骁, 楚卢凯, 杨瑞西, 岳国利
    2020, 49(07):  122-129. 
    摘要 ( 80 )  
    相关文章 | 计量指标
    河南省地质调查院在国土资源大调查中,在西藏念青唐古拉山地区发现并评价了拉屋铜锌多金属矿、尤卡朗银铅矿、亚贵拉铅锌矿等一大批铜铅锌多金属矿(区)点。为扩大找矿成果,对格玛村附近1∶5万水系沉积物测量10-乙1铅锌银多金属异常进行了查证。通过土壤化探、磁法测量缩小找矿靶区;地质路线填图确定(推断)矿化体位置;激电中梯对隐伏矿体进行追索;地质槽探工程揭露矿体;垂直于矿化带布设激电测深剖面,确定极化体空间分布形态;最后进行地质钻孔验证,在研究区找出了一个中型铅锌银多金属矿床。总结了在自然条件恶劣的古露—尤卡乡铅锌银成矿带内,发现、评价铅锌银多金属矿床的找矿模式,对于类似区域找矿勘探研究具有一定的参考价值。
    河南省大古石沟地区地质特征及铅锌矿找矿方向
    张恺, 毛瑞芬, 李琛, 范晓磊
    2020, 49(07):  130-137. 
    摘要 ( 128 )  
    相关文章 | 计量指标
    为查明太行山东麓铁铜铅锌等多金属矿成矿带的成矿地质条件,在大古石沟地区相继开展了1∶50 000矿产地质调查、1∶50 000水系沉积物测量、1∶50 000高精度磁法测量和1∶50 000电法测量工作。在圈定物化探异常和矿化有利地段的基础上,利用1∶10 000地质草测、1∶10 000地物化探综合剖面测量和槽探工程等,开展了系统的矿产调查分析。综合研究表明:①大古石沟铅锌矿赋存于中寒武统张夏组和上寒武统三山子组碳酸盐岩地层中,是一种碳酸盐岩容矿的低温热液型矿床,属层控矿床,具有密西西比河谷型(Mississippi Valley Type,MVT)矿床特征;②矿体主要有2种形态,一种呈脉状、透镜状、囊肿状赋存于NNE向、NWW向断裂带中,一种呈层状、似层状、不规则状、透镜状、窝状等赋存于近水平的层间顺层破碎带中,角砾岩化、白云岩化共同构成了铅锌矿床围岩蚀变的主要形式;③地表共发现了铁、铜、铅锌矿(化)脉31条(层),其中,具有价值的铜铅锌多金属矿化体3条、含铅重晶石脉3条,初步圈定了2条工业矿体,富矿体延伸长度可达2 000 m以上,矿体总厚度达10~12 m,Pb品位高达3.9%~10.26%,矿体远景资源量可达中小型矿床规模。在上述分析的基础上,根据矿区地质特征、物化探特征及含矿特征,初步划分了大古石沟、小东沟和普泉等3个有利的成矿区段,具有较好的找矿潜力。可见,采用地质调查、物化探扫面、大比例尺地质填图及物化探综合剖面测量、槽探揭露等方法,具有良好的找矿效果。
    青海省都兰县开荒地区地球化学特征及找矿预测
    姜海伦, 罗先熔, 高文, 郑超杰, 黄文斌, 刘文, 马忠贤, 陶志华
    2020, 49(07):  138-145. 
    摘要 ( 85 )  
    相关文章 | 计量指标
    青海省都兰县开荒地区大地构造位置处于塔柴板块南缘,东昆仑造山带中段,雪峰山—布尔汗布达金、钴、铜成矿带内。为在开荒地区实现找矿突破,于研究区内开展了1∶50 000水系沉积物测量工作,以527件水系沉积物样品数据为基础,采用元素的变异系数、富集系数、浓集比率对Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、W、Mo 9种元素进行了数理统计分析,分析各元素在空间上的富集规律及其成矿潜力,并结合成矿地质条件对研究区进行了成矿预测。研究表明:Au在研究区内具有较大的成矿潜力,其他元素的成矿潜力较小;通过R型聚类分析及因子分析确立了研究区内与Au成矿有关的元素组合为Au-As-Sb-Pb;运用衬度异常方法在研究区内圈定了2处找矿靶区,KH1靶区与KH2靶区内的Au、As、Sb、Pb异常套合性较好,并且在KH1靶区内发现了白金沟金矿体。由于KH2靶区与KH1靶区内的各元素套合性及成矿地质条件极为相似,故认为KH2靶区也具有较好的找矿潜力。分析结果对于在研究区进一步开展找矿勘探工作及相关成矿预测研究有一定的参考价值。
    深部元素地气迁移的分量化探证据:以郴州金狮岭铀多金属矿床为例
    刘幼建, 谢焱石, 谭凯旋, 韩世礼, 王鹏, 康春晖
    2020, 49(07):  146-154. 
    摘要 ( 83 )  
    相关文章 | 计量指标
    以地气理论为基础的分量化探技术被广泛应用于深部隐伏矿床勘查。深部矿体信息随地气迁移到地表形成叠加异常,分量化探技术可用于采集分析这部分信息来推测深部矿体的赋存状态。以位于湖南省郴州市的金狮岭铀多金属矿床为研究对象,在早期钻探工作、伽马能谱和氡浓度测量成果的基础上,利用分量化探技术探求深部元素地气迁移的证据,为进一步寻找深部隐伏矿床提供理论基础。在该矿区选定了氡浓度异常明显的3条采样线,对采自深度为40~60 cm的浅层土壤147件样品中的U、Pb、Zn等20个元素进行了分量提取和ICP-MS分析,并对分析数据进行了U分量异常特征分析、相关分析、聚类分析,U分量异常地质综合剖面分析以及土壤U分量与伽马能谱U含量的对比分析解译。结果表明:①区内3#、8#测线U分量异常明显,最大值分别为2 194 ng/g和2 167 ng/g,异常衬度值分别为1.298和1.403,区内具有良好的铀矿找矿潜力;②与U分量密切相关的元素为Nd、Sm、Ta,相关系数分别达到0.465,0.492和0.491,远高于99%置信度的临界值0.217,显示其随着地气迁移过程中与U密切相关;③U分量异常主要与深部隐伏矿体、断裂破碎带有关,U分量曲线与Nd、Sm、Ta分量曲线高度吻合,U、Nd、Sm、Ta分量异常组合可作为该区指示深部铀矿体的地球化学标志。
    基于多尺度CSRBFs的地层三维地质建模
    庞庆刚, 车德福, 贾庆仁
    2020, 49(07):  155-160. 
    摘要 ( 68 )  
    相关文章 | 计量指标
    基于矿山多源数据实现地层三维地质建模是数字矿山研究中的一项重要工作,其成果有助于矿山资源评估、生产规划编制等工作的有序进行。采用插值方法对离散采样的非均匀点状数据进行处理,是精准构建矿体模型的关键。然而,矿体建模常用的插值方法在处理数据时,很少有效顾及数据的非均匀性。基于多尺度CSRBFs插值方法,提出了一种可以处理非均匀数据的地层三维建模技术。首先从多源数据中提取非均匀的地质离散点数据集。然后,使用多尺度CSRBFs插值构建地层表面模型,插值步骤包括:①样品点获取与单位法向量计算;②通过八叉树空间索引构建层次点集;③使用多尺度CSRBFs方法在样品点集上由粗到细逐层插值,计算地层表面隐式函数;④地层隐式曲面可视化。最后,使用提出的断层建模方法在连续地层表面构建正断层、逆断层和交叉断层模型。研究表明:多尺度CSRBFs(Multi-scale CSRBF, MsCSRBF)插值方法通过十折交叉验证获得的平均误差为0.943 m,精度优于反距离加权法(Inverse Distance Weighted, IDW)和普通克里金法(Ordinary Kriging, OK),且MsCSRBF方法相比于IDW和OK方法插值运算效率更高。上述分析表明:多尺度CSRBFs差值方法能够针对非均匀数据进行地层表面模型的高精度、快速重建。
    量子粒子群算法反演概率积分法参数
    朱尚军, 王磊, 魏涛, 蒋创, 江克贵, 查剑锋, 孔川
    2020, 49(07):  161-169. 
    摘要 ( 108 )  
    相关文章 | 计量指标
    概率积分法预计模型反演参数过程中存在计算量大、过程复杂等问题,现有的智能优化算法可以弥补这些不足,但存在易陷入早熟收敛、粒子全局搜索效果较差、收敛速度较慢等缺陷。通过试验发现量子粒子群(Quantum-behaved Particle Swarm Optimization Algorithm,QPSO)算法能够在保证精度不变的基础上极大降低算法的运行时间,并降低粒子陷入早熟收敛的概率,将粒子扩大为全局唯一的解空间。将量子粒子群算法引入到开采沉陷预计参数求解中,以下沉和移动变形的实测值与预计值之差的绝对值累加和最小为求参代价函数,构建了基于QPSO算法的概率积分法参数反演模型。研究结果表明:①模拟试验中,在相同的运行环境下,QPSO算法与粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法的求参精度相当,QPSO算法求参稳定性略高,且求参效率大幅度提高(QPSO算法运行时间比PSO算法减少近90%),验证了基于QPSO算法的概率积分法参数反演模型的有效性与可靠性;②利用所建立的QPSO参数反演模型求解了顾桥南矿1414(1)工作面概率积分法参数,求取结果为:q=1.041 5,tanβ=1.910 8,b=0.374 2,θ=85.086 9 ,S1=55.663 5 m,S2=37.161 8 m,S3=-0.667 0 m,S4=-9.798 0 m,下沉与水平移动拟合中误差为72.04 mm,符合工程应用标准,尽管QPSO算法与PSO算法求解精度相当,但运算效率显著提高。所构建的模型对于开采沉陷预计参数精准反演具有一定的参考价值。
    机电与自动化
    基于Marx发生器的新型高压电脉冲破碎设备研制及应用
    秦永红, 张宁豫, 高鹏, 李宏达, 陈洪运
    2020, 49(07):  170-177. 
    摘要 ( 110 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对传统矿石粉碎设备产品解离不充分、粒度分布不均匀等问题,研制了一种基于Marx发生器的高压电脉冲破碎设备,并对典型的鞍山式磁铁石英岩进行相应的破碎研究,以期实现矿物的高效解离、预富集和预弱化。高压电脉冲破碎设备由初级充电电源、Marx发生器、气体开关和新型针-板式电极对组成。高压脉冲放电破碎试验表明:最佳的试验参数分别为球隙间距25 mm和输入电压70 V;增加脉冲个数有利于强化破碎效果,相较于机械破碎,电脉冲破碎产物的细粒级中TFe含量显著提升,当脉冲个数为300时,电脉冲破碎产物中-0.074 mm粒级TFe含量较机械破碎提高了9.14%。高压电脉冲有助于铁在细粒级预富集,并促进磁铁矿-石英连生体有效解离。
    基于STM32的新型X荧光在线品位分析仪的研制与应用
    刘志远, 程小舟
    2020, 49(07):  178-186. 
    摘要 ( 93 )  
    相关文章 | 计量指标
    矿浆品位的测量一直是选矿行业的研究重点与技术难点,其测量精度的实时在线反馈直接影响了选矿工艺流程自动化控制的效果。为实现对选矿工艺流程中矿浆元素品位更加准确的测量,在上一代有核在线品位分析仪的基础上改进研发了新一代无核X荧光在线品位分析仪。该新型X荧光在线品位分析仪基于STM32F407控制芯片,采用X光管与半导体探测器相结合的测量结构,其技术架构与分析原理是:X光管与半导体探测器组成测量单元,由X光管激发的X射线照射到需要测量的矿浆表面,同时半导体探测器接收矿浆中待测元素被激发出的X特征荧光;主控单元接收处理半导体探测器上传的数据信号,通过串口通讯将所测元素计数率发送给工控机上位软件;最终上位软件调用Matlab数学分析工具同时采用BP神经网络进行数据的建模分析并得出品位数值。绍兴某选矿厂现场工业试验结果表明,相比较于上一代有核品位分析仪,该新型X荧光在线品位分析仪的测量精度与运行稳定性等均有了显著的提高,各项参数均达到了设计要求。
    ZQS周期式高梯度磁选机的优化与应用
    许丽敏, 陈俊明, 王丽娟, 钟森林, 王丰雨, 吴城材
    2020, 49(07):  187-192. 
    摘要 ( 82 )  
    相关文章 | 计量指标
    介绍了非金属矿提纯专用设备ZQS周期式高梯度磁选机的发展背景、适用范围及设备的分选原理及技术特点,对ZQS周期式高梯度磁选机在使用过程中出现的精矿损失率高、振动板筋板开裂、线圈腔体积水三个问题分析了原因,通过优化上下磁极结构、增强振动板刚度、线圈腔体底板开孔的方式在设备整体成本增加很小的情况下成功解决了设备使用中存在的问题,同时也提高了设备的使用性能。三项优化设计应用于ZQS-1 000高梯度磁选机的设计,样机在广东一石英砂厂进行工业试验,振动筋板无开裂现象,精矿损失率低,线圈腔体无积水现象。在给矿含Fe2O3 0.018 4%,处理量为25.59 t/h的条件下,获得的石英精砂含Fe2O3 0.007 4%,石英精砂质量达到光伏玻璃石英砂原料含铁量要求。
    安全与环保
    金属矿山爆破微细粉尘云雾除尘机理及试验研究
    郭敬中, 金龙哲, 李刚, 王天暘
    2020, 49(07):  193-198. 
    摘要 ( 67 )  
    相关文章 | 计量指标
    为降低金属矿山爆破微细粉尘浓度,提出了巷道全断面云雾除尘技术,净化回风流中的粉尘。利用自行设计的雾化实验平台,分析了云雾喷嘴的雾化效果及气压、水压对雾化效果的影响,获得气流量、水流量随气压的变化规律,认为当气压为0.5 MPa,水压为0.2 MPa,水流量为35 L/h,气流量为2.65 m3/h时,云雾雾滴中值粒径D50最小,约6.0 μm。基于云雾喷嘴雾化特性及最佳工况条件,以云雾除尘主机和气水源处置为主体,研发了巷道全断面云雾除尘技术,并在梅山铁矿进行了现场试验。结果表明:爆破落矿后,经云雾除尘装置净化后,回风流中全尘、呼吸尘的降尘效率分别为96.89%、96.04%,表明云雾与粉尘粒径匹配效果好,可有效降低沿风流方向的微细粉尘浓度,提高降尘效率,取得较好经济效益和社会效益。
    露天矿土地复垦三维可视化研究
    李小光, 鲁明星, 李科心, 李富平
    2020, 49(07):  199-205. 
    摘要 ( 136 )  
    相关文章 | 计量指标
    随着无人机摄影测量技术和GIS技术的快速发展,倾斜摄影测量及三维建模技术被广泛应用于国土、城市规划,智慧城市建设等领域。传统的矿区二维复垦规划不利于实现高效的规划方案评价、规划成果展示以及规划前后效果对比。通过无人机倾斜摄影测量获取三维数据,基于SuperMap软件,对矿区土地复垦三维景观建模及可视化方法进行了研究。以唐山市某露天矿为例,利用无人机倾斜摄影测量进行数据采集,分别使用Pix4D mapper和Smart3D Capture软件进行数据处理,从而获取矿区的现状数据。根据现状数据和规划方案,使用AutoCAD软件完成平台和边坡的土地复垦方案设计。将AutoCAD复垦方案转到ArcGIS平台下进行不规划三角网(TIN)地形建模,将构建后的TIN网转为中间软件Sketchup格式后再转为3DMax格式,在3DMax软件中进行纹理贴图精细建模。将3DMax精细三维模型在保证空间参考不变的前提下转为SuperMap软件格式,最终在SuperMap软件中实现了土地复垦方案评价、规划效果展示以及规划前后对比。研究表明:在无人机倾斜摄影测量数据的基础上,将规划模型在不丢失三维纹理渲染效果、空间参考不变的前提下经过多种GIS平台转化,实现了基于SuperMap软件规划数据与现状数据的无缝拼接的真三维可视化,对于基于无人机矿山生态修复规划的三维建模有一定的借鉴意义。
    综合利用
    铁尾矿硫酸焙烧法提取铁制备α-Fe2O3光催化剂
    牟文宁, 卢俊达, 罗绍华, 雷雪飞, 梁金生, 段昕辉
    2020, 49(07):  206-210. 
    摘要 ( 51 )  
    相关文章 | 计量指标
    铁尾矿中富含铁、硅等有价元素,可作为制备功能性材料的原料。为考察硫酸焙烧法提取铁制备α-Fe2O3光催化剂的可能性,研究了焙烧过程中酸矿比、焙烧温度、焙烧时间对铁提取率的影响,得到适宜的焙烧条件为:酸矿比2∶1、焙烧温度280 ℃、焙烧时间2 h,此时铁的提取率为89.80%。焙烧熟料经浸出、过滤制得含铁的硫酸盐溶液,采用中和沉淀法制备含铁的前驱体,再经400 ℃煅烧2 h制得粒径为40~50 nm、分散性较好的α-Fe2O3光催化剂。α-Fe2O3光催化降解甲基橙时,暗反应20 min吸附率为56%,光催化120 min时的降解率可达99%,表明α-Fe2O3具有良好的光催化性能。该研究结果实现了铁尾矿中铁的综合利用,促进光催化剂的实用化。
    铝工业废渣制备免烧砖的力学性能研究
    唐伟佳, 倪红军, 许茜, 吕帅帅, 汪兴兴
    2020, 49(07):  211-215. 
    摘要 ( 49 )  
    相关文章 | 计量指标
    在原铝生产、铝材制备以及再生铝的回收利用过程中,均会产生大量的废渣。迄今为止,我国对铝工业废渣的处置方式仍以堆积填埋为主。为解决铝工业废渣的堆积填埋而导致的环境污染和资源浪费,开展了铝渣制备免烧砖的可行性研究。系统研究了不同掺量的石灰、石膏及水泥对铝渣免烧砖力学性能的影响规律,对铝渣免烧砖的微观形貌和矿物组成进行SEM和XRD分析。试验结果表明,在65%铝渣、10%石灰、15%石膏和10%水泥配合比条件下制得的免烧砖,7 d抗压强度为17.31 MPa,7 d抗折强度为2.61 MPa,符合MU15级免烧砖的性能要求;免烧砖内部发生了明显的水化反应,反应生成的CAH、CSH和Aft是铝渣免烧砖力学性能的主要来源。
    焙烧铁尾矿制备透水砖试验研究
    赵礼兵, 王帅, 梁艳涛, 李国峰, 王鹏
    2020, 49(07):  216-220. 
    摘要 ( 91 )  
    相关文章 | 计量指标
    为了改善尾矿制砖的力学性质,解决尾矿堆积问题,采用焙烧铁尾矿、水泥和粉煤灰为胶凝材料,2.36~4.75 mm粒级铁尾矿为粗骨料,通过搅拌、成型和养护工艺制备透水砖,探究了焙烧铁尾矿用量、水胶比、目标孔隙率和振动时间对透水砖性能的影响,对比未焙烧尾矿制备透水砖的性能。结果表明:① 焙烧尾矿制备透水砖最佳试验条件为:焙烧尾矿掺量60%,振动时间40 s、水胶比0.3,目标孔隙率20%;此时,透水砖抗折强度为3.34 MPa,符合国家标准Rf3.0,抗压强度为15.44 MPa,符合国家标准MU15,透水系数为2.58×10-2 cm/s,符合国家标准A级标准,实测孔隙率为23.41%。② 焙烧尾矿掺量为60%时效果最佳;未焙烧尾矿掺量为50%时效果最佳,抗折、抗压强度分别为3.38 MPa和14.54 MPa,透水系数符合国家A级标准;焙烧尾矿比未焙烧尾矿多替代水泥10%的情况下,力学性能焙烧尾矿透水砖较好,而透水性能则未焙烧尾矿透水砖较好。