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当期目录

    2020年 第49卷 第09期    刊出日期:2020-09-15
    专题综述
    煤矿区场地地下水污染防控技术研究进展及发展方向
    杜明泽, 李宏杰, 李文, 邱浩, 姜鹏, 王东昊
    2020, 49(09):  1-14. 
    摘要 ( 137 )  
    相关文章 | 计量指标
    目前,我国煤矿区场地地下水污染防控还处于初级阶段,缺乏矿井全生命周期地下水污染防控体系,造成了地下水污染防控不当、污染加剧等问题,在科学界定煤矿区污染场地和地下水污染流场单元的基础上,阐述了目前煤矿区场地地下水污染监测预警与防控技术的研究进展及发展方向。基于污染场地的定义,对煤矿区地下水污染场地和地下水污染流场单元进行了科学界定,明确了煤矿区地下水污染场地范围和地下水流场评估范围;分析了煤矿区场地矿井水污染类型和污染模式,阐明了煤矿开采和闭坑阶段地下水污染的主要特征因子;基于地下水污染风险理论,剖析了煤矿区场地地下水污染监测现状及预警技术思路;从矿井生产和闭坑角度出发,阐述了基于岩层控制、阻断材料以及地下储水等现有的保水开采技术途径,概述了矿井闭坑过程和闭坑后地下水污染防控的主动、被动技术手段。在上述分析的基础上,立足于矿井全生命周期不同阶段的特征,提出了煤矿区场地地下水污染防控技术的发展方向,主要包括:地下水污染精准探测技术,地下水特征污染物智能识别、监测预警技术与装备的研发,煤矿区地下水污染源头控制、过程阻断、末端修复等关键技术与工艺,力促形成煤矿区全生命周期地下水污染防控技术体系与规范,研究结果对于矿区地下水污染防控有一定的参考价值。
    采矿工程
    协同采矿方法协同度测度评价研究
    陈庆发, 胡华瑞, 蒋腾龙
    2020, 49(09):  15-25. 
    摘要 ( 101 )  
    相关文章 | 计量指标
    协同采矿方法的协同度测度评价一直是采矿工程学术界悬而未决的科学问题。将采矿方法划分为由3层子系统构成的系统结构,在此基础上绘制了协同采矿方法参与协同要素的结构型式图。通过引入协同 熵概念,构建了协同采矿方法协同度测度评价模型。基于改进的层次分析法和熵权法,给出了协同采矿方法各子系统协同度评价指标赋权方法。参照系统协同度等级划分标准,以电耙—爆力协同运搬伪倾斜房柱采矿 法为例,阐述了协同熵评价模型的运用流程,并对近10 a来我国学者发明的19种协同采矿方法的协同度进行了统计分析。研究表明:构建的协同采矿方法协同要素的结构型式图,能够清晰地表明各要素间或要素内的 协同关系与工艺环节间的结构关系;样例协同采矿方法整体处于基本协同状态,其中采场回采工作、采场结构、落矿及矿石运搬等工作分别处于良好协同、轻度不协同和高度协同状态;19种协同采矿方法中,有8种、 7种及4种整体处于基本协同、良好协同及高度协同状态。研究成果可为协同采矿方法的技术水平评价提供参考。
    考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力研究
    甘德清, 闫泽鹏, 薛振林, 刘志义, 孙海宽
    2020, 49(09):  26-32. 
    摘要 ( 107 )  
    相关文章 | 计量指标
    为了探究壁面滑移效应影响下的充填料浆管道输送阻力的变化特征,建立了考虑壁面滑移效应的管道输送模型,利用Comsol数值模拟软件分析了料浆浓度、管径及灰砂比对管道阻力损失的影响。研究表明 :①模型计算结果的相对误差在合理范围内,该模型用来计算考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力是可靠的;②考虑壁面滑移效应的情况下,各因素对管道阻力的影响程度依次为管径>质量浓度>灰砂比,管径 增大,壁面剪切作用力减小,颗粒迁移运动变缓,滑移效应减弱,管道输送阻力降低幅度减小;③在不同浓度范围内料浆滑移层厚度的主控因素不同,导致输送阻力随浓度增大的幅度不同;④灰砂比较低时,管道输 送阻力的增长速率较低,随着灰砂比增大,管道输送阻力快速增大。以冀东地区某矿山为研究背景进行了数值模拟,得到充填料浆管道输送的最佳参数为质量浓度66%、68%,灰砂比1∶8。
    L型充填管道料浆输送压力损失及优化研究
    康志强, 辛东夫, 邵陆航, 张 晨
    2020, 49(09):  33-40. 
    摘要 ( 68 )  
    相关文章 | 计量指标
    全尾砂料浆管道输送作业中,料浆管道底部磨损问题比较严重,极大地影响了料浆管道的使用寿命。结合唐山某铁矿全尾砂料浆L型管道充填现状,以L型管道输送压力损失最小为原则进行研究,选择灰砂 比为1∶4、1∶6、1∶8,配比浓度为54%、58%、62%的充填料浆作为试验对象,以3、5、7 m/s为料浆流动速度,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,基于3D数值模型计算了管道直径为70、80、90、100 mm 4种情 况下的压力损失,分析了压力损失的影响因素并进行了优化研究。结果表明:管道直径越大,45°截面的压力越大,L型管道压力损失与管道直径呈二次多项式函数关系,管道直径减小到70 mm或增大到100 mm,都会 加速L型管道底部的磨损。为延长矿山L型管道服务时间,最大限度减轻管道底部磨损,建议该矿山L型充填料浆输送管道直径取85 mm,料浆流速3 m/s,灰砂比1∶4,质量浓度64%。
    钼尾矿复合胶凝材料的制备及其水化机理研究
    王长龙, 叶鹏飞, 张凯帆, 韩国松, 霍泽坤, 赵高飞, 任真真
    2020, 49(09):  41-47. 
    摘要 ( 113 )  
    相关文章 | 计量指标
    为了促进固体废弃物的资源化利用,解决尾矿堆积带来的环境、安全问题,并提供相应的理论依据,以钼尾矿为主要原料制备复合胶凝材料,通过粒度分析、力学性能测试、X射线衍射(XRD)和扫描电镜 (SEM)等测试手段,研究了钼尾矿磨矿时间和掺量对胶凝材料性能的影响及复合胶凝材料的水化机理。结果表明:①当钼尾矿粉磨时间为80 min,比表面积为500 m2/kg,其28 d活性指数接近1.2;钼尾矿掺量为40% ,胶砂比为1∶3,水胶比为0.5时,所制备的复合胶凝材料胶砂块28 d抗压强度为52 MPa。②复合胶凝材料水化反应初期,主要生成水化硅酸钙和钙矾石,为胶砂块提供了早期强度,水化反应后期主要产物为C—S—H 凝胶、水化铝酸钙及钙矾石(AFt),尾矿残余颗粒及水化产物的凝聚效应为胶砂块强度提供了保障。
    早强剂对固结粉胶凝材料混合骨料充填体强度的影响
    杨晓炳, 高 谦, 王永定, 何建元
    2020, 49(09):  48-53. 
    摘要 ( 84 )  
    相关文章 | 计量指标
    为实现废石和固结粉胶凝材料在金川矿区充填采矿中的应用,首先开展了不同配比废石—棒磨砂混合骨料粒径级配分析,获得废石与棒磨砂配比为4∶6混合骨料的堆积密实度为0.635和泰波幂指数n为 0.591;然后,针对废石含量为10%~50%的混合骨料,分别开展了添加和不添加早强剂的固结粉胶结充填体强度试验。结果表明:充填体强度随着废石含量增加呈现先提高后降低趋势。当废石含量为40%,料浆浓度为 79%~81%时,不添加早强剂的固结粉胶结充填体3、7、28 d平均强度分别达到1.23、3.79、5.98 MPa,其早期强度低于矿山设计强度;添加早强剂时,胶结充填体3、7、28 d平均强度分别达到1.55、3.34、6.46 MPa, 满足金川矿区下向分层进路胶结充填采矿作业对胶结充填体强度的要求。由此确定,胶砂比1∶5、废石∶棒磨砂4∶6、浓度79%~81%、添加1%早强剂的固结粉胶凝材料混合骨料可在金川矿区推广应用。
    矿岩散体粒级对自然安息角影响的试验研究
    常 帅, 李 楠, 丛龙生, 姚宝顺, 李树峰
    2020, 49(09):  54-59. 
    摘要 ( 90 )  
    相关文章 | 计量指标
    矿岩散体堆积状态普遍存在于采矿生产中,是关系矿山生产安全及矿石回收效果的主要因素之一。散体堆积角度(自然安息角)是其流动性的主要表现特征之一,是散体颗粒的重要物理参数。利用自制测 定装置开展物理试验,研究了静态与采场放矿条件下,不同粒级矿岩散体自然安息角的变化规律。结果表明:静态与采场放矿条件下,随着矿岩散体粒级增大,其自然安息角呈逐渐增大的趋势,且在非均匀矿岩散体 中,大粒级矿岩散体占比增大,其自然安息角随之增大;静态试验条件与溜井放矿、漏斗放矿、排土场堆积等条件相似,在选择溜井与漏斗放矿倾斜角、确定排土场占地面积及坡面角度时,可根据散体粒级进行相应 的参数调整;从采场放矿条件试验结果来看,适当增加散体粒级,可降低散体自出矿口流出的距离及堆体体积,改善铲运机作业条件,有利于提高生产效率;小粒级散体流动性优于大粒级散体,应使覆盖岩层的粒级 大于矿石粒级,有利于矿石流出。
    矿岩初始运动对其冲击溜井井壁规律的影响
    路增祥, 吴晓旭, 马 驰, 殷 越
    2020, 49(09):  60-64. 
    摘要 ( 69 )  
    相关文章 | 计量指标
    溜井中运动的矿岩会与井壁发生碰撞并导致井壁的冲击损伤,研究矿岩在溜井中的运动规律,有利于减少矿岩与溜井井壁的碰撞概率。基于运动学原理,建立了矿岩运动初始方向与其运动规律的关系模型 ,得出了矿岩的运动轨迹方程,确立了矿岩块运动过程中与溜井井壁发生碰撞的条件,得到了矿岩块第1 次与溜井井壁发生碰撞时碰撞点的计算公式,研究了矿岩进入溜井时的初始运动对其在溜井中运动规律的影响 。研究表明:①溜井直径D、矿岩块初始速度[v0]及其方向[α]是影响矿岩块与溜井井壁碰撞的主要因素;②当D和[v0]保持不变时,随着[α]增大,碰撞位置h1越大,反之,h1越小;③当D和[α]保持不变时,随着 [v0]增大,碰撞位置h1越小,反之,h1值越大;④当[v0]和[α]保持不变时,随着D增大,碰撞位置h1越大,反之,h1越小。上述研究进一步反映出,适当增加溜井直径,选择合适结构,降低矿岩块进入溜井时的速度 ,能够降低矿岩块与溜井井壁的碰撞概率,有利于减轻溜井受冲击破坏的程度。
    倾斜溜井中的矿岩运动特征及其对井壁的损伤与破坏
    马 驰, 吴晓旭, 路增祥
    2020, 49(09):  65-71. 
    摘要 ( 72 )  
    相关文章 | 计量指标
    斜溜井是国内外矿山溜井一种重要的布置方式,在工程应用中溜井的变形破坏问题严重。矿岩散体在溜井内运动过程中与井壁接触并产生力的作用是引起溜井变形破坏的根本原因。倾斜溜井中不同的矿岩 运动特征导致了井壁的变形破坏程度及范围存在较大差异。通过研究斜溜井中矿岩散体的运动特征及其影响因素,分析了斜溜井井壁的变形破坏机理和破坏分区。研究表明:①倾斜溜井中的矿岩散体运动包括下落、 跳动、滚动、滑动4种方式,受溜井倾角、矿岩块形状、粒度及其分布特征、矿岩物理力学性质、溜井井壁平整度和矿岩块进入溜井时的初始运动方向等因素影响,不同的矿岩运动方式对溜井井壁产生的破坏特征也不 相同;②矿岩散体下落或跳动引发的溜井井壁冲击破坏主要发生在分支溜井与主溜井交叉处的矿岩下落方向的溜井底板,滚动或滑动引发的溜井井壁摩擦破坏主要分布在主溜井和分支溜井的底板上;③针对不同的溜 井井壁变形破坏特征,应从优化溜井结构、采取相应的加固措施等角度进行预防。
    临界散体柱主要影响因素研究
    张东杰, 任凤玉, 郑有伟
    2020, 49(09):  72-79. 
    摘要 ( 77 )  
    相关文章 | 计量指标
    地下矿山采用空场法或崩落法开采时,空区顶板岩层冒落至地表后,引起的岩移对地表工业设施及环境构成了严重威胁,临界散体柱理论的提出为地表岩移控制提供了新思路。以锡林浩特萤石矿急倾斜中 厚矿体浅孔留矿法开采现状作为工程背景,通过现场监测调研与相似物理试验,研究了临界散体柱的主要影响因素。结果表明:①临界散体柱高度随着矿体倾角增加而减小,随着井下放矿的进行,松动散体柱高度仅 为散体总高度的39.4%~45.7%,其上方密实散体柱对于限制岩移起主要作用;②针对不同的矿体厚度,通过增加散体充填高度降低厚跨比,可控制地表塌陷范围;③围岩适当变形可以增加散体的被动侧压力,降低塌陷 坑边壁岩体稳定所需的临界散体柱高度;④塌陷坑散体结拱特性受散体粒径分布与塌陷坑宽度的共同影响,控制着临界散体柱的有效作用高度,锡林浩特萤石矿散体临界结拱粒径范围为0.5~0.7 m,临界结拱宽度为 3.5~4.0 m,远小于塌陷坑的实际分布宽度,即散体能够保持连续流动,表明临界散体柱理论能够较好地应用于锡林浩特萤石矿。
    某地下矿山顶板诱导崩落最佳爆破延时时间取值研究
    蒋复量, 郭锦涛, 杨文超, 张 超, 张洪浩, 马熠坤
    2020, 49(09):  80-86. 
    摘要 ( 79 )  
    相关文章 | 计量指标
    采空区顶板诱导崩落爆破延时时间的合理选取可以有效提高诱导崩落效果。为了确定采空区毫秒延时爆破的最优延时时间,在分析了诱导崩落的技术原理之后,以延时时间为切入点,结合某地下矿山实际 情况,建立了诱导崩落爆破数值模型,运用LS-DYNA有限元分析软件模拟了延时时间分别为20、35、50 ms下的爆炸过程,得到爆炸过程的应力云图以及各观测点有效应力随时间的变化曲线。模拟结果显示:顶板中心 部分的最小有效应力最大值受爆破延时时间影响,其中顶板两端最大有效应力最低时对应的延时时间均为35 ms。当以最大有效应力值与矿岩抗压强度的接近程度为评判依据时,分析得出预裂爆破与崩顶爆破之间的爆 破延时时间取20 ms时诱导效果最好。通过对比分析各观测点的有效应力变化情况并结合上述分析,确定延时时间为20 ms时诱导崩落效果最优。研究结果可为采用诱导冒落法开采的矿山爆破参数优化提供参考。
    基于地理场景的矿区监控选址模型
    李雯静, 胡 丹, 李 楠
    2020, 49(09):  87-95. 
    摘要 ( 90 )  
    相关文章 | 计量指标
    能够对矿山人、机、环境进行实时测控和数字化建设的智慧矿山平台,可以使整个矿山具有自我分析和决策的能力,实现矿山生产管理过程中的可视化、自动化、智能化以及无人化,达到高产、高效和安 全的目的。构建地理视频系统是解决智慧矿山平台中安全问题的一种重要手段,针对矿山安全中视频监控设备的选址问题,提出了一种基于地理场景的矿区监控选址模型。该模型首先通过对比分析几种典型语义模型 中的地理实体、地理场景、监控设备、选址原则,从中提取了一组面向监控选址的、可扩充的地理场景语义分类模型。然后将监控候选点群以及监控设备的视域范围作为参数输入基于监控选址的集合覆盖模型,并使 用线性规划方法进行求解。最后以某矿区为例进行试验,证明该模型能够对研究区域进行科学合理的监控设备选址。试验结果表明:候选点分布均匀,且具有一定的规律,说明所提方法能够取代以往的人工筛选方法 ,提高选址效率和准确性,对于不断变化的监控需求和环境要素有较好的应对能力。
    某大型地下硐室群稳定性分析及加固技术研究
    肖益盖, 刘允秋, 汪为平, 王雨波, 夏才初, 徐 晨, 吕志涛, 林梓梁
    2020, 49(09):  96-103. 
    摘要 ( 84 )  
    相关文章 | 计量指标
    某大型地下硐室群作为历史文物存续时间一般有数百年甚至千年,其安全等级不同于一般岩体工程,在各种因素影响下,大型硐室群岩体结构稳定性减弱,强度降低,最终导致岩体失稳、损坏,因此对其 进行岩体稳定性分析和加固十分必要。该大型地下硐室群建设工程属于大型地下岩体开挖工程,岩体工程开挖前,通过工程地质调查显示,硐室群岩体整体稳定性较好,通过稳定性经验评价法对其进行了稳定性分析 ,发现硐室群整体稳定性好。在此基础上,采用三维数值仿真模拟计算方法对硐室群整体稳定性进行了评价,计算结果与工程地质调查、稳定性经验评价法的判断结果基本吻合,大型硐室群开挖后围岩总体上处于稳 定状态。针对硐室内局部有断层破碎带和局部块体存在失稳隐患,提出了以“锚杆与注浆、浇筑混凝土相结合”的锚网喷为主的加固方案,有有效确保了其安全稳定。
    矿物工程
    内蒙古某高硫高砷难处理铜铅锌矿石选矿工艺试验研究
    苏建芳, 肖巧斌, 王中明, 谭 欣, 刘 方, 刘书杰, 凌石生, 路东明
    2020, 49(09):  104-110. 
    摘要 ( 81 )  
    相关文章 | 计量指标
    内蒙古某铜铅锌硫化矿石中铜、铅、锌含量分别为0.26%、0.72%、4.60%,硫、砷含量分别为13.14%、2.49%,属于高硫高砷难处理硫化矿石。为实现矿石中铜、铅、锌、硫的有效回收,避免传统高碱法带 来的一系列问题,开展了铜铅混浮、磁选脱硫、锌浮选条件试验研究。在此基础上,经“铜铅混浮(粗精矿再磨精选)—铜铅混合尾矿磁选脱硫—锌浮选”全流程闭路试验,最终可获得铜、铅、银品位分别为9.27%、 40.53%、4 397.76 g/t,铜、铅、银回收率分别为59.22%、88.93%、74.05%的铜铅混合精矿,及锌品位45.94%、锌回收率93.10%的锌精矿,选别指标良好,实现了铜、铅、锌及伴生银的有效回收,降低了精矿中有害 杂质砷的含量。
    国外某低品位铜锌硫化矿浮选分离试验研究
    邹 勤, 龙 冰, 雷小明, 杨长安, 刘 诚
    2020, 49(09):  111-117. 
    摘要 ( 79 )  
    相关文章 | 计量指标
    国外某低品位铜锌硫化矿矿床属于矽卡岩型,为确定该矿石中有价金属开发利用的可行性,进行了选矿试验。研究表明,矿石中铜品位为0.38%,锌品位为1.26%,针对矿样组成特性,确定了优先浮选铜, 选铜后的尾矿再浮选锌的工艺流程处理该硫化矿矿石。在磨矿细度为-0.074 mm占74.60%的条件下,选用石灰为矿浆pH调整剂,硫酸锌和亚硫酸钠为组合抑制剂,Z-200为捕收剂优先浮选硫化铜矿物;对选铜尾矿继续 采用石灰调节矿浆pH值,硫酸铜活化被抑制的锌矿物,丁基黄药为捕收剂浮选硫化锌矿物的药剂方案,经“2粗2精”选铜、“1粗3精2扫”选锌的闭路试验,最终获得铜精矿铜品位和回收率分别为22.55%、85.19%和锌 精矿锌品位和回收率分别为44.83%、74.36%,有效地实现了铜锌硫化矿的分离与回收,为国外该类型硫化矿矿石的开发利用提供依据。
    高压电脉冲破碎改善紫金山铜矿石浸出性质的试验研究
    黄烈凤, 贺泽铭, 刘伟超, 左蔚然
    2020, 49(09):  118-124. 
    摘要 ( 95 )  
    相关文章 | 计量指标
    为研究高压电脉冲破碎和机械破碎两种破碎方式对紫金山铜矿石颗粒性质和柱浸效率的影响,分别采用机械破碎和高压电脉冲破碎(充电电压分别为110 kV和135 kV)对紫金山铜矿山6.7~9.5 mm粒级铜矿 石进行破碎处理。针对不同破碎方式的产品,分别测定了颗粒的表面金属矿物暴露程度与裂缝存在情况、长径比、圆形度和矿堆饱和含水率等性质,并进行了柱浸试验。结果表明,在机械破碎产品中仅有1.6%的颗粒 表面有金属矿物暴露,有2.5%的颗粒表面上存在裂缝。而在高压电脉冲破碎产品中,这两类颗粒的占比分别上升为3.4%~3.7%和7.3%~17.2%,使得浸出液更易于接触矿石颗粒内部的金属矿物。高压电脉冲破碎产品的长 径比平均值为1.42,低于机械破碎产品的1.51,这使得浸出液在前者的产品颗粒内沿颗粒长径的渗流能力比后者高3.3%~3.5%。此外,高压电脉冲破碎产品还拥有比机械破碎产品略高的圆形度和矿堆饱和含水率,可以 轻微提高浸出液在颗粒表面和矿堆内部的流动性。对破碎产品进行柱浸试验,在浸出21 d后,高压电脉冲破碎产品的铜浸出率相比机械破碎产品提高了6.6~11.1个百分点,表明高压电脉冲破碎处理能够有效改善紫金 山铜矿石的浸出性质。
    提高河南某低品位金矿金回收率试验研究
    倪青青, 高 志, 宋祖光
    2020, 49(09):  125-130. 
    摘要 ( 74 )  
    相关文章 | 计量指标
    河南某低品位金矿具有嵌布粒度不均匀、粒级分布宽和脉石夹杂严重等特点,金矿物的回收困难。为提高金的回收率,在工艺矿物学的研究基础上进行了一系列的选矿试验研究工作。结果表明:①原矿主 要有用矿物为自然金,原矿金品位为1.39 g/t;银品位为3.35 g/t,可以作为伴生金属综合利用。次要金属矿物主要为黄铁矿,另含有少量的黄铜矿、磁铁矿、辉铋矿和方铅矿等,脉石矿物主要为石英、斜长石、绿 泥石、云母、白云石、方解石,其次含少部分角闪石。②金颗粒主要是以包裹金(占58.83%)形式存在,其次是裂隙金(占23.53%),粒间金占比较小(占17.65%),其中石英包裹金占19.11%。③在最佳的试验条件 下,采用重—浮联合工艺,经3次尼尔森重选、1次摇床精选,重选尾矿经“1粗2精2扫”浮选,最终可以获得重砂含金986.60 g/t、金回收率为50.42%及浮选精矿含金35.75 g/t、金回收率为41.57%。全流程金的总回 收率达到了91.99%,较好地完成了该矿区金矿物的回收。
    新型捕收剂DTL-1对悬浮焙烧三水铝石的浮选试验
    朱一民, 王 燕, 张 婧, 谷晓恬, 李艳军
    2020, 49(09):  131-136. 
    摘要 ( 78 )  
    相关文章 | 计量指标
    阴离子捕收剂DTL-1是东北大学为悬浮焙烧—磁选铁精矿反浮选脱铝而研制的新型捕收剂,通过捕收剂DTL-1对三水铝石单矿物悬浮焙烧后的铝矿样以及铝矿样和赤铁矿单矿物悬浮焙烧—磁选后的铁矿样组成的人工混合矿进行浮选试验,以检验捕收剂DTL-1的脱铝效果。结果表明:在常温条件下,DTL-1对铝矿样的捕收效果较好,当pH值为8.0时,单矿物浮选试验可获得Al2O3回收率91.21%的指标,人工混合矿(铁矿样与铝矿样的质量比为15.67∶1,Al2O3品位约为5.95%)浮选试验可获得TFe品位70.67%,TFe回收率76.11%,Al2O3品位1.93%,铝的脱除率为74.72%的选别指标。采用表面动电位和红外光谱检测对捕收剂与铝矿样的作用机理进行研究,结果表明:捕收剂DTL-1与铝矿样之间存在着静电吸附、氢键吸附和化学吸附。这说明DTL-1是一种可用于悬浮焙烧—磁选铁精矿反浮选脱铝的新型常温阴离子捕收剂。
    国外某高磷鲕状铁矿石工艺矿物学研究
    黄武胜, 延 黎, 吴世超, 孙体昌
    2020, 49(09):  137-141. 
    摘要 ( 61 )  
    相关文章 | 计量指标
    为查明国外某高磷鲕状铁矿石的性质,采用化学分析、X射线衍射以及扫描电子显微镜等方法,研究了其化学组成、矿物组成、嵌布特征以及磷元素的赋存状态。结果表明,矿石中主要含铁矿物为赤铁矿和磁铁矿,还有少量菱铁矿以及针铁矿,主要脉石矿物为鲕绿泥石和方解石。矿石中48.61%的磷存在于磷灰石中,47.22%的磷分布于铁矿物中。铁矿物主要分布于鲕粒中,并与脉石矿物紧密共生,难以分离。大部分磷灰石存在于鲕粒中并被铁矿物包裹,粒度细且与铁矿物关系密切;存在于铁矿物中的磷均匀分布且无法用物理方法分离;少量的磷以纤磷钙铝石形式出现并被铁矿物包裹。鉴于矿石复杂的工艺矿物学尤其是磷的存在形式复杂,推荐采用直接还原—磁选工艺处理该铁矿石。
    破碎方式对某磁铁矿石磨矿速度和Bond球磨功指数的影响
    李明宇, 陈婉晴, 程一存, 郭天宇
    2020, 49(09):  142-146. 
    摘要 ( 106 )  
    相关文章 | 计量指标
    为验证破碎方式对磨矿速度和Bond球磨功指数的影响,使用某磁铁矿选矿厂的鄂式破碎产品、圆锥破碎产品和高压辊磨产品,分别进行磨矿动力学试验和Bond球磨功指数试验。结果表明:①高压辊磨产品的可磨性最好,圆锥破碎产品次之,鄂式破碎产品最差。同一破碎产品的磨矿速度随着磨矿时间的增加而降低。不同破碎产品,随着磨矿时间增加,颗粒性质逐步均匀并接近,磨矿速度逐步接近,破碎方式对磨矿速度的影响逐步降低。②Bond球磨功指数试验表明,在磨矿产品粒度大于0.10 mm时,破碎方式对磨矿的能耗影响显著,高压辊磨产品最节能;当磨矿产品粒度小于0.10 mm时,破碎方式对磨矿的能耗影响降低。破碎工艺中增加高压辊磨机,对于增大磨机处理量、降低磨矿能耗十分有益。
    地质与测量
    湖南安化渣滓溪钨锑矿床成矿构造分析及找矿预测
    苏 特, 钱建平, 周伟蛟, 喻菊阳, 张 果, 关显东, 吴正鹏
    2020, 49(09):  147-158. 
    摘要 ( 141 )  
    相关文章 | 计量指标
    湖南省渣滓溪钨锑矿床是湘西地区一个大型的锑矿床,伴生钨矿。该矿床在成矿构造分析方面的研究仍较薄弱,制约了进一步找矿的突破。通过区域控矿构造分析、现场构造与矿体地质调查、历年矿区勘查资料整理编图、地质体产状统计及矿体成分分析,对构造控矿规律和构造演化序列进行了总结。结果表明:区域上锑钨矿床的分布主要受正向构造控制;矿区控矿构造型式为“十”字型;锑矿脉具有NNW—NWW向优势方位,钨矿体具有NNE向优势方位;锑矿体具有向南东侧伏规律,钨矿体具有向北东侧伏规律;F3上盘次级断裂是锑矿体有利的容矿构造。“钨早锑晚”属不同构造—成矿阶段形成,矿区南侧为矿化中心。矿区构造变形—成矿序列可归纳为:加里东期区域NE向复式背斜断裂隆起带构造定格阶段;印支期第一阶段——盖层与基底NEE向同轴叠加褶皱形成;印支期第二阶段——NE向钨矿体形成;印支期第三阶段——NNW—NWW向锑矿体形成;喜山期——NEE向破矿构造形成。基于对矿床地质特征、构造控矿规律和矿化垂向分带规律的研究认为,矿区深部具有较好找矿前景,并圈定出了两处找矿靶区:1号靶区位于9号锑矿体南东侧,2~6号勘探线之间,垂向标高为-750~-900 m;2号靶区位于13号钨矿体北东侧, W10~W12号勘探线之间,垂向标高为-270~-370 m。
    铜陵宝山陶银铅锌矿床地质特征及区域找矿潜力
    胡彦强, 丁瑞颖, 林 鑫
    2020, 49(09):  159-166. 
    摘要 ( 115 )  
    相关文章 | 计量指标
    铜陵宝山陶银铅锌矿床位于贵池—繁昌断褶束舒家店背斜南东翼,新屋里岩体北东侧,是近年来新发现的一处中型银铅锌多金属矿床。结合区域及矿区勘查成果,总结了成矿地质背景、矿床地质特征、矿体特征、矿石特征等,并对控矿因素及矿床成因进行了分析。研究表明:①矿体主要赋存于栖霞组(P1q)、孤峰组(P1g)、龙潭组(P2l)、大隆组(P2d),主要受层间滑动构造控制,矿体多呈似层状、透镜状产出;矿体沿走向控制长度达2 200 m,走向50°~60°,倾向SE,倾角60°~85°,沿倾向延深最大达591 m,矿体具有膨胀收缩、尖灭再现特征。②矿石中金属矿物主要由黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和少量的黄铜矿、黝铜矿、毒砂及微量的银金矿、自然银、白铁矿、碲银矿等组成,脉石矿物主要由少量的石英和方解石组成。矿石构造主要为细脉状构造、浸染状构造等。③矿床成因属中低温热液充填型银铅锌矿床。在上述分析的基础上,进行了区域找矿潜力探讨,认为铜陵地区存在着较好的铅锌成矿潜力。
    基于证据权模型的赤峰—呼伦贝尔成矿带找矿预测
    田九玲
    2020, 49(09):  167-172. 
    摘要 ( 78 )  
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    赤峰—呼伦贝尔成矿带是大兴安岭南部黄岗梁—甘珠尔庙成矿带的一部分,该区域地质构造复杂,地壳以及岩浆岩活动剧烈,在大兴安岭南部区域矿带中形成了多金属矿产成矿潜力。为寻求研究区找矿突破,解决赤峰—呼伦贝尔成矿带的成矿预测理论以及模型预测不完善的问题,提出了一种基于地理信息系统技术和数据权理论的赤峰—呼伦贝尔成矿带找矿预测模型。首先阐述了该预测模型的构建思路,利用地理信息系统空间分析软件(ArcGIS)对获取的研究区域地层信息、构造信息、岩浆岩信息进行空间分析,形成空间数据库;然后将证据权理论应用于预测模型中,构建了赤峰—呼伦贝尔成矿带成矿预测模型。根据构建的模型,进行了成矿预测,通过将空间数据库中的数据代入预测模型中得到该区域内各证据因子的权重以及概率,进而将该区域按照成矿潜力分成3类靶区。经验证,各靶区找矿潜力较好,证明了预测结果的有效性。所构建的成矿预测模型,对于进一步在赤峰—呼伦贝尔成矿带进行找矿勘探研究与实践具有一定的参考价值。
    基于D-InSAR技术和改进GM(1,1)模型的矿区沉降监测与预计
    石晓宇, 魏祥平, 杨可明, 王 剑, 姚树一
    2020, 49(09):  173-178. 
    摘要 ( 88 )  
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    针对矿区地下资源大规模开采引发的地表沉陷,以淮北矿业集团袁二煤矿为试验区,联合合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术与灰色模型(GM(1,1)),建立了描述下沉量与时间关系的改进灰色模型,实现了地表沉降监测和预计的一体化。首先,基于哨兵一号A卫星(Sentinel-1A)影像,采用D-InSAR技术监测地面动态沉降过程,获得了2017年11月16日—2018年1月27日期间的时间序列沉降形变图;然后,依据所获取的各时间序列沉降量,建立了改进GM(1,1)的补偿最小二乘法估计半参数模型(BGM(1,1))和赋相对权重的补偿最小二乘法估计半参数模型(WGM(1,1))方程,实现了沉降值的拟合与预计。试验表明:D-InSAR技术在矿区地面沉降动态监测中具有明显优势,且其监测精度达毫米级;BGM(1,1)和WGM(1,1)预计模型均可弥补经典GM(1,1)模型的不足,结合WGM(1,1)预测的4个试验点的相对误差为1.99%~26.64%,可为矿区地面沉陷动态监测以及后续治理提供理论依据,具有一定的预警作用和借鉴意义。
    基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模
    刘 杰, 连增增, 何 荣, 张瑞瑞, 张宏贞
    2020, 49(09):  179-183. 
    摘要 ( 105 )  
    相关文章 | 计量指标
    对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现,是数字矿山建设的重要内容,矿山地下巷道的三维建模及可视化又是数字化再现的核心内容。针对传统巷道三维建模方法效率低下、成本高昂的不足,提出了基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模方法。该方法主要采用近景摄影测量立体像对的前方交会原理,使用相机在不同空间位置获得一组同一目标的图像,通过计算图像间的几何约束关系来得到目标表面的三维坐标信息,从而构建拍摄目标的三维模型。该方法首先利用低成本的智能手机照相机对巷道进行多视角近景照片采集;然后利用数字图像建模Context Capture软件对图像数据进行空中三角测量解算,并生成地下巷道点云数据;最后对获取的像片进行特征提取和影像匹配,完成地下巷道三维模型构建。以河南理工大学地下防空洞巷道为试验对象,拍摄了566张像片,像片间的旁向重叠度约80%。试验结果显示,所拍摄目标物的三维模型结构完整,纹理清晰,表明利用近景摄影测量技术构建巷道三维模型具有可行性。
    机电与自动化
    露天矿导航系统总体架构设计与关键技术研究
    钟小宇, 赵庆丰, 孙效玉, 孙 健, 肖开泰
    2020, 49(09):  184-190. 
    摘要 ( 74 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对露天矿道路网空间复杂、设备盲区较大、能见度较低存在的迷路、走错路的问题,设计了由数据访问层、业务逻辑层、接口层、应用层构成的系统总体架构。数据访问层确定了由点、路段、区域、路径组成的道路网数据结构与类结构,在运行于服务端的业务逻辑层设计并开发了导航路径规划、路网匹配、运行距离与时间预测、路口转向提示等通用算法,应用层通过接口调用通用算法实现了终端应用功能。基于系统总体架构,定义了道路网结构,采用面向对象技术设计了道路网类的数据结构,对于业务逻辑层的关键算法进行了研究,再对算法进行了接口封装,最后以华能集团伊敏露天矿的道路网数据为基础,分为独立导航、百度地图导航两部分开发了系统。研究表明:系统总体架构的设计使得系统具有较强的通用性、实用性、扩展性;系统实现了导航路径规划、定位点修正与路段匹配、到达目的地的运行距离与行程时间预测、路口转向提示等功能,解决了驾驶员迷路、走错路的问题;系统既可独立运行,也可与百度地图API等有效衔接,可适应多种终端。
    磁铁矿柱式精选设备的研究现状及优化改进
    张洺睿, 郭小飞, 任伟杰, 崔少文, 代淑娟
    2020, 49(09):  191-196. 
    摘要 ( 81 )  
    相关文章 | 计量指标
    钢铁行业对高品质铁精矿需求的日益增加,促进了磁铁矿柱式精选设备的快速发展。评述了磁铁矿柱式精选设备的研究现状,分析了传统磁选柱存在应用粒级范围窄、对微细粒磁铁矿回收效果差、耗水量大及处理能力低等问题。针对复合磁场、结构优化、永磁化及控制系统的升级研究,提高了磁铁矿精矿的TFe品位和微细粒强磁性矿物的回收率,增加了设备的处理能力,降低了水耗,简化了生产工艺,提高了生产效率。指明了未来磁铁矿柱式精选设备的主要发展方向为基于磁铁矿不同组分的精细化分选以及高效、智能精选设备与工艺的研究。
    新型干式磁选机分选品位影响因素试验研究
    曹丽英, 刘文凯, 汪建新, 张 逸, 任明明, 孔令辉
    2020, 49(09):  197-201. 
    摘要 ( 100 )  
    相关文章 | 计量指标
    内蒙古包头市固阳地区干旱少雨,复杂难选的赤铁矿石分布广泛,原矿TFe品位仅为13.51%,传统磁选设备分选指标较差,产品竞争力不足。为此,研究新型三级干式永磁筒式磁选机分选品位的影响因素,在风速为5 m/s的条件下,考察了不同磁辊分布方式下转速及入选矿石粒度对永磁干式磁选试验指标的影响。结果表明,磁辊高中低排布时滚筒最佳转速为120 r/min,磁辊低中高排布时滚筒最佳转速为140 r/min;磁滚筒磁场排布为高中低时,分选效果要优于低中高的磁场排布,此时精矿的产率和TFe品位指标更优;对于该新型永磁干式磁选机,较好的工作参数为滚筒磁场强度由上至下排布为0.23 T、0.17 T、0.11 T,转速为120 r/min,入料粒度为-2 mm,此时能够获得精矿TFe品位34.62%、尾矿TFe品位10.95%。试验结果为进一步提高三级干式永磁筒式磁选机的性能提供了技术参数,同时为低品位赤铁矿石资源开发和利用提供了研究基础。
    综合利用
    铜冶炼渣直接还原焙烧—磁选回收铜、铁试验研究
    邱廷省, 周丽萍, 李国栋
    2020, 49(09):  202-207. 
    摘要 ( 68 )  
    相关文章 | 计量指标
    铜冶炼渣中含有铜、铁等有价金属,其中铜金属可通过直接浮选回收,但铁的矿物组成复杂,很难直接通过磁选回收。以含铁38.76%、含铜2.26%的铜冶炼渣为研究对象,在矿石性质研究基础上,以烟煤为还原剂,通过直接还原焙烧—磁选工艺回收铜渣中的铜、铁。结果表明,铜冶炼渣、烟煤和还原助剂氧化钙以100∶25∶20的质量比混合,在焙烧温度1 200 ℃,焙烧时间80 min的条件下直接还原焙烧铜渣;焙砂在磨矿细度为-0.045 mm含量占80%,磁场强度为111 kA/m的条件下进行磁选试验,最终可获得铁品位为91.54%,铁回收率为90.54%,铜品位为6.06%、铜回收率为89.04%的含铜铁精矿,研究结果可为铜冶炼渣的回收利用提供依据。
    聚丙烯纤维加筋铁尾矿砂的宏/微观结构特性分析
    金佳旭, 杨 辉, 张晨曦, 吴谨妤, 史明月
    2020, 49(09):  208-213. 
    摘要 ( 67 )  
    相关文章 | 计量指标
    为研究聚丙烯纤维对聚丙烯纤维加筋铁尾矿砂的抗剪性能、抗压性能和宏/微观结构特性的影响,使用抗剪强度确定其抗剪性能,用无侧限抗压强度确定其抗压性能,并采用宏观破坏和扫描电子显微镜(SEM)微观分析相结合的方法,评价纤维加筋尾矿砂的结构变化。试验研究了纤维掺量和含水率对尾矿砂试件的影响,结果表明:纤维是影响试件抗剪强度和单轴抗压强度的重要因素,且增强效果主要取决于筋/砂之间界面的摩擦和黏结。直剪和无侧限抗压强度试验最佳的纤维含量是0.3%,最佳的含水率为12%。此外,宏观结构破坏分析和SEM微结构试验表明:聚丙烯纤维的作用主要是桥接裂纹,通过筋/砂界面的摩擦和黏结抵消外力,以达到提高强度的目的。
    高岭土/锰尾矿渣-秸秆复合保温材料的制备及其性能研究
    梁秋群, 刘 峥, 梁楚欣, 杨瑞善, 张淑芬
    2020, 49(09):  214-220. 
    摘要 ( 77 )  
    相关文章 | 计量指标
    锰尾矿渣含有丰富的Si、Al等元素,可作为制备地聚物原料。为考察锰尾矿渣结合稻草秸秆作为保温材料的可能性,利用锰尾矿渣代替部分偏高岭土制备地聚物,并结合稻草秸秆,制备高岭土/锰尾矿渣-秸秆复合保温材料。研究了在自然条件下养护不同时间,添加不同掺量的稻草秸秆对复合保温材料力学性能、导热系数的影响。结果表明,当稻草秸秆粉掺量为3%,养护28 d时,复合保温材料抗压强度达到71.8 MPa,抗折强度达到9.8 MPa,导热系数为0.065 W/(m·K),密度为265 kg/m3,主要指标达到《建筑行业标准》(JG 158—2004)的要求。对高岭土/锰尾矿渣-秸秆复合保温材料进行耐高温实验,结果表明,当煅烧温度低于200~500 ℃时,地聚物对秸秆具有一定的保护作用。研究成果对提高锰尾矿渣、稻草秸秆的综合利用程度有一定的促进作用。