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当期目录

    2020年 第49卷 第10期    刊出日期:2020-10-15
    上一期   
    专题综述
    辉钼矿纳米片在湿法冶金和环境治理中的应用研究进展
    宋少先, 陈鹏, 贾菲菲, 刘畅
    2020, 49(10):  4-19. 
    摘要 ( 352 )   PDF (8575KB) ( 337 )  
    相关文章 | 计量指标
    辉钼矿作为一种自然界储量丰富的矿物,其纳米片具有巨大的比表面积、独特的光电性能及优异的机械性能,并且已引起科研工作者的广泛关注。课题组深入研究了辉钼矿纳米片微观结构对其重金属离子亲和性、能带结构和光热转换能力的影响。同时针对目前选矿行业所面临的氰化提金环境危害大、矿山废水难以有效处理及高盐水浮选难以有效实施等问题,开展了辉钼矿纳米片对硫代硫酸盐浸出液中金回收、水体中重金属离子脱除和有机物降解、高盐水淡化处理等研究。回顾并梳理了课题组近期关于辉钼矿纳米片的研究工作,整理了辉钼矿纳米片的功能化改性思路,并对辉钼矿纳米片功能材料在这几个方向应用的优越性和潜力进行了评估。最后对辉钼矿纳米片功能材料的发展趋势及未来在湿法冶金和环境治理方面的实际应用前景及挑战进行了展望。
    我国钒页岩提钒技术研究现状及前景
    包申旭, 陈波, 张一敏
    2020, 49(10):  20-33. 
    摘要 ( 126 )   PDF (3575KB) ( 256 )  
    相关文章 | 计量指标
    综述了近十年来我国在钒页岩提钒领域的重要研究成果,包括选矿预富集、焙烧、浸出、净化富集及 沉钒等方面的研究现状和最新进展。重点探讨了典型难处理云母型钒页岩焙烧、浸出、净化富集和沉钒技术的研 究工作及最新研究成果,同时介绍了一些新兴强化钒高效提取的方法在钒页岩提钒领域的应用及机理。空白焙烧 工艺适用于钒赋存形式简单且多赋存于氧化物中的钒页岩,而对于钒赋存形式复杂的钒页岩,钒的转价率较低;添 加剂焙烧工艺能够有效破坏含钒矿物晶体结构,强化低价态钒的释放和氧化。直接酸浸工艺能有效浸取以吸附形 式存在的钒页岩中钒,而对于钒以类质同象形式赋存于云母类矿物中的页岩适用性较差;助浸剂及新兴外场浸出 工艺能进一步强化含钒矿物晶格破坏,显著提高钒的浸出率;新型净化富集技术能实现钒与杂质离子的高效分离 富集,提高分离过程的适用性和环保性;新型无铵沉钒工艺可从源头消除传统铵盐沉钒工艺过程的氨氮及大气污 染等环境问题,并获得高附加值钒产品。后续应基于钒页岩工艺矿物学研究,进一步开发高效、低能耗的提钒技 术;同时,探讨提钒技术基础理论,阐明提钒工艺过程控制因素,优化提钒工艺参数,降低生产成本,为我国钒页岩 提钒行业绿色可持续发展提供理论及技术支撑。
    黄铁矿抑制剂与活化剂研究进展
    杨旭, 李育彪, 彭樱, 王龙
    2020, 49(10):  34-40. 
    摘要 ( 99 )   PDF (1382KB) ( 263 )  
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    作为最常见的硫化矿,黄铁矿因具有较好的天然可浮性,主要通过浮选获得。为了降低黄铁矿作为 脉石矿物对目的矿物浮选的影响,常添加抑制剂与活化剂提高分离效率。详细阐述了矿浆 Eh、pH 和溶解氧等溶液 化学条件对黄铁矿浮选的影响,分析了黄铁矿的天然可浮性及其常见抑制剂、活化剂与黄铁矿的相互作用机理:抑 制剂通过形成沉淀等亲水层抑制黄药吸附、阻碍双黄药的氧化、抑制铜活化等方式抑制黄铁矿浮选;活化剂则主要 通过溶解亲水层、促进铜活化、提高泡沫稳定性等方式实现黄铁矿的活化。此外,还对一些新型抑制方法(如超声 处理)及海水活化作用等做了分析对比,并阐述和展望了近些年来发展较快的、可用于研究黄铁矿表面药剂吸附热 力学和动力学的微量热法,还提出了基于晶面各向异性的黄铁矿抑制和活化机理。将来,新型有机抑制剂的开发、 低碱条件下的黄铁矿高效抑制技术,以及新型高效绿色活化技术的进一步推广,可为有色金属矿资源的高效综合 利用及环境保护提供一定科学依据。
    硫代硫酸盐浸金液中金回收的研究进展
    梁雨梦, 陈 鹏, 贾菲菲
    2020, 49(10):  41-50. 
    摘要 ( 68 )   PDF (1348KB) ( 109 )  
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    为开发简单高效的 Au(S2O3)23-回收技术,进而推进环境友好型硫代硫酸盐提金技术的大规模工业化应 用,实现金的绿色无氰化提取,详细评述了置换沉淀法、吸附法、溶剂萃取法和电解沉积法等几种硫代硫酸盐浸出 液中  Au(S2O3)23-回收的主要方法,并就各方法的优缺点及存在问题进行了归纳总结。传统活性炭及介孔硅吸附剂 对  Au(S2O3)23-的亲和力弱,改性处理虽可在一定程度上提高其对  Au(S2O3)23-的吸附能力,但处理工艺复杂、成本较高; 树脂法可较好地富集浸出液中的 Au(S2O3)23-,但该方法存在金络合离子洗脱困难,树脂价格昂贵、易中毒粉化等缺 点。溶剂萃取法适用于高浓度浸金液,且该方法对 pH等溶液环境要求较高,工艺复杂,成本高。置换沉淀法和电解 沉积法可直接获得金单质,但这两种方法对浸出液中 Au(S2O3)23-浓度有一定要求,且多组分浸出液中其他金属的共 沉淀严重影响了金产品纯度。在上述回收方法中,吸附法因成本低廉、操作简单、吸附剂可循环使用等优点,最具工 业应用前景,但现有吸附剂无法有效回收硫代硫酸盐浸出液中的  Au(S2O3)23-,因此,开发新型高效的 Au(S2O3)23-吸附 剂,突破硫代硫酸盐浸金液中金络合离子难以回收的技术瓶颈,是未来硫代硫酸盐提金技术的主要发展方向。
    羟肟酸类捕收剂废水降解技术研究进展
    梁作东, 葛英勇, 刘顺兵, 高钦, 方 纪
    2020, 49(10):  51-57. 
    摘要 ( 71 )   PDF (1543KB) ( 100 )  
    相关文章 | 计量指标
    浮选是选矿的重要方式之一,羟肟酸作为一类重要的螯合捕收剂,主要用于金属氧化矿及稀土等的 浮选,具有强捕收性、高选择性的优点。因而一些选矿厂的浮选废水中便会残留大量羟肟酸类捕收剂,如果不经处 理而直接排放会对环境造成严重污染,甚至危害人体健康。因此,对选矿废水中的羟肟酸进行降解处理具有非常 重要的意义。文章介绍了羟肟酸类捕收剂的各种降解技术,包括生物降解、光催化降解、臭氧氧化、真空紫外光/曝 气氧化和电氧化。生物降解较为环保,但耗时长;光催化降解和真空紫外光/曝气方法降解较彻底,但使用条件较 高;臭氧化和电氧化降解效果好,但能耗成本高。总体来看,有利有弊,而对于羟肟酸废水的处理也可以建立一套 废水回收系统,将未利用的药剂进行重新再利用,尽可能地减少对环境的危害和降低生产成本。
    石墨、石英、萤石选矿提纯技术进展
    高惠民, 张凌燕, 管俊芳, 钱玉鹏, 任子杰, 邱杨率
    2020, 49(10):  58-69. 
    摘要 ( 89 )   PDF (3111KB) ( 155 )  
    相关文章 | 计量指标
    非金属矿产在国民经济建设及战略性新兴产业中有着重要应用。随着非金属矿产需求增加,资源保 障程度迅速下降,非金属矿资源的高效利用显得尤为关键。论文围绕石墨、石英和萤石三种非金属矿的选矿提纯 理论与技术,从晶体结构理论、新型药剂、工艺方法等方面展开论述。系统考察了世界范围内石墨资源(含细粒难 选石墨资源)回收过程中的大鳞片保护及清洁提纯工艺和方法,分析了流体包裹体和金属离子对石英提纯的影响 以及高岭土尾矿回收石英资源的高效流程,研究了萤石晶体结构特征、特效浮选药剂及工艺流程对萤石浮选回收 的影响,为非金属矿发展提供有益的参考。
    二维蒙脱石的制备及环境功能应用
    赵云良, 白皓宇, 易浩, 王伟, 陈鹏, 张婷婷
    2020, 49(10):  70-81. 
    摘要 ( 64 )   PDF (8808KB) ( 84 )  
    相关文章 | 计量指标
    蒙脱石是一种典型的层状黏土矿物,储量丰富、价格低廉,具有良好的离子交换性能和水化膨胀特 性,在机械力作用力下易剥离为二维纳米片。剥离后的二维蒙脱石纳米片具有巨大的比表面积和丰富的活性位 点,可用于制备先进功能矿物材料。系统梳理了武汉理工大学矿物胶体化学团队近年来在蒙脱石剥离及其二维纳 米片功能化应用的研究工作。从宏观和微观分子尺度系统研究了蒙脱石水化膨胀过程及机理,阐述了蒙脱石层间 域环境对水化剥离的作用规律,提出了循环冷冻-解冻剥离二维蒙脱石纳米片新方法;构建了蒙脱石纳米片功能化 设计及组装调控体系,成功开发了基于蒙脱石二维纳米片的凝胶吸附剂、相变储能材料、阻燃材料、环境催化材料 和抑菌材料等先进功能材料,为廉价蒙脱石的高值化、功能化应用奠定了理论和技术基础。
    球磨调控非金属矿物反应活性实现重金属环境 净化及资源再生利用
    胡慧敏, 张其武
    2020, 49(10):  82-91. 
    摘要 ( 68 )   PDF (2166KB) ( 78 )  
    相关文章 | 计量指标
    通过非金属矿深加工过程提升非金属矿的反应活性,用于环境污染治理已是目前非金属矿物主要研 究方向之一。总结了通过球磨活化石灰石、高岭石、蛇纹石等非金属矿物,强化其和水相铜、铅、砷等有害成分的反 应能力,使通常发生在表面上的吸附现象转化为化学当量上的沉淀反应,实现高效简单且低成本的净化污水新工 艺。进一步通过调整活化强度,改变这些矿物和各种重金属之间的反应活性,实现差异化,成功地获得 Cu-Ni,CuCo,Pb-Zn,Fe-Mn 等之间的高效分离,应用于污水净化过程中目标金属成分的选择沉淀分离进而富集回收。基于 这些基础研究的结果,构筑利用尾矿中的非金属矿物原料处置污水中重金属污染问题的同时,实现其中资源回收 再利用的绿色环保新工艺。
    采矿工程
    缓倾斜中厚矿体分层开采与围岩控制研究
    池秀文, 柴志杰, 何治良, 张聪瑞, 任高峰
    2020, 49(10):  92-97. 
    摘要 ( 71 )   PDF (2123KB) ( 163 )  
    相关文章 | 计量指标
    挑水河磷矿缓倾斜中厚矿体开采时,围岩的应力状况严重影响采场顶底板的稳定性。采用条带式分 层充填采矿法,通过对充填体的破坏机理进行研究,分析不同充填条带宽度、留空区条带宽度及不同充填灰砂比下 采场顶底板、充填条带的应力变形,确定充填开采可降低采场围岩塑性区比例,优化开采参数,提高采场围岩的稳 定性;通过计算受支护强度影响下的采场围岩应力分布,确定软弱结构面滑动的极限条件,对滑移区域的位置和范 围进行预测,通过加强支护以提高围岩软弱结构面的稳定性。
    多层矿协同开采顶板稳定性研究
    池秀文, 汪宗英, 王其洲, 任高峰, 刘敏
    2020, 49(10):  98-103. 
    摘要 ( 76 )   PDF (1679KB) ( 174 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对多层矿矿体赋存重叠,上下开采重复扰动,岩层稳定逐层下降等问题,采用协同开采以减少多层 开采对顶板稳定性的影响。基于能量释放理论,计算采场顶板和侧帮的能量释放率,确定采场顶板失稳时能量释 放规律,通过面能量释放计算顶板极限跨距。通过组合岩梁和第 n 层岩层对第一层岩层的载荷,计算顶板极限跨 距,并与能量释放顶板极限跨距比较,判断顶板稳定性。同时,建立分层开采顶板梁模型和薄板模型,得到梁模型 顶板最大拉应力与分层厚度的关系,分析顶板岩层和相邻矿层厚度对顶板稳定性的影响;通过薄板模型建立多层 矿采场顶板挠度和应力解析式,揭示薄顶板的应力分布规律。
    高海拔矿山无轨运输车辆驾驶员安全保障#br# 技术研究#br#
    任高峰, 葛永翔, 马俊生, 秦岭
    2020, 49(10):  104-110. 
    摘要 ( 69 )   PDF (2666KB) ( 87 )  
    相关文章 | 计量指标
    随着我国对金属矿产资源需求量的持续增加和低海拔地区资源量的日趋减少,高海拔寒区金属矿产 资源开采与利用已成为国家矿山行业发展的方向之一。针对高海拔寒区矿山运输过程中所面临的驾驶员工作环 境恶劣、身体机能下降等问题,通过设计正交实验,采用极差分析方法,探究了氧分压、温度、湿度对驾驶员生理指 标的具体影响程度。基于正交实验结论,结合物联网技术、LabVIEW 虚拟仪器技术,通过硬件选取设计、软件开发, 研发了高海拔矿山车辆驾驶室环境调控系统,该系统集驾驶员身体机能监测、驾驶室环境监测、驾驶室环境调控、 信息设备集控显示于一体,实现了对驾驶员身体机能参数和驾驶室环境状况的实时掌握,并具备对驾驶室环境的 科学调控功能,对于保障高海拔矿山无轨运输安全具有重要意义。
    高海拔矿山井下运输环境感知技术研究
    张聪瑞, 杨旭春, 王树勋, 黄刚
    2020, 49(10):  111-117. 
    摘要 ( 47 )   PDF (5210KB) ( 83 )  
    相关文章 | 计量指标
    为保障高海拔矿山井下无轨运输安全,以高海拔矿山井下运输环境为研究对象,开展高海拔矿山井 下运输环境感知技术研究。针对现有感知技术感知手段传统单一、感知设备难以适应低温低压环境、感知数据井 下高效交互传输困难等问题,采用理论分析、硬件设计、软件开发和室内测试等研究方法,基于嵌入式开发技术、多 传感器技术、LabVIEW 虚拟仪器技术研发适用于高海拔低温低压环境的感知装置,实现实时掌握井下运输环境状 态,并通过高海拔环境模拟舱开展了装置适用性测试。结果表明该感知装置性能稳定,达到了设计要求,能够适用 于高寒环境。
    煤矿视频中复杂行为识别的持续学习模型探究
    罗响, 袁艳斌, 王德永, 钟珊, 张波, 李倩
    2020, 49(10):  118-123. 
    摘要 ( 50 )   PDF (2123KB) ( 80 )  
    相关文章 | 计量指标
    为更好保障矿工井下作业安全,如何提高矿井监控视频中矿工复杂行为识别准确率已成为研究热 点。通过耦合深度网络和主动学习方法构建的矿工复杂行为持续学习模型,可自动对新增样例进行标记,并持续 从视频数据中学习人体行为,从而提高识别准确率。分析在是否为主动学习和是否固定缓冲区大小 4 种实验环境 下公共数据集 KTH 和真实煤矿监控数据集 RCV 中复杂行为的识别性能,发现随着新增样例的加入,持续学习模型 框架能够不断改进每种复杂行为模型的识别性能,且最终的识别准确率相较于传统识别模型有明显提升。结果表 明持续学习行为模型能有效解决复杂行为识别过程中的概念漂移问题,且具有良好的自学习能力和鲁棒性。
    爆破振动信号反问题研究初探
    李立峰
    2020, 49(10):  124-134. 
    摘要 ( 54 )   PDF (3934KB) ( 79 )  
    相关文章 | 计量指标
    爆破振动是炸药爆炸后,其部分能量以弹性波的形式向外传播,使某处岩体产生振动的现象。当一 次爆破中各个炮孔以毫秒延期的方式起爆时,所测得的爆破振动信号就可以看作是每个炮孔所产生的爆破地震 波的叠加。那么其反问题之一就是从监测所得的爆破振动信号中获取对应于单孔的爆破振动信号。针对所提出 的反问题,从反卷积和波形群延迟的角度分别对单孔信号波形的获取进行详细的分析,使用维纳滤波反卷积法、 频域商反卷积法以及群延迟合成法分别对不同规模(即不同炮孔数和延期时间)的爆破振动信号分析,以获得单 孔振动信号。分析表明,维纳滤波反卷积法和频域商反卷积法能够获得一个标准化的特征孔波形,但是比较适合 孔数较少、规模较小的爆破;而基于群延迟的算法能够适应任何孔数的爆破振动信号。爆破振动信号反问题的研 究目前还不够深入,还处于初探阶段,但是爆破振动信号反问题的研究却可以为智能爆破的实现提供重要的理论 支持,使爆破中的智能反馈成为可能。
    矿物工程
    六偏磷酸钠及硅酸钠对海水浮选黄铜矿的影响机理
    李育彪, 杨旭, 朱虹嘉, 魏桢伦
    2020, 49(10):  135-140. 
    摘要 ( 61 )   PDF (2327KB) ( 96 )  
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    黄铜矿是重要的含铜矿物,常用浮选方法获得,浮选过程需要消耗大量淡水资源,采用海水代替淡水 作为浮选媒介具有较好的应用前景。但海水中 Ca2+、Mg2+等离子易形成亲水沉淀,影响颗粒-气泡附着过程。分散 剂可以有效缓解沉淀物质对黄铜矿浮选的不利影响,但其作用机理尚不清楚。通过三相泡沫稳定性、接触角、Zeta 电位、XPS 及 DLVO 理论计算、动力学计算、分子动力学模拟等手段,研究了黄铜矿的表面性质,解释了六偏磷酸钠 (SH)和硅酸钠(SS)两种分散剂的作用机理。结果表明:纯水中分散剂几乎不影响黄铜矿浮选回收率;海水和 0.05 mol/L MgCl2体系中,分散剂使黄铜矿颗粒和氢氧化镁之间的吸引力转变为排斥力,阻止了氢氧化镁在黄铜矿表面 的吸附,进而增加黄铜矿的可浮性。动力学计算表明,海水和 0.05 mol/L MgCl2中加入分散剂后,浮选速率常数 k 和 理论最大回收率 R均显著提高,且 SH 效果优于 SS。
    MoS2-壳聚糖气凝胶原位还原金硫代硫酸根络合 离子的基础研究
    孙凯歌, 陈鹏, 贾菲菲
    2020, 49(10):  141-148. 
    摘要 ( 51 )   PDF (2738KB) ( 84 )  
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    硫代硫酸盐提金技术因环境友好、可处理复杂矿石等优点,被认为是最具潜力的无氰提金技术,然而 该技术尚未能实现规模化工业应用,其主要技术瓶颈是浸出液中的金硫代硫酸根络合离子(Au(S2O323-)无法高效 富集。为此,构建了三维多孔 MoS2-壳聚糖气凝胶(MoS2-CSA),深入考察了 MoS2-CSA 回收Au(S2O323-的性能。结 果表明,MoS2-CSA 不仅具有极好的 Au(S2O323-富集能力(高达 718.3 mg/g,于 107.6 mg/L Au(S2O323-溶液),而且可 将 Au(S2O323-原位还原为金纳米颗粒,既解决了硫代硫酸盐提金技术中 Au(S2O323-难以高效富集的技术瓶颈,同 时极大地简化了传统提金技术中金络合离子的回收工艺。此外,MoS2-CSA 克服了纳米材料无法有效固液分离的 难点,实现了简易的回收。机理研究表明,MoS2-CSA 具有强烈的光电响应能力,在可见光激发下可产生大量光生 电子,实现了金的原位还原。研究结果为硫代硫酸盐提金技术中Au(S2O323-的回收提供了新的思路,有望推动硫 代硫酸盐提金技术的快速发展。
    含铅锌难选赤褐铁矿深度还原过程及铅锌迁移特性研究
    罗立群, 魏晨曦, 郑波涛, 周鹏飞
    2020, 49(10):  149-155. 
    摘要 ( 50 )   PDF (2627KB) ( 84 )  
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    还原焙烧是处理难选铁矿石的有效方法,而铅锌在炼铁中易被还原或氧化后膨胀形成含铅沉淀和含 锌尘泥,影响高炉生产。针对含铅 0.39%、含锌 0.30%、全铁(TFe)47.04% 的难选赤褐铁矿,采用深度还原焙烧在获 得强磁性铁物料的同时脱除铅锌杂质,探讨了深度还原过程中铁矿物的还原特性和铅锌杂质的迁移特征,并利用 岩矿鉴定、SEM、VSM 磁性测定和电子探针分析等方法,研究该物料中赤褐铁矿深度还原过程特性和铅锌杂质的演 变特征。结果表明:采用深度还原焙烧方法可将赤褐铁矿深度还原成金属铁颗粒的同时,有效地脱除其中的铅锌 杂质;当还原剂碳氧比摩尔比为 2.25、还原焙烧温度 1 200℃、还原焙烧时间为 60 min 时,还原产品经弱磁选后的精 矿铁品位为 89.63%、铁回收率达 86.09%,铅、锌杂质的脱除率分别为 98.97% 和 91.19%。显微特性表明,深度还原 焙烧过程可见赤铁矿呈局部熔体至团聚渐进长大的金属铁颗粒,铅锌杂质主要被还原挥发脱除;焙烧产物中铅锌 杂质残留仅为 Pb 0.006 4%、Zn 0.029 5%,其微区特征未见残余的铅锌有害杂质。
    微纳米气泡对典型细粒氧化矿物浮选的影响及机理
    曾维能, 任浏祎, 魏鹏刚, 张喆怡
    2020, 49(10):  156-160. 
    摘要 ( 59 )   PDF (1798KB) ( 86 )  
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    细粒浮选是一直以来困扰选矿工作者的一大难题,其研究热度与日俱增。针对典型的细粒氧化矿单 矿物锡石、黑钨、白钨、石英,采用微纳米气泡浮选法,拟通过引入微纳米气泡及控制固气界面性质强化细粒矿物的 浮选效果,找出气泡性质与细粒矿物浮选行为间的联系,并探讨其机理。结果表明,经微纳米气泡溶液预处理的细 粒矿物浮选回收率提高明显,四种矿物的回收率均有不同程度的提高(5~15 个百分点);同时,相比传统浮选,适当 降低微纳米气泡浮选的捕收剂浓度也能获得相近甚至更好的回收效果。沉降试验表明微纳米气泡可使细粒矿物 发生团聚,体积增大,导致颗粒与气泡的碰撞概率提高。接触角及诱导时间测试结果表明微纳米气泡可增大矿物 表面的润湿性,经微纳米气泡溶液处理后的矿物表面接触角明显增大,且气泡与矿物的黏附成功概率也更高。这 一结果对通过控制微纳米气泡行为、强化细粒矿物浮选效果、降低药剂用量具有重要意义。
    淀粉分子结构对钛铁矿与浮选气泡间相互作用的影响研究
    彭涛, 杨思原, 朱忠旭, 张浩峰
    2020, 49(10):  161-166. 
    摘要 ( 52 )   PDF (1551KB) ( 87 )  
    相关文章 | 计量指标
    淀粉是由糖苷键结合的多糖聚合物,可作为调整剂运用于钛铁矿反浮选脱硅。矿物颗粒与浮选气泡 的相互作用是决定矿物浮选效率的关键因素,而不同的淀粉由于分子结构的差异对其有重要影响。研究了在不同 玉米淀粉作用下的钛铁矿颗粒与气泡的碰撞及黏附过程。采用自行搭建的颗粒-气泡相互作用观测装置,发现不 同淀粉组分对钛铁矿颗粒与气泡的碰撞概率及黏附概率有重要影响。结合接触角检测和激光粒度测试试验推测 支链淀粉含量越高的淀粉分子更容易团聚矿物颗粒从而增大其与气泡的碰撞概率,且其更容易减小钛铁矿疏水性 从而降低其与气泡的黏附力。最后基于试验结果和前人理论,建立了颗粒与气泡碰撞及黏附过程的数学模型,并 讨论了淀粉分子结构在模型中的作用。
    铁橄榄石的氧化分解及碱浸溶硅
    王洪阳, 包焕均, 张文韬, 张璇
    2020, 49(10):  167-173. 
    摘要 ( 71 )   PDF (3518KB) ( 85 )  
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    将铁橄榄石中的氧化硅转变为易溶于碱溶液的游离态氧化硅对其硅铁分离具有重要意义。通过氧 化焙烧—碱浸工艺实现了铁橄榄石中氧化硅的选择性脱除。X 射线衍射及红外光谱分析结果表明,铁橄榄石在氧 化焙烧过程中先分解为 Fe3O4和无定型 SiO2。随着氧化焙烧温度的升高,Fe3O4进一步氧化为 γ-Fe2O3并最终转变为 α-Fe 2O3,此时无定型 SiO2并无明显变化。当氧化焙烧温度超过 1 073 K 时,铁橄榄石可完全分解为无定型 SiO2和铁 氧化物。铁橄榄石分解的无定型 SiO2易溶于氢氧化钠溶液而铁氧化物不反应,可通过碱浸实现铁橄榄石氧化焙烧 产物中铁硅高效分离。此结论可通过铜渣处理结果进一步得以证实。铜渣经氧化焙烧—碱浸工艺可脱除 87.33% 的氧化硅,此时铁品位可由铜渣中的 48.55% 提高至浸出渣中的 60.34%。研究结果为铜渣中铁硅综合提取新技术 的开发奠定了理论基础。
    高硫铝土矿反浮选中同步脱硫和脱硅的交互影响
    严峥, 梅光军, 朱国斌, 程潜, 周杰强, 陈世宁
    2020, 49(10):  174-178. 
    摘要 ( 55 )   PDF (1816KB) ( 70 )  
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    针对重庆现有某低品位高硫铝土矿矿石性质,探索一种流程简单的选矿工艺——铝土矿反浮选同步 脱硫脱硅。通过筛选,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为脱硅捕收剂,以丁基黄药为脱硫捕收剂,通过单矿物浮 选试验初步研究矿浆中丁基黄药的存在对 CTAB 浮选高岭石性能的影响,以及矿浆中 CTAB 的存在对丁基黄药浮 选黄铁矿性能的影响。结果表明,在 pH=5.0 时,丁基黄药的加入增强了 CTAB 对高岭石的浮选性能,回收率由 42.81% 增加到 86.10%;CTAB 的加入增强了丁基黄药对黄铁矿的浮选效果,回收率由 83.57% 增加到 90.12%。通过 红外光谱分析研究 CTAB 和丁基黄药在浮选中的交互影响可知,CTAB 和丁基黄药在黄铁矿表面均会发生吸附,先 加入丁基黄药再加入 CTAB 有利于黄铁矿的上浮,CTAB 对黄铁矿吸附丁基黄药具有吸附增敏效应。根据单矿物 试验得到的条件,使用上述两种药剂进行重庆某低品位高硫铝土矿同步脱硫脱硅 1 粗 1 精浮选试验,原矿中硫品位 2.14%、氧化铝品位 55.24%、铝硅比为 3.64,获得了精矿产率为 42.87%、硫品位为 0.21%、Al2O3品位为 63.14%、回收 率为 49.00%、铝硅比为 5.29 的较好指标。
    钙离子对萤石和方解石浮选行为的影响及其 调控方法研究
    陈彬, 钱玉鹏, 王震, 邱玄, 张若洁
    2020, 49(10):  179-183. 
    摘要 ( 54 )   PDF (1585KB) ( 48 )  
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    盐类矿物在浮选的过程中会溶解出不同的离子,这些离子通常会影响矿物的浮选。而在碳酸盐萤石 的浮选中,钙离子是其常见的影响离子。通过单矿物浮选试验,考察了在 pH=9 的条件下,钙离子对萤石和方解石 浮选行为的影响,并利用络合剂 EDTA 对浮选矿浆中的 Ca2+进行调控。研究结果表明:当 NaOL 作捕收剂,TA 作抑 制剂时,方解石能够较好地被抑制,而萤石的浮选基本不受影响,两者可浮性差异较大;当 Ca2+加入时,萤石和方解 石均被强烈抑制,进而影响两者的浮选分离。加入络合剂 EDTA 进行调控后,钙离子对萤石浮选的影响被有效地 消除,提高了萤石的回收率。Zeta 电位测试分析表明,Ca2+会与矿浆中油酸根离子反应,消耗矿浆中的捕收剂,从而 使萤石不能上浮,而 EDTA 能有效络合矿浆中的 Ca2+,使得萤石能够重新上浮;Ca2+的存在基本不影响药剂在方解石 表面的吸附。
    新型锡石捕收剂 SN-705浮选试验研究
    葛英勇, 鱼光辉, 邓坤, 刘顺兵, 方纪
    2020, 49(10):  184-189. 
    摘要 ( 80 )   PDF (2210KB) ( 81 )  
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    通过实验室小型试验以及工业试验研究,发现新型环保捕收剂 SN-705 浮选细粒锡石捕收力强,与选 择性好的 YT-1 捕收剂组合使用,能够发挥两者协同效应,可降低药剂消耗和提高选别效率。在云南华联锌铟有限 公司工业应用中显示:新药剂方案相比旧药剂,在精矿品位相当时,提高锡作业回收率 3.042 个百分点,并能够大幅 度降低选矿水中 As 含量,经测算每处理一吨原矿降低了药剂成本 2.2 元,年可节约药剂成本近 580 万元,环保及经 济效益显著。
    安全与环保
    桩板墙加固边坡作用效果及结构受力影响试验研究
    李梅, 刘校
    2020, 49(10):  190-196. 
    摘要 ( 52 )   PDF (3201KB) ( 66 )  
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    作为边坡治理中的一种常用支挡结构,桩板墙主要依靠抗滑桩对滑坡进行加固,并利用桩间挡土板 防止桩间土体产生滑动,但其设计基于经验类比,桩板墙加固边坡过程中的受力分配、结构受力等机理还有待深入 研究。项目以实际工程边坡为依托,通过室内模型试验、数值模拟和理论分析,研究桩板墙加固边坡的加固效果、 挡土板对桩身受力的影响、桩板体系各自承担的滑坡推力大小、桩板结构各自的受力和变形规律等,并对桩间距和 挡土板强度等参数改变下桩板墙结构的变化规律进行了分析。研究表明:挡土板承担一部分滑坡推力,随着荷载 增加,挡土板承受的土压力不断增加,挡土板所受的土压力峰值均在滑体以下部分;不同加载条件下桩身所受滑坡 推力近似呈抛物线分布,滑坡推力峰值主要集中在滑面中下部;桩距较大时,两桩间土体呈拱形向下滑动,挡土板 对桩间土体下滑有一定的支挡作用;挡土板强度对边坡加固效果影响不大。研究成果可为桩板墙加固边坡设计提 供参考。
    尾矿藻表面磷调控及其强化固定重金属研究
    夏令, 王芷芯, 黄容, 王朕
    2020, 49(10):  197-202. 
    摘要 ( 40 )   PDF (2058KB) ( 64 )  
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    从铅锌尾矿废弃地中分离纯化获得一株高重金属离子耐受性微藻 Didymogenes palatina XR,通过改变 培养基中磷浓度调控细胞的表面含磷官能团,获得高载磷微藻,然后探究影响微藻固定重金属铅的能力及机理。 研究结果表明:在最优 pH 为 6 时,高载磷活藻对金属离子铅的去除率最高,达 91.59%;在 160 mg/L 的磷浓度培养改 性的条件下,活藻细胞对 Pb2+的最大吸附量最高,达 7.93 mg/g;该磷改性条件下,藻细胞表面磷基官能团和总官能 团含量最高,且 FT-IR 分析表明含磷基团主导微藻对重金属离子的吸附。本研究表明不同磷浓度培养能调控微藻 表面载磷量并强化其对重金属的固定能力。
    高钙细粒金铜尾矿复垦植被筛选研究
    夏令, 刘旭, 崔旭, 朱江, 胡勇
    2020, 49(10):  203-208. 
    摘要 ( 35 )   PDF (2361KB) ( 49 )  
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    以湖北省大冶市某金铜高钙细粒尾矿作为研究对象,研究了原尾矿与改良尾矿作为土壤基质 18 种不 同植物的发芽和生长情况,并进一步评估了植物生长后基质重金属赋存状况,最终筛选出复垦适宜植物组合。研 究结果表明:紫花苜蓿等 5 种植物发芽率高达 95% 以上,银合欢等 5 种植物生物量在 15 g 以上,基质改良能促进植 物生长,且植被对重金属有固化作用,最终筛选出银合欢、刺槐、紫穗槐、胡枝子、黄花槐、紫云英、早熟禾、四季青 和紫花苜蓿为适合细粒高钙尾矿复垦的草—灌—乔植物组合。
    紫花苜蓿对铜铅复合污染土壤的修复效应研究
    吕力欣, 闫霄珂, 郭后庆, 杨列, 吴丽, 张祖麟
    2020, 49(10):  209-214. 
    摘要 ( 52 )   PDF (1893KB) ( 69 )  
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    通过室内盆栽实验,模拟矿区 Cu、Pb 复合污染土壤条件下的豆科植物紫花苜蓿(Medicago sativa)生长 发育情况,并对紫花苜蓿对污染土壤的修复作用进行了研究。结果表明:低浓度的 Cu、Pb 复合污染对紫花苜蓿的 种子萌发、净光合速率和氮吸收无显著影响,高浓度的复合污染明显抑制紫花苜蓿的生长发育,具有显著的毒害作 用。紫花苜蓿对污染土壤中 Cu 和 Pb 均具有明显的富集作用,并随浓度的增加而增加,且 Cu、Pb 均主要累积在植物 根部。紫花苜蓿对可交换态、碳酸盐结合态 Cu、Pb 具有较好的提取作用,并可促进土壤中 Cu、Pb 向残渣态等生物 活性的毒性较低的形态转化。
    响应面法设计与优化稀土尾矿基地聚物
    任博, 赵云良, 钟乐乐, 白皓宇
    2020, 49(10):  215-220. 
    摘要 ( 41 )   PDF (3474KB) ( 69 )  
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    稀土提取过程中会产生大量的稀土尾矿,长期堆存会带来严重的环境问题。地聚物是一种新型的硅铝 酸盐无机聚合物,因其优异的性能而受到广泛关注。以稀土尾矿为原料,采用响应面法中的中心复合设计对 n(Si)︰n (Al)、碱激发剂 NaOH 溶液浓度和稀土尾矿掺入量 3 个因素进行了建模,设计和优化了稀土尾矿基地聚物原料配 比。通过方差分析对试验数据进行了统计分析,并利用曲面图研究了参数之间的相互作用及对抗压强度的影响规 律。结果表明,优化后的因素值为 n(Si)︰n(Al)=2.5、NaOH 溶液浓度为 25 mol/L、稀土尾矿掺入量为 38.22%,地聚物 试样 3 d 的抗压强度可达到 58.84 MPa。采用 XRD、XRF、FTIR、SEM 和 XPS 等分析对原料和地聚物试样进行了表 征,发现偏高岭土和硅灰作为铝硅酸盐前驱体,稀土尾矿作为骨料,通过溶解、缩聚重组和固化等地聚合反应过程 成功生成稀土尾矿基地聚物。在此过程中,稀土尾矿以凝胶包裹的形式存在,作为骨料起到骨架和填充作用增强 了地聚物的抗压强度。