金属矿山

程翔宇, 钱功明, 蔡先炎, KONADU-YIADOM Ernest

2020, 49(12): 1-11.

摘要 ( 243 )

PDF (1807KB) ( 605 )

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复杂难选铁矿石难以开发利用的主要原因是由于其嵌布关系复杂、嵌布粒度不均匀以及成分复杂等导致其难以解离。针对复杂难选铁矿石解离困难度大的问题，分析了影响矿石解离的内部因素和外部因素，并指出了在现阶段工业生产中存在的问题。为了解决这一难题，提出采用热处理、超声波、助磨剂、酸浸等辅助解离的预处理方法，介绍了其原理、研究进展及应用现状，并对上述各方法的优缺点及存在的问题进行了总结。热处理法分为传统热处理和微波热处理，传统热处理具有方法简单、处理能力大的优点，但处理时间过长、效果不够显著，而微波热处理具有选择性强、处理时间短及效果显著的优点，但设备较贵、处理能力小；超声波法具有处理时间短、不易发生过磨且得到的产品粒度较为集中的优点，但对设备具有一定的要求且选择性较差；助磨剂具有用量少、效果好、操作简单等优点，但需要考虑对后续选别的影响；酸浸能够有效地延展矿石裂缝并降低矿石强度，但存在环境友好问题。除去上述研究较多的预处理方法，还提出了冷冻处理应用于复杂难选铁矿石的可行性。分析认为根据矿石自身性质选择合适的预处理方法对于提高复杂难选铁矿石的解离效果以及实现选择性解离具有重要意义。

高压辊磨在铜矿生物浸出中的应用前景分析

钟文, 衷水平, 迟晓鹏, 唐定

2020, 49(12): 12-19.

摘要 ( 162 )

PDF (1813KB) ( 520 )

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高压辊磨机由于其基于层压粉碎的原理，决定了其破碎产品细粒级含量高、解离更加充分、矿石含有大量微裂纹等特点，与传统破碎方式相比，有节能降耗、减小成本、提高技术指标等优势，并在国内外铁矿、有色金属及贵金属矿山得到了大量的应用。总结了高压辊磨机的工作原理及优势、高压辊磨机在常规选矿厂的应用现状，从高压辊磨机破碎产品的粒度和微裂纹两个方面阐述了高压辊磨机对铜矿生物浸出的强化作用和高压辊磨机在铜矿生物浸出中的应用前景。大量研究表明，高压辊磨破碎产品较传统破碎方式具有细粒级占比大、含有大量的微裂纹，使被脉石包裹的铜矿物暴露出来，增加了浸出液与铜矿的接触面积。高压辊磨机产生的大量微裂纹加快了铜矿生物堆浸过程中的气液传质过程，也为微生物提供了更多的吸附区域，为铜矿的高效浸出提供了必要条件，不仅提高了铜的浸出率，而且有效缩短了浸出周期。实现高压辊磨机在铜矿的生物浸出的应用，要解决辊面磨损快、细粒含量多导致堆浸渗透性差、微裂纹的形成及控制方法尚不明确等问题。

厂坝铅锌矿充填关键技术研究

张军奎张雄天赵永峰朱文志

2020, 49(12): 20-26.

摘要 ( 159 )

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以厂坝铅锌矿为研究对象，针对矿山开采中存在的不稳定采空区多，损失、贫化率高，通风条件差等问题。提出了采用充填采矿法的新方案，根据厂坝铅锌矿的生产现状、矿体赋存情况、矿岩稳定性等，确定采用空场嗣后胶结充填与上向水平分层胶结充填联合应用的采矿工艺，利用三维建模技术构建了采矿方法三维模型，对具体采矿工艺进行了分析论证。针对厂坝铅锌矿尾砂中超细颗粒比例较高的问题，提出了尾砂+细石的充填配比方案，并进行了充填材料配比试验，利用 MATLAB 数据分析软件建立了不同养护龄期各种配比的三维数据分析模型，最终确定了适合厂坝铅锌矿的最佳配比，即全尾砂∶细石=7∶3、各灰砂比质量浓度为 74%~78% 时充填效果最佳。经过优化研究，极大地提高了矿山的经济效益，有力地保障了矿山的安全生产。实践证明，厂坝铅锌矿采用本研究确定的采矿方法及充填材料配比在经济是合理的，技术上是可行的。

基于 CRITIC-Vague模型的岩体可爆性评价

白玉奇, 李振阳, 李传增, 简国祚, 杨晨, 赵国彦

2020, 49(12): 27-32.

摘要 ( 167 )

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为更精确地评价岩体可爆性，结合 CRITIC 法与 Vague 集理论，建立了岩体可爆性评价的 CRITICVague 模型。选取抗压强度、岩石容重、完整性系数和炸药单耗作为岩体可爆性评价指标，运用 CRITIC 法计算了各指标权重，分别将样本数据和评价标准的各项指标值转化为 Vague 值，将评价标准中的大等级精细化为小等级，采用 MATLAB 编程并计算样本数据与小等级 Vague 值的总体相似度量值，依据最大相似度量值确定岩体可爆性的小等级与大等级。将 20 组岩体可爆性评价工程实例数据代入 CRITIC-Vague 模型进行验证，评价结果较准确。应用模型于纳米比亚湖山铀矿工程实践，结果表明：该模型具有较高的可靠性，提高了岩体可爆性评价的精度，对爆破工程实践具有一定的指导意义。

不同技术条件下露天矿最终境界变化情况分析

马晓倩, 顾晓薇, 张军奎, 王青

2020, 49(12): 33-37.

摘要 ( 162 )

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基于 Opmetalminer 软件系统，综合考虑改变回采率、选矿回收率及废石混入率 3 种技术参数取值对露天矿最终境界的影响。首先根据矿山的地质数据构建相应的矿床数值模型，主要包括地表标高模型、台阶模型以及品位模型；然后根据矿山提供的相关技术参数及市场现时价格对境界进行优化，从而得到基础境界；最后分别对改变废石混入率、改变回采率与废石混入率、改变选矿回收率 3 种情况进行分析讨论。结果表明：单独考虑废石混入率时，废石混入率突破从 8% 降至 7% 的技术瓶颈时，可以获得增长幅度最大的境界盈利值；同时考虑回采率与废石混入率时，回采率突破从 91% 提升至 92% 的技术瓶颈时，尽管废石混入率从 2% 增至 3%，但依然可以获得增长幅度最大的境界盈利值；单独考虑选矿回收率时，选矿回收率突破从 79% 提升至 80% 的技术瓶颈时，可以获得增长幅度最大的境界盈利值。

含软弱夹层边坡稳定性上限分析法研究与评价

付一鸣, 王珍, 万峰, 张洪清

2020, 49(12): 38-43.

摘要 ( 178 )

PDF (1472KB) ( 481 )

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软弱夹层的物理力学性质极为薄弱，是边坡滑坡灾害的显著诱发因素。为深入探究含软弱夹层边坡稳定性问题，应用力学理论分析的方法构建了含软弱夹层边坡变形特征及破坏机构，建立了含软弱夹层边坡稳定性分析几何模型以及运动学模型，并基于最小二乘拟合的方式推导了含软弱夹层边坡破坏区域内岩土体外力功率及内能耗散率计算公式。在此基础上，综合应用上限分析定理以及强度折减原理，编制了含软弱夹层边坡稳定性上限分析计算机循环程序，最终实现稳定性上限分析法求解的目标，并通过工程算例对边坡稳定性分析结果进行准确性评价。研究结果表明：提出的稳定性分析方法具有高度准确性，从边坡稳定系数计算结果的角度分析，本方法的计算结果为严密的上限解，计算结果偏差可通过工程经验消除；从边坡最危险滑面形态的角度分析，本方法搜寻所得的最危险滑面充分满足岩土体速度分离要求，可有效地解决边坡破坏过程中存在的运动学问题，具有更强的工程实践意义。

基于极差的受载含孔洞岩石红外辐射温度场的定量分析

杨正仓, 郭卫, 赵辉, 刘善军, 高祥

2020, 49(12): 44-49.

摘要 ( 170 )

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以岩石含孔结构模拟地下巷道，开展了含孔洞岩石加载过程的红外辐射监测实验。对含孔洞岩石加载的红外辐射温度场的时空变化特征进行了研究，引入极差参数作为红外辐射温度场的定量刻画指标，重点讨论了极差曲线的变化特征，以及极差与特征粗糙度、熵和方差的异同。结果表明：①极差曲线随应变的变化具有明显的阶段性特征，表现为低水平发展、稳定上升和快速上升 3 个阶段；②在最后阶段，极差曲线加速上升并出现突跳点，反映了温度场的分异现象和前兆特征，前兆时间点平均为 0.88 峰值应力；③在特征粗糙度、熵、方差和极差这 4 个参数中，特征粗糙度和极差的阶段性变化特征最明显，有利于岩石加载阶段的识别与判定，方差次之，熵最差；特征粗糙度和极差波动性最大，对岩石加载过程的红外温度场变化更为敏感，熵次之，方差最光滑；极差的前兆点易识别性最大，特征粗糙度次之，熵和方差最小；在前兆时间上，4 个参数处于 0.87~1 峰值应力区间，平均为 0.94σmax，其中极差最早，特征粗糙度次之，熵和方差最晚，不同参数的前兆时间差有利于增强岩石破裂预警的临近渐进性和识别可靠性；从计算的难易程度上看，特征粗糙度和熵最复杂，方差次之，极差最为简单。本研究成果丰富了遥感 —岩石力学的内容和红外辐射温度场定量表达方法，为岩巷岩体失稳破坏的红外监测及预警提供了实验基础。

某矿全尾砂浆静态絮凝沉降试验研究

张美道, 饶运章, 徐文峰, 王文涛, 李江红

2020, 49(12): 50-54.

摘要 ( 80 )

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为获得某铅锌银矿全尾砂浆浓密参数，进行室内静态絮凝沉降试验，观察分析全尾砂絮凝沉降过程中沉降速度、极限浓度和上清液含固率变化。通过正交试验法及对试验数据的数值拟合，探究不同絮凝剂种类、絮凝剂单耗、絮凝剂溶液添加浓度、全尾砂浆浓度对该矿全尾砂絮凝沉降的影响。结果表明：该矿全尾砂砂浆最优浓度为 25.162%，最适宜絮凝剂为 1 200 万分子量 APAM，最佳絮凝剂溶液添加浓度为 1.032‰，最佳絮凝剂单耗为 37.925 g/t。实验为矿山全尾砂膏体制备提供技术参数。

废石—棒磨砂混合充填料浆工作特性与流变参数试验

韦寒波, 高谦

2020, 49(12): 55-60.

摘要 ( 153 )

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为了得到满足管道稳定自流输送的废石—棒磨砂混合充填料浆配比最优组合，基于正交试验设计方案，开展了 48 组不同配合比参数的废石—棒磨砂混合充填料浆管道输送特性以及流变特性试验，并利用回归分析法研究了废砂比、胶砂比和料浆质量浓度变化对料浆特性参数的影响规律。同时，基于响应曲面法原理，以塌落度和泌水率达到最优为目标，对混合料浆配比进行了分析和优化设计。研究结果表明，混合充填料浆工作特性随胶砂比及料浆浓度的变化规律相同，料浆浓度是影响工作特性的最显著因素。混合充填料浆的流变关系显示其为具有屈服应力的伪塑性体，屈服应力主要影响因素是料浆浓度，粘度系数主要影响因素是胶砂比。当料浆废砂比为 0.62、胶砂比为 1∶5、料浆质量浓度为 81.85% 时，料浆塌落度为 27.24 cm、泌水率为 9.25%，满足矿山充填采矿管道自流输送要求且达到最优。

全尾砂胶结充填多组分胶凝材料精准添加技术研究与应用

仵锋锋, 王选, 姚中亮, 刘为, 范海清, 陈映儒

2020, 49(12): 61-66.

摘要 ( 230 )

PDF (2465KB) ( 434 )

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马坑铁矿采用阶段空场嗣后充填采矿法开采，充填系统实际使用过程中，尾砂与 PO42.5 普通硅酸盐水泥胶凝性低，充填体的强度难以达到采矿方法要求，若进一步提高充填料浆浓度或提高灰砂比将造成料浆输送困难和充填成本大幅增加，解决问题的最好办法就是开发高效胶结剂并添加至现有充填系统。本研究在总结以往经验的基础上，通过试验开发出了矿渣微粉+激发剂按特定比例组合而成的高效胶结剂，采用该高效胶结剂代替水泥制备充填料浆不但能够使充填体强度满足采矿方法的要求，而且还会大幅度降低充填成本；结合充填系统的现状，研究新增了矿渣微粉制浆添加系统，可将矿渣微粉和激发剂精准添加至搅拌机。矿渣微粉制浆添加系统建设投资 360 万元，而采用该工艺 2020 年可节省胶凝材料费用 3 448 万元，投资不到 2 个月即可收回，具有良好的经济效益。

充填管道失效风险的 VW-CM模型研究

杨仁俊, 方前程, 荣帅

2020, 49(12): 67-73.

摘要 ( 183 )

PDF (2465KB) ( 387 )

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充填管道失效具有随机性和模糊性特点。为定性分析充填管道系统可靠性，通过构建变权重理论（VW）和云模型（CM）的综合评判模型，选取 10 个影响因素建立指标评估体系，基于变权重理论计算指标权重，通过计算云的数字特征生成指标云图，实现充填管道风险等级与指标之间的相互映射与转化，通过确定单指标测度和综合确定度，基于最大隶属度原则，对大红山铜矿、河东金矿和新城金矿 3 个金属矿山充填管道失效等级进行了综合评判。结果表明：大红山铜矿、河东金矿和新城金矿风险等级分别为Ⅱ级、Ⅰ级和Ⅱ级，与实际情况相符，风险评价模型计算结果可靠；通过与主成分分析-BP 神经网络、PSO-SVM 和变异系数-TOPSIS 三种数学模型对比，发现评估结论完全一致，为充填管道失效风险评价工作提供了一条可量化的新思路。

全尾砂胶凝材料开发及泡沫砂浆充填试验研究

张国胜, 高谦, 郭斌, 李胜辉, 涂光富, 杨云鹏

2020, 49(12): 74-80.

摘要 ( 150 )

PDF (2611KB) ( 417 )

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针对矿山全尾砂充填采用水泥作为胶凝材料，不仅成本较高，而且充填效果不佳的问题，利用固废资源开发新型全尾砂胶凝材料。在满足充填强度要求的前提下，对充填材料配比进行优化；并在开发胶凝材料的基础上添加发泡剂，制备泡沫砂浆，不仅改善了充填料浆的流动性，而且能提高接顶率。首先对尾砂、矿渣等材料进行物化分析及粒径级配分析；其次在前期探索性试验的基础上，采用均匀试验和配比优化试验确定新型胶凝材料优化配比为矿渣 80.5%、脱硫石膏 16.5% 和生石灰 3%；最后以优化配比的胶凝材料进行泡沫砂浆充填试验，试验结果显示：添加泡沫剂的全尾砂浆强度、流变性均与砂浆干密度、胶砂比及料浆浓度密切相关。

高台阶孔内微差爆破参数的确定与爆破效果分析

常建平, 张鹏飞, 段军, 王梦瑶, 宝音吉雅

2020, 49(12): 81-87.

摘要 ( 190 )

PDF (4262KB) ( 452 )

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为适应现代化大型露天矿爆破的需要和新爆破器材、工艺的普及，大孔径、高台阶、气体间隔以及孔内微差爆破等一系列技术在现场逐步进入摸索应用阶段，但相关爆破参数和理论需要进行深入研究。以包钢集团巴润矿露天台阶爆破为研究模型，利用数值模拟和现场试验相结合的方法进行分析研究。根据现场工艺技术条件，建立了台阶高度 24 m、孔径 310 mm、空气间隔装药等 6 组模型，采用数码电子雷管孔内短微差时间中间气体间隔起爆进行研究。研究得到：在下部药柱底部起爆点距离0.5 m先起爆，孔内间隔时间为3 000 us上部药柱顶部再起爆的组合下，爆破应力波在岩体内作用时间最长，监测点平均有效应力极值点最高。通过对巴润矿进行高台阶孔内微差爆破工业试验，研究提出的孔内微差爆破参数切实可行。

深部蚀变岩型巷道锚杆锚索联合支护应用研究

李晓飞, 孟祥凯, 赵兴东

2020, 49(12): 88-92.

摘要 ( 179 )

PDF (2151KB) ( 422 )

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为了确定深部高应力影响下蚀变岩型巷道合理的支护方案，本项目对焦家金矿 15 中段蚀变岩型巷道进行岩体质量分级，计算出分级结果并提出初步支护方案，运用 Unwedge 进行楔形体冒落分析，模拟深部高应力影响下蚀变岩型巷道楔形体大小及初步支护方案合理性，对初步支护方案进行优化分析。根据巷道形状及规格加工制作双钢筋，将其运用到锚杆锚索联合支护方法中，大大地提高了整体支护强度。最终确定深部高应力影响下蚀变岩型巷道采用“树脂锚杆+长锚索+双钢筋+喷射混凝土”联合支护方案。在此基础上，开展支护方案的现场工业试验，由巷道顶帮连续收敛监测结果表明，当应用“树脂锚杆+长锚索+双钢筋+喷射混凝土”联合支护方案支护后，巷道顶帮收敛变形在 1 个月内基本不再增长，可有效保证焦家金矿高应力下蚀变岩型巷道围岩在服务周期内的稳定性。

高锰铁矿高温快速还原—磁选分离工艺研究

朱德庆, 董韬, 李思唯, 潘建, 郭正启, 杨聪聪

2020, 49(12): 93-100.

摘要 ( 212 )

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随着优质铁矿资源的逐渐减少，开发复杂铁矿石具有重要意义。高锰铁矿是一种储量丰富的复杂铁矿资源，由于其嵌布粒度极细，铁锰矿物紧密共生等问题，采用常规选矿工艺难以实现铁与锰的有效分离和富集。基于某地高锰铁矿工艺矿物学研究，对高温快速还原—磁选工艺进行了研究，分析了铁锰氧化物还原热力学条件，考察了还原温度、还原时间、碳铁质量比、球团内配煤质量比及碱度等因素对锰铁分离效果的影响。结果表明，该高锰铁矿中铁、锰嵌布粒度微细，部分铁、锰以类质同象的形态赋存是其难以分离富集的主要原因。在最佳实验条件下采用高温快速还原—磁选工艺实现了铁、锰高效分离和富集，得到了两种产品：还原铁粉（磁性精矿）的铁品位达到 87.49%，含锰 3.09%，铁的回收率为 92.24%，铁金属化率为 93.08%，经过成型处理可用作电炉冶炼耐候钢的原料；锰精矿（非磁性物）的锰含量为 25.24%，锰回收率为 91.13%，是一种提取锰的优质原料。

霓石、镜铁矿晶体各向异性及粒度差异对可浮性的影响

杨任新, 董亚宁, 李明阳, 童雄, 高翔鹏, 刘军

2020, 49(12): 101-107.

摘要 ( 201 )

PDF (2069KB) ( 438 )

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为考察矿物晶体各向异性与可浮性差异的关系，以 0~37 μm、37~44 μm、44~74 μm 3 组粒级镜铁矿和霓石为研究对象，通过 X 射线衍射（XRD）分析、单矿物浮选试验、捕收剂吸附量、表面电性计算和 Zeta 电位检测，研究两种矿物的晶面组成在十二胺（DDA）和油酸钠（NaOL）捕收剂体系中的可浮性差异，以及两种捕收剂在矿物表面的吸附规律和对矿物表面电性的改变。XRD 结果表明，在两种矿物粉碎过程中，镜铁矿（110）与（116）解理面优先解离，而霓石（110）、（310）和（-310）解理面优先解离。浮选试验和吸附量结果显示，在DDA体系中，镜铁矿的可浮性明显大于霓石，可浮性顺序均为0~37 μm>37~44 μm>44~74 μm粒级；在NaOL体系中，两种矿物的可浮性相差不大，细粒级（0~37 μm）镜铁矿和中间粒级（37~44 μm）可浮性最好；吸附量试验结果与浮选试验结果基本一致。表面电性计算和Zeta电位检测结果表明，霓石（110）面负电荷累积和 R值大于镜铁矿，霓石表面电负性比镜铁矿强，DDA吸附使两种矿物的零电点右移，NaOL吸附使两种矿物表面Zeta电位下降，且霓石表面电位下降幅度大于镜铁矿。

风化壳型钒钛磁铁矿精矿直接酸浸提钒试验及机理研究

董振海, 杨晓峰, 刘双安, 李艳军

2020, 49(12): 108-113.

摘要 ( 153 )

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辽宁风化壳型钒钛磁铁矿原矿中钒主要赋存在钒磁铁矿中，V^₂O^₅品位为 0.227%，经湿式粗粒预抛尾 —磨矿—弱磁选后可以得到 TFe 品位 40.33%、V^₂O^₅品位 1.561% 的预富集精矿，属于典型的低铁高钒的钒钛磁铁矿。采用直接酸浸方法对预富集精矿进行处理，在硫酸初始浓度 2.5 mol/L、HF 浓度 2.5 mol/L、浸出温度 90 ℃、液固比 5 mL/g、浸出时间 2 h、搅拌速度控制在 100 r/min 的条件下，钒的浸出率为 95.68%。对浸出前后的预富集精矿与浸渣做 XRD、钒物相分析、扫描电镜（SEM）分析。结果表明：钒的浸出率在浸出前期主要受溶液中硫酸用量的影响，在浸出后期，主要受硫酸浓度的影响。在搅拌条件下能够大幅提高钒的浸出率，但搅拌速度对钒的浸出率影响不大。

磁化焙烧产品冷却氧化过程中的相变行为研究 —褐铁矿

秦彩霞, 孙永升, 陈毅琳, 唐晓玲, 祝昕冉, 朱霞丽, 秦丽娜

2020, 49(12): 114-118.

摘要 ( 172 )

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磁化焙烧工艺作为处理难选铁矿资源的有效工艺，近年来在铁矿资源开发中的应用研究取得了巨大进展。在铁矿磁化焙烧的工业化生产中，焙烧产品的冷却是影响焙烧产品品质的重要环节。以西北某矿区褐铁矿为研究对象，通过拣选—强磁选—重选流程得到纯度为 92.0% 以上的褐铁矿作为试验物料进行磁化焙烧，考察了惰性气氛冷却、水淬冷却、空气气氛冷却对焙烧产品的影响，深入研究了空气气氛冷却方式下，焙烧产品在不同氧化温度、氧化时间条件下的氧化行为和相变情况。结果表明：焙烧产品在惰性气氛和水淬方式冷却过程中基本不发生氧化反应；在空气冷却方式下，氧化温度和氧化时间对褐铁矿磁化焙烧矿产品影响显著；在氧化温度为 100 ℃ 时，焙烧产品基本不发生氧化。在氧化温度高于 300 ℃时，焙烧产品开始发生明显氧化。氧化温度为 400 ℃、氧化时间 2.0 min 时，焙烧产品中的磁铁矿全部被氧化。磁化焙烧产品氧化后生成 α-Fe2O3和 γ-Fe2O3两种铁物相，在氧化反应过程中先生成 γ-Fe2O3，后生成 α-Fe2O3。试验结果可以为褐铁矿磁化焙烧工艺的优化提供参考。

云南某硫化铅锌矿低碱条件下浮选分离试验

梁李晓, 陈建华, 温凯

2020, 49(12): 119-124.

摘要 ( 130 )

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云南某硫化铅锌矿石铅品位为 0.85%，锌品位为 2.76%，并伴生有金、银等贵重金属。针对一般硫化铅锌矿浮选中需要加入大量石灰，不利于贵重金属回收的特点，开发了自然 pH 下硫化铅锌矿浮选分离技术，用漂白粉和过硫酸钠代替石灰作用，进行了铅的浮选回收试验。结果表明：在磨矿细度为-0.074 mm 占 85%，以 Z200+乙硫氮为捕收剂，漂白粉+过硫酸钠为抑制剂，经过 1 粗 2 精 2 扫流程铅锌混浮，铅锌精矿以硫酸锌+亚硫酸钠为抑制剂，以 Z200+乙硫氮为捕收剂，经 1 粗 2 精 2 扫流程选铅，选铅尾矿经 1 粗 2 精 2 扫选锌，最终获得铅品位 51.26%、铅回收率 82.02% 的铅精矿，锌品位 46.21%、锌回收率 70.65% 的锌精矿，实现了原矿中有用金属的高效回收率。与使用石灰为抑制剂相比，漂白粉+过硫酸钠复配选别指标更好。

蛇纹石浓度对黄铜矿矿浆流变性和浮选的影响

胡家城, 石晴, 余晓光, 荀骆冰, 罗青云

2020, 49(12): 125-129.

摘要 ( 163 )

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在蛇纹石-滑石型硫化矿中，脉石矿物蛇纹石因质地软，硬度小，在磨矿过程中易泥化，从而产生大量微细粒蛇纹石。微细粒蛇纹石不仅能影响硫化矿的可浮性，而且在浮选过程中也容易导致矿浆流变性变得更加复杂。为了充分了解蛇纹石对矿浆流变性和矿物浮选行为的影响，采用 DLVO 理论计算、流变性测量、浊度测试和浮选试验的方法进行系列试验。结果表明：蛇纹石质量浓度的升高增大了混合矿矿浆表观黏度值，导致蛇纹石泡沫夹带量增加，黄铜矿浮选速率下降，最终精矿 MgO 含量升高。而这主要由颗粒间的总相互作用力增强导致的：蛇纹石颗粒间的相互吸引力远大于蛇纹石和黄铜矿颗粒间的吸引力，随着蛇纹石质量浓度的升高，矿浆中颗粒总相互凝聚力增强，导致矿浆黏度升高。

安徽某高硫铁矿石工艺矿物学研究

郏威, 王忠强, 姚灯磊, 黄秋菊, 苏康

2020, 49(12): 130-135.

摘要 ( 203 )

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安徽某高硫铁矿选厂采用阶段磨矿—浮选—弱磁选—强磁选—重选的工艺流程回收硫、铁，存在铁精矿含硫高，伴生元素铜未能得到较好的回收等问题。为得到合格的铁精矿产品，并充分回收该矿伴生的硫，通过偏光显微镜、化学分析、MLA 等多种分析测试手段对该高硫铁矿石进行了详细的工艺矿物学分析。结果表明：矿石主要有用铁矿物为磁铁矿和赤铁矿，含量分别为 35.38% 和 11.02%，含硫矿物主要为黄铁矿，含量为 6.72%；磁铁矿多呈斑状形式产出，局部被脉石沿裂隙充填，赤铁矿大多交代磁铁矿形成假象矿，具交代残余结构；有用铁矿物磁铁矿的嵌布粒度较粗，主要分布在+0.07 mm 粒级，分布率为 63.39%，赤铁矿主要呈细粒分布；Fe 主要赋存在磁铁矿中，分布率为 66.27%，其次分布在赤铁矿中，分布率为 19.85%；S 元素则主要分布在黄铁矿和硬石膏中，分布率分别为 56.58% 和 42.79%。根据工艺矿物学研究结果，磁铁矿和赤铁矿是回收的主要目的矿物，要想获得较好的铁精矿品位和回收率，对弱磁尾矿应该进行进一步细磨，同时也要防止过磨导致泥化。磁铁精矿中的硫主要分布在硫酸盐矿物石膏中，在磁选过程中夹杂进入铁精矿中，导致铁精矿中含硫超标，因此建议采用淘洗机对现场二磁精矿进行提铁降硫。

金属离子对菱镁矿浮选体系的影响研究进展

刘秉锋, 郭小飞, 代淑娟, 苏馨

2020, 49(12): 136-142.

摘要 ( 101 )

PDF (1221KB) ( 417 )

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在菱镁矿浮选体系中，金属离子对矿石中碳酸盐矿物和含硅矿物的可浮性会产生较大影响。综述了金属离子对菱镁矿石中的碳酸盐矿物如菱镁矿、白云石和方解石，含硅矿物如石英、滑石和蛇纹石的可浮性影响，分析了金属离子对碳酸盐矿物和含硅矿物可浮性的影响机理。金属离子能够通过多种物理化学吸附方式改变矿物的部分表面性质，进而影响矿物的可浮性。为消除金属离子对菱镁矿浮选体系产生的不利影响，通常采取添加适当调整剂和设计新型高效浮选药剂等方法来实现。

河南省南阳市陈沟一带稀土矿地质特征及找矿潜力

方怀宾, 李开文, 刘坤, 王小娟, 赵焕

2020, 49(12): 143-151.

摘要 ( 668 )

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河南省南阳市陈沟一带地处于秦岭造山带东段，通过 1∶50 000 区域地质矿产调查工作新发现了一批稀土矿化点及找矿线索。基于该地区深入的基础地质调查研究成果，分析了区域成矿地质背景及其成矿专属性，结合区域地质地球化学、矿化特征等综合找矿信息，总结出该区稀土矿产的成矿地质条件。针对研究区不同地形地貌景观等控矿因素，在综合研究区域地质特征的基础上，运用地质构造解析、1∶200 000 综合化探异常，结合开展的 1∶10 000 土壤剖面测量等技术方法组合，实现了找矿突破，在秦岭造山带东段新发现了风化壳离子吸附型稀土矿化体。研究表明：该区稀土矿化与奥陶纪—志留纪侵入岩关系密切，且与其内部脆性断裂发育程度、地形相对高差不大、坡降比小部位有关，发育有 La、Y、U、W、Sn 等地球化学异常为成矿有利地段，指导了该地区稀土矿产的找矿类型及方向，显示出良好的找矿潜力。

胶西北招远南隐伏构造活动序次：地球物理启示

孟银生, 张瑞忠, 李瑞红, 王文国

2020, 49(12): 152-158.

摘要 ( 197 )

PDF (3041KB) ( 359 )

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胶东半岛金矿床的产出严格受 NE—NNE 向断裂带控制。招平断裂带是胶东半岛规模最大的 NE— NNE 向控矿断裂带，但是在其招远南至道头镇区段尚未发现成规模金矿床。为此，分析了该区已知金矿床金成矿地质背景和含矿地质体的地球物理特征，解析了区域布格重力异常，厘清了隐伏低密度构造带、玲珑岩体、招平断裂带、郭家店岩体和近 EW 向隐伏构造带 5 组控矿地质体的空间展布和时间顺序特征。其中，近 EW 向隐伏构造带控制了玲珑岩体的展布，招平断裂切割了早期生成的玲珑岩体，并控制了郭家店岩体的范围，近 EW 向构造带控制了晚期生成的花岗岩体的分布。成矿后形成的隐伏低密度带与相对贫矿区段范围对应。可控源音频大地电磁探测和钻孔验证揭示的 349～905 m 金矿化特征表明近 EW 向构造带存在招平断裂带金成矿之后再活化情况。高温底侵岩体熔离了早期生成的金元素，并裹挟至地质体交界处卸载成矿。隐伏金矿床的形成受 NE 向招平断裂和基底 EW 向构造带共同控制，其交汇部位是金矿体产出的有利空间。

豫西干树金矿钻孔原生晕地球化学特征及成矿预测

梁新辉, 刘耀文, 王辉, 黄岚, 程蓓雷, 张怡静

2020, 49(12): 159-167.

摘要 ( 169 )

PDF (4119KB) ( 389 )

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研究区位于华北板块南缘，熊耳山隆断区。区域结晶基底为太古宇太华群片麻岩，盖层为中元古界熊耳群火山岩、官道口群白云岩，区域断裂构造发育，燕山期岩浆活动频繁，成矿地质条件非常优越，是河南省著名的金、银、多金属生产基地。干树金矿位于熊耳山上宫金矿田内，上宫金矿田在全国“358”找矿突破战略行动中新增备案金资源量 60 t 以上，其重要成果之一是干树金矿深部找矿取得重大突破。干树金矿属热液作用形成的构造蚀变岩型金矿床，金矿体的产出严格受 F1断裂控制。利用相关性分析、聚类分析对矿体元素亲疏程度进行了研究，采用格里戈良分带指数法确定了矿床原生晕的轴向分带序列，并通过原生晕等值线图对深部矿床进行了预测。研究表明：①Ag、Hg、Cu 与 Au 关系最为密切，可以作为地球化学找矿的指示元素；②矿床原生晕的轴向分带序列为 Hg→Ag→V→As→Au→W→Sb→Mn→Mo→Cu→Zn→Pb→Ba，反映矿床多期叠加成矿的特点，具有明显的“反分带” 特征，预示着矿脉向深部还有很大的延深或者第二个隐伏矿体存在；③预测矿体向深部仍有很大的延深、且向北东侧侧伏；④在 F1断裂深部 0～-1 000 m 标高、上宫 41#线至干树 66#线预测金资源量 52.56 t。深部工程揭露了多层矿体或矿化带，Au、Ag、Cu、Pb、Zn 单样最高品位分别达到 2.60×10-6、2 550×10-6、1.16%、14.50%、15.52%，反映出上述成矿预测结果较为可靠，对于区域金矿床钻孔原生晕地球化学特征研究及成矿预测具有一定的借鉴意义。

无人机三维激光扫描技术在地下采空区探测中的应用研究

李杰林, 杨承业, 胡远, 周科平, 张孝平, 刘锐凯

2020, 49(12): 168-172.

摘要 ( 233 )

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传统采空区三维激光扫描技术受限于空区的复杂形态与探测作业环境，容易导致采空区探测数据不完整，无法精确获得采空区空间形态。为提高采空区三维激光扫描探测的可靠性，基于一种无人机平台搭载便携式三维激光扫描仪的飞行探测设备，开展无人机三维激光扫描技术在采空区探测中的应用研究。简述了无人机三维激光扫描的作业原理与优势，并在大红山铁矿进行了无人机三维激光扫描技术的空区探测应用。最后分析讨论了无人机三维扫描技术在采空区探测中的应用难点与挑战。结果表明：通过无人机三维激光扫描探测，使大红山铁矿Ⅱ1 矿体 775-1 采空区的点云数据更全面、更精确。无人机三维激光扫描技术可为采空区精确探测提供一种新手段。

采矿连续运输系统中矿仓容量的动态优化控制研究

白晓平, 赵建

2020, 49(12): 173-177.

摘要 ( 155 )

PDF (1252KB) ( 407 )

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在采矿工程采运排作业的运输环节中，带式连续运输比较常见。矿仓在带式连续运输中经常被设置，对于其容量大小如何安排的研究很有意义。详细分析了矿仓对整个采矿连续运输系统的动态影响以及仓前与仓后环节故障所遵循的规律等，提出了一种新的采矿带式连续运输系统中矿仓容量的动态优化控制模型，给出了模型的详细建造过程和解法。利用本研究提出的方法，可以分析制约整个采矿带式连续运输系统可靠性和经济性的因素，有助于帮助决策者有针对性地采取措施。

基于分数阶微分及灰度和形状的节理裂隙提取

周震, 王卫星, 王珊珊

2020, 49(12): 178-183.

摘要 ( 182 )

PDF (2639KB) ( 496 )

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岩石节理裂隙特征及其分布的精确测量和分析对矿山的安全开采及安全维护十分重要，但由于节理裂隙的复杂及岩石表面的粗糙，造成精确快速测量分析困难。虽然近年新引进的图像技术已经越来越多地应用到岩石节理裂隙的测量分析中，但传统的图像算法还是很难提取详细的信息。故此，提出一种基于节理裂隙走向和间距信息的节理裂隙提取分割算法。首先采用自适应分数阶微分算法对岩石节理裂隙图像进行平滑和增强处理，使节理裂隙边界更加清晰，同时去除大量孤立点噪声；然后对灰度图像进行初分割，结合梯度图像和灰度图像的信息提取出部分节理裂隙信息，并尽可能地抑制噪声；接着对初步提取的节理裂隙进行抑制毛刺的骨架提取；最后基于节理裂隙线段的走向和间距信息进行节理裂隙段之间间隙的缝合。实验结果表明，对于岩石节理裂隙明显但含有多噪声的图像，该算法对岩石节理裂隙的提取具有良好的效果，为快速精确地在岩石工程中测量和分析节理裂隙奠定基础。

中心曲面锥型旋流器分离性能的数值模拟

刘培坤, 李子硕, 杨兴华, 张悦刊

2020, 49(12): 184-189.

摘要 ( 193 )

PDF (2179KB) ( 409 )

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针对普通旋流器所存在的溢流跑粗问题，提出一种带有中心曲面锥的水力旋流器，利用中心曲面锥结构引导内旋流中一部分粗颗粒到外旋流重新参与分离，减少溢流跑粗。通过数值模拟对比分析了中心锥型旋流器和中心曲面锥型旋流器的流场特性和分离性能。对比结果表明，将中心锥改进为中心曲面锥后，中心锥体附近流体的径向速度增大，进一步强化了内旋流中粗颗粒向外旋流的运动，减小了粗颗粒进入溢流的概率；切向速度变大，有利于颗粒的离心分离；轴向速度减小，颗粒分离时间延长，分离更充分；湍动能减小，流场更加稳定。模拟结果显示，与中心锥型旋流器相比，中心曲面锥型旋流器溢流中≥35 μm 颗粒含量相对减小 11.08%，≥35 μm 颗粒的分级效率提高了 4.04 个百分点。

铁精矿智能工业机器人—无人装运系统

于继明, 徐伟, 刘国榜, 肖泽龙

2020, 49(12): 190-195.

摘要 ( 299 )

PDF (2955KB) ( 436 )

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随着智能制造在矿山行业的应用，铁精矿堆料仓库智能化、无人化发货的需求越来越紧迫。铁精矿粉颗粒极细，矿堆表面形状极不规则，有吸波、漫反射、信号等干扰因素，无人值守机器人系统在抓取点精准选取方面具有极大挑战性，易发生抓斗下部滑槽、上部爬绳事故，从而造成发货业务中断。因铁精矿粉发货的上述特点，研制具有精确采集高度、智能调度、自动化装运技术于一体的智能装运系统难度非常高，目前尚未见到具有系统性、实用性、智能化的铁精矿无人值守工业机器人装运系统。项目小组经过 3 年的研究，攻克了铁精矿高度采集雷达、铁精矿粉三维分布及调度处理算法等关键技术，研制出铁精矿工业机器人装运系统，可应用于工矿企业堆料仓库、港口码头散料的全自动发货工作。在宝钢梅山矿业公司上线应用测试，效果良好，推广应用前景广阔。

土工织物/铝尾矿赤泥系统淤堵特性试验

程醒, 吴海民, 易有元, 田振宇, 毛文龙

2020, 49(12): 196-202.

摘要 ( 145 )

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针对土工织物用于铝尾矿赤泥库排水反滤时易发生淤堵的问题，采用 4 种典型土工织物和赤泥进行改进梯度比试验，通过分析梯度比和渗透系数变化规律揭示土工织物/赤泥系统的淤堵特性，通过分析赤泥颗粒迁移规律对土工织物用于赤泥的排水反滤机理进行初步探讨。结果表明：随着水力坡降的增大，4 种土工织物系统的梯度比会大于临界值 3，但 3 种无纺土工织物系统的渗透系数会略微降低，而复合土工织物由于自身特殊的孔隙结构，系统的渗透系数呈增大的趋势；仅通过分析梯度比的变化规律无法准确判断土工织物/赤泥系统的淤堵特性，需结合系统渗透系数的变化趋势进行综合判断；土工织物表面滤饼的形成是其能够用于赤泥排水反滤的关键，滤饼虽然会降低系统的渗透性，但能够明显提高系统的保土性。

采煤沉陷对土壤团聚体及其有机碳的影响

张沛沛, 余洋

2020, 49(12): 203-209.

摘要 ( 124 )

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为了更好地了解采煤沉陷坡地土壤结构及其有机碳库的变化特征，以典型的焦煤集团九里山矿采煤沉陷坡地为研究对象，分析了采煤沉陷坡地不同坡位土壤团聚体的组成及其有机碳的空间分布特征。结果表明：采煤沉陷坡地大团聚体含量自坡顶至坡底不断下降，微团聚体含量不断增加，土壤结构和稳定性自坡顶至坡下越来越差，在坡底则有所好转。采煤沉陷坡地不同坡位＜0.25 mm 土壤团聚体有机碳含量最高，各粒级土壤团聚体有机碳含量自坡顶至坡下不断减少，在坡底则有所增加。采煤沉陷坡地土壤有机碳含量自坡顶至坡下不断减少而在坡底显著增加。采煤沉陷减少了不同坡位＞5 mm土壤团聚体有机碳储量，增加了不同坡位＜0.25 mm土壤团聚体有机碳储量，但对0.25~2 mm、2~5 mm土壤团聚体有机碳储量的影响没有明显规律性。采煤沉陷坡地坡顶、坡上、坡中、坡下土壤有机碳储量显著低于正常农田，分别比未塌陷地土壤有机碳储量减少了8.19 t/hm2、8.21 t/hm2、9.11 t/hm2、11.34 t/hm2，煤炭开采引起的采煤沉陷对土壤有机碳库造成了不同程度的损失，并在一定程度上加剧了温室效应。

基于 ArcGIS的露天矿山土石方量测算方法研究

李小光, 郭少武, 宋星杰, 李富平

2020, 49(12): 210-215.

摘要 ( 374 )

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露天矿山生态修复尤其是对于高陡边坡的生态修复通常采用台阶爆破削坡再挂网喷播或修建飘台复绿等方式，在这个过程中经常会遇土石方量的计算，而且土石削坡量很大。传统方法是基于南方测绘的 CASS 软件通过断面法、方格法、等高线法、不规则三角网等方法进行计算。这类方法存在内业工作量较大、精度较低等缺点。基于此，本研究提出以点云数据为基础，在 ArcGIS 平台下对矿山现状和削坡后通过构建数字高程模型（DEM）进行建模，将不规则三角网（TIN）转换成栅格模型，并计算填挖方量。通过 ArcGIS 软件与 CASS 软件的计算结果对比，采用 ArcGIS 计算台阶爆破削坡土石方量的计算原理清楚、精度高、速度快、操作过程简单，可以实现三维可视化，具有一定的推广性。

风景名胜区下铜矿开采地表沉降安全影响研究

李同鹏, 胡崴, 方胜勇, 李何林, 娄广文

2020, 49(12): 216-220.

摘要 ( 130 )

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针对地下开采引起的地表沉降问题，结合凤凰山铜矿开采历史及现状，为保障矿区地表凤凰山风景名胜区及建构筑物安全，通过理论计算和数值模拟分析，对凤凰山铜矿充填法开采过程中产生的地表沉降进行综合分析。根据“三带”理论，计算得出了凤凰山铜矿深部开采过程中采空区冒落最大影响高度。利用 FLAC3D软件，对矿山历史和未来开采全过程进行了模拟，得出了矿山开采结束后地表垂直位移和水平位移值。根据提取的位移数据和变形计算公式，计算得出了地表风景区建构筑物附近的倾斜、曲率和水平变形值均在相关规范允许值范围之内，可以保障地表风景区和建构筑物安全，为矿山生产和风景区建设安全提供了理论依据。

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