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当期目录

    2020年 第49卷 第11期    刊出日期:2020-11-15
    采矿工程
    冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性影响研究
    刘艳章, 王瑾, 黄诗冰, 卢泽鑫, 刘雅甜, 郭赟林
    2020, 49(11):  1-10. 
    摘要 ( 28 )   PDF (3081KB) ( 29 )  
    相关文章 | 计量指标
    高寒地区矿山边坡岩体会经历冻融循环作用,引起岩体结构损伤和强度弱化,对矿山边坡的稳定性构成危害。水泥砂浆作为模拟裂隙边坡岩体常用的类岩石材料,其配合比对该类岩石材料抗冻性影响较大。为探究冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性的影响机制,制作了7种不同水灰比的类岩石——水泥砂浆标准试样,进行了不同次数的冻融循环试验及0~50次冻融后的单轴压缩试验。结果表明:①冻融前,随着水灰比的增大,试样初始孔隙率增大、密度降低,进而导致其波速下降;冻融过程中,波速随着冻融次数的增加而减小,且水灰比越大,波速损失率越高。②随着水灰比增大,类岩石材料的单轴抗压强度、弹性模量均出现了先增大后减小的现象;当水灰比为0.325~0.35时,类岩石试样的单轴抗压强度最高且抗冻性能最好。③随着冻融循环次数增加,应力应变曲线趋于扁平化,试样由脆性逐渐向延性转化,且水灰比越大,试样孔隙压密阶段变形越大。研究成果可为寒区矿山边坡及相关岩体工程类裂隙岩体冻融试验中的配比设计提供借鉴。
    深竖井围岩变形破坏规律及控制技术
    李华华, 汪小东
    2020, 49(11):  11-18. 
    摘要 ( 34 )   PDF (8259KB) ( 27 )  
    相关文章 | 计量指标
    随着浅部资源消耗殆尽,越来越多的矿山逐渐步入深采阶段,同时,深部围岩控制问题逐渐突显,亟需开展深井围岩控制技术研究,为深井开采地压控制提供理论和技术支撑。以某深竖井工程实际情况为 工程背景,运用FLAC3D数值分析软件,开展了不同地应力条件下竖井围岩变形破坏数值分析研究。在此基础上,通过高应力竖井围岩控制技术优选,开展了不同卸压孔布置条件下高应力围岩钻孔卸压技术研究,并进 行了现场试验。结果表明:随着原岩水平主应力差的增加,竖井围岩中塑性区范围逐渐扩大,首先向最小主应力方向发展,逐渐呈现为“X”形塑性区;在剪切塑性区范围外的最大水平主应力方向施工卸压钻孔,能将 围岩应力峰值向深部转移,降低井壁及围岩的收敛位移。通过工程应用,井壁位移总量小于2 mm,位移速率远小于预警阈值,井壁处于健康状态,并存有一定的安全余量。研究反映出,所采用的柔性初支+现浇混凝土 井壁支护配合钻孔卸压技术能有效保障高应力条件下井壁的安全性和稳定性,应用效果较好。
    安徽和睦山铁矿楔形体地压控制方法研究
    李海英, 任凤玉, 陈宪龙, 明旭
    2020, 49(11):  19-24. 
    摘要 ( 43 )   PDF (1919KB) ( 40 )  
    相关文章 | 计量指标
    在破碎难采铁矿床地下开采中,掌控采场地压活动规律,采取有效措施控制地压活动,是实现安全高效开采的重要保障。和睦山铁矿后和睦山矿区矿体与下盘近矿围岩破碎,应用无底柱分段崩落法开采, 随着回采工作面的下降与采场结构参数的改变,在-250 m阶段的第一分段开采中,发生了大规模地压活动,下盘进路联巷与上盘侧回采进路遭到严重破坏,巷道两帮内挤、折断或碎裂片落,底板鼓起,顶板下沉,使 巷道无法修复,严重影响了矿山安全生产。基于地压活动特点与巷道破坏原因的分析,揭示了复杂地压的机理,提出巷道破坏力主要来源于顶板围岩发生断裂而又滞后冒落所形成的楔形体压力,并创建了楔形体附加 应力数学模型。计算结果表明:楔形体尖部压应力大于矿体抗压强度的平均值,是致使上盘侧采准巷道快速破坏的主要原因;而楔翼活动压力引起矿体下盘断裂构造面的滑移,是造成下盘采准工程破坏的直接原因。 根据上述分析,采用楔尖部位局部卸压开采、控制下盘地质构造面滑移破坏、增大进路间距与改进巷道支护形式相结合的综合方法,有效控制了复杂楔形体地压危害,保障了-250 m中段的安全开采。
    泵送剂掺量对充填料浆流动性能及充填体力学性能的影响
    薛振林, 张友志, 甘德清, 张欣, 胡胜
    2020, 49(11):  25-30. 
    摘要 ( 31 )   PDF (2995KB) ( 31 )  
    相关文章 | 计量指标
    泵送剂作为改善充填料浆流动性能的添加剂,已经被广泛应用于矿山,但泵送剂对料浆凝固后充填体力学性能的影响却尚不明确。针对某矿不同泵送剂掺量的充填料浆,开展了料浆塌落度试验、流变试验 、充填体试块单轴抗压强度试验及试块电镜细观试验。结果表明:泵送剂对塌落度呈非线性梯度影响,随着泵送剂掺量不断增加,同剂量的泵送剂对塌落度的影响能力慢慢减弱;屈服应力与塑性黏度均随泵送剂掺量 的增加而降低,泵送剂掺量在超过3%后,屈服应力的下降幅度明显减缓,而对于塑性黏度,掺量超过2%时,其下降幅度就已经开始明显减缓;泵送剂对3 d养护龄期试块强度的影响较弱,而对于7 d、28 d养护龄期试 块,掺量为1%和2%时,对充填体抗压强度的影响是正面的,当掺量大于2%时,充填试块抗压强度呈下降趋势;掺量在1%时充填试块的细观结构是最致密的,随着泵送剂掺量的增加,大孔隙逐渐增加。综合考虑泵送剂 成本、料浆流动性及抗压强度,针对试验中的料浆配比,推荐泵送剂掺量为2%。
    矿岩三维运动对主溜井井壁碰撞范围的影响
    殷越, 路增祥, 马驰
    2020, 49(11):  31-36. 
    摘要 ( 35 )   PDF (1735KB) ( 31 )  
    相关文章 | 计量指标
    地下矿山溜井使用过程中,矿石在溜井中运动时在井壁上的初始碰撞对井壁的破坏作用较大,研究矿岩块运动轨迹,确定矿石与井壁的碰撞范围对于井壁的支护具有重要意义。以辽宁某地下矿山溜井为例 ,根据运动学理论,建立了矿岩块运动模型,分析了不同初始运动状态下的矿岩块对碰撞范围的影响,确定了初始碰撞位置的分布范围。研究结果表明:①矿岩与井壁初始碰撞位置与矿岩进入溜井时速度大小、方向 角以及运动耗时等有关,当溜井结构参数一定时,矿岩进入溜井时的速度大小是一定的,此时速度方向角决定着矿岩对井壁的冲击范围;②随着矿岩块初始运动方向角不断增大,矿岩块与溜井井壁碰撞前的行程逐渐 变短,冲击位置不断升高,井壁受冲击一侧在溜井口以下9.23 m处形成两条对称的弧形斜冲击带;③矿岩运动的随机性会影响井壁损伤程度及范围,同时在矿岩流反复冲击下,井壁受冲击的位置与范围趋向集中是累 积损伤的结果。研究结果可为矿山溜井支护提供理论支持。
    基于EAHP的尾矿库溃坝风险多级模糊综合评价研究
    柯丽华, 张莹, 李全明, 李振涛, 叶义成, 王其虎, 黄畅畅
    2020, 49(11):  37-43. 
    摘要 ( 41 )   PDF (1462KB) ( 46 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对尾矿库溃坝风险评价中存在群决策的主观随意性和语言模糊不确定性等问题,建立了基于可拓层次分析法(Extension Analytic Hierarchy Process, EAHP)的尾矿库溃坝风险多级模糊综合评价模 型。采用可拓区间判断矩阵全面客观地描述了各位专家对该尾矿库溃坝风险评价指标权重的模糊意见和偏好,利用各位专家与专家组意见的偏差比重确定各位专家的重要性系数,并引入一致性系数[α]和[θ]处理可 拓综合区间判断矩阵R,进而确定指标权重系数[ωj],凸显了各位专家在尾矿库溃坝风险群决策中的不同作用,简化了可拓区间判断矩阵一致性检验过程,提高了指标权重的准确性。将建立的尾矿库溃坝风险多级模 糊综合评价模型应用于杨家湾尾矿库溃坝风险评价中。评价结果表明:该尾矿库的溃坝风险等级为安全,且坝体失稳和洪水漫顶对该尾矿库的安全影响较大,与杨家湾尾矿库日常管理的实际情况相符。该方法有效解 决了尾矿库溃坝风险分析中的权重群决策问题,既避免了专家意见的遗失,又降低了专家主观判断的随意性对评价结果带来的不利影响,提高了尾矿库溃坝风险分析的有效性。
    基于Barton-Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析
    陈欢欢, 雍睿, 刘子航
    2020, 49(11):  44-52. 
    摘要 ( 37 )   PDF (2246KB) ( 36 )  
    相关文章 | 计量指标
    鉴于岩体结构面粗糙度和壁岩强度的影响使结构面抗剪强度呈现非线性特征,传统极限平衡分析法采用平均值来表征岩体物理力学指标使评价结论未能充分顾及到指标的离散性,提出了基于Barton- Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析方法。通过野外地质测量获得岩体结构面轮廓曲线及回弹值,经过处理计算后分别获得结构面粗糙度系数JRC,壁岩强度JCS、基本摩擦角[?]b等参数的多组样本数据,并验 证了各参数样本数据的概率分布。基于Barton-Bandis准则建立了柏杨庙矿山边坡的稳定性分析模型,采用Morgenstern-Price法计算出该边坡的多组稳定性系数,通过蒙特卡罗法对其进行统计分析,确定了边坡的破 坏概率,并与传统极限平衡分析法的计算结果进行了对比分析。研究表明:基于Barton-Bandis准则的边坡破坏概率分析方法在进行边坡稳定性分析时充分考虑了岩体结构面抗剪强度的非线性特征和抗剪强度参数的离 散性,是岩质边坡稳定性分析的有效方法。
    基于动态加速度显式数值流形法的边坡稳定性分析
    余荣春, 莫敏华
    2020, 49(11):  53-58. 
    摘要 ( 41 )   PDF (1939KB) ( 33 )  
    相关文章 | 计量指标
    为增强数值流形法(Numerical Manifold Method,NMM)处理大规模非线性动力学问题的精度,借助显式积分算法在处理大规模非线性问题方面的优势,同时延续NMM可在同一计算架构下处理连续—不连 续问题的特点,提出了动态加速度显式数值流形法。定义加速度在单个时间步长内呈线性变化,推导了动态加速度显式积分算法公式,并进行了动态加速度显式数值流形法稳定性测试,最后将该方法应用到某露天矿 岩质边坡稳定性分析中。研究表明:当程序运算总时步数越多,块体数目越多时,动态加速度显式数值流形法相较于传统NMM的优势越明显,进一步印证了该方法在处理大规模非线性动力学问题的可行性。露天矿边坡 失稳模式为中上部推移式滑坡,考虑到滑坡体厚度约为30 m以及滑坡体的实际状况,推荐采取对滑坡体及失稳面进行注浆加固的方式,增强其自承载能力来提高其稳定性,进而也可支撑滑坡体后方边坡。
    一种露天矿高边坡形变监测的新方法
    刘小阳, 李峰, 孙广通, 钱安, 朱红, 李佳乐
    2020, 49(11):  59-65. 
    摘要 ( 56 )   PDF (3198KB) ( 44 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对露天矿高边坡监测精度要求高、实时性强、难以全面覆盖、接触困难等问题,分析了地基雷达测量的技术特点,研究了基于地基雷达的露天矿高边坡形变监测方法及大气扰动改正、时序分析等关键技 术。结合三友矿边坡变形监测试验,给出了地基雷达数据的处理流程,基于振幅离散指数、估计的稳定性指数、位移精度等参数的雷达数据质量评价方法。针对露天矿边坡长时间、远距离监测中的大气扰动问题,探 索了基于PSC网的大气校正方法,取得较好的大气改正效果,监测结果与高精度测量机器人的监测结果相一致,验证了所提监测方法的有效性。研究结果表明:监测目标区域稳定边坡雷达影像的振幅离散指数优于0.1 ,相位估计的稳定性指数大于10,位移精度优于0.2 mm。PSC网大气校正能有效消除昼夜温差和湿度引起的相位变化,实现亚毫米级测量精度。基于时序分析技术,实现露天矿高边坡微形变监测,为矿山边坡安全提供 了一种新的监测方法。
    矿用信息传输波分复用光网络大容量路由与波长分配研究
    张凤杰, 代碧波, 杨晓明
    2020, 49(11):  66-70. 
    摘要 ( 36 )   PDF (1373KB) ( 25 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对地下矿山网络系统复杂,如何实现采集的大数据信息低延迟、高速率传输的问题,通过构建地下矿山软件定义的波分复用光网络,以中央总控制网络为基础,数学化描述了地下矿山网络模型。通过最 小化使用波长索引号的方式减小了分支网络业务的阻塞率,优化了地下矿山网络的分支网络业务承载能力。通过数值仿真对比分析了最大容量优先、最短距离优先和最大容量/跳数优先3种大容量的路由与波长分配算 法,数值验证了地下矿山中央主控网络能够提高网络大数据信息承载能力和提高网络频谱资源的利用效率,证实了所设计的大容量路由与波长分配算法的可行性与有效性。研究表明:相较于SDF和MCF算法,MCHF算法 具有较低的阻塞率。因此,采用地下矿山中央主控网络传输,既能满足地下矿山采集的大数据信息承载能力和网络频谱资源的利用效率,又可保证所采集的大数据信息低成本、低延迟和高速率传输。
    矿物工程
    生物浸出电子垃圾中关键金属的研究进展
    谭晓桐, 王芷晴, 任秀君, 韩天放, 赵鑫
    2020, 49(11):  71-78. 
    摘要 ( 56 )   PDF (1909KB) ( 89 )  
    相关文章 | 计量指标
    电子产品更新速度的加快,也带来了电子垃圾不断增加的问题。由于其成分复杂,且含有大量可回收的关键金属,其资源化处置备受关注。生物浸出技术因具有工艺简单、能耗低、环境友好等优点而在电 子垃圾的关键金属回收中使用。通过对近年来国内外电子垃圾生物浸出领域的研究进行总结,归纳了电子垃圾资源化功能微生物的种类和作用机理,特别对利用嗜酸菌、真菌和产氰微生物浸出关键金属的最新进展进 行综述。同时,重点介绍了电子垃圾预处理、微生物培养和生物浸出方法改良对金属浸出效率的提升。最后,对未来生物浸出研究和浸出液中关键金属的回收存在的技术突破提出展望。
    鞍千磁铁矿石选矿短流程优化试验
    徐冬林, 王长艳, 侯鹏程, 盖壮, 韦文杰, 张玲
    2020, 49(11):  79-83. 
    摘要 ( 30 )   PDF (1714KB) ( 37 )  
    相关文章 | 计量指标
    鞍千磁铁矿石铁品位为29.25%,铁主要以磁铁矿的形式存在,磁铁矿中铁的分布率为79.02%,主要脉石矿物为石英。为高效开发利用该低品位铁矿石,强化磁选分选效率,进行短流程工艺优化试验。采用 了化学多元素分析、铁物相检测和XRD分析等手段对矿石性质进行分析,并在此基础上进行了新型流程设计,针对-1 mm、-2 mm、-3 mm、-4 mm 4种粒级高压辊磨破碎产物进行了一段弱磁预选试验、弱磁预选精矿再磨 再选试验和弱磁预选尾矿强磁再选探索试验。结果表明:①物料破碎粒度越细,弱磁预选精矿品位和回收率越高,由于高压辊磨设备处理细粒级物料效果较差,确定-3 mm为最佳破碎粒度,此时精矿铁品位为38.03%、 铁回收率为88.12%;②预选精矿再磨试验中,增加再磨细度,弱磁精选精矿的铁品位不断上升,铁作业回收率则不断下降,最佳磨矿细度为-0.038 mm占94.30%,此时铁的总回收率为81.99%;③强磁探索试验中,随着 磁场强度的增加,4个粒级的强磁精矿铁品位逐渐下降,铁作业回收率逐渐提高后趋于平稳,尾矿抛尾产率逐渐减少;④选取-3 mm弱磁尾矿,在背景磁感应强度为1.0 T、给矿速度1.3 kg/min、给矿水流量6.5 L/min 、转环转速2.0 r/min、脉动200 次/min的条件下,最终可获得铁品位为16.54%、铁作业回收率为80.93%的强磁精矿,其回收价值不高,故舍弃强磁流程。最终确定了“高压辊碎磨—弱磁预选—细磨—弱磁精选”工艺 流程替代原有的“阶段磨矿、粗细分选、重选—强磁选—阴离子反浮选”复杂长流程。试验完成了对鞍千矿业公司原有流程的优化,对鞍千矿业及鞍山地区磁铁矿选矿工艺指标改善具有参考意义。
    印度洋海盆沉积物中稀土的赋存状态及其浸出研究
    潘炳, 任国兴, 王祥, 姜楚灵, 麦笑宇, 钟志刚
    2020, 49(11):  84-89. 
    摘要 ( 26 )   PDF (3875KB) ( 33 )  
    相关文章 | 计量指标
    印度洋海盆沉积物作为重要的稀土资源,已成为保障我国稀土供应的重要途径。为探究利用印度洋海盆沉积物提取稀土的可行性,通过激光粒度分析、化学物相分析、SEM分析等考察了某印度洋海盆沉积 物中稀土元素赋存状态,并采用硫酸为浸出剂,研究硫酸浓度、液固比、浸出温度及时间对稀土浸出率的影响,对最佳条件下获得的浸出液通过氨水中和沉淀净化。结果表明:①沉积物颗粒极细,体积平均粒径仅 4.47 μm,其主要矿物组成为黏土、锰氧化物、石英、长石、云母、绿泥石和石盐,其中稀土主要赋存于磷灰石中,占总稀土比例达73.10%;②在硫酸浓度2 mol/L,液固比7∶1,浸出温度55 ℃,浸出时间120 min的 最佳条件下,主要稀土元素La、Ce、Nd和Y的浸出率分别为80.57%,66.33%,88.42%和93.25%,高价值的重稀土Gd、Dy和Er浸出率分别为92.63%、55.30%和93.17%。③稀土浸出液成分复杂,且稀土含量偏低,仅有100 mg/L左右,采用氨水调节pH值至5.14,可有效去除Al和Fe,但稀土损失率也达到了30.85%。该研究结果对进一步开发利用深海稀土资源具有重要意义。
    某高硫含砷碳低品位难处理金矿选矿试验研究
    杜淑华, 潘邦龙, 夏亮, 朱国庆
    2020, 49(11):  90-94. 
    摘要 ( 33 )   PDF (1935KB) ( 48 )  
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    某低品位金矿石原矿含金1.68 g/t,砷0.43%、碳0.40%、硫3.20%,金以显微或次显微形式浸染于毒砂、黄铁矿、褐铁矿中,具有载金矿物粒度细、砷和碳含量高等特点,是典型的低品位含砷碳极难处理 金矿石,严重影响金的浮选指标。为回收利用矿石中的金,分别进行了直接全泥氰化浸出、重选、浮选三种方案对比试验研究。结果表明,直接全泥氰化浸出率仅5%,重选金精矿回收率不足10%,浮选可获得金品位 15.04 g/t、回收率77.13%的金精矿。由于浮选金精矿含砷、碳、硫有害元素均较高,浮选尾矿含金0.42 g/t,损失较高,因此试验采用焙烧预处理以脱除金精矿和尾矿中的有害元素,然后焙砂氰化浸出回收金。最终 试验采用浮选—金精矿焙烧氰化浸出—尾矿焙烧氰化浸出联合工艺,得到金总回收率70.66%的较好指标,有效地回收了矿石中的金。
    某含金复杂铜硫矿石低碱度浮选工艺试验研究
    李国栋, 邱廷省, 郭海宁, 严华山
    2020, 49(11):  95-99. 
    摘要 ( 44 )   PDF (1828KB) ( 34 )  
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    某复杂含金铜硫矿石中铜、金和硫的品位分别为0.82%、1.20 g/t和11.30%,对该铜硫矿石进行详细的工艺矿物学研究,针对该矿石特点,在低碱度条件下应用铜硫优先浮选原则工艺流程。闭路试验结果 表明:在磨矿细度-74 μm占85%的条件下,以氧化钙为硫铁矿抑制剂(矿浆pH值为9~10),Z-200为铜矿物捕收剂,经1次粗选、1次扫选和2次精选的铜浮选流程可获得铜品位为18.42%、铜回收为84.97%,含金15.52 g/t、金回收率为48.78%的铜精矿;浮铜尾矿再添加硫铁矿活化剂QH,以丁基黄药为捕收剂经1次粗选、1次扫选和2次精选的硫浮选流程可获得硫品位为45.42%、硫回收率为65.33%的硫精矿。金在铜精矿中有效富集, 在低碱度的条件下原矿实现了有价金属的综合回收。
    铜铅混合精矿浮选分离铜铅试验研究
    蒋万君, 王皓, 王珊, 袁敬杰
    2020, 49(11):  100-105. 
    摘要 ( 46 )   PDF (2260KB) ( 35 )  
    相关文章 | 计量指标
    铜铅锌多金属硫化矿通常先采用混合浮选得到铜铅混合精矿,再将混合精矿进行浮选分离铜和铅,而铜铅分离是该工艺的关键。针对云南某铜铅锌多金属矿铜铅混合浮选获得的混合精矿,进行了铜铅浮选 分离试验研究,考察了脱药预处理及浮选主要因素对铜铅分离的影响。结果表明:铜铅混合精矿使用活性炭脱药可取得较好的试验效果,合适的用量为200 g/t,脱药搅拌时间为10 min。使用组合抑制剂进行抑铅浮铜 ,合适的用量为800 g/t,搅拌时间为10 min,之后依次添加石灰400 g/t、硫酸锌400 g/t、亚硫酸钠300 g/t、丁基黄药+丁铵黑药(5+5)g/t、2号油10 g/t。在优化的试验条件下,最终可分别获得铜品位为24.15% 、铜回收率为80.57%的铜精矿及铅品位为31.63%、铅回收率为65.35%的铅精矿,铜铅分离效果较好,可为该矿石的高效利用提供重要的理论指导和技术支撑。
    碳热还原法从铜渣中回收铁钼合金
    叶子青, 黄自力, 石家力, 袁晨光, 刘楚玉, 朱超波
    2020, 49(11):  106-112. 
    摘要 ( 34 )   PDF (2189KB) ( 21 )  
    相关文章 | 计量指标
    湖北某铜冶炼厂电炉渣浮选铜后的尾渣,Fe品位为35.37%,Mo品位为0.30%,其中铁主要以磁铁矿和铁橄榄石形式存在,钼存在形式复杂,以氧化物为主,同时与铜渣中Si、Fe等之间形成化学键。若采用 直接磁选回收铁,常规浮选回收钼,铁与钼均不能被有效回收。为使铜渣中的铁与钼资源可最大化回收再利用,以煤粉作还原剂,氧化钙与氧化铝作造渣剂,采用熔融直接还原工艺制备铁钼合金,从而一并回收铜渣 中的铁和钼。探讨了还原温度、还原时间、煤粉用量、氧化钙用量、氧化铝用量等因素对Fe、Mo在合金中的回收率及品位的影响。结果表明在还原温度1 400 ℃、还原时间60 min、煤粉用量、氧化钙用量、氧化铝用 量分别是铜渣量的20%、20%、10%等优化条件下,Fe、Mo在合金中回收率分别为89.03%、98.44%,品位分别为91.70%、0.86%。
    含钛高炉渣高温熔融改性制备微晶铸石试验研究
    刘伟, 陈铁军, 王林俊, 毕晟, 万军营, 张大伟
    2020, 49(11):  113-117. 
    摘要 ( 47 )   PDF (2570KB) ( 41 )  
    相关文章 | 计量指标
    摘 要 为推动大宗废弃物和新型废弃物的综合利用,开发热态炉渣余热高效回收和资源化利用技术,以某含钛高炉渣及矿山铁尾矿为原料,利用高炉渣排渣时的高温熔融改性制备微晶铸石,系统研究了不同原料 配比对微晶铸石性能的影响。结果表明:当含钛高炉渣配比为41.7%,铁尾矿配比为58.3%,可得主要晶相为透辉石、辉石,且其耐酸度、耐碱度、抗折强度等性能均达到相应国家标准的微晶铸石产品。通过利用高炉 渣排矿时的余热,将含钛高炉渣与铁尾矿制备微晶铸石产品,为矿山铁尾矿与高炉钛渣的综合利用提供了新思路。
    组合阴离子捕收剂对石英的吸附机理研究
    姜永良, 付泳贺, 姜效军, 苏拓宇
    2020, 49(11):  118-123. 
    摘要 ( 37 )   PDF (3130KB) ( 35 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对铁矿石反浮选中含硅化合物浮选分离困难问题,研究组合阴离子捕收剂对石英的吸附机理,为低温浮选提供优质捕收剂。采用接触角测量仪、表面张力仪,红外光谱仪和石英微天平(QCM-D)对乙烯 枝杈型表面活性剂+油酸钠组合捕收剂在浮选过程中的作用机理进行研究。结果表明:①组合捕收剂中多杈枝表面活性剂与脂肪酸的协同效应增强石英和角闪石疏水特性,使其接触角增大,含硅化合物中角闪石比石英 更难吸附分选;②随捕收剂浓度的增加和温度的升高,组合捕收剂的表面张力逐渐减小,捕收能力增强且易生成稳定的泡沫层;③FTIR检测浸涂组合捕收剂后羧酸根的特征峰降低到1 561 cm-1和1 416 cm-1,发生明 显的红移,表明C—O键能减弱,C—O键与活化后的石英表面发生化学吸附;④QCM-D检测结果显示,组合捕收剂在石英晶体表面吸附后,能量因子改变量达到6.23×10-6。对齐大山选厂混磁精给矿在21 ℃的条件下进 行“1粗1精3扫”闭路浮选流程试验,得到精矿全铁品位68.16%,铁回收率89.93%的良好指标。
    铁矿粉表面性质与过滤性能关系的研究
    杨涛, 青格勒, 董香娟, 贺金文, 田筠清, 张彦
    2020, 49(11):  124-128. 
    摘要 ( 48 )   PDF (1919KB) ( 58 )  
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    不同的烧结粉矿在细磨后过滤性能差异明显,且多数烧结粉矿在细磨后表现出较难过滤的特点。为研究不同细磨烧结粉矿过滤性能的影响因素,将罗伊山粉、巴烧粉、安哥拉粉、肯尼亚粉、毛塔粉5种不 同烧结粉矿细磨至-0.074 mm占86.60%,在矿浆浓度60%,压力0.06 MPa、过滤时间180 s的条件下进行过滤试验,从矿粉表面形貌、比表面积、表面吸附水分等矿粉表面性质角度研究其与过滤性能的关系。结果表明: 5种烧结粉矿在细磨后,表面较粗糙、粘附细颗粒较多的矿粉滤饼水分较高,过滤速率较低;滤饼水分较高、过滤速率较低的矿粉比表面积值也较高,相应表面粗糙度也大;矿粉表面吸附最大分子结合水和过滤无法脱 除毛细水决定了滤饼的含水量,滤饼水分高的矿粉表面结合水吸附能力和颗粒间毛细作用更强。因此,改善矿粉的表面性质,可以作为一种提高细磨烧结粉矿的过滤性能的途径。
    无机和有机絮凝剂复配对铁尾矿沉降特性研究
    梁效, 王勇海, 吴天骄, 赵笑益
    2020, 49(11):  129-133. 
    摘要 ( 38 )   PDF (2022KB) ( 41 )  
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    陕西某铁矿选矿厂尾矿难沉降、尾水质量差,尾水长期未回用,不仅浪费水资源,还存在环境污染等问题。为了加快尾矿沉降、改善尾水质量,对尾水进行回用,选用不同种类的无机和有机絮凝剂对尾矿 浆进行沉降试验研究,并考察了FeCl3和新型AL9020有机絮凝剂复配对尾矿絮凝沉降的作用。结果表明,该铁尾矿粒度细,自然沉降效率低,单独使用无机絮凝剂时尾矿沉降速度较慢,但澄清层浊度低;单独使用有机 絮凝剂时尾矿沉降速度快,但澄清层浊度高;将FeCl3和AL9020絮凝剂配合使用既能提高尾矿的沉降速度,又能降低澄清层的浊度,增强了尾矿的沉降效用。在最佳药剂制度下:先添加200 g/m3的FeCl3,再加入15 g/m3的AL9020絮凝剂,铁尾矿的沉降速度为301.68 m/d,澄清层浊度为23NTU,沉降速度的加快和澄清层浊度的降低为尾水回用提供了质量保障。无机和有机絮凝剂复配后产生协同作用,能够显著提高尾矿的沉降效果 ,为尾矿尤其是细粒尾矿的沉降提供借鉴。
    活化蛇纹石促进磷酸改性高岭土对K+的吸附试验研究
    祝雯霞, 张其武, 李学伟, 孔宁, 吴李娜, 雷治武
    2020, 49(11):  134-140. 
    摘要 ( 37 )   PDF (1828KB) ( 29 )  
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    磷酸改性高岭土材料表面附载活性强的氢基团,可以与K+发生化学吸附作用,但吸附过程中交换出来的氢离子逐渐累积会影响吸附反应的进行。通过机械球磨蛇纹石,使其结构中的羟基活化溶出,中和累 积的氢离子,以促进磷酸改性高岭土材料对K+的吸附。考察了球磨转速、磷酸改性高岭土(KP)与活化蛇纹石(MAS)的用量比、吸附时间、硝酸钾初始浓度等因素的影响,试验结果表明:当蛇纹石的球磨转速为500 r/min,KP与MAS的用量比为0.6∶0.4,吸附时间为120 min,初始浓度为300 mg/L时,K+的实际饱和吸附量为30.25 mg/g,达到了工业应用的水平。K+吸附饱和后的KP/MAS在蒸馏水中进行试验时,仅有不到5%的K+被溶 出,在2%的柠檬酸溶液中溶出8 h后K+接近全部溶出,说明产品在水中溶解度较低,而在弱酸性环境下具有较好的缓释特性,有利于植物根部对养分的吸收。
    地质与测量
    河南栾川矿集区深部钨钼矿体特征及资源预测
    韩江伟, 云辉, 胡红雷, 何玉良, 谭和勇, 郭波, 张伟, 张荣臻, 杜保峰, 裴中朝
    2020, 49(11):  141-151. 
    摘要 ( 38 )   PDF (2930KB) ( 52 )  
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    为了对“中国钼都”栾川的钨钼资源总体情况进行可靠的预测评价,利用栾川矿集区核心区域的冷水—赤土店地区以往勘查资料和近年来在该区施工的深孔资料,对区内的钨钼矿体重新进行了圈定,对基 于高精度重磁资料推断的成矿期岩体顶界面进行了校正,总结了钨钼主矿体的分布特征和找矿标志,统计了钨钼矿体在成矿期岩体顶界面的分布范围。在此基础上,以校正后的成矿期岩体顶界面为基础,结合区内钼 多金属矿成矿模式开展了三维定量预测。研究表明:栾川矿集区钨钼矿属岩浆—热液成矿系统,钨钼矿体在空间上受晚侏罗世中酸性岩体控制,矿体主要分布在成矿岩体的内外接触带,其成矿地质体在2 000 m深度连 为一体。预测栾川矿集区内钼金属资源量1 448万t,WO3 425万t,并指出了开展进一步深部勘查工作的范围。
    栾川县矿集区骆驼山锌铜多金属矿床地质特征及成因
    云辉, 郭波, 胡红雷, 朱红运, 韩江伟, 严海麒, 李伟
    2020, 49(11):  152-161. 
    摘要 ( 43 )   PDF (3192KB) ( 38 )  
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    河南省栾川县骆驼山锌铜多金属矿位于华北陆块南缘与北秦岭造山带的结合部位,栾川矿集区西北部,南泥湖钨钼矿床外围西侧。矿区主要赋存有硫铁矿、锌铜矿,伴生白钨矿、辉钼矿、萤石等多种矿产 。为了对骆驼山锌铜多金属资源总体情况进行可靠的预测评价,利用骆驼山锌铜多金属矿已有的小比例尺地形地质图、钻孔资料、地球化学数据、重力数据、磁法数据、电法数据等,建立了多元地学信息三维地质模 型,对成矿有利部位进行了定量预测,并进行了深部工程验证,深部找矿工作取得了重大突破。根据最新勘查成果,在骆驼山锌铜多金属矿区深部及外围控制了4条锌铜多金属矿体,新增资源量铅金属量3.97 万t、锌 金属量56.97 万t、铜金属量3.61 万t、银金属量30.68 t,为一大型锌铜多金属矿。综合研究认为:位于栾川矿集区的骆驼山锌铜多金属矿床与周围的钼钨铅锌矿床成矿物质来源相似,属于同一岩浆—热液成矿系统 ,为岩浆热液交代型层状矽卡岩型矿床。成矿系统自深部至外围表现出明显的分带性,即深部为南泥湖岩体,岩体内外接触带为南泥湖钨钼矿床,中上部(600~1 500 m范围)为矽卡岩型铜锌多金属矿床(中高温), 上部为脉状铅锌银矿床(1 500~2 500 m范围)。骆驼山(锌铜多金属)矿床位于成矿系统中上部(600~1 500 m范围)中间过渡带,仅为其中的一部分,找矿潜力巨大,沿背斜轴向西,以及背斜的北翼均有成矿的可 能,通过进一步勘查有望成为一个超大型锌铜多金属矿床。
    东昆仑祁漫塔格地区牛苦头东矿床地质特征及找矿前景
    白洪溪, 周瑾, 王建业, 李华, 刘博
    2020, 49(11):  162-171. 
    摘要 ( 40 )   PDF (2574KB) ( 30 )  
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    牛苦头东矿床位于柴达木盆地西南缘与祁漫塔格山北麓的交接带,大地构造位置处于秦祁昆造山系、东昆仑弧盆系,三级构造单元为北昆仑岩浆弧,属于东昆仑铁、铅、锌、铜、钴、金、钨、锡、石棉成 矿带,成矿地质条件优越。区内第四系覆盖面积较大,地表未见直接的矿化线索。为对1∶50 000高磁异常进行查证,首先采用1∶10 000地面高精度磁法测量圈出磁异常13处;其次结合磁异常特征布设钻孔并进行井 中三分量磁测,以初步查明异常源和盲矿体的地质特征。详细讨论了区域地质背景、矿床地质特征、矿石质量、矿石类型等,同时对矿床成因进行了分析,探讨了找矿方向。研究表明:矿体主要赋存于变砂岩和大理 岩中,矿床成因类型为沉积变质型铁矿床,铁矿的磁性特征是有效的、主要的找矿信息,磁测成果中圈定的异常都是直观的、重要的找矿标志;通过对1∶10 000磁异常的钻探工程验证,共发现铁矿体22条,划分矿带 3个,初步估算出铁矿石量440.2万t;结合磁异常特征并综合分析已有钻孔资料,认为矿区西段规模较大的C1磁异常存在寻找深部矿体的潜力;已发现的矿体多为单孔控制,个别矿体为2个钻孔控制,充分利用钻孔三 分量磁测井指示的旁侧异常施工钻孔,有望进一步扩大矿体规模,增加区内资源量;△T化极后上延100 m部分磁异常强度变小,而它们的形态基本未发生变化,说明异常源较深,施工深部钻孔验证这些异常,有进一 步发现深部矿体的潜力。
    陕南何家垭地区土壤地球化学特征及找矿预测
    王东, 罗先熔, 韦彦婷, 刘攀峰, 欧阳菲, 张小明, 游军, 邱伟
    2020, 49(11):  172-182. 
    摘要 ( 23 )   PDF (4829KB) ( 30 )  
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    陕南何家垭地区(研究区)地处勉略宁三角区,是铜、镍、铁、金、猛、锌等多金属矿重要的富集区,具备良好的成矿潜力。为明确研究区找矿方向,缩小找矿靶区,在区内对Ti、V、Mn、Zn、Cu、Pb、 Ni、Au、As 9种元素开展了1∶10 000土壤地球化学测量。针对土壤地球化学测量的元素含量,进行了相关参数(平均值、变异系数、富集系数)统计并结合单元素异常分布特征进行了分析,结果表明,Ti、V、Mn、 Cu、Ni、Au、As 、Zn成矿潜力较大, Pb成矿潜力较小。根据元素组合衬度异常分布特征、研究区成矿地质背景、成矿地质条件,在区内共圈定2处找矿靶区,A靶区一处与B靶区一处。A靶区中Cu、Ni、Au、As、Mn、 Zn异常强度分别为137.1×10-6、91.7×10-6、2.45×10-9、39.8×10-6、1 512×10-6、128×10-6;B靶区中Ti、V异常强度分别为9 810×10-6、259×10-6。综合单元素异常分布特征、元素组合衬度异常分布特征、 研究区成矿地质背景、成矿地质条件与物探信息对找矿靶区进行了成矿潜力分析,认为A靶区具有寻找岩浆熔离型铜镍等多金属硫化物矿的潜力,B靶区具有寻找热液蚀变型钛磁铁矿的潜力。
    河北省承德某斑岩型铅锌矿床外围及深部找矿意义研究
    郑丽超, 翟大兴, 李艳晨, 李玉堂, 杨书辰, 赵博
    2020, 49(11):  183-190. 
    摘要 ( 32 )   PDF (1939KB) ( 31 )  
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    老旧矿山外围及深部找矿已成为当前及今后一段时期地质找矿的重点,如何利用现有理论或结合实际工作成果来实现老旧矿山外围及深部找矿突破,亟待深度研究。对于河北省承德地区某斑岩型铅锌矿床 ,以往勘查工作集中在斑岩体本身及其与碳酸盐岩的接触带(矽卡岩型矿床),忽略了外围构造裂隙内矿体及深部铜钼矿体的研究。近年来的地质勘查工作表明,该区铅锌银等元素地球化学异常发育,激电异常与控 制矿体延伸一致。钻探工作发现,斑岩体外围石英砂岩中分布有热液脉型铅锌银富矿体,深部存在铜钼矿体,岩芯原生晕样品分析显示该矿床矿化具有垂直分带性。通过对区域地质、矿区地质及矿体围岩蚀变、矿化 分带等特征的总结研究,并将这些特征与斑岩型矿床典型矿化分带模型进行对比,发现其与斑岩型矿床成矿系列特征一致,找矿潜力巨大,从而明确了该区外围寻找铅锌银矿,岩体内浅部寻找铅锌银矿、深部寻找铜 钼矿的找矿方向。在此基础上,结合物化探异常划定了2处找矿靶区,为预测该斑岩型铅锌多金属矿床外围及深部找矿前景和指导今后地质勘查工作提供了重要参考。
    基于ArcGIS的河南某金矿区成矿预测系统构建
    赵亚蓓, 时建新, 苏衍坤
    2020, 49(11):  191-196. 
    摘要 ( 28 )   PDF (2604KB) ( 34 )  
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    为进一步扩大河南省某金矿区资源量,提高资源成矿预测效率,构建了一种新的成矿预测系统。该系统基于ArcGIS软件平台并采用C语言进行开发,系统成矿预测流程分为数据模型建立、预测模型构建、 模型信息提取、矿产资源预测4个部分。通过收集研究区域的基本地质条件以及勘探数据等资料,建立数据库,并建立子数据库之间关联性。结合河南省某金矿区的地层、岩性、岩浆岩等特征,将构建的新型成矿预测 系统应用于该矿区,通过预测变量提取、权重系数计算、有利度计算,将成矿靶区由优质到一般的顺序分为A、B、C 3个级别,其中A级别靶区为有利度值为1.19到2.51的单元,B级别靶区为有利度值为2.51~3.83的单 元,C级别靶区为有利度值大于3.83的单元。通过所构建的系统进行成矿预测,得到各靶区的位置、面积等信息,与已有信息进行对比,表明所圈定的靶区可靠性较高,反映出采用所构建的系统进行成矿预测有一定的 可靠性。
    基于InSAR技术和SA-SVR算法的矿区沉降预测模型
    张予东, 马春艳
    2020, 49(11):  197-202. 
    摘要 ( 52 )   PDF (2038KB) ( 39 )  
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    为了解决矿区沉降预测模型精度低、预测模型与实际开采情形不符的问题,提出了一种基于合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry,InSAR)技术、支持向量回归算法 (Support Vector Regression,SVR)以及模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)相结合的新型矿区沉降预测模型。首先,以InSAR技术获取矿区沉降监测数据,对数据进行处理得到测试点的累计沉降量,并将 其与GPS实际测量结果进行比较,发现二者吻合性较好。然后,进行矿区沉降预测模型构建,通过SVR算法得到静态沉降预计模型,再利用SA算法得到模型中的参数最优取值。为了使预测数据符合矿区开采实际情况, 引入嵌入维数公式,得到矿区沉降预测动态模型及精度评价指标。最后,将构建的沉降动态模型应用于陕西省大柳塔矿区,得到预测值和实际监测值之间绝对误差的最大值为9 mm,相对误差的最大值为3%;模型评价 指标通过计算得到试验区平均绝对误差的最大值为2.5%,最小的相关性指数为0.8,表明该模型预测精度较高。
    机电与自动化
    颚式破碎机自适应控制系统的设计与实现
    张卫, 万正道, 贺祥红
    2020, 49(11):  203-210. 
    摘要 ( 28 )   PDF (4286KB) ( 34 )  
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    以美卓C140颚式破碎机为控制对象,利用激光物位检测技术,设计配套传感器系统,通过在破碎机上方合适位置安装2台激光物位计,解决了破碎腔中的料位和下部矿仓料位检测的难题。以破碎机电流和 破碎腔料位为控制变量,利用自适应控制算法,调节重板给矿机的给矿速度和启停,实现了美卓C140颚式破碎机自动给矿运行。3条颚式破碎系统实现自动化后操作人员数量由原来的14人减少至5人,操作内容也由原 来机械重复式操作改为简单的定时巡检,达到了人员优化和减轻作业人员劳动强度的目的。该系统填补了地下矿山颚式破碎机自动控制的空白,具有很好的推广价值。
    管道矿浆密度计的在线检测原理及其在尾砂充填中的应用
    程小舟
    2020, 49(11):  211-214. 
    摘要 ( 33 )   PDF (2844KB) ( 34 )  
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    针对现有管道式矿浆在线检测浓度计存在放射性或抗干扰性能差等问题,研制了一种新型谐振式管道矿浆密度计。密度计测量以流体流经管道时的振动数学模型为基础,利用仪器固有振动频率与流体流经 仪器时产生的频率差异来测量流经浆液体的浓度。该矿浆密度计主要构成有:供液流过的振动管,在振动管腔体内壁上呈环绕分布的电感线圈;与电感线圈两引线端相连接的电阻和电容;电感线圈、电阻和电容构成 的RLC串联谐振电路等。开发的MIMR-XZ6管道矿浆密度计用于矿浆物料密度的在线检测,其精度能满足工业应用的需要。
    三产品重介旋流器分选锰矿石模拟与试验研究
    刘国庆, 张悦刊, 刘培坤, 王辉, 葛江波
    2020, 49(11):  215-220. 
    摘要 ( 25 )   PDF (2917KB) ( 26 )  
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    针对-8 mm+1 mm锰矿石分选工艺及设备不尽完善导致的分选困难等问题,提出了三产品重介旋流器分选回收精矿工艺。采用计算流体动力学软件对三产品重介旋流器内部流场及分离性能进行了数值模拟和 试验研究。模拟结果表明:在一定的入口速度区间内,三产品重介旋流器的流场比较稳定,切向速度和轴向速度均随着入口速度的增大而增大,所以适当增大入口速度,有利于锰矿石的分选。通过预测重介质悬浮液 密度场分布,获取了旋流场流动特征,为流场结构优化提供了理论依据。分选试验结果表明:采用无压给料重介质三产品旋流选矿工艺可以实现精矿与脉石的有效分选,分选效率显著提高。二段旋流器悬浮液密度为 2.6 g/cm3、压力为0.08 MPa时,精矿产率为36.00%。Mn在原矿中的品位为28.25%,分选后所得精矿中Mn品位达44.58%,回收率高达56.81%。本工艺较好地实现了难分选锰矿石的有效回收。 关键词 锰矿分选|三产品重介旋流器|数值模拟