当期目录

2021年 第50卷 第03期    刊出日期：2021-03-15

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采矿工程

矿山充填技术的演进历程与基本类别

刘浪, 方治余, 张波, 王美, 邱华富, 张小艳

2021, 50(03):  1-10. 

摘要 ( 1253 )   PDF (4149KB) ( 1447 )  

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充填采矿技术是实现矿山绿色发展的重要技术载体，在历时几十年矿山实践中有了长足发展。在综述常规矿山充填技术发展历程和基本类别的基础上，提出以矿山充填、固废处置、采空区再利用、地热开 发、战略资源储备和智能控制等为协同发展目标，以充填能效为发展主线，将矿山充填技术演进历程划分为体积性充填、结构性充填、功能性充填和智能性充填4个阶段，分别从概念、功能和基本类别等进行了论述。 认为目前矿山充填发展阶段为结构性充填，随着矿山生产实践与科学技术的不断发展，功能性充填和智能性充填将成为矿山充填发展的新方向，进一步革新充填材料、充填工艺和充填装备，将对深地矿产资源开发与 未来矿山转型升级等产生重要而又深远的影响。

滨海矿山充填假底中钢筋腐蚀行为与防护研究

齐宽, 王昆, 林枝祥

2021, 50(03):  11-18. 

摘要 ( 359 )   PDF (2665KB) ( 817 )  

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滨海地区资源开发是当代矿业发展的趋势之一。充填采矿工艺中胶结充填假底稳定性是保障地下安全开采的关键，而滨海矿山深部盐卤环境极易造成其腐蚀失稳，成为滨海地区资源开发的一大阻碍。以国 内某大型滨海金矿为工程背景，现场采集制样，通过实验室自制装置模拟还原充填假底内部腐蚀环境，采用电化学分析等方法研究充填假底内HPB235钢的腐蚀行为。水泥净浆试块强度试验及XRD衍射分析研究表明，盐 卤离子有利于生成水化反应产物，并对胶结试块早期强度有利，充填假底失稳的主要原因为HPB235钢筋结构腐蚀。之后分别通过开路电位、极化曲线、电化学阻抗谱测试和失重法4种试验手段研究了各防护措施下的钢 筋腐蚀行为，研究结果得到相互印证，均表明：未防护处理的试样发生严重腐蚀，腐蚀速率高达4.828 g/m2/d；包裹环氧树脂涂层使得其自腐电流密度降低95.8%、腐蚀速率降低93.8%，防护效果较为显著，可尝试应 用于滨海矿山充填假底施工中，以延长假底服役寿命，保障矿山安全生产；阻锈剂防护作用甚微，仅可作为辅助手段。

基于离散元的膏体搅拌影响因素分析

李雪, 李翠平, 颜丙恒, 侯贺子

2021, 50(03):  19-27. 

摘要 ( 319 )   PDF (4127KB) ( 781 )  

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膏体在泵送或自流输送至井下前，必须经过充分搅拌，以使其保持均质状态，增强可泵性能并确保充填强度。为研究搅拌工艺参数对膏体均质性的影响，首先探究膏体流变特性，开展坍落度试验测量膏体 的流变参数；再以膏体流变性质为基础，将全尾砂膏体视为具有强黏性的湿颗粒群，采用Hertz-Mindlin with JKR接触方法建立膏体离散元模型，模拟坍落度试验，并将试验结果与模拟结果对比，校核模型参数。依 据膏体离散元模型，构建了双轴螺旋输送机数值模型探究不同工艺参数对膏体混合程度的影响。研究表明：充盈率影响搅拌效果，充盈率为0.6时混合效果较好，充盈率最佳取值范围为0.5~0.7；搅拌转速能够促进颗 粒间发生剧烈运动，但转速过大也会导致物料混合程度降低，影响膏体均质性，搅拌转速为10 rpm与30 rpm模型中料浆混合程度较好，考虑到出料效率，30 rpm为输送机最佳搅拌转速。

磷石膏—矿渣复合胶凝材料配比优化试验

李宏业, 杨晓炳, 温震江, 高谦, 王永定

2021, 50(03):  28-33. 

摘要 ( 354 )   PDF (2381KB) ( 827 )  

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针对金川矿山充填采用水泥作为胶凝材料成本较高的问题，利用当地固体废弃物资源开发矿用新型胶凝材料。首先对试验材料进行物化分析，开展了磷石膏—矿渣复合胶凝材料强度正交试验，并在此基础 上进行磷石膏—矿渣复合胶凝材料配比优化试验确定最优配比；然后对磷石膏—矿渣复合胶凝材料强度的影响因素进行了分析，利用扫描电镜观察了各龄期水化产物的微观结构，并对磷石膏—矿渣复合胶凝材料成本 进行了核算。研究表明：磷石膏—矿渣复合胶凝材料早期强度较低，而后期强度较高；磷石膏—矿渣复合胶凝材料配比优化试验确定最优配比为生石灰7%、磷石膏30%、芒硝2%和矿渣微粉61%；SEM观察到水化产物以钙 矾石和C—S—H凝胶为主，并且随着养护龄期的增长，结构不断紧密，强度不断提高；对磷石膏—矿渣复合胶凝材料最优配比进行成本核算，得出其成本为180 元/t，与金川矿山专用的38.5非标水泥成本相比，胶凝材 料成本降低了44%；对复合胶凝材料充填料浆管输特性进行了测定，结果满足金川矿山自流输送要求。

尾砂粒度对充填体早期强度影响的试验研究

李洪宝, 甘德清, 鄂鑫雨, 陈超, 刘志义, 张友志

2021, 50(03):  34-39. 

摘要 ( 299 )   PDF (2605KB) ( 794 )  

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为提高铁矿全尾砂的回填利用率，实现全尾砂胶结充填在矿山的有效应用，选择冀东地区全尾砂为试验材料，在分析物化性质的基础上，设计了灰砂比为1∶6、1∶12、1∶20和质量浓度为65%、70%、75% 的强度试验，结合XRD能谱和SEM扫描电镜分析，研究了尾砂粒度对充填体早期强度的影响规律，以及对水化产物和孔隙结构的影响。研究表明：尾砂粒径对早期强度影响显著，当尾砂颗粒达到一定细度时，与水泥水 化胶结的契合度能够有效提高，随着粒径的降低，充填体的早期强度越大，并且对灰砂比和料浆浓度的变化越敏感，基于尾砂的特征指标，建立了关于尾砂粒度、灰砂比和料浆浓度的早期强度预测模型，相关系数R＞ 0.95，误差＜2%，相关性好，预测结果可靠， 确定冀东地区采用全尾砂胶结充填的灰砂比在1∶6~1∶8范围内，质量浓度根据充填系统工况取值越高越好。在配比相同的条件下，尾砂粒度减少，充填体养护早期水化 生成的C—S—H凝胶增加，以及充填体内孔隙尺寸和数量减少，宏观表现为强度增强。在冀东地区某矿山进行了强度试验，进一步验证强度预测模型的可靠性，平均误差为3.49%，表明所构建的模型可以准确预测充填 体早期强度，为矿山充填设计提供依据。

矿柱—充填体系统协同作用机制研究

洪伟, 孙光华, 梁世波

2021, 50(03):  40-45. 

摘要 ( 304 )   PDF (3458KB) ( 772 )  

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为深入分析矿柱和充填体的协同作用机制，针对矿山点柱式充填开采工艺，抽象出矿柱—充填体系统模型，并利用FLAC3D数值模拟软件构建其力学模型，从整体和局部的角度综合分析了矿柱和充填体的协 同作用关系及其承载机制。研究表明：充填体对矿柱存在4种作用效果，即提高矿柱峰值强度、限制矿柱径向位移、延缓矿柱破坏、加强破坏矿柱承载能力，在充填体作用下，矿柱承载特性改善显著，峰值强度提高了 34%；从整体角度上分析，系统在承载过程中，充填体的力学行为表现为总体支护—被动承载—位移约束—共同承载，矿柱成为加载初期主要承载体的本质原因是二者弹性模量的差异；从局部角度上分析，系统中部矿 柱和充填体在承载过程中相互作用、相互协助，二者具有明显的协同承载机制，以维持平面整体承载力，此外，在系统高度h=75 mm位置的充填体及矿柱应力状态明显高于h=50 mm位置。上述分析可为矿山分层充填优 化设计提供依据。

基于地质雷达的矽卡岩型铜铁矿巷道松动圈研究

于庆磊, 蒲江涌, 勒治华, 褚吉祥, 姜兆阳, 郜晓龙

2021, 50(03):  46-53. 

摘要 ( 330 )   PDF (7080KB) ( 746 )  

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测量巷道松动圈有助于提高巷道支护设计的针对性和有效性。但对于矽卡岩型金属矿床，常由于变质作用的差异，导致矽卡岩物理力学性质空间变异大、强度低、遇水膨胀，给矽卡岩巷道松动圈的测量带 来了很大困难。针对矽卡岩型金属矿床井下巷道松动圈测量存在的问题，以太平矿业矽卡岩型铜铁矿床为例，介绍了采用地质雷达探测巷道围岩松动圈的研究成果，分析了巷道围岩松动圈的分布特征，讨论了不同岩 石类型对地质雷达探测巷道松动圈的影响。研究表明：太平矿业井下巷道围岩复杂多变，松动圈厚度差异很大，破碎大理岩巷道松动圈主要在1.75 m范围内，而蚀变闪长岩巷道和矽卡岩巷道松动圈分布宽泛，分别在 1.25~3.25 m和1.75~3.50 m范围内变化；巷道断面尺寸越大，松动圈范围越大；地质雷达探测的精度取决于松动圈内围岩和外部塑性区围岩之间介电常数的差异，围岩性质越差，地质雷达图像显示的巷道松动圈边界 越不明显；在锚网喷支护巷道中，金属网片对雷达的电磁波有屏蔽作用，当网片网度较小时，会影响地质雷达的探测结果。上述地质雷达测量巷道围岩松动圈的相关分析成果可为同类地质条件的矿山提供借鉴。

单向初始荷载下爆破漏斗破坏效应试验研究

杨海涛, 仪海豹, 王广成, 张西良, 周健, 李二宝

2021, 50(03):  54-60. 

摘要 ( 378 )   PDF (2723KB) ( 727 )  

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深井矿山通常面临着高地应力开采环境，同时高地应力反作用于爆破破岩过程。为研究单向初始荷载对爆破漏斗破坏的影响规律，分析了初始荷载对爆生裂隙的影响机制，并进行了侧向爆破模型试验及数 值模拟分析。研究表明：外加初始荷载对爆破裂隙范围的影响程度取决于爆炸荷载大小和岩石力学参数，岩石裂隙区主要受控于拉伸应力与抗拉强度的关系；在裂隙区范围内，距离炮孔中心越近，外加荷载对裂隙的 影响越小；在混凝土爆破模型应力—应变曲线的弹性变形阶段范围内时，外加初始荷载对爆破效果表现出一定的抑制作用；相比于无荷载状态，5 MPa和10 MPa下的炸药单耗分别增大了35.80%和90.12%，而外加荷载为 10 MPa时的K50、K80值分别降低了1.65%和0.44%，说明初始荷载在一定程度上也可以降低爆破大块率，有利于改善爆破块度分布。数值模拟结果与模型试验结果具有很好的一致性，研究结果对于深井开采爆破参数优 化具有一定的理论指导作用。

北洺河地下矿山大块控制劈裂爆破技术研究

胡智航, 宁玉滢, 翁胜军, 赵建宇, 徐振洋

2021, 50(03):  61-66. 

摘要 ( 268 )   PDF (2425KB) ( 772 )  

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北洺河地下铁矿巷道内遗留大块难以高效处理，利用面对称金属聚能罩实现对大块的快速劈裂，在铁矿巷道内对大块进行了6组爆破试验，对比0、1倍炸高，2倍炸高时的块度分布、平均块度和爆破形态， 研究了聚能装药参数中炸高、炸药单耗对大块破碎效果的影响。结果表明：无炸高时，碎块主要分布在大尺寸60 ~ 80 cm区间内；随着炸高的增加，碎块主要分布在中尺寸20 ~ 60 cm区间内；有利的炸高使大尺寸区 间内的平均块度降低10%左右、中尺寸区间内平均块度增加30% ~ 45%；同等炸高条件下，炸药单耗的微幅变化对区间内平均块度影响较小；金属射流形态影响着爆破形态，随着炸高的提升，大块二次破碎程度提高， 碎块由轴向对称向交叉对称转变，利用聚能爆破可有效实现对大块的控制劈裂。

基于响应曲面法的崩落法采场结构参数优化

周宝坤, 陈晓青, 田迎春, 马东, 宫国慧, 翟小东, 邓皓泽

2021, 50(03):  67-73. 

摘要 ( 330 )   PDF (2606KB) ( 718 )  

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针对无底柱分段崩落法放矿过程中顶部、侧面和正面等各部位废石混入情况无法定量分析的问题，设计了一种原位替换法相似性物理模拟试验，得到了各部位废石混入量，找到了各部位废石混入关键点。 利用Design-Expert中Box-Behnken方法设计了15组试验，系统研究了分段高度、进路间距和崩矿步距之间交互作用对废石混入的影响，构建了以混岩率为响应值的二次响应面模型，运用响应面分析法得到了最优采场 结构参数，并对优化结果采用原位替换法进行了验证。结果表明：①采用矿山原结构参数分段高度、进路间距和崩矿步距分别为12 m、12 m和3 m进行原位替换法相似性物理模拟试验，当矿石回采率为80%时，正面废 石、两侧废石和顶部废石的混入率分别为16.7%、8.3%和2.5%，矿石总混岩率为27.5%；②对响应面模型进行分析，分段高度、进路间距和崩矿步距及其交互作用均对矿石混岩率有显著影响，回归模型拟合的相关系数 接近于1，方程的预测数据和实际数据之间具有一致性，优化后的分段高度、进路间距和崩矿步距分别为16.59 m、17.42 m和4.02 m；③矿石回采率为80%时，优化后的结构参数与原结构参数相比，正面和两侧废石混 入率分别降低3.6%和1.7%，顶部废石混入率增加0.7%，总混岩率降低4.6%，取得了较好的放矿效果。上述研究进一步表明：采用原位替换法对废石混入规律进行分析，并通过响应面法对结构参数进行优化的研究思路 具有一定的实用性和可操作性，对矿山采场结构参数优化具有一定的参考意义。

地下矿山无轨与有轨联合开采的采矿工艺耦合协同度评价

李杰林, 杨承业, 周科平, 李志宏

2021, 50(03):  74-79. 

摘要 ( 377 )   PDF (1581KB) ( 828 )  

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随着采矿技术的发展与先进采矿装备的应用，我国多数地下矿山逐渐转用无轨开采系统，但有轨开采系统并未完全废除，从而在某些开采区域形成无轨与有轨联合开采的形式。为评价无轨与有轨联合开采 所构成的复合采矿工艺系统的协同效应，基于耦合协同度评价理论与耦合协同度测度模型，以云南锡业股份有限公司地下矿山无轨与有轨联合开采区域为工程案例，构建了采矿工艺系统的耦合协同评价体系，从而开 展了耦合协同度评价研究。结果表明：云锡无轨与有轨协同采矿工艺系统的效益值T为0.65，耦合度C为0.80，耦合协同度D为0.72，系统的协同等级评定级别为“协同”。根据评价结果，进一步对云锡无轨与有轨联合 开采的采矿工艺提出了优化建议与措施，该评价模型和方法为其他采矿工艺协同度评价提供了一种新思路。

基于孔隙结构的页岩渗透率研究

田军, 赵瑾浩, 赵磊, 金佳旭, 史高科, 郑旭, 陈天宇

2021, 50(03):  80-87. 

摘要 ( 395 )   PDF (2166KB) ( 765 )  

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页岩渗透率对勘探开发至关重要，微观孔隙结构是影响页岩渗透率的主要因素。测定了龙马溪组与牛蹄塘组页岩的TOC含量与矿物组分，开展了高压压汞试验和低温液氮试验，测定了页岩的孔隙分布特征 及渗透率，研究了地质参数、孔隙结构对页岩渗透率的影响。研究结果表明：①页岩样品TOC含量越大，有机质孔隙的数量及孔隙度越高。黏土矿物含量的增加提高了页岩的渗透率，而脆性矿物中的孔隙发育较差，且 与渗透率和孔隙度呈负相关。②龙马溪组和牛蹄塘组页岩样品内分布着墨水瓶形孔隙结构，这类孔隙孔喉狭窄、孔隙之间连通性差。两组页岩孔径为4~40 nm，中孔在流体的赋存和运移方面承担着主要任务。③龙马溪 组岩样在孔径为4 nm左右呈单峰分布，牛蹄塘组岩样在孔径为4 nm和7 nm左右呈双峰分布。相对于孔隙表面积和孔隙体积，孔隙形态与连通程度对页岩渗透率有着更为重要的影响。

矿物工程

黄铁矿表面氧化机理及动力学影响因素研究进展

蒋文瑞, 涂志红, 周姝, 吴奇, 党志, 何慧军, 刘崇敏, 刘杰

2021, 50(03):  88-102. 

摘要 ( 555 )   PDF (2506KB) ( 975 )  

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黄铁矿作为矿区环境中最为常见的金属硫化物尾矿，在表生环境下易被氧化形成酸性矿山废水（acid mine drainage，AMD），进而产生一系列环境污染问题。因此，黄铁矿表面氧化机理及其动力学影响 因素研究一直是矿区污染环境治理领域的研究热点。首先概述了黄铁矿基本结构和物理化学性质，指出黄铁矿表面氧化机理及其规律研究对于从源头上减缓酸性矿山废水（acid mine drainage，AMD）的产生、改善黄 铁矿光伏材料的应用缺陷、从黄铁矿结构中高效浸出伴生的贵重金属及完善地球上Fe、S循环都具有重要意义。然后，较为系统地从黄铁矿氧化形成AMD机理、微生物介导下的黄铁矿生物氧化机理、黄铁矿表面氧化机 理电化学研究、黄铁矿表面氧化过程中硫元素转化机理等4个方面综述了黄铁矿表面氧化机理。紧接着，分别概括了腐殖酸、无机酸根离子、常见氧化剂对黄铁矿化学、生物及表面电化学氧化对黄铁矿表面氧化动力学 的影响。最后，指出未来可借助一些原位微观界面研究手段，进一步加强微生物与黄铁矿的界面作用的微观机理研究，探究多因素耦合作用下黄铁矿表面氧化规律，建立一个预测自然环境下多因素耦合下黄铁矿氧化 速率模型。

西南某低品位硫化铅锌矿选矿试验研究

汤优优, 陈雄

2021, 50(03):  103-109. 

摘要 ( 368 )   PDF (3711KB) ( 814 )  

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西南某低品位铅锌矿石铅品位为2.99%、锌品位为1.57%，伴生银品位为10.80 g/t，铅、锌均主要以硫化物的形式存在。为高效开发利用该低品位矿石，对原矿分别进行了重液浮沉试验及浮选条件试验研 究。结果表明：①针对-12 mm原矿进行重液浮沉试验，在重介质悬浮液密度为2.7 kg/m3时，密度大于2.7 kg/m3产品的铅品位为10.48%、锌品位为5.37%，相对原矿品位富集近3倍；密度小于2.7 kg/m3产品的铅、锌损 失率较低，分别为4.48%和6.62%。②原矿在低碱度矿浆体系下，采用铅优先浮选—锌硫混选再分离的流程处理，最终可获得铅品位69.26%、铅回收率95.21%的铅精矿和锌品位59.83%、锌回收率84.26%的锌精矿，指标 良好。研究结果说明了该矿石预选抛尾及低碱度浮选的可行性，对低品位铅锌矿开发利用具有一定的实践意义。

滇东北某高硫铅锌矿流程优化试验研究

吕超, 谢 峰, 谢立志, 李博, 马原琳

2021, 50(03):  110-115. 

摘要 ( 390 )   PDF (2165KB) ( 763 )  

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针对滇东北某铅锌选厂产出铅精矿含锌和硫精矿含铅、锌较高的问题，在对矿石进行工艺矿物学研究的基础上进行了流程优化试验研究。结果表明，该矿石矿物种类复杂，其中方铅矿、闪锌矿的粒度嵌布 极不均匀，现场采用“铅硫混合浮选—铅硫混合精矿抑硫浮铅分离—铅硫混合浮选尾矿选锌”的一段磨选工艺流程，嵌布粒度较细的方铅矿、闪锌矿、黄铁矿得不到充分单体解离。本研究提出采用“阶段磨矿、阶段 选别”工艺进行流程优化，对铅硫混合精矿再磨再选，在铅硫混合精矿再磨细度为-0.045 mm占70%的条件下，得到Pb品位为61.89%、Pb回收率为85.43%的铅精矿及Zn品位为49.05%、Zn回收率为93.91%的锌精矿。与优 化前相比，铅精矿中Pb品位提高1.57个百分点，同时Zn含量下降1.35个百分点，硫精矿中Pb、Zn含量均有所降低，锌精矿中Zn的回收率提高2.43个百分点。目前，现场依据优化工艺完成了选厂改造，采用立式螺旋搅 拌磨机进行二段磨矿，生产运营良好，较之前生产指标有一定提高。

西藏林芝某含镓矽卡岩型白钨矿选矿工艺研究

李代会

2021, 50(03):  116-123. 

摘要 ( 397 )   PDF (2983KB) ( 841 )  

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西藏某矽卡岩型白钨矿石中WO3品位为0.52%，镓的含量为19.08 g/t。白钨矿嵌布粒度较粗，属于中粗粒嵌布。为制定合理的选矿工艺流程，选取具有代表性的矿石样品进行了选矿工艺试验，同时采用浸 出工艺探索了伴生元素镓的回收。试验结果表明：①矿石在磨矿细度为-0.074 mm占75.0%的条件下，以水玻璃为抑制剂，733为捕收剂，碳酸钠为调整剂，经“1粗2精2扫”的闭路试验，可获得WO3品位12.34%、WO3回 收率64.91%的钨粗精矿。②以钨粗精矿为给矿，经钨加温精选闭路试验流程，可获得WO3品位66.20%、WO3作业回收率95.12%的钨精矿。③镓作为伴生元素，其回收的最佳浸出条件为：搅拌温度90 ℃，H2SO4用量350 g/L，浸出时间6 h，助浸剂CaF2用量2.5 g，液固比8∶1，搅拌速度300 r/min，此时，镓的浸出率为62.55%。

重色浮联合选矿工艺回收某花岗岩型锂辉石中的锂

刘广学, 彭团儿, 刘磊, 李树磊

2021, 50(03):  124-129. 

摘要 ( 406 )   PDF (2052KB) ( 761 )  

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我国锂资源消耗量逐年攀升，而国内矿石型锂资源品位较低，卤水型锂资源开发难度较大，锂精矿产品难以满足国内生产需要。国外某锂辉石跳汰分选中矿作为进口锂精矿的附加产品购进，为探究其选矿 工艺，以矿石性质研究结果为基础，采用重色浮联合选矿工艺进行了选矿试验研究。结果表明：①试样中Li2O含量为3.60%，主要有价矿物为锂辉石，主要脉石矿物为长石、石英和云母。锂辉石粒度大部分在1 mm以上 ，主要脉石和连生体粒度为2 mm以上；②+0.5 mm粗粒原料在重液密度为2.85 g/cm3时，可以获得Li2O含量大于5.5%的锂辉石精矿，精矿作业回收率较高，经计算机模拟所得两段连续重介质旋流器分选预测结果与之契 合度高，工业推广可行性高；③+0.5 mm粗粒原料采用筛分分级—重悬浮液分选流程，在介质密度为2.70 g/cm3的条件下，可以抛掉产率为21.76%，Li2O品位为0.18%的重液尾矿，Li2O在重液尾矿中的金属量损失仅为 1.09%；④重液精矿经色选机分选，精矿Li2O品位由5.73%提高至6.18%，精矿质量提高一个等级，Li2O作业回收率高达89.23%；⑤色选尾矿、重液中矿和-0.5 mm矿石作为混合中矿，其Li2O品位高达2%~3.57%，以自主 研发的EL为锂辉石浮选捕收剂，经“1粗2精2扫”，最终获得Li2O品位6.53%、Li2O作业回收率91.51%的浮选精矿。全流程试验分选指标优异，有效降低了磨矿成本，具有一定工程推广应用价值。

某金浸渣氧化焙烧—浸出提金工艺试验研究

徐海龙, 李艳军, 王绍兴, 刘杰

2021, 50(03):  130-135. 

摘要 ( 319 )   PDF (2130KB) ( 760 )  

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江西某黄金冶炼厂的金浸出尾渣中Au的品位为2.7 g/t，具有较高的回收价值。但该浸出渣中有害杂质S、As的含量高达7.54%、1.98%，主要以黄铁矿和毒砂的形式存在，二者内部包裹的金颗粒在超细磨条 件下也极难解离。为有效回收该尾矿渣中的金，基于试样性质，采用氧化焙烧—浸出的工艺处理该试样。浸出试验在溶液pH值为12、浸出剂JC用量5 kg/t、搅拌浸出时间6 h的条件下进行，通过条件试验确定最佳的焙 烧条件为：焙烧温度500 ℃，焙烧时间30 min、空气流量500 mL/min、浸出细度-0.038 mm占98.85％。在最佳焙烧条件下，浸出尾渣中Au的品位降低至1.0 g/t，Au的浸出率达65.52％。化学分析和热重分析结果表明 ，焙烧过程中试样内部产生裂纹和孔隙，黄铁矿、毒砂等硫化矿被转化为氧化矿，减少了FeOOH的罩盖和浸出剂的消耗，从而有利于浸出反应的进行。研究结果可为同类型难处理金矿的利用提供参考。

河北某铁矿工艺矿物学研究

高春庆, 张凛, 王海亮

2021, 50(03):  136-141. 

摘要 ( 309 )   PDF (4492KB) ( 909 )  

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河北沙河县境内某铁矿含铁丰富，并含有S、Co等有价元素。为研究矿石的工艺矿物学特性并制定合理的选矿方案，实现其综合利用，采用化学分析、XRD、显微镜、MLA等方法开展了矿石物质组成、矿石 结构构造、主要矿物嵌布特征、有用矿物单体解离度等研究。结果表明，矿石中Fe、Co、S含量分别为39.98%、0.017%、1.89%；Fe主要以磁铁矿的形式存在，Co、S主要以黄铁矿形式存在；矿石中的脉石矿物以方解石 、白云石等碳酸盐矿物为主；矿石主要呈块状构造、粒状结构；磁铁矿、黄铁矿主要呈中细粒嵌布，与脉石相互间的嵌布关系密切，需要通过细磨才能获得较好的解离度。依据工艺矿物学研究结果，推荐矿石采用“ 干式磁选抛尾—磨矿—弱磁选选铁—浮选钴硫”的选矿工艺。

底吹熔炼渣工艺矿物学研究

汪金良, 周瑞, 刘远, 刘彦青, 罗仙平

2021, 50(03):  142-147. 

摘要 ( 285 )   PDF (3423KB) ( 740 )  

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为了回收铜渣中的有价金属，采用XRF、XRD、SEM、EDS和BPMA等分析手段对底吹熔炼铜渣进行了工艺矿物学研究，查明了熔炼渣的主要成分、主要矿物成分、铜物相赋存状态，并对渣中重要矿物相的嵌布 特征、嵌布粒度和主要矿物解离度进行了深入研究，结果表明：①熔炼渣中主要有价金属为Cu、Fe、Pb、Zn等，杂质成分主要为SiO2。②熔炼渣中主要矿物为冰铜、铁橄榄石、铁酸盐和玻璃相；主要含铜矿物为冰铜 、金属铜、黄铜矿和氧化铜等，以冰铜含量最高，分布率为92.69%。③熔炼渣中冰铜粒度分布不均匀，主要呈粗细不等的粒状或圆点状分布于渣中，与硫化铅、铁橄榄石、玻璃相、铁酸盐等矿物嵌布关系密切。④金 属铜主要呈长粒状和圆粒状，产出的多数金属铜被铁酸盐、铁橄榄石、玻璃相等矿物包裹或连生。⑤铁酸盐在放大后呈叶状雏晶，与金属铜和冰铜关系密切，易与铁橄榄石和其他硫化矿紧密共生。⑥铁橄榄石与金属 铜和冰铜关系密切，与铁酸盐相互包裹、夹杂、连生组成熔渣的基底物相。⑦玻璃相充填于铁酸盐、铁橄榄石、金属铜、冰铜粒间起胶黏作用。⑧主要含铜矿物金属铜与冰铜的单体解离度较低，分别为46.13%和 33.81%，主要分布于-0.038+0.020 mm粒级内，因此对粗粒冰铜和金属铜进行回收的同时，也应注重细粒冰铜和金属铜的回收。

朝鲜某隐晶质石墨工艺矿物学及可浮性研究

傅开彬, 徐信, 侯普尧, 龙美樵, 田莉, 查威, 白贵琪

2021, 50(03):  148-152. 

摘要 ( 364 )   PDF (2585KB) ( 790 )  

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为了查明朝鲜某隐晶质石墨矿工艺矿物学特征，采用化学分析、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等分析方法，系统研究了原矿化学组成、矿物组成、粒度分布、碳物相和矿石结构构造，并 进行了初步工艺探索。结果表明：①原矿固定碳含量为70.29%，为主要有价元素，属低碳石墨；碳主要以石墨、碳酸盐和有机碳等矿物形式存在，含量分别为70.29%、4.21%和2.80%；矿石呈钢灰色，细晶质鳞片变晶 结构，致密块状构造，网脉状构造，可见白色网状方解石、石英细脉及斑点状星散分布的方解石-石英集合体，主要矿物石墨、石英、方解石、绢云母、黄铁矿的含量分别为70%、15%、8.0%、5.0%、1.0%，石墨与脉石 矿物嵌布关系较为复杂。②依据原矿工艺矿物学特性，结合隐晶质石墨选冶提纯工艺现状，初步采用阶段磨矿、阶段选别工艺，以乳化煤油为捕收剂，MIBC为起泡剂，水玻璃为抑制剂，经过“2次粗选、7次精选和1次 扫选”获得固定碳含量为87.40%、回收率93.11%的石墨精矿，精矿产品可用作铸造材料、耐火材料、电极糊等原料。若要进一步获得高品质石墨精矿，可考虑采用“浮选+化学提纯”的联合工艺。

地质与测量

老挝巴乌县怀亮金矿地质地球化学特征及找矿预测

薛云松, 李祥涛, 周伟

2021, 50(03):  153-163. 

摘要 ( 365 )   PDF (2816KB) ( 891 )  

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老挝巴乌县怀亮金矿区地处云南三江成矿带的南延地段，属于热液型铅锌矿、火山沉积型铜矿、斑岩型-岩浆热液型铜金矿和沉积型钾盐矿床的重要成矿带。为查明矿区铜金多金属矿的资源潜力，结合地 质、遥感、物化探及探矿施工等工作成果，探讨了怀亮金矿形成的地质背景、矿区地质特征、矿床地质及地球化学特征、成矿模式等，并圈定了3处找矿靶区，即西部找矿靶区（Ⅰ）、东部找矿靶区（Ⅱ）和南部找矿 靶区（Ⅲ）。西部找矿靶区（Ⅰ）面积约13.63 km2，发育两条断裂构造，圈定了HT1、HT2、HT4、HT5、HT6号化探综合异常，发现了怀磊沟金矿点，探槽、剥土揭露了7条金矿化体，矿化主要赋存于蚀变绢云千枚岩、 闪长岩、灰岩等浅变质岩与岩体接触边部，预测靶区金矿找矿潜力较大。东部找矿靶区（Ⅱ）面积约5.18 km2，圈定了HT3号化探综合异常，在石英破碎带中发现了2条铜矿化脉，围岩为安山岩，预测靶区具有一定的 金（铜）矿找矿潜力。南部找矿靶区（Ⅲ）面积约1.88 km2，见一条NE—SE向断裂从区内西侧经过，发现了怀卡金矿点，探槽、剥土揭露了2条金矿化体（带），矿化主要赋存于蚀变安山岩中，预测靶区具有较好的金 矿找矿前景。推断矿区矿体的形成可能与地层岩性、岩体或断裂构造有关，矿床类型为构造蚀变—中低温热液型矿床。在上述分析的基础上，从地球化学、构造、围岩蚀变、矿物组合等角度总结了找矿标志，以期为 三江成矿带金矿找矿起到一定的启示作用。

基于光谱联合分析的鞍山式铁矿原位测定方法

刘善军, 虞茉莉, 王东

2021, 50(03):  164-168. 

摘要 ( 250 )   PDF (1735KB) ( 714 )  

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铁矿组分含量对衡量铁矿石品质优劣具有重要意义。传统的测定方法存在周期长、操作复杂、工作量大、效率低等不足，而目前的光谱原位测试一般仅使用单一光谱范围，难以确定铁矿石中所有组分的含 量。选取鞍山式铁矿石作为试验样品，对样品进行了反射光谱与发射光谱的联合测试分析，并应用高光谱分析技术对矿石中的组分含量进行了定量反演。结果表明：通过将试验样品的反射光谱与发射光谱进行联合分 析与建模，可以反演出样品中Fe3O4、Fe2O3、SiO2各组分的含量以及铁品位、磁性率等重要指标；然后将所建模型应用于矿区现场分析与验证，得到的铁矿分布情况与矿区现场铁矿富集情况基本一致，全铁品位平均 预测误差为3.5%，效果较好。所提出的光谱联合分析方法具有原位测试、操作方便、速度快、效率高、时效性强、无污染等优点，在将来进一步优化模型的基础上，减小测试误差，为以后鞍山式铁矿原位测试和岩矿 智能感知，以至于无人采矿、智能采矿和智能配矿提供了新的技术支撑。

机电与自动化

基于MATLAB和FLAC3D的开采沉陷仿真教学实验系统研发

王磊, 滕超群, 江克贵

2021, 50(03):  176-183. 

摘要 ( 464 )   PDF (4749KB) ( 785 )  

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矿山开采岩层移动与地表沉陷机理及规律是《矿山开采沉陷学》的核心基础理论，其相关教学内容复杂且抽象，是课程教学的重点和难点。针对常规教学方法课堂效果差，且现有开采沉陷计算机仿真教学 存在诸多不足，综合矿山开采沉陷原理与方法、现有矿山开采沉陷研究热点问题以及前沿仿真教学设计方法，利用MATLAB和FLAC3D平台研发了矿山开采沉陷仿真教学实验系统。系统主要包括两个模块：①基于MATLAB 和FLAC3D耦合的岩层移动机理仿真模块。该模块针对矿山开采岩层移动相关教学内容，通过对MATLAB数值计算与表达功能和FLAC3D数值模拟功能的互补耦合，实现了对岩层移动机理和岩层移动规律的仿真。②基于 MATLAB GUI的地表沉陷规律仿真模块。该模块针对矿山开采地表沉陷相关教学内容，基于MATLAB GUI开发了开采沉陷预计原理仿真、智能参数反演原理仿真和开采沉陷规律仿真3个地表沉陷规律仿真子模块，实现了对 地表沉陷时空演化规律的仿真。所开发的系统界面友好，操作简捷，通过人机交互界面与系统进行交流，可以让学生充分理解并掌握岩移机理和规律、开采沉陷原理，以及开展相关预计参数求解等创新性实验，从而 有效提高教学质量和效果。教学实践表明：所构建的教学实验系统可以极大地提高学生的理解能力，培养学生的创新精神和学习兴趣，可有效解决《矿山开采沉陷学》教学的瓶颈问题。

安全与环保

基于属性识别理论的金属矿山采空区塌陷灾害风险评估

靳昊, 陈彦好, 周宗青, 成帅, 孙子正, 商成顺, 王超

2021, 50(03):  184-190. 

摘要 ( 300 )   PDF (1888KB) ( 941 )  

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采空区塌陷灾害风险评估是保证矿区安全生产的关键，基于改进的属性数学理论建立了采空区塌陷危险性评价模型，评估了采空区塌陷灾害的风险等级。首先选取地质因素、力学性质、空区参数和施工因 素作为属性评价的一级指标；其次利用重要性原则及可获取的难易程度，将4个一级指标划分为14个二级指标；然后利用层次分析法对属性评价指标分配权重，进行属性测度分析，通过构建各评价指标的属性测度函数 来计算单指标属性测度并改进综合属性测度；最后，将数值模拟方法应用于采空区塌陷风险评估中，利用FLAC3D软件建立了采空区及其围岩的三维仿真模型，分析了塑性区的分布规律。根据上述思路，基于构建的风 险评价体系和置信度准则，对弓长岭矿区现场参数进行了工程验证，评估的塌陷危险性等级为C2，表明该采空区具有中等危险性，评价结果与现场实际条件吻合较好，验证了该评价模型的可靠性。

高深直溜井返尘密闭抽尘净化技术研究

邹常富

2021, 50(03):  191-197. 

摘要 ( 284 )   PDF (3670KB) ( 692 )  

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金属矿山高深直溜井卸矿作业返尘浓度大、持续时间长、污染范围广，对作业人员危害严重，为解决高深直溜井卸矿口返尘污染问题，针对溜井卸矿作业工艺特点及生产现状，分析了溜井卸矿返尘特点， 研究了溜井卸矿后返尘产生的诱导风量。基于溜井返尘特点和诱导风量的研究，提出了溜井卸矿口采用密闭抽尘净化的治理措施，并结合Fluent软件数值模拟，针对密闭控尘关键技术和抽尘风量开展了深入研究，改 进了溜井口密闭控尘方式，确定了抽尘风量。针对溜井卸料作业面连续作业的特点，提出了一种大断面开放空间溜矿卸料作业面气幕控尘新技术，结合刚性密闭系统，实现了溜井口的全密闭控尘。结合夏甸金矿高深 直溜井生产现状，对溜井卸矿密闭抽尘净化技术进行了应用。结果表明：治理后，溜井口总粉尘浓度由378.3 mg/m3降至5 mg/m3，降尘效率为98.7%，呼吸性粉尘浓度从133.3 mg/m3降至3 mg/m3，降尘效率达97.7%， 控除尘效果较好，治理前后溜井口周围环境对比明显。研究表明：气幕控尘与刚性密闭相结合的全密闭系统较好地实现了大断面开放空间溜矿卸料作业面的透明密闭控尘，配套使用适宜处理风量的高效湿式除尘器， 有助于解决高深直溜井返尘污染的难题。

头顶尾矿库溃坝下游平原区防护措施优选研究

李姝景, 刘晓峰, 武立功, 肖利兴, 姚 池, 姜清辉

2021, 50(03):  198-205. 

摘要 ( 332 )   PDF (3838KB) ( 759 )  

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头顶尾矿库安全风险巨大，极易引发重大安全事故，因此，对该类尾矿库溃坝泥石流演进过程和下游防护措施进行研究具有重要意义。针对下游为开阔平原地形的尾矿库，通过模型试验与数值模拟两种方 法，研究了在不同下游拦挡坝布置形式下，坝体下游各位置的泥沙淤积厚度以及淹没范围，在此基础上对下游防护拦挡坝的布置形式进行了优选。通过分析溃坝后下游泥沙淤积厚度以及淹没范围，得出：①拦挡坝具 有拦挡和导流的双重作用，其中导流又分为横向导流和纵向导流。②坝体角度不同，拦挡坝发挥的作用不同：坝体夹角越大，表现为拦挡作用越明显；坝体夹角越小，表现为导流作用越明显。③坝体夹角为128°的拦 挡坝为最优防护措施，原因在于该坝型的折角可减缓下泄泥沙对坝体的冲击力，并且该坝型的双向导流作用增大了下泄泥沙的流动范围，降低了下游泥沙淤积厚度，能够使泥沙有效地排到周围，减小对下游居民的危 害。研究成果可为下游尾矿库防护措施优选提供决策依据。

Co-g-C3N4/La-TiO2复合材料光催化降解废水中乙基黄药

张亚宣, 姚振龙, 汪遵盛, 汪存会, 欧阳二明

2021, 50(03):  206-213. 

摘要 ( 351 )   PDF (3730KB) ( 803 )  

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为了降解选矿废水中残留的浮选药剂乙基黄药，采用溶胶-凝胶法制备了一种复合型光催化材料Co-g-C3N4/La-TiO2，通过SEM、XRD、UV-Vis、光致发光光谱和XPS等对样品的形貌、晶型结构、光化学性质 和表面化学性质进行表征，研究了催化剂用量、模拟废水pH、乙基黄药初始浓度和时间对光催化效果的影响，并利用活性自由基捕捉试验确定光催化过程中起作用的活性基团。结果表明：Co-g-C3N4/La-TiO2中La和Co 以La3+和Co2+形式存在，其禁带宽度减小，吸收带边红移，光催化效率较高。在催化剂投加量为1 g/L，乙基黄药浓度为60 mg/L，pH为10的条件下，光催化60 min后乙基黄药的降解率达到了99.1%。空穴（h+）、羟基 自由基（·OH）、超氧自由基（·O2-）都在光催化氧化降解乙基黄药的过程中起到了重要作用，对光催化的贡献程度为：·OH＞h+＞·O2-。

尾矿藻-蒙脱石体系吸附模拟废水中Cd（Ⅱ）试验研究

夏令, 谭佳琦, 吴丽, 宋少先

2021, 50(03):  214-220. 

摘要 ( 213 )   PDF (2854KB) ( 723 )  

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矿山废水含有镉等多种重金属离子，具有高毒性，将其直接排放将对周围水体和土壤造成严重污染并危害人类健康。以蒙脱石和分离自铅锌矿尾矿库的高重金属离子耐受性尾矿藻（Didymogenes palatina XR）形成的体系为研究对象，探究了尾矿藻-蒙脱石体系对模拟含镉废水中Cd（Ⅱ）的吸附效果，利用扫描电镜观察尾矿藻-蒙脱石体系表面特征，通过FTIR和XPS确定了样品表面官能团种类并分析了吸附机理。结果表 明，在溶液pH为5.5时，单一尾矿藻和蒙脱石的饱和吸附量分别为97.21 mg/g和40.57 mg/g，相同试验条件下，质量比为1∶5的尾矿藻-蒙脱石体系饱和吸附量为60.07 mg/g，与理论吸附量50.01 mg/g相比，提高了 20.12%。尾矿藻细胞表面的特征基团在体系固定镉的过程中起到了至关重要的作用，其中与磷相关的基团不仅参与了体系对镉的固定，也参与了尾矿藻-蒙脱石体系的形成。在蒙脱石中掺入尾矿藻形成尾矿藻-蒙脱石 体系，并将其用于含镉模拟废水的处理，不仅提高了试样对Cd（II）的最大吸附能力，还增强了样品修复矿山废水过程中的稳定性，研究结果对含镉矿山废水的修复处理具有重要意义。