金属矿山

刘善军王东毛亚纯宋亮丁瑞波刘海琪

2021, 50(07): 1-15.

摘要 ( 249 )

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随着新时代背景下的大数据、云计算、人工智能等先进技术的兴起，我国矿山正在由过去的机械化、数字化发展阶段逐步向智能化阶段迈进，智能化矿山或智慧矿山应运而生。传统的岩矿测试方法由于存在工作量大、效率低、周期长等缺陷，已成为智能矿山建设的瓶颈，研发新的岩矿测试技术已成为现代智能矿山建设的必由之路。在分析目前岩矿测试技术现状及存在问题的基础上，提出了基于光谱分析的岩矿智能感知技术，简称岩矿光谱智能感知技术。该技术具有原位测试、非接触、周期短、工序简单、经济高效和智能化特点，并可以识别矿岩中不同矿物的成分及其含量。结合课题组的科研实践，分析了该技术目前发展现状，指出加强岩矿光谱库建设、完善和发展现有光谱分析算法、提高光谱理论研究水平，从而提高岩矿识别与定量分析精度，将是未来科研工作的主方向，加强软硬件的集成化研究和应用化研究则是该技术落地的关键所在。

铝灰的处理技术、环境评价及相应管理政策

沈凌峰王丽徐芮吕斐

2021, 50(07): 16-26.

摘要 ( 598 )

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铝灰是制铝工业生产过程中产生的有毒有害固体废弃物，一方面含有大量的金属铝及铝的化合物，具有较高的工业回收和再利用价值；另一方面常含有Cr、Cd、Pb等重金属元素和F-、Cl-、CN-等有害离子，在污染土壤的同时，还会随着重金属元素和有害离子迁移导致地下水污染。随着我国2020年铝灰产量进一步上升，寻求经济绿色的铝灰回收方法、恰当的环境评价方法和合理可行的管理政策迫在眉睫。从铝灰处理方法、环境评价方法和铝灰管理政策3个方面总结了我国处理铝灰的方法、面临的难题和未来发展方向。现阶段而言，国内外铝灰处理方法主要分为铝灰回收、无害化处理和资源化利用，其中铝灰回收又分为火法回收和湿法回收。其中火法的无盐回收法，不引入盐类添加剂，污染较小、回收率较高，在未来有很大的应用空间；铝灰资源化是以铝灰为主要原料制备建材和药剂，由于材料成本较低、性能优越，对环境的污染少，因而具有广阔的应用市场和发展前景。环境评价方法则是以《土壤环境（试行）评价标准》（HJ 964—2018）和《地下水环境评价标准》（HJ 610—2016）为基础，结合多种统计方法给出包括环境变化趋势、承载上限等在内的评价结论，是具有实际意义的科学的评价方法。铝灰管理政策是从国家法规、地方政策和部分企业政策的角度出发，介绍了铝灰危害性和当前堆积管理政策，给企业未来政策制定提供了借鉴。总而言之，从铝灰处理、环境评价和管理政策不难看出，科研和生产势必要紧密结合，推动铝灰处理方法朝着绿色无毒、综合利用的方向前进。

深部坚硬矿体高频破碎锤非爆机械化开采试验

姚金蕊李夕兵孙立成王梅姚华王清平黎文斐王少锋

2021, 50(07): 27-33.

摘要 ( 159 )

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随着深部硬岩矿山开采深度不断增加，钻爆法逐渐无法满足矿山开采要求。国内外提出了机械切割的破岩方式应对深部开采所带来的挑战，并在煤矿开采和隧道开挖等领域得到广泛应用。为探究非爆机械化开采在深部硬岩矿山中的应用，通过挖掘机载高频破碎锤开挖深部坚硬矿体进行机械开采试验。试验期间，通过数字钻孔电视监测试验区域松动区范围，并记录每日开采时间、破碎锤和挖掘机状态、矿柱形貌、采矿量、剥落矿石块度、粉尘情况、顶板情况以及破碎锤尖部抖齿磨损情况，通过上述参数分析机械开采在深部硬岩矿山中的应用效果。试验结果表明：试验矿柱的松动区平均厚度达2.59 m，在该范围内开挖矿柱效率较高；试验中，整体切割工效可以达到50.6 t/h，切槽后开挖矿柱的切割工效可以达到158.2 t/h，证明了非爆机械化开采在深部硬岩矿山中应用的可行性；此外，机械开采还具有工时利用率高、剥落矿石块度小、粉尘少、开挖扰动小等优点。

基于BP神经网络的矿石非计划贫化预测

赵兴东牛佳安汪为平, 肖益盖, 孙国权, 李连崇吕祥锋

2021, 50(07): 34-39.

摘要 ( 196 )

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为了消除等效线性超挖（Equivalent Linear Overbreak Slough，ELOS）经验图表法估算矿石非计划贫化的局限性，采用BP神经网络算法，以采场稳定指数、水力半径、钻孔平均偏斜量和炸药单耗为输入变量，以量化矿石非计划贫化的等效线性超挖深度为输出变量，建立了隐含层神经元节点数为6的3层BP神经网络预测模型。经过120组样本数据模型训练和样本测试，BP神经网络预测模型的拟合度为0.987 42、均方误差为9×10-5，预测的相对误差约6%，形成了矿石非计划贫化预测方法。应用BP神经网络非计划贫化模型对三道桥铅锌矿试验采场进行了矿石非计划贫化计算。结果表明：基于BP神经网络的矿石非计划贫化计算值为0.717 m，与现场实测值（0.7 m）相比，其相对误差为2.4%，优于经验图表法和数值模拟分析法的计算结果（0.80 m和0.55 m），可用于实际矿山的矿石非计划贫化预测。

含缓倾软弱夹层矿山高边坡滑动面位置与空间形态反演

胡斌, 刘杨, 常书祥, 李京, 贾雅兰,

2021, 50(07): 40-49.

摘要 ( 117 )

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滑动面确定是边坡治理中的关键问题，传统的勘探技术在滑动面勘测识别确定过程中往往存在耗时、耗力、对坡体造成损伤、具有安全隐患等问题。为克服传统滑动面确定方法的局限性，以四川黄山含缓倾软弱夹层石灰石矿山高边坡为例，在边坡应急治理条件下，基于工程地质分析法、空间解析几何法、极限平衡法及强度折减法的综合应用，提出了一种以工程地质分析法为前提判断，空间解析几何法与极限平衡法为计算分析手段，强度折减法为检验保证的滑动面反演方法。首先根据工程地质分析判断出边坡整体及局部的破坏模式，其次利用空间解析几何法确定了滑坡体前后缘位置滑动面的空间形态，最后采用极限平衡法对边坡稳定性系数反复试算，进而反演出滑动面的具体位置，并基于有限元强度折减法对滑动面反演结果进行了分析验证。结果表明：边坡整体沿软弱夹层滑动，前后缘位置为圆弧滑动破坏，滑动面位于775 m平台到软弱夹层垂直距离为26 m的位置；有限元强度折减法计算的边坡稳定性系数为1.00，与滑动面反演结果基本一致，验证了该方法的可行性和准确性。研究结果为边坡滑动面的确定提供了一种新思路，对于类似边坡滑动面快速识别与确定及危岩体的应急治理具有一定的借鉴意义。

低渗砂岩型铀矿液态CO₂相变致裂增透高效开采新模式

白鑫, 骆桂君王艳曾晟薛希龙冯倪立

2021, 50(07): 50-57.

摘要 ( 170 )

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安全稳定的铀资源供应，对于保障国家安全、促进核工业健康可持续发展具有重要的意义。针对我国低渗透性砂岩型铀矿在地浸开采中渗透性低、浸出困难的技术难题，提出了低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透高效开采技术模式，即采用液态CO2相变致裂技术，在地浸采铀抽、注液孔之间产生大量的联通裂隙，提高低渗透铀矿的渗流能力。采用理论方法计算了液态CO2相变致裂影响半径，建立了液态CO2相变致裂增透地浸开采流程，系统进行了低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透高效开采技术特征研究。结果表明：低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透技术影响半径为6.53 m，该技术能够实现三维应力条件下岩体致裂破坏，能够有效增加岩体损伤裂隙网络分布，具有破岩致裂增透、降低化学沉淀及经济可行性。研究结果为有效解决低渗透性造成的砂岩型铀矿地浸开采“难注、难采、低回收率”等难题提供了新途径。

阶段嗣后充填法采场应力与变形规律及稳定性研究

胡超丁成功金长宇东龙宾陈五九

2021, 50(07): 58-65.

摘要 ( 123 )

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某铁矿采用阶段空场嗣后充填法开采，目前-450 m首采中段的回采工作即将结束，拟在-390 m新中段的开拓中将阶段高度从原来的60 m提高到90 m，阶段高度提高了50%。为了研究急倾斜厚大矿体在阶段空场嗣后充填法开采条件下的应力变形规律，采用相似材料试验和数值模拟相结合的方法，考虑了首采中段和多盘区对新中段回采充填的影响，通过分析得到了采场矿柱和围岩的应力与变形规律。结果表明：在阶段高度提升后的新中段回采充填过程中，矿柱被揭露后矿柱内的应力会大幅增加，并随应力集中程度增加而导致矿柱的剪切破坏；采场内最大变形出现在中间盘区矿房顶板，最大主应力及塑性区主要出现在中间矿柱的中下位置，最大主应力、沉降变形及塑性区呈中间大两边小的对称性分布，最小主应力出现在两边矿房顶角处；盘区矿房采用间隔回采形成的最小主应力和沉降变形小于顺序开采，矿房的回采顺序对最大主应力的影响较小；随着矿柱宽度增加，采场内最大最小主应力、变形值及塑性区范围呈逐渐减小的趋势。研究成果对国内外采用空场嗣后充填法开采的同类型矿山具有借鉴意义。

掺石灰石粉的混合骨料充填料浆配比优化研究

何建元温震江王永定王虎高谦李海李宏业

2021, 50(07): 66-72.

摘要 ( 143 )

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针对金川矿山采用的废石-棒磨砂混合粗骨料级配不良，导致充填料浆离析的问题，通过掺石灰石粉来改善骨料级配，进一步改善充填效果。对骨料进行了物化分析，在此基础上开展了混合骨料粒径级配分析，并进行了掺石灰石粉混合骨料充填体强度试验和料浆管输特性试验；根据试验结果采用BP神经网络建立模型对充填体强度和料浆管输特性进行预测，并进行了混合骨料充填料浆配比优化。研究表明：掺入适量的石灰石粉，不仅能有效改善粒径级配，提高充填体强度，而且能提高充填料浆流动性，对充填料浆管输特性有益，能明显改善充填效果；充填料浆优化配比为胶凝材料添加量310 kg/m3，石灰石粉掺量12.3%，料浆质量浓度80%，经过工业充填时取样验证，其塌落度、稠度、泌水率以及3 d、7 d和28 d抗压强度分别为25.41 cm、9.31 cm、6.7%、2.7 MPa、5.1 MPa和10.6 MPa，均满足矿山工业充填的要求，并且单位充填成本较原来降低了21%。

浅孔留矿法与同步充填留矿法放矿过程力链演化特征比较

刘恩江陈庆发刘军

2021, 50(07): 73-82.

摘要 ( 151 )

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相较于浅孔留矿法，由于同步充填留矿法在大量放矿前预先铺设柔性隔离层，造成放矿规律出现重大改变。基于两种采矿方法的共性，借助离散单元软件，开展了浅孔留矿法与同步充填留矿法放矿过程矿石散体力链演化特征的对比研究。结果表明：两种采矿方法放矿过程中，强接触占比与力链接触占比随着放矿次数增加，呈现出的变化规律也不尽相同；力链数量随着放矿次数增加也呈现出不同的变化规律，但力链长度的概率分布规律却高度一致，均呈指数形式减少；相较于浅孔留矿法，虽然同步充填留矿法放矿过程中矿石散体内部力链强度波动幅度较小，但在不同放矿节点条件下矿石散体内部力链强度的概率分布均先呈指数形式上升再呈指数形式下降，呈现出相同的变化规律；放矿过程中，矿石散体内部力链方向分布均呈现出明显的阶段性变化，且各阶段内力链方向变化规律、力链方向分布各向异性程度表征参数变化规律各不相同。研究成果对同步充填留矿法放矿过程矿石流动规律的研究具有一定的借鉴意义。

铁矿充填剩余空区地表建筑建设适宜性评价方法

郭文砚, 陈清通, 贾新果, 王志杰,

2021, 50(07): 83-88.

摘要 ( 191 )

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为了评价张马屯铁矿采空区充填剩余空区地表建设的适宜性，通过现场实测、理论分析和经验类比相结合的研究方法，分析了小片采空区、连片采空区和上下两层采空区3种不同类型充填剩余空区的顶板稳定性，划分了地表不同程度残余变形区域，研究了建筑物载荷影响深度与覆岩破坏高度的相对关系，分析了地表监测点沉降特征，评价了建筑建设适宜性，并提出了建设场地安全保障措施。研究表明：张马屯铁矿剩余空区顶板稳定，不会发生大面积塌陷，建设场地地表75.8%区域内建筑受到I级轻微损坏变形，15.6%区域内建筑受到Ⅱ级轻度损坏变形，危险程度较低，地表新增360 kPa建筑荷载对剩余空区稳定性无影响，地表整体沉降较小，剩余空区稳定性较好，建设场地进行工程建设（建筑高度36 m以下）的适宜性较好。

预裂爆破成缝宽度与线装药密度关系试验研究

王亚强杨海涛, 李晨马海洋李二宝,

2021, 50(07): 89-95.

摘要 ( 349 )

PDF (2295KB) ( 694 )

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随着我国露天矿山高台阶陡帮开采工艺的应用，预裂爆破控制技术成为保护边坡、控制爆破振动次生灾害的重要手段。为了对矿山临帮区域的预裂爆破关键工艺参数（线装药密度）及不同线装药密度下的预裂成缝宽度进行精确计算，以乌山铜钼矿为例，结合岩体破坏判据及炸药爆炸压力作用规律，对预裂爆破线装药密度计算公式进行了理论推导，得出预裂孔开裂及预裂缝贯通时的线装药密度理论公式。结合矿山典型岩性——黑云母花岗岩物理力学测试参数，计算得出矿山典型岩石开裂及预裂缝贯通时的线装药密度分别为0.196 kg/m、0.528 kg/m。通过数值模拟及回归分析，讨论了线装药密度与预裂爆破成缝宽度之间的关系，选取线装药密度0.50、0.54、0.57、0.60 kg/m 4种方案，对预裂孔自起爆至形成贯通裂缝全过程的网格单元失效情况进行了统计，结果表明：线装药密度为0.5~0.6 kg/m时，预裂缝宽度与线装药密度可用如下函数关系描述：y=-172x2+213x-60 （R2=0.98），且预裂缝宽度随着线装药密度增加而增大。在试验矿山开展了现场预裂爆破试验，并对预裂缝后方30 m处的爆破振动情况进行了监测。结果表明：贯通的预裂缝后方30 m 处综合减振率达31.3%以上；未贯通的预裂缝存在沾帮联结现象，且减振效果明显降低，相对于预裂缝贯通时，减振率降低了4.3%~5.6%；当预裂缝贯通后，线装药密度进一步增加0.06 kg/m，降振率仅提高了1.3%，进一步分析认为：当预裂缝完全贯通后，继续增大线装药密度对降振效果的提升意义不明显。

基于无人机航测技术的露天矿山采空区精细化验收

张兵兵许龙星张璞张岗涛

2021, 50(07): 96-101.

摘要 ( 202 )

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传统的露天矿山采空区处理效果验收以经验法为主，从塌落的整体形态进行宏观分析，存在一定的局限性，难以准确判定实际效果。为了更高效地评价采空区处理效果，提出了采用低空无人机航测技术实现采空区精细化验收，其为非接触性测绘方式，具有安全性好、精度可靠、效率较高等优势。分析了采空区精细化验收的内涵，在大宝山矿北部649 m平台遗留的盲采空区处理阶段进行了应用。采用搭载高清单镜头的大疆精灵4 RTK小型无人机实现航高100 m的5向倾斜摄影测量，较好地获取了盲采空区爆前和爆后的两期三维模型信息，精度校验满足1∶500地形图制图要求。利用南方IData软件实现盲采空区范围线与三维模型的套合，计算得到了爆破后的盲采空区充填相对高度增加率为110%~200%。结合多角度航拍影像及实际挖装作业情况，验证了盲采空区得到了有效处理。实践表明：低空无人机航测技术在精细化验收露天矿山采空区处理效果方面，具有一定的适用性。

东鞍山铁矿强化细粒铁矿物回收新技术研究

杨光周立波, 李文博, 张东袁立宾韦智杨峰,

2021, 50(07): 102-109.

摘要 ( 141 )

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针对东鞍山烧结厂强磁选作业尾矿铁品位偏高，现有的强磁设备不能有效回收细粒铁矿物的问题，在强磁给矿样品工艺矿物学研究基础上，基于聚团分选理论，通过聚团强磁选试验详细考察了分散剂及淀粉用量、强磁分选参数等因素对微细粒铁矿强磁分选效果的影响，通过混磁精矿反浮选试验考察了选择性聚团预处理对反浮选分选指标的影响。聚团强磁选试验结果表明：在水玻璃用量为500 g/t、DLA用量为250 g/t ，搅拌转速为900 r/min、搅拌时间为5 min、矿浆pH值为10.0、冲次为170次/min、矿浆流速为120 mL/s、磁选背景磁感应强度为1.0 T的条件下，可获得铁品位为47.65%、铁回收率为71.54%的磁选指标，与不添加药剂调浆相比，磁选作业铁回收率提高了4.58个百分点，选矿效率提高了2.42个百分点。混磁精矿反浮选试验结果表明：与常规高梯度强磁选—反浮选工艺相比，采用选择性聚团—高梯度强磁选—反浮选工艺最终获得的精矿品位变化不大，而混磁精矿铁回收率提高了2.05个百分点，最终浮选精矿铁回收率提高了4.37个百分点。

齐大山西石砬子赤褐铁矿工艺矿物学研究

刘应志, 张淑敏, 李艳军, 袁帅,

2021, 50(07): 110-114.

摘要 ( 165 )

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为了提高西石砬子赤褐铁矿选别效果，通过化学多元素分析、XRD分析、铁物相分析等手段，对有代表性的矿石进行了系统的工艺矿物学研究。结果表明：①齐大山西石砬子赤褐铁矿TFe品位27.88%，主要脉石成分SiO2含量为55.65%，有害成分P、S含量分别为0.006%、0.005%。②矿石中金属矿物主要为赤铁矿和磁铁矿，褐铁矿少量、黄铁矿微量；非金属矿物主要为石英，此外，还有少量绿泥石和白云母。矿石中的铁主要为赤、褐铁矿，其次为磁性铁。③矿石结构为自形—半自形晶结构、假象结构、残余结构及交代结构；矿石构造主要为条纹状构造和浸染状构造。④矿石中原生赤铁矿与磁铁矿相互嵌布，磁铁矿氧化蚀变生成假象赤铁矿，次生赤铁矿呈斑点状、细脉状、网脉状和蛛丝状分布在磁铁矿中。赤铁矿与磁铁矿呈不混溶连晶颗粒，二者彼此难以解离，可一起回收。矿石中少量褐铁矿呈细脉状填充在赤铁矿粒间及内部，与赤铁矿的嵌布关系复杂。⑤石英主要以自形粒状集合体产出，嵌布粒度细，粒间嵌布有少量细粒绿泥石、白云母。⑥磁铁矿和赤铁矿以中粒嵌布为主，细粒级含量大，-0.038 mm粒级中分布率高达20.22%，较难完全单体解离，易流失于尾矿中，回收难度大。

安徽某铁硫铜多金属矿石综合回收试验研究

王志丰李国栋, 彭贵雄陈杜鹃

2021, 50(07): 115-118.

摘要 ( 133 )

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安徽某含铜铁矿石为典型的多金属伴生矿，矿物间共生密切，嵌布关系复杂。矿石中金属矿物主要为磁铁矿，少量黄铁矿、黄铜矿及磁黄铁矿等；非金属矿物主要为蛇纹石、透辉石及透闪石等。为综合回收矿石中的有价组分，在条件试验的基础上，采用铜硫混合浮选—铜硫分离—混浮尾矿磁选的工艺流程处理该矿石，全流程试验最终可获得Cu品位22.18%、Cu回收率76.85%的铜精矿，S品位43.29%、S回收率45.71%、 Co品位0.43%、Co回收率45.04%的硫精矿，及Fe品位62.36%、Fe回收率93.09%、含S 0.18%的铁精矿。试验指标良好，伴生组分Co在硫精矿中有效富集，实现了有价金属的综合回收。

内蒙古某金矿尼尔森重选—低氰浸出试验研究

朱一民, 葛文成, 张淑敏, 杨新华刘杰,

2021, 50(07): 119-123.

摘要 ( 156 )

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内蒙古某金矿含金2.83 g/t，目前采用氰化钠浸出—树脂吸附工艺提金，浸渣总氰含量高达50 mg/kg。为降低氰化物用量，使得浸渣氰化物浓度达到充填技术标准，采用尼尔森重选—重选尾矿低氰浸出工艺对内蒙古某金矿进行提纯试验研究，重点考察重选尾矿的磨矿细度、金欣用量、氧化钙用量、液固比及浸出时间对浸出效果的影响。结果表明：①在磨矿细度为-0.043 mm占87%、分选G值为80 G、流态化水量为3 L/min、给矿浓度为50%的条件下，采用“1粗2扫”工艺流程进行尼尔森重选，金累计回收率达到55.91%，金累计品位为35.48 g/t，重选尾矿含金1.34 g/t。②对重选尾矿进行低氰浸出条件试验，确定适宜的磨矿细度为-0.043 mm占79%，氧化钙用量为5 kg/t，金欣用量为1 200 g/t，浸出时间为36 h，液固比为1.5 mL/g，此时金浸出率为91.88%，重选—浸出工艺流程综合回收率达96.42%；在上述条件下，采用树脂吸附处理贵液，金吸附率为86.94%，合计重选—浸出—吸附全流程的金综合回收率为91.13%，指标良好。试验最终获得的浸渣总氰浓度为0.50 mg/kg，达到尾矿充填技术标准。

青海某难处理含砷金矿石工艺矿物学研究

韩云翔, 杨洪英, 佟琳琳, 张忠辉李伟

2021, 50(07): 124-129.

摘要 ( 127 )

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青海某难处理含砷金矿矿石性质较为复杂，产出的金精矿金品位及回收率均较低。为充分掌握矿石性质、提高金品位及回收率，利用偏光显微镜、场发射扫描电子显微镜（SEM）等手段对矿石进行了系统的工艺矿物学研究。结果表明：①不同矿区金品位分布极不均匀，平均Au品位3.0 g/t；矿石中主要金属矿物为黄铁矿，少量闪锌矿和方铅矿以及微量黄铜矿，并且含有少量毒砂，主要非金属矿物为石英和长石，以及部分绿帘石、透辉石、绢云母、方解石。②矿石中金矿物主要为含量81.58%的银金矿，其余为含量14.80%的自然金与含量3.62%的金银矿；矿石中金矿物颗粒细小，细粒金占93.39%，微粒金占6.64%，最大粒径为31 μ m，最小粒径为2 μm，平均粒径为10 μm；金矿物的赋存状态有包裹金、晶隙金和裂隙金3种，包裹金占79.30%，晶隙金占12.76%，裂隙金占7.94%；金矿物的形态以圆粒状为主，其余为长条状与不规则状。③矿石中主要载金矿物为黄铁矿和少量毒砂，相比理想黄铁矿中铁含量，矿石中普通黄铁矿与载金黄铁矿中Fe含量分别低2.06个百分点和2.66个百分点，表现出低铁高硫的特征；普通毒砂与载金毒砂中的Fe、As含量相较于理想含量低，其中普通毒砂Fe、As含量分别低1.65个百分点、3.30个百分点；载金毒砂Fe、As含量分别低0.50个百分点、6.15个百分点，普通毒砂与载金毒砂中S含量分别比理想含量高4.28个百分点和6.65个百分点。④ 矿石中主要载金矿物为黄铁矿，且金的粒度为微细粒，建议通过细磨提高黄铁矿的单体解离度，同时强化黄铁矿的捕收，以进一步增加金的回收率。

抑制剂EMY-01在高黏土型黄铁矿浮选分离中的应用

赵开乐, 闫武, 杨伟卫顾帼华康博文, 邓建, 高志勇

2021, 50(07): 130-134.

摘要 ( 126 )

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黏土矿物主要包括高岭石、叶蜡石、蒙脱石、绿泥石、滑石等层状结构铝硅酸盐矿物。这些矿物通常硬度低，在磨选过程中易浮易泥化，恶化目的矿物的浮选环境。易浮黏土矿物的新型高效选择性抑制剂的开发和应用，是高黏土型矿石稳定有效选别的技术关键。针对西南某高黏土型黄铁矿的硫硅浮选分离，基于黏土矿物的结构性质，研发了非硫化物铝硅酸盐脉石的专属抑制剂EMY-01和“捕收剂抑制剂作用顺序调控 —强化选择性抑制”浮硫工艺。条件试验结果表明，当矿石中-0.045 mm粒级占91.16%，抑制剂EMY-01用量为900 g/t时，可以取得较好的试验结果。在此基础上进行的闭路试验结果表明，以EMY-01为抑制剂可以获得S 品位50.16%、S回收率97.12%的高纯硫精矿，说明采用EMY-01为抑制剂可以实现高黏土含量型硫化矿石的有效开发利用。

捕收剂CTAB对一水硬铝石与高岭石的浮选差异及其分子动力学模拟

温彦龙张素红

2021, 50(07): 135-141.

摘要 ( 143 )

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为了研究季铵盐类捕收剂对铝土矿反浮选的影响，以十二胺（DDA）为参照捕收剂，考察了十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对一水硬铝石和高岭石浮选回收率的影响，并通过FTIR分析、Zeta电位检测、吸附量测定以及分子动力学模拟对作用机理进行了系统的分析。浮选试验结果表明，CTAB浮选分离效果优于DDA，在pH=4、CTAB浓度为2×10-4 mol/L时，纯矿物浮选试验一水硬铝石和高岭石浮选回收率相差51.70个百分点，人工混合矿试验获得了Al2O3品位71.73%、回收率71.26%、SiO2含量9.43%的精矿，铝硅比A/S达到7.60。机理分析结果表明，捕收剂CTAB在一水硬铝石和高岭石表面均有吸附，在高岭石表面的吸附量大于在一水硬铝石表面的吸附量，且均为物理吸附；分子动力学模拟计算结果表明捕收剂CTAB与高岭石总相互作用能为与一水硬铝石总相互作用能的2.29倍，因此CTAB分子优先吸附于高岭石的表面，具有较高的选择性，有利于反浮选的进行。

鞍钢某铁尾矿磁化焙烧—磁选试验研究

张毅, 余莹张五志, 高鹏,

2021, 50(07): 142-145.

摘要 ( 178 )

PDF (1661KB) ( 659 )

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为了确定适宜的磁化焙烧条件，采用磁化焙烧—磁选工艺，对鞍钢某铁尾矿进行了系统的试验研究，考察了焙烧温度、焙烧时间、还原气体浓度以及气体流速对磁化焙烧效果的影响，结果表明：①鞍钢铁尾矿TFe品位为14.70%，主要杂质SiO2含量为66.17%，有害元素P、S、Na的含量较少；铁尾矿中的铁主要以赤、褐铁矿的形式存在，分布率为83.87%；铁尾矿中主要有用矿物为磁铁矿、赤铁矿，主要脉石矿物为石英。 ②该铁尾矿适宜的焙烧条件为：焙烧温度580 ℃、焙烧时间5 min、CO浓度30%、气体流速500 mL/min；在此条件下获得的焙烧产品，经弱磁选（磁场强度为87.12 kA/m）选别，可获得TFe品位62.17%、TFe回收率 84.02%的磁选精矿。③焙烧产品的铁物相分析结果表明，经过磁化焙烧，试样中磁性铁的含量和分布率显著提高，赤、褐铁矿中的铁含量和分布率则大幅度降低。不同焙烧时间下产品的XRD谱图结果进一步说明铁尾矿中的赤铁矿转换成了磁铁矿。研究结果可为同类型尾矿的开发利用提供参考。

田家村半自磨产品粗粒矿浆长距离管道输送参数优化

王志杰

2021, 50(07): 146-152.

摘要 ( 133 )

PDF (2297KB) ( 731 )

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白马铁矿田家村半自磨产品设计采用6.5 km管道输送至磨选厂房，输送粒度为-3 mm，投产后管道经常堵塞，不能正常运行。为此，首先开展了矿浆粒度、流量、浓度、流速等输送工艺参数考察，结果表明：出口矿浆粗粒级减少、细粒级增加，输送过程中流量、流速下降，浓度上升形成堵塞；在此基础上，对输送系统进行了优化改造：调整半自磨筛板筛孔参数为2.5 mm×12 mm，一级泵叶轮直径由965 mm改为990 mm ，将泵池结构由平底四角改造为三面坡结构，改造后输送系统运行平稳。为尽可能提高半自磨机处理能力，对优化后半自磨参数、矿浆管道粒度，矿浆流量、流速进行了考察，结果表明：优化后输送矿浆浓度得到提升、输送流量、流速超过了设计指标，确保了管道输送的稳定。为探讨输送系统进一步优化的可行性，开展了矿浆流变特性试验研究，试验了原矿浆体沉降特性、不同浓度矿浆的流变特性、临界流速，分析计算了摩阻损失，在综合分析浓度、粒度等参数对输送影响的基础上，将筛板尺寸调整为2 mm×12 mm，将一级泵站2台泵叶轮分别调整为870 mm和980 mm。输送系统参数优化后，半自磨台时平均613 t/h，管道流速3.44 m/s，实现了粗粒矿浆长距离管道输送稳定运行，对矿山企业管道输送有借鉴意义。

青海牛鼻子梁铜镍矿两期矿化作用及其找矿意义

徐新文段建华刘江峰邵继杨晓鸿徐加球

2021, 50(07): 153-164.

摘要 ( 202 )

PDF (5809KB) ( 858 )

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摘要牛鼻子梁铜镍矿是青海省西北缘阿尔金造山带最具有代表性的铜镍矿，矿区新发现了金矿化，重点对铜镍矿和金矿化特征、找矿潜力、找矿前景和找矿方向进行了深入分析。研究表明：①矿区内存在两期矿化作用，早期是受晚泥盆世超基性岩控制的典型的岩浆熔离—贯入型铜镍矿化，晚期是受穿过岩体的EW向断裂控制的典型的构造蚀变型金矿化，均位于泥盆纪超基性—基性岩体中；②矿区铜镍矿的找矿远景较大， Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ号岩体均有找矿潜力，新发现的金矿化找矿远景也较大；③矿区铜镍矿的找矿方向为Ⅲ号岩体南东侧伏段、Ⅳ、Ⅰ号岩体“岩盆”中心，金矿的找矿方向为已有含金构造蚀变带矿（化）体和圈定的1∶2.5 万地球化学金综合异常；④区内两期矿化的发现和研究具有重要意义，金矿化的发现为区内找矿提供了新的思路，也为区内铜镍矿找矿提供了新的契机，先期在金矿找矿方面取得突破，再开展铜镍矿的找矿工作，区内找矿有望取得重大突破。

矿区沉降监测的InSAR质量图相位解缠方法

刘万利张秋昭胡江

2021, 50(07): 165-171.

摘要 ( 148 )

PDF (4949KB) ( 663 )

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煤矿沉降区InSAR干涉图通常具有条纹密集、噪声大、残差点多等特点，传统相位解缠方法难以完全胜任。质量图相位解缠方法在展开此类干涉图相位时比较稳定。不同的质量图指标大多单方面偏重时间相关或空间相关，往往导致解缠效果不理想。提出了一种融合相位导数变化和相关系数的新质量指标，既考虑像元间的时间相干性又兼顾其空间相似性，较适合于矿山沉降区InSAR相位解缠。一组模拟的高山地形干涉图相位解缠结果表明，相较于相位导数变化和相关系数指标，新的质量指标可提高解缠精度，避免大误差累积。一组地物覆盖复杂、噪声较大的实测矿区沉降干涉图的解缠结果表明，新的质量指标较可靠，可有效避免高质量区域误差累积。

西部山区某矿开采扰动下地形变化特征及致灾点分析

席宝顺高银贵杨斌李亮孔皖军

2021, 50(07): 172-178.

摘要 ( 115 )

PDF (4096KB) ( 651 )

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开采后地形变化是煤炭生产面临的现实问题，东部平原地区的开采沉陷问题已经得到了较为细致的研究，但西部山区受地形因素影响，如何准确地获取沉陷数据及地表变化规律仍需进一步探讨。为确定开采扰动下山区地形变化规律，为矿区地质灾害防治提供技术支撑，以西部山区某矿工作面开采扰动区为例，首先利用无人机快速获取研究区域数字影像，生成多期数字高程模型（DEM），得到测区下沉盆地，研究地表随工作面开采的沉陷情况。然后利用DEM提取研究区域的坡度、坡向和起伏度信息，得到该工作面开采前后的地形整体变化情况。研究表明：研究区地表变化受地下采煤活动影响明显，具体表现为工作面开采过后，坡度整体变缓，起伏度减小，随着后续工作面的开采，坡度和起伏度均有所变大，但是变化较小。利用坡度变化这一特征获取地下开采导致的地表致灾点，结合原始高程、原始坡度和开采沉陷情况分析致灾点的分布形态，发现致灾点多位于海拔较高、原始坡度较小、植被覆盖率较低的沟谷、道路两侧，通过分析致灾点的位置可为矿区后续边坡治理、道路养护与土地复垦提供技术参考。

多协议矿山自动化通信平台设计与实现

马宁张光明王润

2021, 50(07): 179-185.

摘要 ( 156 )

PDF (4889KB) ( 663 )

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采用ARM Cortex-M3微处理器，设计并实现了矿山自动化多协议通信平台，系统架构采用微处理器+实时操作系统+嵌入式TCP/IP协议栈的形式。构建了图形显示接口，以SPI接口模式驱动TFT-LCD。经JPEG 压缩后的图像文件，大小约45 kB，大约需要600 ms传输时间，可满足通信平台的需求。在设计时采用了降低噪声、防止干扰等技术措施以提高电源部分的稳定性。为了方便系统调试，提供RS232串行通讯与PC机建立数据连接，可以支持技术人员以便携式计算机或PC机观察系统的运行状态。通过RS232-485转换器，可以实现矿山自动化系统设备接入。通过移植嵌入式TCP/IP协议栈和嵌入式文件系统EFSL，实现了文件传输和嵌入式 Web服务器，可以实时显示通信平台接入的矿用设备的基本信息。试验结果表明：通过对矿山自动化通信平台进行有机整合设计，实现了各子系统协作、关联操作，解决了矿山多年的信息孤岛问题；在Web端实现了对整个矿山采集数据的无缝整合，能够快速实时查询和追踪采场环境变化和生产工艺过程的所有动态信息；能够实现矿山生产运行态势实时监控、采矿生产运营决策和指挥、事故追踪和预警等。

地下铝土采矿机导向行走装置的磨损原因与对策

章立强,

2021, 50(07): 186-192.

摘要 ( 140 )

PDF (3388KB) ( 643 )

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针对地下铝土采矿机导向行走装置磨损失效问题，根据各零部件磨损现象，进行了理论分析验证了实际磨损的状态，给出了不同综合磨损量对应的行走轮与轨道齿面啮合位置图；进行了多个影响因素分析，从开采岩石块度与硬度、导向滑靴与轨道的综合磨损量、开采工艺3个主要影响因素进行了详细分析。根据分析内容，提出了解决磨损的对策，分别从改善开采条件、优化设备、强化维护3个方面进行了具体阐述。完成了改进验证工作，并对结构改进后的导向行走装置进行了2次试验，通过近0.5 a试验表明，采矿机新型导向行走装置寿命由原有的1个月提高至3个月以上。在此基础上，进一步分析认为提高采矿机导向行走装置的使用寿命的关键在于减少硬质块状矿岩对轨道处啮合系统的影响，设备、维护、环境等多方面协作更有利于磨损问题的改善，进一步解决磨损问题的研究方向包括轨道结构、导向行走装置的配套结构、分离硬质块状矿料方法。

大颗粒立环脉动高梯度磁选机的研制与工业应用

李泽萍饶宇欢解志锋丁利万鹏熊大和曾招科

2021, 50(07): 193-197.

摘要 ( 160 )

PDF (1678KB) ( 649 )

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传统立环脉动高梯度磁选机仅用于处理微细粒级矿物，为适应实际生产需求，开发研制了大颗粒立环脉动高梯度磁选机，实现了对2~5 mm大颗粒物料的直接分选，并使强磁选设备可应用于弱磁性物料的预先抛尾，大大降低了后续作业的生产负荷。针对安徽周油坊铁矿矿石性质，两台SLon-3500大颗粒立环脉动高梯度磁选机在其工艺改造中得到了成功应用，在给料粒度为-4 mm，2次粗选磁感应场强度分别为0.7 T、1.0 T，棒介质直径尺寸为5 mm的条件下，获得了良好的抛废指标；同时，预先分拣产生的大量废石售至建筑用砂行业，经济、社会及环境效益可观。将大颗粒立环脉动高梯度磁选机应用于印度某高品质赤铁矿选厂，在给料粒度为-5 mm，2次选别磁感应强度分别为0.8 T、1.1 T，棒介质直径尺寸为6 mm的条件下，获得了TFe品位62.11%、TFe回收率96.37%的综合粗精矿，指标良好。

高黏性物料粉矿仓气力清堵助流系统的设计与应用

吴佑俭, 徐进军吉万健, 刘健, 闫薇,

2021, 50(07): 198-205.

摘要 ( 141 )

PDF (7207KB) ( 640 )

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为了研究物料性质、粉矿仓结构对物料流动能力的影响以及高黏性物料在粉矿仓内部堵塞的解决方案，基于Jenike剪切理论，分析了和尚桥选矿厂粉矿仓内物料的含水率、粒度对物料内摩擦角的影响以及粉矿仓半顶角、卸料口尺寸对物料流动性能的影响。结果表明：粉矿仓内物料的内摩擦角随含水率的增加而增大，当含水率在10%~11%时，其内摩擦角达到最大值47.2°，而后随含水率的增加逐渐减小；物料的内摩擦角随粒度的增大逐渐减小，当粒度大于3 mm，内摩擦角变化趋于平缓，稳定在42°左右；半顶角和卸料口尺寸设计不合理极易造成仓堵现象发生。基于上述研究结果，针对粉矿仓的堵塞提出一种气力清堵助流方案，应用结果表明：粉矿仓的有效容积率和有效储矿量提升40%以上，在年处理量为500万t的前提下，可为选矿厂增加1 400余万元效益。

二次铝灰制备聚合氯化铝试验研究

石家力黄自力秦庆伟袁晨光陈精智周毅

2021, 50(07): 206-210.

摘要 ( 281 )

PDF (1835KB) ( 658 )

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次铝灰是再生铝工业生产中的主要副产物之一，成分复杂，含盐量高。襄阳某再生铝厂二次铝灰产量巨大，长期堆存对环境构成一定的威胁。为减轻二次铝灰对环境的污染，实现二次铝灰的高值化利用，采用水洗—酸浸—聚合熟化工艺制备聚合氯化铝。试验考察了聚合温度、聚合时间、聚合pH值等条件对聚合氯化铝中氧化铝含量和盐基度的影响，并对优化条件下制备的聚合氯化铝进行XRD、扫描电镜及红外光谱表征分析。结果表明：水洗渣酸浸液在聚合温度70 ℃、聚合时间5 h、聚合pH值3.0等优化条件下，制备出产品的氧化铝含量、盐基度分别为9.09%和46.30%，各项指标均达到国家质量标准；XRD和扫描电镜分析表明，合成的聚合氯化铝中金属杂质含量较低，氯化钠含量较高；红外光谱分析表明，聚合氯化铝分子中含有羟基结构和聚合态铝。

钛白副产物硫酸亚铁净化液制备高品质氧化铁红试验

钱有军, 裴晓东, 骆艳华, 李晓祥,

2021, 50(07): 211-215.

摘要 ( 234 )

PDF (2058KB) ( 672 )

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为了寻找软磁铁氧体用氧化铁红的新途径，实现钛白副产物硫酸亚铁的综合利用，以钛白副产物硫酸亚铁的净化液为原料，首先采用氨水调节体系pH值液相氧化合成前驱体，然后经煅烧制备氧化铁红（α -Fe2O3）。通过XRD、SEM、ICP、高频红外碳硫分析仪、比表面积仪进行表征，研究了体系pH值、初始Fe2+浓度、煅烧温度、煅烧时间对产物的晶体结构、晶体形貌、杂质含量及比表面积的影响。结果表明，在初始 Fe2+浓度为70 g/L的条件下，通过精确控制氨水的加料速度，确保体系pH值稳定地维持在5.0以内，获得了纯度高、杂质含量低、比表面积大的前驱体，然后在760 ℃下煅烧2 h，最终获得Fe2O3纯度为99.68%、SiO2含量0.005 4%、S含量0.032%、比表面积3.576 m2/g的高品质氧化铁红产品，可作为生产高性能软磁铁氧体的理想原材料。

掺高镁镍渣的硅酸盐水泥力学性能和微观结构研究

董尧韡李伟

2021, 50(07): 216-220.

摘要 ( 172 )

PDF (2464KB) ( 649 )

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为探究高镁镍渣掺量对水泥浆体凝结时间及硬化体力学性能、微观结构的影响，研究了不同配合比条件下高镁镍渣/水泥浆体凝结时间及力学性能，通过XRD、SEM分析了高镁镍渣掺量对硬化体的物相组成、微观形貌的影响，利用比表面积分析仪分析了高镁镍渣掺量与硬化体孔结构发展的关系。结果表明：①高镁镍渣的掺入，延缓了浆体的凝结时间；在30%高镁镍渣的掺入情况下，高镁镍渣/水泥硬化体的初凝和终凝时间分别为103 min、314 min，相比未添加高镁镍渣时分别延长了66.13%、69.73%。②随着高镁镍渣的掺入，各龄期硬化体抗压强度先增大后减小；当高镁镍渣掺量为20%时，硬化体7 d、28 d抗压强度分别为39.4 MPa、52.8 MPa，比空白组分别高出17.61%、16.82%。随着高镁镍渣的掺入，各龄期硬化体抗折强度先增大后减小；当高镁镍渣掺量为20%时，硬化体7 d、28 d抗折强度分别达到6.5 MPa、8.2 MPa，与空白组相比，分别提高了16.07%、7.89%。③X射线衍射分析表明，高镁镍渣的掺入促进了二次水化的发生；扫描电子显微照片反映了高镁镍渣对硬化体微观结构密实化的优化作用；孔结构分析证明了高镁镍渣微颗粒的填充作用，细化了孔隙。研究结果可为高镁镍渣在水泥中的应用提供技术支撑。

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