金属矿山

许梦国, 张威威, 王平, 程爱平, 胡彦, 胡倡瑞,

2021, 50(09): 1-7.

摘要 ( 148 )

PDF (3837KB) ( 1391 )

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程潮铁矿进入围岩性质复杂多变的深部开采环境，塌陷坑移动变化规律与浅部不尽相同，以致无法准确预测周边地表重要建筑物的稳定性。为保证新副井和塌陷区周边地表重要构筑物安全，基于室内相似模拟试验和数值模拟方法，对-500 m以下深部开采塌陷坑移动规律进行了研究，分析了塌陷坑移动角和远近地表围岩随开采深度的变化规律。研究表明：①-500 m以下矿体崩落开采造成的地表塌陷变形逐步往上盘转移，上盘移动角呈现增大趋势，地表移动范围未超出初期设计值；②开采初期下盘所受影响较大，随着开采推进，影响逐步减弱；③整个开采阶段，远近地表区域围岩应变表现出不同的变化规律；④至开采结束，地表新副井区域倾斜值达到0.017 mm/m，超出临界影响标准值，表明开采会对新副井带来一定程度的影响。依据不同开采阶段对新副井的影响程度，提出了新副井稳定性控制措施，研究结果对于程潮铁矿深部安全开采工程有一定的指导意义。

嗣后充填采场爆破与充填体稳定协同效应研究

张金, 金爱兵, 陈帅军

2021, 50(09): 8-17.

摘要 ( 154 )

PDF (4344KB) ( 668 )

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嗣后充填采场二步采过程中，兼顾爆破破碎效果和充填体稳定对于矿山高效、安全开采有重要意义。通过分离式霍普金森压杆（SHPB）试验获得矿石和充填体的动力学参数，以此为基础，利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同孔底距、排间距和充填体保护层厚度等多种方案的爆破效果及充填体响应进行模拟分析，并通过山东金鼎铁矿现场爆破监测数据，拟合了质点振动速度的萨道夫斯基公式，结合数值模拟结果，分析应用数值模拟的可行性。研究结果表明：①50.3%品位磁铁矿动态抗压强度为53.8 MPa、动态弹性模量为21.6 GPa、动态抗拉强度为11.7 MPa，充填体平均动态抗压强度约为6.19 MPa；②爆破效果数值模拟显示，孔底距2.9~3.1 m、排间距1.8 m、保护层厚度大于等于1.5 m的爆破方案炸药能量利用最充分，爆破效果最好，且充填体最大振动速度小于12 cm/s，满足爆破安全规程的要求，能保证充填体稳定；③拟合公式推算结果和数值模拟结果基本一致，ANSYS/LS-DYNA软件用于模拟地下深孔爆破效果及充填体稳定性可以获得较为理想的效果。

一维动静组合加载下多角度耦合充填体力学特性研究

陈超, 杨志彬, 马姣阳, 李洪宝, 张震

2021, 50(09): 18-26.

摘要 ( 92 )

PDF (5554KB) ( 623 )

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为探讨爆破扰动作用下充填矿柱的失稳破坏模式及动力学特性，以尾砂胶结充填体为研究对象，选取3个轴压水平，开展不同传递路径、应变率下SHPB冲击试验。研究表明：①相同轴压下，充填体动态抗压强度随应变率增大而增大，相近应变率下，充填体动态抗压强度随所施轴压梯度的增大呈现出先增大后减小趋势，当轴压为静载强度40%时达到最大动态抗压强度；②动静组合加载下充填体应力—应变曲线主要分为弹性阶段、屈服阶段及破坏阶段，弹性模量随轴压的增大呈先增大后减小趋势；③轴压作用下，充填体破坏模式为剪切破坏，冲击波经不同传递路径或不同角度传递至充填体时，破坏模式仍为剪切破坏，无轴压作用时，充填体破坏模式为劈裂拉伸破坏。④利用ANSYS/LS-DYNA模拟动静组合加载下充填体冲击过程，得到冲击波直接或经花岗岩间接作用于充填体时，最大应力峰值出现时刻基本相同，应力大小差异较大，在充填体内应力波衰减量为20%，经花岗岩间接作用于充填体时应力波衰减量为29%。

基于颗粒流GBM模型的花岗岩声发射相对平静期特征研究

赵奎, 刘永光, 曾鹏, 伍文凯, 王金鉴

2021, 50(09): 27-36.

摘要 ( 135 )

PDF (5589KB) ( 657 )

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为了研究不同晶体粒径大小对花岗岩声发射相对平静期的影响，基于颗粒流软件PFC2D构建花岗岩等效晶体模型GBM（Grain-based model， GBM）数值计算模型，通过室内试验结果对细观参数进行标定，模拟花岗岩试件单轴压缩声发射试验。分析了不同晶体粒径大小对试件应力—应变、峰值强度的影响规律，着重分析了试件破坏过程中裂纹、声发射时空演化特征及相对平静期的产生机理。同时，研究了试件声发射相对平静期前后能量变化特征及其与晶体粒径大小的关系。研究结果表明：①随着晶体粒径增大，试件的单轴抗压强度增大。试件破坏形式主要呈“X”型剪切和“V”型柱状劈裂。同时不同晶体粒径大小试件的微裂纹均以张拉破坏为主，且首先产生沿晶微裂纹，在声发射相对平静期起始点开始产生穿晶微裂纹。②试件在单轴压缩过程中，声发射在应力峰值前均出现不同程度的相对平静期，且在相对平静期前声发射产生的位置为沿晶体边界；在相对平静期起始点之后，将同时产生位于晶体内部和晶体边界的声发射。③声发射相对平静期内滑移能和阻尼能的变化量随着晶体粒径的增大逐渐减小。其中，由于在声发射相对平静期内声发射明显减少，岩石内部活动处于相对平静状态，因此释放的动能减少。

数码雷管高精度延时对爆破振动影响试验研究

刘文胜, 陈能革, 朱末琳, 仪海豹, 李伟, 谢亮波, 邓国平

2021, 50(09): 37-43.

摘要 ( 238 )

PDF (2616KB) ( 682 )

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以国家重点推广数码雷管为契机，在和尚桥铁矿开展了不同高精度延时的现场爆破试验，对比分析了延时间隔对爆破振动的影响规律，并分析了爆破块度分布特征。研究表明：①微差时间对近区爆破振动的影响大于远区，且测点与爆区的距离越近，微差时间影响越显著。②在近区，随着微差时间增加，测点振动速度呈现“先增大，后减小，再增大”的较大幅度波动变化规律；在远区，振动速度波动幅度明显减小。③为削弱爆破振动对建筑物的影响，应根据建筑物与爆区的距离远近选择不同的微差时间，近区适宜的微差时间为16 ms，远区适宜的微差时间为40 ms。④微差时间对爆破块度分布影响不大，爆破块度整体上呈现正偏态分布特征，50%的爆破块度可控制在70 mm以内，80%的块度可控制在130 mm以内。

垂直溜井贮矿段放矿中矿岩运动速度变化特征

曹朋, 路增祥, 马驰, 吴晓旭

2021, 50(09): 44-50.

摘要 ( 97 )

PDF (2884KB) ( 664 )

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为研究溜井贮矿段放矿过程中矿岩颗粒运动速度变化特征，采用颗粒离散元数值模拟方法，进行了垂直溜井贮矿段放矿试验，分析了溜井贮矿段放矿过程中整体矿岩速度分布及个体速度变化过程。结合时均化分析方法，讨论了矿岩经过筒仓和放矿漏斗时的时均速度变化特征。研究表明：溜井贮矿段放矿过程中矿岩颗粒的瞬时速度始终处于波动状态，其波动特征表现为0～4.0 s内大振幅、波峰波谷明晰；4.0～16.5 s内振幅较小、呈周期性变化；16.5～20.0 s内振幅较大且波峰波谷平均值随时间增长而增大、速度呈明显增长趋势。在筒仓部分矿岩颗粒时均速度接近于恒定，不随放矿时间变化，越靠近筒仓中心线矿岩时均速度越大，到达放矿漏斗所用时间越少；在放矿漏斗部分矿岩颗粒时均速度随放矿时间增加而增大，同时越靠近井壁，时均速度越小，颗粒经过放矿漏斗部分的时均速度明显大于经过筒仓部分的时均速度。

工程扰动下矿山高陡边坡力学响应规律研究

贾新昆卢邦飞

2021, 50(09): 51-59.

摘要 ( 103 )

PDF (3389KB) ( 618 )

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露天矿山中存在大量的高陡边坡与凹陷露天深坑，受区域环境影响，开采过程中各种生产扰动可能会造成滑坡、滚石等现象，威胁生产安全。基于高陡边坡稳定性分析相关理论，综合考虑工程区域地质条件，建立了边坡稳定性分析的数值模型。采用显式—隐式结合的计算方法，通过LS-DYNA软件对露天矿山高陡边坡爆破布置方案进行模拟，实现了计算结果的唯一可解性、无条件稳定性和收敛性。从时变角度对静力场应力迁移与动力扰动的共同作用进行了研究，针对扰动影响开展了动静耦合力学响应规律分析。研究表明：①上覆岩层剥离后边坡体坡面及台阶位置产生卸荷力学行为，坡顶位置振动速度较大，生产中坡顶易发生碎石滚落，需重点防范；②在工程爆破中，炸药量越大，塑性范围随之呈正比增长关系。爆心距较大的单元变形受地应力作用影响明显，爆破动力仅提供初始扰动作用。③根据不同药量爆破动力强度的分析，为了减震降灾，应当尽可能维持最优药量爆破，或者采用预裂爆破形式，削弱爆破振动对周边环境的影响。通过完成矿山高陡边坡稳定性优化研究，实现了动静荷载还原的边坡稳定性时程分析，可为露天矿山开采扰动影响的预测预警提供参考。

机器视觉技术估算边坡连续形变体积

叶春阳, 许传华, 孙国权, 聂闻

2021, 50(09): 60-64.

摘要 ( 186 )

PDF (1658KB) ( 605 )

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自动化”是实现矿山数字化、智能化的关键一步，同时也是矿山生产安全的重要保障。由于矿区环境复杂，造成边坡发生形变产生的原因、形变持续时间存在差异，使得准确提取边坡连续形变信息变得极为困难。为提升该类信息提取的准确度，提出一种基于深度信息的边坡连续形变信息提取方法。首先通过试验模拟矿山边坡，利用深度相机记录边坡在降雨条件下的破坏过程以获取图像数据和三维点云数据；然后采用相机标定建立图像数据和三维点云数据之间的关系并基于坐标变换和最近邻插值技术实现点云缺失值的补充；最后利用背景差分算法和去噪算法识别边坡形变区域，根据边坡形变前后点云的坐标变化估算边坡形变产生的体积。研究表明：该方法能够精确识别边坡形变区域，平均识别精度达92.39%。通过机器视觉技术能够以较高精度实现边坡形变区域自动识别与边坡形变体积信息提取，减少人工参与。

基于PCA法的岩体震源破坏面产状分析及工程应用

刘胤池李庶林周梦婧唐超

2021, 50(09): 65-71.

摘要 ( 89 )

PDF (2281KB) ( 614 )

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采用主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA）快速获得因岩体破裂微震活动产生的破坏面产状信息，该方法分为空间主成分分析和时间主成分分析两部分。前者根据微震事件的定位，通过PCA法获取一个椭球体来描述定位事件簇的形状与聚集方向，根据椭球体的几何特征来获得破坏面的产状；后者将一个覆盖有固定数量事件的时间窗口在事件群上滑动，求得每个窗口代表的椭球体，将方向不同的椭球体进行分离，获得不同时刻的破坏面产状，从而得到破坏面的演化趋势。以柿竹园多金属矿一次特大爆破诱发的采空区上覆岩体滑移事故为例，根据监测的微震定位数据，利用上述方法分析得到破坏面倾向为NW319.26°，倾角为81.62°，且倾角逐渐减小，与实际测量结果相近。研究表明：PCA方法可以较好地应用于工程微震源的破裂面产状分析，可促进微震监测技术在工程监测中的应用。

云南某低品位难选铁锡矿选矿试验研究

杨凯志, 汪泰, 胡真, 李汉文

2021, 50(09): 72-78.

摘要 ( 153 )

PDF (2559KB) ( 621 )

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云南某低品位难选铁锡矿中铁、锡品位分别为30.91%和0.23%，主要回收矿物为磁铁矿和锡石。为充分回收矿石中的有价组分，依据原矿性质，确定采用磁选选铁—浮选选硫—脱泥—锡石选别（重选+浮选）的工艺流程进行选矿试验研究。原矿经过1粗1精两段磁选可以获得铁品位60.69%、铁回收率78.63%的弱磁精矿。弱磁尾矿经过1粗1精2扫选硫后，选硫尾矿中硫品位降至0.46%，硫精矿锡作业回收率仅为6.88%。将浮硫尾矿筛分为+0.043 mm和-0.043 mm粒级样，+0.043 mm粒级样通过摇床能获得锡品位6.48%、锡作业回收率52.54%的摇床精矿产品； -0.043 mm粒级样经水析脱除-0.01 mm细泥后，以水杨羟肟酸+GZ为锡石捕收剂，2号油为起泡剂，闭路浮选最终可获得锡品位5.69%、锡作业回收率70.23%的锡精矿产品，尾矿中锡品位降至0.12%。全流程试验最终获得铁品位60.69%、铁回收率78.63%的磁铁精矿，锡品位5.92%、锡回收率31.93%的锡精矿，总尾矿中锡品位降至0.14%，实现了该铁锡矿资源的综合回收。

山西某微细粒铁矿石选矿工艺流程优化试验

吴红, 王小玉, 刘军, 张永

2021, 50(09): 79-84.

摘要 ( 121 )

PDF (2629KB) ( 634 )

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山西某微细粒铁矿石选矿厂原采用阶段磨矿—弱磁选—强磁选—阴离子反浮选工艺流程，生产中存在强磁选尾矿铁品位偏高、浮选指标不理想等问题。因此，通过一段强磁选磁场强度优化、弱磁选—强磁选替代絮凝脱泥等方法优化工艺流程。结果表明：①针对铁品位30.60%的试样，在磨矿细度为-0.076 mm占85%的条件下，采用一段弱磁选（143 kA/m）、强磁选（1 114 kA/m）工艺流程，可使强磁选尾矿铁品位降至6.18%，此时铁回收率损失仅为4.82%。②以二段弱磁选—强磁选流程替代原絮凝脱泥工艺，在二段磨矿细度为-0.038 mm占85%的条件下，二段弱磁选、强磁选磁场强度分别为143 kA/m、637 kA/m，浮选给矿铁品位由39.90%大幅提高至48.36%，浮选给矿中-10 μm粒级含量由27.22%降低至22.19%，-20 μm粒级含量由48.79%降低至44.21%。③对二段弱磁选+强磁选混合精矿采用“1粗1精3扫”闭路浮选流程，在1次粗选浮选浓度为25%、温度为30 ℃的条件下，依次添加NaOH 1 200 g/t、淀粉1 000 g/t、CaO 500 g/t，RA-915粗选、精选用量分别为900 g/t、150 g/t，最终可获得铁品位66.13%、铁回收率88.44%的浮选铁精矿，此时浮选尾矿铁品位为15.83%。优化后的试验流程降低了强磁选尾矿铁品位，同时提高了浮选给矿的铁品位，降低了浮选提质降杂难度，对同类型的铁矿石开发利用具有借鉴意义。关键词微细粒|铁矿石|高梯度强磁选|阴离子反浮选

铜钼混合精矿磁浮联合工艺分离试验研究

卢涛, 袁致涛, 宋坤, 童佳诚, 张红华

2021, 50(09): 85-90.

摘要 ( 92 )

PDF (1897KB) ( 610 )

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为解决德兴铜矿铜钼分离工艺硫化钠用量大、产生的碱性废水中COD含量高、废水处理成本高等问题，结合铜钼混合精矿粒度细、铜钼矿物组成简单、单体解离度高的特点，开展了磁浮联合工艺选矿试验研究。通过条件试验确定了较优的磁选工艺参数，磁选扩大试验获得了磁选精矿产率39.16%、铜品位29.27%、钼损失率6.08%的指标；对磁选尾矿进行了浮选分离试验，获得了精矿钼品位46.54%、钼作业回收率93.97%的指标；综合计算表明，采用磁浮联合工艺处理含铜25.56%、含钼1.04%的铜钼混合精矿，可获得铜品位26.02%、铜回收率99.79%的铜精矿及钼品位46.54%、钼回收率88.30%的钼精矿，铜钼分离指标较优。此外，由于磁选作业提前分离出近40%的高铜低钼铜精矿，大幅降低了浮选处理量，使硫化钠等浮选药剂用量降低40%以上，显著降低了碱性废水的COD含量及后续水处理成本，具有显著的经济效益和环保效益。

硫化铅锌矿的新型硫抑制剂作用机理研究

张豪, 徐宝金, 王明莉, 陈波

2021, 50(09): 91-95.

摘要 ( 212 )

PDF (1952KB) ( 615 )

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硫化铅锌矿浮选过程常采用大量石灰抑制黄铁矿，造成矿浆pH过高、管道堵塞等问题，新型抑制剂HS-1替代部分石灰可实现铅锌硫的高效分离。为进一步完善HS-1与方铅矿、闪锌矿及黄铁矿的作用机理，基于纯矿物浮选试验结果，开展了HS-1抑制机理研究。结果表明：①矿浆pH=10时，以乙硫氮+丁铵黑药（物质的量之比2∶1）为组合捕收剂、HS-1为抑制剂，能有效抑制黄铁矿，部分抑制闪锌矿，而对方铅矿浮选行为基本无影响；②抑制剂HS-1对捕收剂在方铅矿表面的吸附几乎没有影响，减少了乙硫氮+丁铵黑药在闪锌矿表面的吸附量，能有效抑制组合捕收剂在黄铁矿表面的吸附量。③在pH=10时，HS-1和组合捕收剂先后与3种纯矿物作用后，矿物表面均出现了HS-1的红外特征吸收峰，方铅矿表面捕收剂的特征吸收峰无明显变化，闪锌矿及黄铁矿表面捕收剂的吸收特征峰消失，说明HS-1有效抑制了捕收剂在黄铁矿的吸附，并对闪锌矿产生一定抑制作用。

新疆某难处理含钒石煤焙烧—酸浸提钒试验研究

金永朋, 李艳军, 袁帅, 刘杰

2021, 50(09): 96-101.

摘要 ( 101 )

PDF (1841KB) ( 598 )

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新疆某难处理含钒石煤中钒以极细粒分布在绢云母中，现场采用传统焙烧系统进行空白焙烧提钒，存在氧气浓度低、温度控制难等问题，最终钒浸出率仅为20%左右。为此，在充分分析原矿性质的基础上，采用自行设计的气基焙烧系统进行石煤原矿的空白焙烧试验研究，条件试验确定适宜的焙烧温度为800 ℃、焙烧时间为20 min、气体流量为400 mL/min、氧浓度为20%；对此条件下获得的焙烧样进行酸浸提钒，固定硫酸浓度30%、液固比1.25∶1、浸出时间3 h、浸出温度90 ℃，最终钒浸出率可达46.51%。研究结果表明新装置具有焙烧温度低、焙烧时间短、对矿石的选择性小、焙烧气氛精准可调等优点，可有效降低生产成本、提高生产效率。

电场强化石煤浸出提钒试验研究

胡洋, 何东升, 张琦, 张可成, 朱志伟

2021, 50(09): 102-106.

摘要 ( 130 )

PDF (1928KB) ( 613 )

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为探究电场对石煤浸出提钒的强化作用，以陕西某石煤钒矿为研究对象，硫酸为酸浸剂，开展了酸浸提钒的条件试验，在此基础上，考察电场对焙烧前后试样浸出效果的影响，并通过浸出液开路电位和循环伏安曲线测试分析强化机理。在硫酸浓度20%、浸出温度90 ℃、浸出时间4 h、液固比7∶1的条件下，石煤原矿钒浸出率为62.50%，施加电场强度1 000 mA时，钒浸出率提高至67.32%。对于600 ℃焙烧3 h的焙烧样，未施加电场时钒浸出率为68.96%，施加电场强度1 000 mA时，钒浸出率提高至71.31%。施加电场后，浸出液由浅绿色变为蓝色，钒被氧化为更高价态。机理研究结果表明，浸出液中存在VO2+、VO2+不同价态的钒离子，浸出体系中VO2+在电场作用下被还原，出现2对不同的氧化还原特征峰。

某伟晶岩型锂辉石矿石中锂的高效回收试验

戴艳萍王全亮赵建湘周虎强魏党生乐毅刘望

2021, 50(09): 107-112.

摘要 ( 152 )

PDF (2176KB) ( 622 )

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湖南某伟晶岩型锂辉石矿Li2O品位为1.35%，主要脉石矿物为石英和长石，次为绿泥石、高岭石等易泥化矿物。传统的“三碱两皂”法的锂辉石浮选工艺存在浮选药剂用量大、浮选时间长、浮选指标不佳、选矿回水难以直接回用的缺点。为实现该矿石中锂的高效回收利用，基于原矿性质，进行了选矿试验研究，最终确定采用脱泥—磁选—浮选工艺流程。在磨矿细度为-0.074 mm占66.55%的条件下，选取ZT为中性调整剂、ZB为组合捕收剂，浮选阶段经“1粗2精2扫”，最终获得Li2O品位6.05%、Li2O回收率79.77%、Fe2O3含量0.83%的锂精矿，有效实现了锂辉石中锂的高效回收，产品达到化工级-1产品的品质标准。

菱镁矿浮选精矿流态化煅烧制备高活性MgO试验研究

智慧, 董振海, 杨晓峰, 付亚峰

2021, 50(09): 113-119.

摘要 ( 81 )

PDF (3277KB) ( 602 )

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轻烧MgO是重要的化工原料，随着资源高效利用要求的提高，粉状菱镁矿煅烧制备MgO工艺逐渐受到重视。高效传热传质流化床是粉体煅烧最为理想的反应器之一。以辽宁菱镁矿浮选精矿为研究对象，开展流态化煅烧基础试验研究，通过XRD物相分析、柠檬酸法活性测试及SEM分析，讨论了2种粒级样（120~200目和200~300目）在不同煅烧温度、煅烧时间下的物相变化、微观形貌及产品MgO活性。结果表明：①对于120~200目样，随着煅烧温度的升高和煅烧时间的延长，MgO含量增加，MgO的衍射峰逐渐变窄变强；200~300目样的物相转变规律与120~200目基本一致，粒度对分解过程影响较小。②120~200目和200~300目样适宜的煅烧条件分别为800 ℃下煅烧10 min和850 ℃下煅烧5 min，此时煅烧产物MgO活性最高，柠檬酸显色时间分别为38 s、21.5 s。2种粒级的适宜煅烧工艺差别较大，工业中需控制不同粒级物料的煅烧停留时间，避免过烧和欠烧。③粒度对分解过程影响较小，但对晶粒生长影响较大，进而影响MgO活性。相比120~200目试样，200~300目粒度细，传热传质效率更高，同时表面吸附CO2能力强、晶格缺陷少、晶粒生长速度相对快，因此活性转折点发生相对早。

细鳞片石墨浮选中擦洗代替再磨工艺试验研究

丁大发, 邱杨率, 张凌燕, 魏少巍

2021, 50(09): 120-126.

摘要 ( 145 )

PDF (2577KB) ( 619 )

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以江西某地固定碳含量为12.71%的细鳞片石墨为原料，依据矿石的化学成分、XRD物相分析、显微镜分析及嵌布特征等，确定适宜的浮选流程，探究在浮选流程中擦洗代替再磨的可行性和擦洗代替再磨的最佳位置。通过擦洗条件试验确定最佳擦洗条件：擦洗转速2 000 r/min，擦洗浓度20%，擦洗时间30 min。在此基础上进行一系列全流程试验，试验结果表明：擦洗能代替石墨多段再磨—再浮流程中的再磨，擦洗获得的最终石墨精矿固定碳含量94.53%高于再磨的精矿固定碳含量93.16%；证明再磨的作用与擦洗一样，为打散及“清洗”，而不是磨矿。通过药剂吸附验证试验及精矿SEM测试进一步证明擦洗对石墨表面的“清洗”。

铁山矿区某铜矿工艺矿物学研究

赵熙刘东泉周立波李文博

2021, 50(09): 127-131.

摘要 ( 79 )

PDF (5359KB) ( 622 )

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为充分了解镜铁山矿区某铜矿工艺矿物学性质，并为制定合理的分选工艺提供基础资料，采用化学分析、X射线衍射、筛分分析、显微镜检测等分析手段，对镜铁山矿区某铜矿矿石的化学组成、矿物组成、矿物粒度特征和主要矿物的嵌布特征进行了详细研究。结果表明：该铜矿石矿物种类复杂，脉石成分较多，主要矿物嵌布关系复杂，嵌布粒度粗细不均。矿石中黄铜矿以中细粒嵌布为主，粒度不均匀，呈两极分化的特征，需结合选矿试验确定最佳的磨矿条件。研究结果对镜铁山矿区铜矿的合理开发利用具有一定指导意义。

中蒙边境阿尔山地区铁多金属矿成因类型、成矿地质条件及找矿方向

解惠, 沈坤, 张辉, 武利文, 田景春, 朱迎堂, 杨辰雨, 顾往九

2021, 50(09): 132-142.

摘要 ( 105 )

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阿尔山地区位于中蒙边境南蒙古—东乌旗—阿尔山铁多金属成矿带上，具有巨大的找矿潜力。但由于该区为大兴安岭森林覆盖区且地质勘查程度低，长期以来找矿一直未取得较大进展。结合1∶5万矿调工作成果，将区内铁多金属矿按成因类型划分为3类，对经济价值巨大的矽卡岩型、沉积变质型铁多金属矿进行了重点分析，并与蒙古国南蒙古、我国内蒙古东乌旗地区的典型矿床进行了对比研究。结果表明：南蒙古—东乌旗—阿尔山铁多金属成矿带矽卡岩型铁多金属矿床主要受NE向大断裂及其派生的次一级断裂控制，矽卡岩都为与酸性岩浆岩有关的钙矽卡岩，容矿围岩都含有利于矽卡岩矿床成矿的碳酸盐岩石，围岩蚀变主要为矽卡岩化、硅化、碳酸盐化、绿帘石化等；该铁多金属成矿带沉积变质型铁多金属矿床主要受NE向褶皱控制，都为与大规模燕山早期酸性侵入岩有关的BIF型铁矿，都具有原始海相沉积后期变质叠加改造成矿的特点，都为低品位矿石，主要容矿围岩都为板岩、片岩、千枚岩等中低级变质岩。在此基础上，初步总结了阿尔山地区铁多金属矿的成矿地质条件与找矿方向，并划分出不同成因矿床的成矿远景区。随着地质勘探工作的进一步加强，该区有望发现大型矽卡岩型铁多金属矿、大中型沉积变质型铁多金属矿及中小型热液脉型铁多金属矿。

栗木花岗岩垂向分带特征及找矿前景

董业才梁磊徐文杰张国林

2021, 50(09): 143-151.

摘要 ( 146 )

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找寻与隐伏花岗岩伴生的矿床是栗木矿区深边部及外围找矿的目标和难点。前人找矿勘查主要集中在侵位较浅的第三阶段花岗岩，对侵位较深的第二阶段花岗岩的认识则局限于其上部脉状矿体，制约了进一步的找矿突破。针对花岗岩型矿床地质特征，重新总结了栗木矿田含矿花岗岩垂向分带特征，垂向分带包括岩体内带和岩体外带，内含3个成因类型和5个工业矿床类型；研究揭示了构造活动对岩体垂向分带及成矿作用的影响，主要表现在第二阶段花岗岩体侵位于较深的部位时，往往形成多层矿，其岩体外带岩脉及脉型矿多位于主岩体较远的上部，而第三阶段花岗岩侵位于较浅的部位，其岩体外带岩脉及脉型矿多位于主岩体较近的上部甚至与花岗岩相连。依据花岗岩垂向分带特征，找矿勘查首次在第二阶段花岗岩中发现了蚀变花岗岩型钨锡矿床，鱼菜、三个黄牛2个矿床初步规模分别达到了中型、小型，并对其外带脉型矿取得了新认识；在外围数个区段新发现了数条具有工业意义的钨锡矿脉，取得了找矿成果突破。基于对花岗岩体成岩成矿垂向分带的研究，认为栗木矿田仍有较大找矿潜力，并圈定出2个找矿靶区，即老矿区深边部隐伏岩体形态上的岩沟凹陷内相对突起部位以及水溪庙东南，西部香粉厂、黄桶界—沟挂垒等区段深部。

河南栾川卡房钼矿区地质特征及找矿潜力

谭和勇, 叶萍, 孙丹, 彭江涛, 苏永峰

2021, 50(09): 152-160.

摘要 ( 153 )

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卡房钼矿区位于北秦岭构造带与华北陆块南缘结合部位，隶属于秦岭—大别成矿省东秦岭多金属成矿带。结合矿区地质矿产、物探、化探等成果，对区内地质特质及找矿潜力进行了分析。结果表明：卡房地区的老君山岩体附近存在高温元素（W、Mo、Bi）—中低温元素（Cu、Pb、Zn）—低温（Au 、As、Ag）元素环带状异常组合；矿区高磁异常值为-300～120 nT，矿区南部存在一正、负值异常的梯度带；利用大地电磁测深（EH4）测得在矿区洛沟一带的地表以浅500 m处的电阻率对数值为0.8～1.2，推断为矿化所致，并通过钻孔验证发现了含矿岩体；通过系统的地质矿产工作在矿区发现了5条赋存于大理岩和石英片岩中的钼矿体。在此基础上，进一步在卡房地区圈出了2处钼找矿靶区并对其开展了成矿预测，认为靶区内具有较大的找矿潜力，值得进一步开展工作。分析结果为研究老君山岩体与钼矿床的成矿作用提供了参考。

基于多旋翼飞控平台的岩体节理信息提取研究

雷永顺, 李飞, 王文军, 邬金, 徐帅

2021, 50(09): 161-168.

摘要 ( 187 )

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工程岩体稳定性主要受节理发育特征控制，岩体节理信息提取与分析对于工程设计、地质工程评价和施工安全具有重要意义。针对当前岩体节理信息提取存在工作量大、劳动强度高、作业风险性强且效率低的问题，提出了一种基于多旋翼飞控平台区域岩体节理信息提取方法。分析了系统的软硬件组成，阐述了无人机航拍调查、区域岩体环境三维虚拟重构、节理裂隙信息提取等数据处理流程，并分析总结了多旋翼无人机开展节理岩体数据采集、基于航拍视频的节理岩体模型虚拟重构、岩体节理信息提取与分析3项关键技术，同时验证了系统的精度。依托黑沟矿区露天边坡节理裂隙调查工作进行了技术验证，现场试验表明：所提出的节理裂隙信息提取方法操作简便、准确度高，为快速提取岩体节理信息提供了参考。

紫金山金铜矿地测采三维协同平台开发实践

李海泉, 夏林, 黄琨, 刘鹏

2021, 50(09): 169-176.

摘要 ( 184 )

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随着三维可视化、大数据、人工智能等先进技术的兴起，我国矿山正在积极推进矿山数字化、智能化建设。越来越多的矿山开始应用三维矿业软件，实现了矿山地质、测量、采矿等技术工作由二维到三维的转变。Surpac软件是国内外应用非常广泛的一款三维矿业软件，通过人机交互方式完成采矿生产内业的各项任务，操作复杂、效率低，易形成信息孤岛，在一定程度上制约了矿山智能化建设。在分析Surpac软件应用现状和矿山生产技术的基础上，提出了融合Surpac软件及其二次开发技术的协同办公解决方案。通过开发协同办公平台系统，采用软件容器、软件进程间通信技术，将Surpac三维矿业软件与协同办公平台无缝融合，利用TCL/SCL脚本技术，在Surpac软件上开发了地质、测量、采矿业务功能模块。研究表明：平台系统实现了地质、测量、采矿专业技术工作按流程化管理和权限管理等功能，专业数据互通共享；所有作业文件和成果数据存储于服务器和数据库中，从平台上形成各种地质、测量、采矿的生产报表。该平台系统的开发及应用对于推进智能矿山建设具有一定的意义。

基于蒙特卡洛法的矿用车辆减震器支座可靠性分析

赵海宾张宁

2021, 50(09): 177-183.

摘要 ( 228 )

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矿用车辆中减震器支座和活塞杆的刚性连接方式使得减震器的可靠性容易发生失效破坏。为分析矿用车辆减震器支座的可靠性，首先采用我国自主品牌的CMT96型矿用卡车在不同的标准道路进行测试，收集得到减震器部位的震动位移数据，处理为可用于台架试验的载荷谱；然后建立力学模型，对处理后的载荷谱进行理论分析，并采用蒙特卡洛方法对基于路谱载荷的应力—强度干涉模型进行数值模拟；最后选取了200个道路谱样本进行台架耐久性试验，并进行了对比验证和分析。研究表明：矿用车辆的减震器可靠性值在1.6万km以内为1，1个完整的路谱周期过后呈现阶梯式下降规律，直至0.86，略低于模拟结果0.95。大样本训练数量总体上反映了减震器支座的变形规律，采用蒙特卡洛方法并基于路谱载荷的应力—强度干涉模型对矿用车辆减震器进行可靠性分析，对于矿用车辆减震器支座的可靠性设计有一定的参考意义。

化学因素作用下某尾矿砂渗透特性及污染防治研究

杨军, 贺勇, 李冰冰, 胡广

2021, 50(09): 184-191.

摘要 ( 112 )

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尾矿作为矿山开采过程中不可避免的固体废弃物，其渗透（淋滤）特性是诱发环境污染的关键因素之一。以某铜矿山尾矿为例，采用自主设计的渗透（淋滤）装置，探讨了化学因素作用下不同干密度尾矿砂的渗透及淋滤特性，揭示了不同pH溶液环境下尾矿砂的渗透系数变化规律；针对尾矿淋滤对环境的污染现象，采用Visual MODFLOW数值软件，模拟了Cu2+在尾矿库内的迁移规律；并基于工程屏障阻滞理念，建立了污染物迁移模型，探讨了重金属污染的防治效果。结果表明：①随着溶液pH值降低，尾矿渗透系数逐渐增大，最大可增至1~2个数量级；②在盐溶液环境下，随着NaCl浓度升高，尾矿渗透系数先缓慢增加再逐渐降低；③ 工程屏障能够长期且有效阻滞污染源，可作为矿山环境污染防治及修复的重要手段。基于上述分析结果，提出了尾矿库重金属污染防治的工程措施，为相关工程实践提供借鉴。

改性夏威夷壳炭对废水中Cr(VI)的吸附行为研究

徐冰冰, 江琳琳, 张建华, 张甜, 黄刚, 许楷

2021, 50(09): 192-198.

摘要 ( 83 )

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利用夏威夷壳和草酸钾制备改性夏威夷壳炭，采用SEM分析、SAP测定、FTIR及Raman光谱分析表征产物微观结构、孔结构、官能团及石墨化程度，通过吸附试验、动力学模拟及吸附等温线拟合，探究改性前后夏威夷壳炭对Cr(VI)的吸附规律。结果表明：①改性前夏威夷壳炭的表面孔隙结构相对较少、整体光滑；改性后夏威夷壳炭表面明显崎岖不平，粗糙度、孔隙增加。改性大幅提高了夏威夷壳炭的比表面积和孔容，降低了孔径，有利于提高夏威夷壳炭吸附性能。②改性前后夏威夷壳炭的结构仍保持相对完整，改性后夏威夷壳炭的峰强度比ID/IG增大，石墨化程度降低。③改性夏威夷壳炭对Cr(VI)的吸附率始终高于未改性夏威夷炭的；酸性条件有利于Cr(VI)的去除；Cr(VI)的吸附率随吸附剂用量和吸附时间的增加而升高，之后达到饱和；Cr(VI)的吸附率随溶液初始Cr(VI)浓度的增加而逐渐降低。④吸附动力学用准二级动力学模型描述和预测，夏威夷炭对Cr(VI)的等温吸附过程符合Langmuir方程，静电吸引和Cr(VI)的还原络合为主要吸附机制。

基于无人机视觉的河道漂浮垃圾分类检测技术研究

李德鑫闫志刚孙久运

2021, 50(09): 199-205.

摘要 ( 81 )

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传统人工河道漂浮垃圾巡检耗时耗力，无人机、无人船河道巡检成为主要方式，目前尚局限于河道漂浮垃圾图像人工判读或简单计算机目标检测，缺乏对漂浮垃圾的自动分类检测。基于无人机航拍影像构建了研究区河道漂浮垃圾数据集，使用深度学习方法对垃圾进行分类识别。顾及河道漂浮垃圾类别不均衡以及在无人机影像中占比较小等情况，在多尺度检测以及数据增强等方面对YOLOv5s目标检测算法进行了针对性改进，经试验验证，改进后算法相较于原始算法，提升了对小目标的检测精度，其类别均衡准确率提高了3.47%。研究表明：将深度学习方法与无人机技术相结合能够高效、准确地对垃圾进行识别和分类，为治理河道漂浮垃圾提供决策依据。

多元固废制备高强烧结透水砖及其性能研究

王绍熙, 张凯帆, 张苏花, 叶鹏飞, 王永波, 翟玉新, 王长龙, 王林俊, 樊英杰, 任真真

2021, 50(09): 206-215.

摘要 ( 98 )

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为充分利用尾矿资源，以多元固废（钒钛铁尾矿、金尾矿、页岩和水库底泥）为原料制备高强烧结透水砖，采用XRF、XRD及SEM研究了原料的物化特性，通过钒钛铁尾矿烧结产品的指标分析了其烧结特性，讨论了钒钛铁尾矿级配及粘结剂配比对透水砖性能的影响，确定了适宜的透水砖制备工艺参数。结果表明：①钒钛铁尾矿主要化学组成为SiO2、CaO、MgO，有利于形成辉石体系，促进结构的致密性，应用于烧结材料较为理想。颗粒表面粗糙，用作透水砖骨料时能够形成骨架结构，并在颗粒间形成一定孔隙，有利于砖体的透水性。②钒钛铁尾矿在不同烧结温度下颜色变化较大，随着烧结温度的升高，颜色由黄色逐渐转变为褐色，线膨胀率持续降低，质量损失率逐渐升高，堆积密度不断增大。③试验确定钒钛铁尾矿的适宜级配为1.18~4.75 mm占20%、0.60~1.18 mm占50%、0.15~0.60 mm占30%，适宜掺量78%；粘结剂的适宜配比为w（金尾矿）∶w（页岩）∶w（水库底泥）=2∶1∶1。④以钒钛铁尾矿为骨料制备透水砖，适宜的成型压力为25 MPa、烧结温度为1 080 °C、保温时间为90 min，此时透水砖抗压强度达到64 MPa，透水系数为0.062 cm/s，保水性为0.62 g/cm2，满足《透水路面砖和透水路面板》（GB/T 25993—2010）和《透水砖》（JCT 945—2005）的要求。

烧结助剂添加对某黄金尾砂制备发泡陶瓷的影响

董硕, 孙晓刚, 仝海伟, 邱景平, 邢军, 马征宇

2021, 50(09): 216-220.

摘要 ( 77 )

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以黄金尾砂制备发泡陶瓷应用前景广阔，但存在烧结温度过高等问题，烧结助剂的添加可以有效降低发泡陶瓷的烧结温度。以氟硅酸钠和钠长石的混合物为烧结助剂，采用无压粉体烧结法制备黄金尾砂发泡陶瓷，研究了氟硅酸钠和钠长石添加比例对黄金尾砂发泡陶瓷微观形貌、抗压强度、体积密度及显气孔率的影响。结果表明：随着氟硅酸钠所占比例的增加，样品的抗压强度和体积密度均先上升后下降，显气孔率先减小后增大，孔径尺寸和分布的均匀性变好；当氟硅酸钠与钠长石添加比例为5∶3、烧结温度为1 050 ℃时，可以成功制备出体积密度455 kg/m3、抗压强度4.7 MPa、显气孔率21%、气孔分布均匀的黄金尾砂发泡陶瓷。适量添加钠长石可以增加气孔数量，添加过量则会因为高温下低黏度液体含量过高而导致孔结构坍塌；烧结助剂应该以氟硅酸钠为主，根据不同要求添加适量的钠长石以提高显气孔率。

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