当期目录

2022年 第51卷 第02期    刊出日期：2022-02-15

上一期   

专题综述

人工智能在矿物加工技术中的应用与发展

汤化明, 王玲, 杨国华, 贾蓝波, 熊雨婷, 夏亮亮, 王龙, 刘胜昌, 聂轶苗, 刘淑贤

2022, 51(02):  1-9. 

摘要 ( 378 )   PDF (1471KB) ( 443 )  

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人工智能技术作为一门新兴技术具有很好地处理非线性问题的优势,可以排除依赖人为经验操作所导 致的稳定性低和可解释性差等问题,成为矿物加工领域新的研究方向。 在对人工智能矿物加工技术的基本原理——— 计算机视觉技术和深度学习原理简单阐述的基础上,对人工智能在矿物鉴定、磨矿和浮选过程的预测和监控等工艺 流程中的研究现状和应用前景进行了综述,对其优势与不足进行分析探讨,最后提出了建立统一标准的矿物数据集、 增强人工智能算法模型在实际生产过程中的应用能力、加强矿物加工工艺全流程与人工智能技术相结合的应用研 究、开发全流程的基于人工智能技术的矿物加工设备等研究方向,可为加速推进该领域发展提供参考。

高压辊磨机粉碎工艺国外应用进展与发展趋势

魏波, 张宪伟, 李丽匣, 马廷斌, 张强, 袁致涛

2022, 51(02):  10-18. 

摘要 ( 133 )   PDF (1363KB) ( 389 )  

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基于层压粉碎原理,高压辊磨机具有处理量大、能量利用率高、粉碎产品粒度细等特性,已经广泛应用 于冶金矿山领域,且节能降耗效果显著。 文章总结了开路粉碎、边料返回半闭路粉碎和筛分(包括干法筛分和湿法筛 分)全闭路粉碎三种粉碎工艺的选择依据。 结合高压辊磨机在金刚石解离、铁矿球团原料预处理、(半)自磨顽石破碎 和金属矿磨前粉碎领域的典型应用案例,重点阐述了高压辊磨机的粉碎工艺流程、设备型号、操作参数及应用效果。 不断提高粉碎效率、降低粉碎成本仍是高压辊磨机粉碎工艺的发展方向。 虽然多台高压辊磨机串联配置、高压辊磨 机与风力分级设备配置、高压辊磨机与搅拌磨机直接配置等新工艺发展不够成熟,但节能降耗优势明显,有望为冶金 矿山物料高效粉碎提供新的解决方案。

采矿工程

基于有限元的钻进参数相互影响机理研究

毕永升, 谭卓英, 丁宇

2022, 51(02):  19-28. 

摘要 ( 58 )   PDF (5201KB) ( 400 )  

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在实际的岩土钻进过程中会经常遇到软弱岩土层、破碎带及断层、岩溶、高地应力等不良地质,因此给 钻进工程带来一系列问题和灾害。 众多文献资料和试验数据证明,此类问题与钻进的运行参数以及岩土的力学参数 有着密不可分的关系。 由此,本项目以 PDC 复合片钻头为研究对象并进行仿真模拟分析,设置不同的岩体参数以及 不同的钻进参数,将在不同条件下所得的作业数据进行分析研究,揭示钻头在不同岩石中钻进参数表现的区别和在 不同岩体在相同钻进条件下轴压和扭矩的区别和联系。 分析发现岩石性质越好的其 Mises 等效应力就越高;在一定 范围内钻头轴压和扭矩均与钻速呈现出正相关的关系,钻压的提高增加了钻齿的切入深度与岩石切削作用,扭矩继 而随之增加;在相同钻速条件下转速的提高并没有对轴压产生较明显的影响,扭矩则呈现正相关变化。 最后通过 Python 语言建立人工神经网络,经过机器学习对数值模拟数据和实际钻孔数据进行训练,验证利用钻进参数和机器学习 的方法来实现对岩石种类的判识具有可实现性,最终结果表明对模拟数据训练预测的准确率达到 90%左右,实际数 据的准确率最高达到 78%。

基于 PFC2D 的落矿组拱力学特征数值模拟研究

井伯祥, 陈超

2022, 51(02):  29-35. 

摘要 ( 51 )   PDF (4926KB) ( 320 )  

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针对崩落法放矿过程中矿块组拱阻塞问题,采用 PFC2D 离散元数值模拟软件,对不同颗粒级配下的矿 石散体在落矿过程中产生组拱现象及其力学性质进行了研究。 研究表明:颗粒级配对于组拱现象的影响是矿石散体 中大颗粒占比高于 40%时,组拱现象发生,并且随着大颗粒占比的增加,组拱发生的概率和稳定性随之提高。 通过对 保安矿柱斜面应力的监测,在进路完整出矿过程中,应力先减小后增加,应力减小阶段为纯矿石铲出阶段,应力增加 阶段为废石混入阶段,当出现组拱现象时,形成不稳固、中等稳固、极稳固 3 种状态组拱结构,其形成时间节点依次提 前。 通过对散体内部颗粒间接触应力的监测,进路出矿对于上部的应力有卸荷作用,正常出矿状态下,应力峰值位于 保安矿柱上部区域,当组拱结构形成之后,峰值下移至组拱结构处,由于组拱形成时间节点的不同,造成上覆矿岩散 体剩余量不同,随着组拱结构稳固性的提高,组拱处的接触应力也逐渐增加,而无组拱进路的出矿工序也会对组拱进 路上方的放矿椭球体产生影响,使其逐渐向无组拱进路发生倾斜,直至椭球体瓦解。

泥质粉砂岩冻融作用下含初始损伤岩石动力学特性试验研究

贾淯斐, 王浩程, 夏冬, 仝文慧, 梁冰

2022, 51(02):  36-41. 

摘要 ( 61 )   PDF (1613KB) ( 310 )  

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为研究冻融作用下含不同冲击损伤砂岩的动力学特性,对完整及不同初始损伤的泥质粉砂岩进行冻融 后开展冲击加载试验,研究冻融作用对含初始损伤泥质粉砂岩的宏观动力学性能和损伤演化规律。 结果表明:含初 始损伤砂岩的纵波波速、弹性模量与冻融周期呈负相关;含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级初始损伤砂岩的纵波波速随冻融周期的增 大分别下降了 8. 1%、11. 9%、11. 2%、16. 8%,初始损伤等级越高的砂岩在冻融作用下纵波波速下降幅度越明显;冻融 损伤和初始损伤耦合作用下砂岩弹性模量的变化速率逐渐增加,抵抗形变的能力逐渐下降,塑性逐渐增大;在冻融作 用下含初始损伤砂岩的动态抗压强度与应变率呈指数衰减;初始损伤的存在加剧了冻融损伤对岩石的劣化作用,加 快了砂岩自身宏观动力学性能的弱化速率。

既有溶洞岩体爆破装药结构优化及数值模拟

夏治园, 高朋飞, 钱明渊, 程路, 袁政委, 崔子恒

2022, 51(02):  42-47. 

摘要 ( 40 )   PDF (3549KB) ( 306 )  

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为降低溶洞等不良地质条件对于台阶爆破作业的负面影响,基于既有溶洞露天爆破作业工况,运用 AUTODYN 数值仿真软件,建立二维有限元模型,针对孔身、孔底、孔间溶洞模型进行装药结构优化及仿真分析,重点对比 分析了不同模型岩体损伤、孔壁压力和飞石速度差异。 结果表明:对于孔身溶洞,相较于普通 PVC 管装药结构,采用 尼龙编织袋装药爆破可有效提高爆炸冲击波对孔壁的压力,降低大块率,改善岩体松动效果;孔底溶洞采用底部填塞 +上部装药外加台阶底部钻水平孔装药方式,可有效破除残留根底;对于贯通型孔间溶洞,采用底部装药+中间填塞+ 上部装药+顶部填塞的分段装药结构,并在前排钻辅助孔进行孔底装药,可有效改善岩体损伤破碎效果。

类岩石材料脆性特征与配合比方案试验研究

郭义, 李昕昊, 王创业, 韩天宇, 游茹, 于波

2022, 51(02):  48-53. 

摘要 ( 83 )   PDF (1835KB) ( 317 )  

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为获得具有与砂岩相近变形及脆性特征的类岩石材料配比,以骨料含量、水泥石膏比和重晶石含量为 影响因素条件,采用正交试验配制了 25 组类岩石材料,并开展物理力学试验。 由 E/ σc 变形指标与 σc / σt 脆性指标对 类岩石材料和原岩进行比较分析,确认符合原岩基本变形指标与脆性指标的试验方案。 采用极差对类岩石材料进行 敏感性分析。 研究表明:试样密度的主要影响因素为水泥石膏比,且随水泥石膏比例下降而下降;试样单轴抗压强度、 抗拉强度与弹性模量的主要影响因素为骨料含量,且随骨料含量的上升,均出现上升—下降—上升趋势。 进一步对 试验数据进行多元线性回归分析,计算得出其线性回归方程并进行演算,结果与原岩数据有较高的一致性。

破碎岩体注浆加固的二维分形平面模型构建与模拟分析

郭闪闪, 崔德永, 王建华, 闫庆峰, 文磊

2022, 51(02):  54-61. 

摘要 ( 40 )   PDF (4462KB) ( 316 )  

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模拟注浆加固过程中注浆液在破碎岩体中的扩散特性时,构建与现场实际破碎岩体一致的几何模型对 模拟结果的准确性至关重要。 为构建与工程现场破碎岩体一致的几何模型,对于破碎岩体的注浆加固问题,提出了 一个构建破碎岩体二维平面模型的新方法。 首先,通过对破碎岩体的压水实验获得破碎岩体的透水系数;再根据裂 隙岩体的分形特征,运用透水系数计算破碎岩体的分形维数;最后根据分形维数确定最大和最小裂隙构建破碎岩体 的平面二维几何模型,并结合压水实验和数值模拟分析模型的可靠性。 结果表明:通过对分形维数所构建的平面几 何模型的数值模拟,对比分析数值模拟结果与现场压水试验结果,该方法能够获得与现场破碎岩体状况一致的二维 平面几何模型,为模拟分析破碎岩体的注浆加固提供可靠的参考。

磷块岩在动静加载作用下的破坏特性研究

张和培, 吝曼卿, 李先福, 柯晓苏, 张潘

2022, 51(02):  62-67. 

摘要 ( 53 )   PDF (2154KB) ( 306 )  

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在磷矿掘进开挖过程中,磷块岩在深部围岩开挖的扰动下,处于动静结合的应力状态,呈现不同程度的 开采破坏现象。 通过在室内展开不同预静载作用下的动静组合三轴试验,分析磷块岩在不同加载环境下的应力—应 变曲线与破坏模式,研究磷块岩在不同动静加载作用下的破坏特性。 结果表明:①动力扰动后的,磷块岩三轴抗压强 度比其在常规三轴静荷载试验下测得的强度低;②磷块岩所受围压相同时,随着其所受预静载水平的提高,磷块岩受 动载扰动程度逐渐降低,且变形破坏程度更明显;③磷块岩所受轴向预静载力相同时,随着其所受的围压越大,磷块 岩在动静组合下的抗压强度越大。

长距离管道输送砂浆治理矿山废弃露天坑及塌陷区综合技术研究

张雄天, 朱文志

2022, 51(02):  68-74. 

摘要 ( 61 )   PDF (3409KB) ( 324 )  

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以厂坝铅锌矿地表存在的露天采坑及塌陷区为研究对象,露天坑以 1 298 m 水平(封闭圈)为界,分为Ⅰ 期、Ⅱ期治理工程。 采用矿业软件 Dimine 对露天坑体积进行了估算,在综合分析国内外露天坑治理现状的基础上同 时结合矿山实际情况,提出了采用全尾砂胶结充填治理厂坝铅锌矿存在的露天采坑及塌陷区的合理方案,并制定了 治理过程中的安全控制措施。 对确定的全尾砂胶结充填材料进行了充填试验,确定Ⅰ期治理工程充填砂浆浓度为 69%、灰砂比 1 ∶20;Ⅱ期治理工程充填砂浆浓度为 69%、灰砂比 1 ∶15。 采用数值分析,就Ⅰ期治理工程对井下采矿的 影响、Ⅱ期治理工程充填体形成的边坡的稳定性进行了分析研究。 研究方案实施后,既解决了露天坑及塌陷区对生 态环境的破坏问题,同时将废弃露天坑进行技术改造,使其变废为宝,为企业增加经济效益,同时降低了潜在的安全 风险。

基于 SA-GA 模糊熵的 VMD 算法在爆破振动信号分解中的应用

梁尔祝, 徐淼, 谷传宝, 莫宏毅, 徐振洋

2022, 51(02):  75-82. 

摘要 ( 49 )   PDF (2317KB) ( 543 )  

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针对变分模态分解(VMD)算法预设参数选择的问题,提出了一种基于 SA-GA 模糊熵的 VMD 参数优化 算法,该算法结合模拟退火算法(SA)和遗传算法(GA)的优点,选取模糊熵( FE)为适应度函数,求解最优分解参数。 经过仿真信号分析,相比 EMD 算法,SA-GA 模糊熵的 VMD 参数优化算法有效地抑制了模态混叠和虚假分量的现象, 具有较高的分解精度。 最后利用 SA-GA 模糊熵的 VMD 参数优化算法进行爆破振动信号实测分析,结果表明:SA-GA 模糊熵的 VMD 参数优化算法可以根据不同的爆破振动自适应地选取最优解,解出来的 IMF 分量具有明确的物理意 义,频谱图能清晰地看出信号内所包含的频率成分,具有良好的适用性。

基于三维可视化的爆堆形态灰色敏感度分析

苗作华, 谢媛, 任磊, 王梦婷, 汤阳

2022, 51(02):  83-89. 

摘要 ( 119 )   PDF (1756KB) ( 347 )  

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爆堆形态是评价爆破质量的重要指标,研究影响其形态的主控因素可以更好地优化爆破质量。 为了探 究影响爆堆形态的主控因素,以乌龙泉露天矿爆破为背景,利用无人机倾斜摄影技术对爆堆形态进行三维建模,运用 灰色关联分析模型确定出影响爆堆形态因素的主次关系。 结果显示:本研究所分析的露天矿爆破的 6 个指标中,单位 炸药消耗量、孔距和排距影响程度接近,灰色绝对关联系数分别为 2. 576 5、2. 500 1、2. 460 1,钻孔深度影响程度最小 为 1. 665 7。 通过结果分析得出,对爆堆形态进行优化时,应首先考虑炸药单耗量,随着炸药单耗量的增加,爆堆的松 散系数也逐渐增大,当炸药单耗量为 0. 78 kg / m3 时,爆堆的松散系数最大为 1. 44;其次应该考虑孔网参数,孔网参数 (孔距×排距)为 7. 5 m2 时,爆堆的松散系数达到最大为 1. 44,但孔网参数需根据矿区实际情况调整确定。 依据爆破 因素的敏感度调整爆破参数取值,可以优化爆堆形态从而提高爆破质量。 基于三维可视化和灰色理论的露天矿爆堆 形态分析能够为爆破后续工作以及爆破优化设计提供依据。

全息采空区与顶煤运移的时空演化规律研究

夏洪春, 黄杰华, 吕硕硕, 尹训强

2022, 51(02):  90-96. 

摘要 ( 50 )   PDF (2285KB) ( 302 )  

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放顶煤开采是为解决特厚煤层高产与高效开采的新型方法,是我国特厚煤层开采的发展方向,但特厚 煤层综放开采顶煤堵塞放煤通道的技术难题影响了煤炭的回收率。 本项目结合塔山煤矿 3-5#煤层的实际赋存条件, 采用三维洞穴激光扫描仪和运用现场实测以及数值模拟等科学方法对其顶煤运移规律及采空区顶垮落形态等进行 了系统的研究。 研究结果表明:工作面在推进过程中,顶煤位移量发生变化,且工作面到达一定位置后,位移量变化明 显;当处于顶煤体破坏的过程中,采空区方向的水平位移量与速度增长速率增加;顶煤和顶板运移量呈现 2 种截然不 同的运移特征,前者壁前高于壁后,而后者为壁后高于壁前。

考虑矿柱流变效应的采空区力学模型分析

蔡泳, 邓国梁, 甄利兵, 成墙, 黄金涌

2022, 51(02):  96-101. 

摘要 ( 49 )   PDF (1940KB) ( 305 )  

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采空区是地下采矿活动中所形成的空洞区。 为预测采空区自稳时间,指导矿山安全生产,本研究以某 钨矿 2 线 0 沿南采空区为工程背景,通过采空区影响因素敏感性分析,基于 Burgers 蠕变模型和弹性薄板模型,构建采 空区三维蠕变力学模型,最后应用 Flac3D 模拟软件,进行采空区自稳流变效应的对比分析。 结果表明:根据构建的采 空区三维蠕变力学模型,推导出了顶板下沉位移量随时间变化的表达式,计算得出该采空区自稳时间为 120. 22 个月, 与采用 Flac3D 软件计算得出的 118. 06 个月自稳时间相近,表明所建立的三维蠕变力学模型能够较好地应用于采空区 自稳时间的预估。

矿物工程

悬浮磁化焙烧—氧化冷却过程中磁赤铁矿生成规律

张强, 孙永升, 韩跃新, 李艳军, 高鹏

2022, 51(02):  102-109. 

摘要 ( 53 )   PDF (2848KB) ( 327 )  

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悬浮磁化焙烧—磁选已在难选铁矿石的开发中实现工业应用,焙烧产物的冷却过程是影响磁选指标的 重要因素。 空气氧化冷却可以将焙烧产物中的部分磁铁矿氧化成强磁性磁赤铁矿,同时可以回收氧化过程释放的潜 热,具有广阔的应用前景。 对酒钢铁矿石进行了悬浮磁化焙烧—氧化冷却试验。 结果表明,氧化温度、氧化时间和空 气流量对氧化过程及磁选指标影响显著。 最佳的氧化条件为氧化温度 300 ℃ 、氧化时间 5 min、空气流量 500 mL / min。 在最佳条件下,氧化冷却产物中磁赤铁矿含量为 17. 74%,磁选精矿铁品位为 55. 34%、铁回收率为 90. 31%。 焙 烧产物的氧化冷却过程按两条路径同时进行,一是 Fe₃O₄→α—Fe₂O₃,二是 Fe₃O₄→γ—Fe₂O₃→α—Fe₂O₃;氧化温度高 于 300 ℃时,磁铁矿主要被氧化为赤铁矿。 因此,焙烧产物在氧化冷却时,应先在 N₂ 中冷却至 300 ℃ ,再经空气氧化 冷却至室温,以获得较高的磁赤铁矿含量。

不同磨矿体系下新生阳离子存在行为及其对黄铜矿可浮性的影响

杨绵延, 马英强, 谢材, 印万忠, 邓荣东

2022, 51(02):  110-119. 

摘要 ( 63 )   PDF (2090KB) ( 309 )  

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磨矿过程会使矿浆溶液中离子的种类及含量发生较大变化,进而对矿物浮选溶液化学性质及其可浮性 产生难免影响。 通过磨矿试验、原生离子和新生阳离子含量检测试验、单矿物浮选试验和浮选溶液化学计算,考察了 不同磨矿体系下新生阳离子的存在行为及其对黄铜矿可浮性的影响。 结果表明:黄铜矿不同磨矿体系下矿浆溶液中 存在的新生阳离子为 Cu²⁺、Fe²⁺和 Fe³⁺,且干式磨矿体系下产生的新生阳离子含量高于湿式磨矿体系;适量的 Fe²⁺和 Cu²⁺在黄铜矿表面能够形成新的活性位点,可增强黄铜矿表面与丁胺黑药的键合作用,从而提高黄铜矿的可浮性;适 量的 Fe³⁺在 pH 值为 5~ 7 时对黄铜矿有轻微活化作用,但过量的 Fe³⁺会增大 Fe( OH) ₃(aq) 和 Fe( OH) ₄ ^-组分在溶液中 的含量,使得矿物表面亲水性增强,从而对黄铜矿产生抑制作用。 研究结果可为黄铜矿不同磨矿体系的选择及其对 浮选环境的调控提供一定的借鉴。

超声空化作用对方解石浮选行为的影响研究

施佳, 崔瑞, 宁江峰, 姚伟, 孙浩, 李瑞杰, 杨哲辉

2022, 51(02):  120-125. 

摘要 ( 82 )   PDF (1808KB) ( 333 )  

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研究了超声空化作用对水玻璃和 NaOL 体系下方解石浮选行为的影响。 试验条件范围内,原被抑制的 方解石随着超声声强的增加、超声时间的延长,浮选回收率不断提高;高的超声声强还可提高方解石的浮选速率。 经 超声频率 40 kHz、超声声强 0. 56 W / cm2、超声时间 15 min 处理后,方解石的浮选回收率可由 8. 50%提高到 82. 73%。 对超声处理前后浮选溶液中水玻璃及 NaOL 含量测定发现,超声处理后浮选溶液中水玻璃含量增加、NaOL 含量减少, 超声空化作用能使方解石表面水玻璃脱附,空出的吸附位点再被 NaOL 吸附。 接触角测量结果表明,超声处理能使水 玻璃和 NaOL 体系下方解石表面接触角增大,疏水性增强。 研究结果可以提供一种新的调控方解石矿物表面疏水性 的方法。

脉状和砂状金红石的可浮性差异及机理研究

殷学明 印万忠 杨斌 孙浩然 姚金

2022, 51(02):  126-130. 

摘要 ( 66 )   PDF (1666KB) ( 303 )  

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过单矿物浮选试验,考察了在油酸钠捕收剂体系中脉状和砂状金红石的可浮性差异。 采用 X 射线光 电子能谱检测、接触角测定、Zeta 电位测定、红外光谱测定以及浮选溶液化学计算,对脉状和砂状金红石可浮性差异的 机理进行了研究,结果表明,脉状和砂状金红石可浮性差异较大,砂状金红石可浮性优于脉状金红石。 X 射线光电子 能谱分析表明,砂状金红石表面钛、铝等金属元素相对含量更高,这说明砂状金红石表面有更多的活性位点,更利于 油酸钠在矿物表面的吸附。 接触角测定结果表明,油酸钠更易在活性位点较多的砂状金红石表面吸附。 通过 Zeta 电 位和红外光谱测定,结合浮选溶液化学计算,进一步说明了不同类型金红石表面活性位点数不同,进而影响矿物可浮 性,即活性位点越多,矿物可浮性越好。

立式辊磨机对菱镁矿磨矿及浮选效果的影响

李闯, 许鹏云, 孙传尧, 印万忠, 付亚峰, 姚金

2022, 51(02):  131-138. 

摘要 ( 102 )   PDF (1934KB) ( 331 )  

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立式辊磨机是一种集中碎、粉磨、快速烘干、高效选粉等工序为一体的高效节能环保型设备,具有结构 简单紧凑、工作可靠、流程简单、占地面积小等诸多优点。 针对丹东宽甸某菱镁矿,分别进行立式辊磨机与球磨机磨 矿—浮选试验,通过对比磨矿能耗、磨耗、磨矿产品粒度特性、矿浆中 Fe3+浓度等数据,并比较了药剂制度对闭路试验 精矿指标的差异。 结果表明:立式辊磨机磨矿的能耗仅为球磨机磨矿能耗的 17%左右,立式辊磨机的磨耗约为球磨 机磨耗的 6%左右,同时立式辊磨机磨矿产品中有利于浮选的中间粒级(0. 105~ 0. 045 mm 粒级)含量要比球磨机磨矿 高 2. 39 个百分点、立式辊磨机磨矿矿浆中的 Fe³⁺浓度也仅为球磨机磨矿矿浆的 17. 86%;通过闭路试验精矿指标对比 表明,使用立式辊磨机磨矿,可有效降低油酸钠与六偏磷酸钠用量,并降低精矿中 CaO 品位,提升精矿质量。

鞍千半自磨—强磁预选精矿短流程工艺试验研究

刘文胜, 韩跃新, 姚强, 高鹏, 刘杰

2022, 51(02):  139-145. 

摘要 ( 54 )   PDF (1875KB) ( 318 )  

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为解决鞍千矿业有限责任公司现行阶段磨矿—粗细分级—重磁浮联合分选工艺中重选精矿品位低、波 动大,浮选尾矿品位高、选别工艺流程长等难题,以鞍千现场半自磨粗粒湿式强磁预选精矿为研究对象,开展搅拌磨 矿—弱磁—强磁—反浮选短流程工艺优化试验研究,以期实现鞍千铁矿石的高效开发与利用。 结果表明,鞍千现场 半自磨—粗粒湿式强磁预选精矿在搅拌磨磨矿细度-0. 038 mm 占 80%条件下,经磁场强度 79. 58 kA / m 弱磁选,弱磁 尾矿经背景磁感应强度 700 mT 强磁选,强磁精矿以淀粉为抑制剂、CaO 为调整剂、TD-Ⅱ为捕收剂经 1 粗 1 精 3 扫反 浮选,反浮选精矿与弱磁选精矿合并为综合精矿,综合精矿铁品位为 68. 04%、回收率为 91. 78%,综合尾矿铁品位 8. 62%。 搅拌磨矿—弱磁—强磁—反浮选短流程充分利用铁矿磁性差异进行分选,实现了鞍千铁矿石的分质分选和 脉石的梯级抛除,对于鞍山式赤铁矿石经济高效开发利用具有重要的指导意义。

地质与测量

赣杭带中段天台山火山盆地铀矿控矿因素及找矿方向

许谱林, 唐湘生, 郭福生, 吕川, 熊建, 黎广荣, 聂涛, 钟鹏飞

2022, 51(02):  146-154. 

摘要 ( 82 )   PDF (1829KB) ( 329 )  

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天台山火山盆地位于华南板块与扬子板块接壤部位,处在赣杭铀成矿带中段北缘,已探明 5 个铀矿点以 及 9 个铀矿化点,矿化类型较多,控矿因素复杂,制约了下一步找矿。 结合该盆地地质特征、铀矿化特征调查成果,分 析了铀矿控矿因素,为下一步找矿提供方向。 结果表明:①铀矿化主要受岩层、岩体、断裂、火山机构以及层间破碎带 等控制,下白垩统火山岩、前寒武系变质岩以及花岗闪长岩是主要赋矿岩层;NE 向、近 EW 向断裂是导矿断裂,NE 向 断裂控制了盆地北部铀矿化展布,近 EW 向断裂控制了南部铀矿化;火山机构、层间破碎带是主要控矿构造。 ②盆地 南部沿着 F1 断裂追索寻找铀矿化信息,在天台山火山机构深部寻找隐爆角砾岩型、次火山岩亚型铀矿化。 ③盆地北 部沿着 F4、F5 断裂寻找碳硅泥岩型铀矿化,加强姜家、王石山岗火山机构深部构造特征研究,探索次火山岩亚型、隐爆 角砾岩亚型铀矿化;④加强花岗闪长岩深部侵入形态特征研究,岩体侵入界面与 NE 向断裂交汇部位是寻找花岗岩型 铀矿的重点部位。

俄罗斯外贝加尔边疆区图拉达金矿地质特征研究

梁凯, 闵祥吉, 周宇, 燕军利, 刘其臣, 路兆和, 贾秀, 万涛, 于博滨, 齐祥春, 杨超

2022, 51(02):  155-161. 

摘要 ( 115 )   PDF (2873KB) ( 319 )  

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图拉达金矿位于俄罗斯外贝加尔边疆区内的达拉松矿田西北角,矿区内矿体受控于 NE 和 NNE 向断 裂,主要赋存于 NNE 向的破碎角砾岩中,矿石类型主要为含金碎裂角砾岩型。 矿体形态多呈脉状、透镜状,产状较稳 定,后期构造对矿体影响较小;矿体内部结构复杂,局部有明显的膨胀收缩、分支或分支复合、波状弯曲现象。 矿体围 岩蚀变为热液蚀变,主要类型有绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、绢英岩化和硅化等。 主岩体与主岩体外围的断裂构造 内蚀变以及 NE 向断裂与近 SN 向断裂的交切部位是寻找碎裂角砾岩型金矿床的重要标志。 通过研究图拉达金矿以 及所在矿田的地质特征和找矿标志,对于国内地质工作者进一步了解中俄蒙跨境区域成矿规律和在矿区内发现更多 金矿体具有重要的借鉴和指导意义。

广西栗木矿田锡钨成矿条件和成矿过程分析

董业才, 徐文杰, 胡乔帆, 梁磊, 张国林

2022, 51(02):  162-170. 

摘要 ( 97 )   PDF (2638KB) ( 314 )  

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栗木矿田锡钨矿床与花岗岩体的多期次侵入有着密切关系,而花岗岩体的侵入形态又受限于构造、地 层等因素。 因此,成矿地质条件与成矿过程的分析与总结,对于成矿预测、找矿潜力评价等找矿勘查工作至关重要。 针对栗木矿田地层、构造、岩浆岩三要素进行了成矿地质条件分析,揭示了三要素对成矿作用的影响,并探讨了成矿 作用的关键过程与机制。 研究表明:①花岗岩的含矿性既与初始岩浆的含矿性有关,又与岩浆演化过程中的气液分 异程度及构造活动强度有关。 ②矿床分布明显受隐伏岩体形态影响,而隐伏岩体形态又受基底构造层断裂和盖层断 裂控制。 ③岩体上覆围岩地层的岩性对形成的矿床类型及矿化蚀变分带有明显的制约,上覆围岩为灰岩、大理岩,有 利于形成完整的矿化垂向分带;上覆围岩为页岩、硅质泥岩和泥灰岩,仅有利于形成岩体内带石英脉型钨锡矿,不利 于其他类型矿床形成;上覆围岩为砂岩,介于两者之间;④矿区成矿过程是岩浆热液在地层、构造、岩浆三要素控制下 的综合反应。 上述分析可作为勘查技术组合分析的主要地质依据,指导隐伏花岗岩型锡钨矿床的找矿预测和勘探。

安全与环保

国内外大型黄金企业汞的问题及其对策

阎文庆, 马明辉, 李光胜, 王进佺, 朱幸福, 孙鹏, 高腾跃

2022, 51(02):  171-184. 

摘要 ( 58 )   PDF (1431KB) ( 295 )  

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国内外许多金矿资源本身含汞,提金时汞同金的走向一致,在选冶过程中汞不断富集和释放,使大型黄 金企业成了全球汞污染和汞副产品的主要来源之一。 根据汞同金在地质上的关系介绍了全球含汞金矿的成矿类型 和含汞情况,描述了各类金矿选冶工艺的汞变化情况、生成物和控制手段,就汞的形态和含汞废料类型说明了黄金生 产中汞污染控制和含汞废弃物处理方法,同时对全球黄金企业副产汞的数量、处置方法和处置法律框架作了解释,还 对当前含汞黄金企业的特点、历史遗留污染、社区关系、污染控制复杂性和汞市场状况等进行分析。 针对黄金行业发 展趋势、汞的国际公约履行、汞贸易限制和供过于求,提出含汞黄金企业应对汞问题的重点在于减少汞释放、生产过 程有效控制、汞的无害化处理和汞副产品的永久堆存。

我国西南尾矿库区岩溶特征及防渗研究进展

田帅, 胡振琪, 李社锋

2022, 51(02):  185-193. 

摘要 ( 67 )   PDF (1284KB) ( 329 )  

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西南地区是我国重要的矿产资源产地。 在长期开采过程中,该区域形成规模不等、数量众多的尾矿库; 同时,西南地区灰岩广布,在气候等要素的综合作用下,发育了溶洞、落水洞、裂隙等,极易造成区域尾矿库的渗漏,影 响尾矿库的安全,对当地地表与地下水、土壤、生物等造成严重的危害。 本研究以我国西南地区Ⅱ类尾矿库为研究对 象,总结分析了尾矿库区岩溶洼地、漏斗(落水洞 / 竖井)、裂隙、溶洞等主要岩溶渗漏类型及形态特征;从岩性、地质构 造、水文、地形地貌因素对尾矿库区岩溶发育机制进行了探讨;最后,从岩溶地基防渗技术、库底复合防渗工程技术对 尾矿库防渗进行了研究。 本研究对我国西南岩溶发育下的尾矿库区防渗分析具有一定的参考价值。

西南地区某矿产集采区土壤重金属迁移规律及生态风险评价

史帅航, 白甲林, 余洋

2022, 51(02):  194-200. 

摘要 ( 77 )   PDF (1507KB) ( 317 )  

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为科学推进矿山生态修复,依托传统野外调查工作手段与技术优势,结合室内综合测试与系统分析,开 展长江上游金沙江流域内矿产资源开发引起土壤重金属含量变化相关研究。 以西南地区某矿产集采区为例,探索区 内土壤重金属含量及其随流域迁移规律,分析区内土壤重金属潜在生态风险。 研究表明:该矿产集采区铅锌矿区、磷 矿区土壤样品重金属含量超标存在差异;源于矿产资源开采方式、洗选方式、矿区固体废弃物分布、地表径流强度等 诸多因素影响,区内土壤样品重金属含量从上游到下游的迁移规律呈多种类型。 相关结果既可作为生产矿山生态环 境监测的工作依据,亦可作为闭坑矿山生态保护修复的重要参考。

塑烧板除尘器过滤与清灰性能研究

颜翠平, 黄梅, 马小辉, 林莉君, 樊钦宇, 刘安雄, 严绍文

2022, 51(02):  201-208. 

摘要 ( 119 )   PDF (1909KB) ( 304 )  

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塑烧板由于其过滤精度高、使用寿命长等优点,近年来受到了工业除尘的关注。 脉冲喷吹是除尘器最 常用的清灰方式之一,探索脉冲喷吹塑烧板除尘器的清灰性能可以为其工业应用提供理论基础和技术支撑。 将塑烧 板作为研究对象,采用粉尘排放浓度监测仪以及压差计,分别测试了塑烧板除尘器粉尘排放浓度以及系统阻力,结合 流体力学、环境科学等理论知识对塑烧板除尘器过滤清灰性能进行了实验研究。 实验结果表明:当脉冲间隔为 10 s, 喷吹压力为 0. 4~ 0. 5 MPa,塑烧板收集高岭土和勃姆石稳定运行的过滤风速范围分别为 0. 6 ~ 1. 0 m / min、0. 6 ~ 0. 8 m / min,设备稳定阻力值的范围分别为 155~ 520 Pa、325~ 500 Pa(气固浓度为 15~ 45 g / m³),粉尘排放浓度远远小于 1 mg / m³,能实现超低排放。 实验结果对塑烧板除尘器的工业使用推广提供了理论指导以及技术支撑作用。

露天煤矿穿孔环节粉尘运移规律模拟仿真研究

丁新启, 张瑞新, 陈再明, 邓有燃, 王璟川, 孙健东

2022, 51(02):  209-215. 

摘要 ( 59 )   PDF (2926KB) ( 311 )  

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伴随环保意识在社会各行业的普及,露天矿山粉尘污染问题进入大众视野。 穿孔环节作为露天矿山生 产的首要环节,粉尘污染问题较严重。 为了改善穿孔环节粉尘超标现状,以安家岭露天矿岩石穿孔作业环节为研究 背景,利用计算流体力学仿真模拟 Fluent 软件,依据气-固两相流理论,运用欧拉-拉格朗日研究方法和 DPM 模型对 牙轮钻机粉尘运移规律进行模拟;现场实验时,在钻机下风向呼吸带平面高度设置粉尘浓度监测点,与仿真结果对 比。 结果表明:牙轮钻机开始作业后,沿采场下风向距离和高度增加设置的各监测面粉尘质量浓度随时间首先快速 升到一个最大值,之后稳定在一定浓度区间内上下浮动;粉尘质量浓度沿下风向随距离增加呈现先急剧上升到最大 值,接着快速下降,最后缓慢下降的规律。 最后,依据本研究结果提出减小穿孔环节粉尘扩散范围的建议。

机械力化学活化滑石处理含铜废水研究

刘春琦 马天 李钊 代淑娟 郭小飞 王倩倩 赵通林

2022, 51(02):  216-223. 

摘要 ( 50 )   PDF (2007KB) ( 304 )  

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为提升天然黏土矿物在环境修复领域的实际应用水平,特别是针对重金属污水的治理,对天然滑石矿 物进行机械力化学活化,并考察其对含铜废水的净化性能。 系统探讨了行星式球磨机的磨机转速、滑石用量、处理时 间、溶液中铜离子浓度和铜盐种类等因素对滑石沉淀铜离子效果的影响,同时采用 XRD、FTIR 等测试手段对滑石及 活化样品处理铜溶液前后残渣进行表征,来明晰滑石与铜离子之间的相互作用机理。 结果表明,当球磨机转速为 500 r / min、滑石用量为 2. 5 g / L、溶液中铜离子浓度为 1 000 mg / L 时,滑石对铜离子的处理量可达到 271. 2 mg / g,证实了机 械力化学活化可以提高滑石净化含铜废水的处理能力。 XRD 和 FTIR 分析结果表明,机械力化学活化后,滑石矿物的 完整结晶被破坏,呈现非晶状态,镁离子和羟基从矿物中脱出至溶液中,提高了溶液 pH 值,在硫酸根离子存在的情况 下使铜转化为碱式硫酸铜沉淀从而被去除。 该沉淀经简单的酸浸,即可使铜溶出,可作为铜金属资源进行回收。 研究 表明,机械力化学活化可以切实提高天然滑石矿物的理化反应活性,实现重金属污水净化和金属二次资源回收的双 重目的,促进了资源与环境的协同发展。

综合利用

铁尾矿—钢渣基复合吸波材料的制备与性能研究

李华伟, 郑贵阳, 王荣, 杨惠婷, 章启航, 何宇艳

2022, 51(02):  224-230. 

摘要 ( 63 )   PDF (1558KB) ( 316 )  

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针对目前水泥基吸波材料带宽窄、吸收率低、而且制备成本高的问题,选用铁尾矿与钢渣固废资源为胶 凝填充材料,利用钢纤维作为吸波剂制得电磁波吸收复合材料。 采用矢量网络分析仪测定复合材料在 0. 1 ~ 5 GHz 范 围内的相对复介电常数与复磁导率,计算得到其电磁波损耗系数与反射率,并制备不同厚度样品分析了复合材料的 电磁波吸收机理。 研究表明:铁尾矿与钢渣中的磁性矿物相组分能显著提升材料的电导能力,影响电磁参数,提升介 电损耗与磁损耗能力;增加钢纤维吸波剂的使用量能够降低与之匹配复合材料的最小厚度,当铁尾矿、钢渣掺量分别 为 10%、30%,钢纤维体积比为 0. 5%时,制备出的 15 mm 厚度复合吸波材料最小反射率达到-46. 863 dB,有效带宽占 比 18. 8%。

减水剂类型对赤泥—矿渣基地聚物注浆材料性能的影响及机理研究

曹辉林

2022, 51(02):  231-236. 

摘要 ( 66 )   PDF (1654KB) ( 297 )  

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针对赤泥等固体废弃物对环境危害性大且利用率低等问题,以碱激发赤泥-矿渣基地聚物注浆材料为 研究对象,研究了不同掺量的聚羧酸(PA)减水剂、醛酮缩合物(AKC)减水剂和萘系(N)减水剂对材料凝结时间、流动 性及强度等的影响,并通过 XRD、傅里叶红外光谱及 SEM 等设备对减水剂的作用机理进行研究。 结果表明:减水剂增 强了材料的流动性但降低了材料的剪切应力;N 和 PA 减水剂能缩短材料的凝结时间,但 AKC 减水剂会延长材料的凝 结时间;N 和 AKC 减水剂能提高材料的强度,但 PA 减水剂会降低材料的强度;N 减水剂对材料的综合性能提升效果 更加明显,其最优掺量为 0. 7%;减水剂对赤泥-矿渣基地聚物性能提升的作用机理主要是促进地聚合物凝胶的形成。 研究成果为拓展赤泥在工程上的使用途径和效率提供了理论指导。