金属矿山

何荣兴, 陈丽媛, 任凤玉

2022, 51(11): 1-9.

摘要 ( 231 )

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无底柱分段崩落法生产安全、开采强度大、效率高、回采工艺简单，在地下开采中占有较大比重。但损失贫化大的问题限制了该方法在贵重金属矿山的应用，也是众多学者研究的热点。总结了无底柱分段崩落法60 a的发展历程，并从放矿理论、采场结构参数、放矿方式和巷道布置形式、覆盖层块度4个方面系统总结了控制损失与贫化的研究现状，指出目前仍存在的研究问题为：放矿理论中仅考虑散体的流动特性，爆破块度、放矿口尺寸、边孔角、铲装深度等因素未在放矿理论中综合考虑，从而造成依据放出体形态确定的采场结构参数并非最优值；实际生产中并未严格按照低贫化放矿方式作业，回采巷道布置形式不能完全适应矿体产状变化，部分矿山覆盖层形成方法不利于损失贫化控制。针对这些问题，提出了进一步控制无底柱分段崩落法损失贫化的研究方向和措施，对于矿山进一步控制损失贫化指标具有一定的理论指导意义。

某金矿矿岩尺寸效应性质试验研究及应用

孙国文, 王刚, 蔡泳, 郑杰, 成墙, 梁秦铭, 晏伟, 黄金涌

2022, 51(11): 1-9.

摘要 ( 2 )

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为指导某金矿留设安全矿柱,采用理论分析和室内试验的方法深入研究了矿岩尺寸效应规律。对不同高径比和不同体积(高径比相同)的矿岩试件进行了单轴压缩试验,分析了岩石单轴抗压强度、裂纹分形维数及声发射信号与岩石试件尺寸间的关系。试验结果表明:随试件体积增加,矿岩单轴抗压强度呈减小的趋势,下降规律与 Weibull 分布统计模型吻合度较高;采用图像二值化方法得到了破坏后试件表面裂纹分形维数与强度关系;声发射事件数与试件高径比和放大系数呈明显的线性关系,大试件声发射信号表现为强度高、分布分散的特点,小试件声发射信号强度小而分布集中。基于上述研究结果,改进了矿柱强度经验公式,改进后公式更加全面地考虑了矿柱形状效应和体积效应,并引入了破坏概率,更符合现场情况。

我国地电化学技术主要研究进展与展望

刘攀峰, 罗先熔, 文美兰, 郑超杰, 欧阳菲, 单江涛, 高文

2022, 51(11): 10-22.

摘要 ( 131 )

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在回顾我国地电化学技术发展历史的基础上概述了地电化学技术的发展进程，着重分析了2011年以来地电化学技术在以下几方面取得的研究进展：① 提出了“分段理论”成晕机理，包括成矿相关金属微粒产生（以电化学溶解为主）—金属微粒迁移（分为包气带区和饱水带区）—金属微粒卸载（地球化学障）；② 优化了供电电源可控性，实现了地电化学提取过程中相关数据（瞬时电压、电流）的采集与记录，简化了提取电极制作工艺，提高了材料性能，完善了吸附材料（聚氨酯泡塑）预处理方法；③ 对地电化学技术整个流程（样品采集—样品处理—分析测试—报告编写）进行了规范化，并起草了《地电化学测量技术规程（征求意见稿）》；④ 在不同覆盖区（西北荒漠戈壁、东北原始森林、青藏高原冻土、内蒙风成砂等）的典型矿区取得了良好找矿成果，同时在土壤重金属修复中取得了预见性进展。在上述分析的基础上，进一步展望了地电化学技术未来的发展方向：① 从宏观角度研究浅地表（基岩/风化层—土壤）元素含量变化和赋存特征，从微观角度借助高分辨率电子显微镜观测元素迁移形式及可能影响其分布的因素，进一步完善方法机制；② 从轻便化、自动化、商品化角度出发，优化供电装置的时控性、数据储存功能，提升提取装置的可视化程度、环保材料的使用程度，并运用较为成熟的统计学方法提取地电数据中的弱异常信息，尽可能满足勘查市场需求；③ 加快编制相关技术规程，进一步深化地电化学技术在土壤重金属修复领域的应用，增强技术应用的普适性。

除尘滤筒脉喷清灰技术研究进展与展望

李建龙, 陈源正, 林子捷, 吴泉泉, 吴代赦

2022, 51(11): 23-35.

摘要 ( 90 )

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滤筒清灰是除尘器运行的关键环节，以脉冲喷吹技术应用最为广泛，具有工艺简单、不中断风流等优点。近年来，脉喷清灰滤筒除尘器因技术优势市场份额逐渐增多，相关研究发展迅速。研究者运用理论分析、试验研究和数值模拟等手段对滤筒的脉喷清灰技术进行了广泛探讨，并取得了大量有益进展。阐述了除尘滤筒脉喷清灰技术的基本原理、尘饼附着作用和清灰效果评价方法，分析了影响清灰性能的主要因素，剖析了除尘滤筒脉喷清灰存在的主要问题，总结了提高清灰均匀性改进措施的最新进展，并展望了滤筒脉喷清灰的发展方向。研究表明：滤筒清灰机理的认识普遍采用喷吹压力理论并以筒壁所受静压为喷吹指标；清灰效果评价主要基于过滤阻力的变化和落尘质量；喷吹气流偏斜、清灰不均匀、剥离粉尘回吸是滤筒清灰面临的共性难题，其中清灰不均匀是当前研究焦点；改善滤筒清灰性能主要有喷嘴设计、文丘里管增设、滤筒结构优化、喷吹策略改进等措施，其中协同对撞喷吹突破了单一点源式喷吹的局限，克服清灰不良问题潜力较大。未来研究的重点为脉冲喷吹滤筒清灰机理分析、脉喷清灰结构设计与参数优化、尘饼剥离与运移规律分析、脉喷系统及其参数设计规范建立。研究成果可为促进除尘滤筒脉喷清灰技术的发展和工程应用提供参考。

微差时间和填塞长度对临近充填体的影响研究

姜琳婧, 金爱兵, 姚宝顺, 陈帅军

2022, 51(11): 36-43.

摘要 ( 93 )

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嗣后充填采场二步回采过程中，中深孔爆破会对临近充填体产生影响，因此研究充填体爆破响应对保证采矿安全具有重要意义。通过开展现场爆破振动测速，将监测数据进行拟合获得衰减方程，同时采用ANSYS/LS-DYNA软件对不同微差时间和填塞长度的方案进行了数值模拟分析。结果表明：① 衰减方程推算结果和数值模拟结果基本保持一致，ANSYS/LS-DYNA软件用于模拟爆破对临近充填体稳定性的影响可以获得较为理想的效果。② 随着微差时间从19 ms增加到25 ms，矿房与充填体交界面的最大有效应力和峰值速度均呈现先降低后增大的趋势，当微差时间为23 ms时，达到最小值，满足规范要求，对充填体影响最小。③ 基于矿山原爆破参数方案，设计了4种填塞长度方案，通过分析矿房与邻近充填体交界面的最大有效应力和峰值速度，当填塞长度ls1~ls5分别为2、4、2、5、4 m时，爆破对充填体影响最小，降振效果最佳。研究成果可供类似空场嗣后充填矿山炮孔参数设计参考。

大直径深孔空场嗣后充填法采场结构参数优化及稳定性分析

陈霖, 黄明清, 唐绍辉, 张铭, 刘青灵

2022, 51(11): 44-51.

摘要 ( 130 )

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大直径深孔空场嗣后充填法是安全高效开采倾斜极厚矿体的有效方法，合理的采场结构参数是维持采场稳定的前提。以Jama铜矿1 000万t/a超大规模地下开采为工程背景，利用Mathews稳定图法计算了采场稳定区间和水力半径，并基于“隔三采一”的开采方案，采用FLAC3D软件开展了4组采场结构参数条件下的采场稳定性数值模拟，从而优选出合理的高中段大采场结构参数。Mathews稳定图法采场顶板、侧帮暴露尺寸与水力半径的关系分析表明，当采场顶板跨度为15 m、中段高度为100 m时，采场长度应小于46 m。数值模拟结果表明：二步骤矿柱宽度从15 m增加至19.5 m时，采场顶板的位移、塑性区体积随着跨度增大而增加，底部结构堑沟的两帮安全系数较低且易发生部分剪切破坏。数值模拟与Mathews稳定图法分析结果一致，确定了大直径深孔空场嗣后充填法的最优采场结构参数为采场长度45 m，一步骤矿房宽15 m，二步骤矿柱宽18 m，采场高100 m。研究结果为实现倾斜极厚矿体高中段大采场安全回采提供了理论支撑。

缓倾斜极薄矿体采场结构参数优化研究

徐永文, 吴炳书, 李官兵, 李正灿, 刘允秋

2022, 51(11): 52-57.

摘要 ( 107 )

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为进一步提高山东黄金矿业（鑫汇）金矿缓倾斜极薄矿体采场结构的稳定性，对双侧抛掷嗣后充填采矿法的采场结构参数进行了优化。利用有限元分析软件FLAC3D，并结合矿体实际情况，设计了1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m采场宽度结构等5个方案，计算并分析不同条件下开挖后的最大主应力及最大位移来实现采场结构参数优选。研究表明：随着回采宽度增大，第1步回采后产生的应力和破坏范围明显增大，顶板的下沉位移逐渐增大，在采幅为2.5 m和3.0 m的方案中，在第4步和第5步回采完成应力重新分布后，周边围岩应力呈现上升趋势，有潜在的岩爆风险。在不同的回采过程中，围岩中的应力存在释放的过程，使应力分布达到新的平衡状态。同时经过数据对比分析，针对采用双侧抛掷嗣后充填采矿法的缓倾斜极薄矿体，采场结构参数设置为1.5 m为最佳方案，可确保矿山安全高效生产。

人工冻结黏土经验模型参数确定及蠕变规律验证

姚兆明, 李南, 郭梦圆

2022, 51(11): 58-63.

摘要 ( 64 )

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人工冻结法不仅常用于软土、砂层中地铁旁通道开挖及基坑围护等工程，在富水、深厚岩土层矿山井筒建设中也常采用此方法。掌握人工冻土物理力学性质及蠕变规律对安全、快速施工至关重要。对采用冻结法施工的某矿立井深部地层黏土进行-5、-8、-10、-15 ℃下单轴抗压强度试验及不同应力水平的蠕变特性试验。试验结果表明：抗压强度与冻结温度呈线性相关；在同一试验温度下，随着应力等级升高，轴向变形呈上升趋势；在同一应力水平下，随着试验环境温度下降，轴向变形呈下降趋势。引入考虑温度效应的经验蠕变模型，在各负温及不同应力水平下的应变与时间取对数具有线性关系的基础上，将线性表达式代入对应公式中联立方程组进行求解确定模型参数。将模型计算值与试验数据进行对比，反映出该模型能够较好地模拟人工冻结黏土蠕变初始变形阶段和稳定变形阶段。所建立的模型具有参数较少、易于确定、参数物理意义明确等优点，为冻结壁设计提供了一种有效的计算方法。

思山岭铁矿 1 500 m 副井基岩段井筒围岩稳定性分析与控制研究

李洋洋, 赵兴东, 代碧波, 李怀宾

2022, 51(11): 64-70.

摘要 ( 91 )

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针对传统浅埋竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法应用于深竖井建设存在的局限性，以思山岭铁矿1 500 m副井工程为依托，进行了深竖井井筒围岩稳定性分析与控制方法研究。通过无支护自稳跨度、自稳时间等指标对该矿副井基岩段的井筒围岩稳定性进行了分析，其最小无支护自稳跨度为22 m，对应的自稳时间为125 d，可保证副井基岩段掘进进尺4 m、掘进循环周期为1~2 d的井筒围岩稳定性，然而考虑副井基岩段井筒围岩掘进至役期的长期稳定，副井开挖后仍需对井筒围岩进行支护。同时，基于新奥法（NATM）与挪威隧道施工方法（NTM），提出了强调充分发挥井筒围岩自稳能力的深竖井井筒围岩稳定性控制理论，建立了锚网喷初次支护与混凝土衬砌永久支护相结合的深竖井井筒围岩稳定性控制方法，并据此结合该矿副井基岩段井筒围岩支护设计，分析了深竖井井筒围岩支护设计的基本流程，提出了副井基岩段井筒围岩支护设计方案。通过Phase 2数值模拟评估了该矿副井基岩段井筒围岩支护设计的安全性，验证了所提出的深竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法以及支护设计方法应用于深竖井建设的可行性。

红砂岩受高压电脉冲击穿作用下的破裂行为试验研究

彭建宇, 王浩南, 吴硕, 张凤鹏

2022, 51(11): 71-76.

摘要 ( 73 )

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高压脉冲放电破岩具有绿色环保、能量可控的特色，是一种应用前景广阔的新兴岩石破碎技术。通过电击穿试验分析了高压脉冲作用下红砂岩的破裂机制，研究了不同试件尺寸和放电电压下红砂岩的破裂模式及破裂程度。结果表明：高温和冲击波是导致试件破裂的内在机制。高压电脉冲作用下，红砂岩在电极附近由于等离子通道贯通后的迅速膨胀作用形成击穿区，损伤最为严重。击穿区外侧受冲击波的影响出现径向裂纹，冲击波强度足够时可继续诱发试件边界附近出现剥落裂纹。击穿区、径向裂纹及剥落裂纹的形成与试件的尺寸和放电电压密切相关。采用裂纹密度和分形维数两个指标量化分析了高压脉冲作用后试件的破裂程度。随着试件尺寸增加，试件由块状破碎转变成穿孔破坏模式，试件的裂纹密度、裂纹的复杂程度以及分形维数呈现出降低趋势。随着放电电压的增加，试件由穿孔破坏模式转变成块状破碎，其裂纹密度、裂纹的复杂程度和分形维数呈现增加趋势。

基于 EEMD-HHT 法的露天矿山深孔爆破振动效应研究

陈军凯, 魏正, 郝向军, 张小军, 高文学

2022, 51(11): 77-83.

摘要 ( 54 )

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工程爆破在我国国民经济建设过程中发挥着重要的作用，但作为爆破有害效应之首的爆破振动是一个不可忽视的问题。为研究露天矿山深孔控制爆破“高程效应”“鞭梢效应”以及爆破振动波能量分布特征，依托星光露天矿山深孔控制爆破工程，通过现场爆破试验研究，提出了一种基于电子雷管精确延时与EEMDHHT信号分析技术的爆破振动效应分析方法。研究表明：爆破振动速度总体呈现衰减趋势，存在高程放大效应，且具有明显的方向性，放大系数表现为垂向（Z方向）>径向（X方向）>切向（Y方向）；同一高程，“鞭梢效应”现象明显，表现为台阶外缘附近岩体质点峰值振动速度大于内缘边坡坡脚处；爆破振动信号能量优势频段分布于10~50 Hz，并且以低频段为主，爆破振动波能量垂向（Z方向）>切向（Y方向）>径向（X方向）。通过对露天矿山深孔控制爆破振动效应的研究，降低了爆破振动对岩体扰动的影响，爆后边坡岩体稳定，轮廓清晰，破岩块度均匀，为类似工程提供了参考依据。

三维动静组合加载下石灰岩力学特性研究

余永强, 余雳伟, 范利丹, 徐峰, 周桂杰

2022, 51(11): 84-91.

摘要 ( 61 )

PDF (2477KB) ( 478 )

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深部岩体处于“三高一扰动”的复杂环境中，为研究巷道掘进过程中冲击荷载对巷道围岩的影响，以石灰岩为研究对象，通过河南理工大学改进的SHPB动静组合加载试验装置，开展三维动静组合加载下的石灰岩力学特性研究。选取典型的轴压梯度（8、15、16、17 MPa）和围压梯度（1、2、3、5、7 MPa），开展冲击气压梯度（0.5、0.6、0.8、10 MPa）的三维组合加载试验。研究表明：在三维动静组合加载下，石灰岩峰值应变增大，吸收能也随之增大，峰值达到87.7 W/J时，约为入射能的60%，试件破碎程度最为明显，呈现实验室“岩爆”趋势；反射能、透射能、吸收能随入射能的增加呈线性增长，反射能、透射能、吸收能、入射能和单位体积吸收能随平均应变率的增加呈二次函数增长。此外，在轴压、围压不变时，随冲击气压的增加，应力—应变曲线分为4个阶段，在达到应变峰值时，出现回弹现象，即试件的变形达到峰值应变后应变又开始减小；围压与气压保持不变，轴压变化时试件应力—应变曲线的变化规律与轴压、围压不变时冲击气压的应力—应变曲线的变化规律基本吻合；不同围压下岩石的破坏形态主要为拉伸破坏和压剪破坏。

钛磁铁矿直接还原—磁选钛铁分离主要影响因素探析

高恩霞, 房青松, 耿超, 蒋曼, 孙体昌

2022, 51(11): 92-100.

摘要 ( 110 )

PDF (1656KB) ( 500 )

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从钛磁铁矿还原历程和焙烧方式、还原条件、磨选条件对钛磁铁矿直接还原—磁选钛铁分离的影响等4个方面分析总结了钛磁铁矿直接还原—磁选技术的研究进展。在直接还原过程中，钛磁铁矿的还原历程为Fe_2.75Ti_0.75O₄→Fe₂TiO₅→Fe₂TiO₄→FeTiO₃→FeTi₂O₅→Ti₂O₃；从现阶段看，钛磁铁矿直接还原常用的焙烧方式主要有内配法和包埋法，其中内配法还原温度低、还原时间短、还原剂用量低，成本低且钛铁分离效果更好，包埋法所得富钛产品中TiO₂品位高，有利于钛资源回收利用；还原剂、还原温度、还原时间和添加剂均对钛铁分离效果有影响，适宜的还原条件有利于钛铁矿物的还原和金属铁颗粒的聚集长大，从而促进钛铁分离；磨矿细度和磁场强度也对钛铁分离效果有影响，磨矿细度不宜过粗/过细，磁场强度不宜过大/过小。通过分析比较可以看出，钛磁铁矿直接还原过程中还原历程和强化钛铁分离的深入研究对钛、铁资源的综合利用具有重要意义，最后指出了钛磁铁矿直接还原—磁选钛铁分离技术发展和进步的主要方向。

马钢姑山铁矿石磁化焙烧—弱磁选试验研究

张剑廷杨峰李志明房舜尧

2022, 51(11): 101-106.

摘要 ( 68 )

PDF (1589KB) ( 518 )

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马钢姑山铁矿石TFe品位为37.68%，主要含铁矿物为赤铁矿，脉石成分主要为SiO₂和Al₂O₃，有害元素P含量较高，采用传统选矿技术难以获得良好的技术经济指标，而对难选铁矿进行磁化焙烧是一种有效的预处理手段。针对姑山铁矿石开展了磁化焙烧—弱磁选试验研究，并探究了焙烧给矿粒度、焙烧温度、还原气浓度、焙烧时间对磁化焙烧效果的影响。结果表明：在焙烧给矿粒度为-0.074 mm占50%、焙烧温度500 ℃、CO气体浓度40%、焙烧时间20 min、气体流量500 mL/min的条件下进行磁化还原焙烧，焙烧产品经磨矿—磁选—再磨—磁选—三段磨矿—磁选工艺，可获得铁品位63.98%、铁回收率83.32%、P含量0.15%的铁精矿。产品指标优于现有工艺，研究结果可为马钢姑山铁矿的高效利用提供新思路。

攀西地区钒钛磁铁矿石弱磁选工序前浮选硫钴的探讨

翟雨可, 常自勇, 王晓莉, 刘伟, 汪涵, 王化军

2022, 51(11): 107-114.

摘要 ( 67 )

PDF (1583KB) ( 468 )

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攀西地区是我国最大的钒钛磁铁矿产区，钒钛磁铁矿石中除了主要元素铁、钒、钛以外，还伴生有硫资源储量6 000万t、钴资源储量90万t，具有很高的工业利用价值。当前攀钢矿业公司选矿厂对钒钛磁铁矿的选矿工艺流程是“阶段磨矿—弱磁选铁—选铁尾矿强磁选钛—强磁选钛粗精矿浮选脱硫—浮选钛铁矿”得到铁精矿、钛精矿和硫（钴）精矿，仅在钛精矿浮选脱硫阶段浮选回收得到硫（钴）精矿，因为钴品位＜0.3%，钴市场价格高时作为硫钴精矿销售，钴市场价格低时只能作为硫精矿销售，造成了钴资源的浪费。开展了弱磁选工序前浮选回收硫钴的试验研究，目标是硫化矿物的早收快收集中收。实验室在磨矿细度-0.074 mm占45%，硫酸铜用量250 g/t、异戊黄药用量150 g/t、3#起泡剂用量30 g/t，一段浮选得到产率14.33%，硫品位3.11%、钴品位0.06%、镍品位0.03%、铜品位0.10%，硫回收率68.14%、钴回收率35.12%、镍回收率47.23%、铜回收率43.12%的粗硫钴精矿。探讨了实验室球磨机磨矿浮选一体机和浅槽快速浮选机，并开展了验证试验，认为浅槽快速浮选机是研究发展方向。

磁化焙烧过程中磁性转化率对磁选影响规律研究

王帅, 孙永升, 韩跃新, 李艳军, 高鹏

2022, 51(11): 115-119.

摘要 ( 73 )

PDF (2126KB) ( 464 )

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磁化焙烧—磁选是目前处理难选铁矿的主要方法之一，为了探究焙烧工艺参数对赤铁矿磁性转化率及磁选指标的影响规律，以天然赤铁矿纯矿物为研究对象系统地开展了赤铁矿磁化焙烧—磁选试验，并采用偏光显微镜及XRD探究了磁铁矿的生长趋势和物相转变过程。结果表明：针对本研究试样，适宜的焙烧条件为焙烧温度550 ℃、CO浓度20%、还原时间4 min，此时赤铁矿的磁性转化率为32.99%，样品的磁选回收率达到99.58%。赤铁矿焙烧过程中新生磁铁矿首先在矿物表面及裂隙生成，随着焙烧时间的增加，新生磁铁矿沿矿石颗粒表面向内部生长。当颗粒外层部分被还原为磁铁矿，赤铁矿转化率达到32.99%时，整个颗粒即可在磁选过程中被回收，无须将赤铁矿完全还原为磁铁矿，便可获得良好的磁选指标。

新疆某低品位硫化铅锌矿石选矿试验研究

李少平, 王锦柯, 张伟光, 李杰, 董法

2022, 51(11): 120-125.

摘要 ( 63 )

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新疆某低品位铅锌矿石矿物组成简单，同时矿物伴生关系复杂、嵌布粒度不均匀。为有效回收矿石中的铅和锌，采用铅锌优先浮选工艺，通过铅锌浮选条件试验确定适宜的选矿工艺流程及药剂制度。结果表明：针对铅品位1.04%、锌品位1.66%的原矿石，在磨矿细度为-0.074 mm占70%的条件下，采用2次粗选优先选铅、铅粗精矿再磨至-0.038 mm占100%后3次精选，可获得铅品位45.16%、锌品位1.21%的铅精矿；选铅尾矿经CuSO4活化后，采用“2粗3精”选锌；全流程闭路试验最终可获得铅品位44.16%、铅回收率85.04%的铅精矿，及锌品位43.31%、锌回收率92.45%的锌精矿，较好地实现了铅锌分离回收。研究结果可为同类型矿石的开发利用提供有益参考。

某含铷花岗岩矿石中伴生钽铌锂的综合回收试验研究

李宏, 孙金龙, 谭秀民, 张秀峰, 吕子虎, 苗群峰, 李智斌, 齐云飞

2022, 51(11): 126-133.

摘要 ( 74 )

PDF (2136KB) ( 494 )

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伴生资源综合利用是绿色矿山建设、节约能源的重要举措。某地花岗岩型独立铷矿中伴生钽、铌、锂金属，为实现该铷矿的资源化利用，对钽、铌、锂进行了详细的综合回收试验研究。矿石中Ta2O5、Nb2O5、Li2O品位分别为42.15 g/t、184.00 g/t和0.086%；钽铌赋存于铌铁矿中，锂主要赋存于铁锂云母中。确定采用磁选优先回收铌铁矿和铁锂云母—磁精矿重选回收钽铌—重选尾矿浮选回收锂的选矿工艺。试验结果表明：在磨矿细度为-0.074 mm占61.81%的条件下，经弱磁选除铁—强磁选—两段摇床重选得到含11 650 g/t Ta2O5、50 400 g/t Nb2O5的钽铌精矿，钽、铌回收率分别为38.46%和38.11%，钽、铌富集比均超过270；以碳酸钠、水玻璃作为调整剂，氧化石蜡皂和十二胺作为阴阳离子组合捕收剂，对重选尾矿进行浮选富集铁锂云母，经1次粗选、1次精选、1次扫选获得Li2O品位1.837%、回收率50.84%的铁锂云母精矿。该研究实现了该矿石中伴生钽铌锂的选矿回收富集，为该类矿石的工业利用提供了借鉴。

藏中某铜锌铁多金属矿工艺矿物学研究

王海亮, 姚灯磊, 高春庆

2022, 51(11): 134-140.

摘要 ( 73 )

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西藏中部某多金属矿中铜、锌和铁的品位分别为0.48%、7.75%和33.57%。为合理开发利用该资源，采用MLA、SEM-EDS、X-射线能谱分析及电子探针等手段对该矿石进行了详细的工艺矿物学研究。查明了有价元素的赋存状态、矿物组成及其含量、目的矿物的嵌布特征，以及主要矿物的解离度特征，及影响有价元素综合高效回收的因素。结果表明：铜主要以黄铜矿和铜蓝赋存，分布率为95.66%；锌以铁闪锌矿和菱锌矿形式产出，分布率分别为92.11%和7.89%；磁铁矿是铁的主要赋存状态，分布率为32.68%。铁闪锌矿包裹大量细粒乳滴状磁黄铁矿和黄铜矿，与黄铁矿紧密互嵌，部分不规则铁闪锌矿与磁铁矿和脉石矿物紧密共生；细粒黄铜矿与黄铁矿致密共生，少量粗粒黄铜矿含有铁闪锌矿包裹体；磁铁矿与脉石矿物交织呈网状结构。研究成果为制定适宜的选别工艺流程和药剂制度，实现该多金属矿中有价元素的综合回收提供理论依据。

内蒙古柴胡栏子金矿石的工艺矿物学研究

任慧, 刘杰, 吕良, 王勋, 张淑敏

2022, 51(11): 141-146.

摘要 ( 75 )

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为给柴胡栏子金矿原选矿流程中全泥氰化工艺的改造提供可行的理论支撑，采用化学分析、矿物自动分析仪分析、扫描电子显微镜分析、X射线能谱分析、光学显微镜分析等测试手段，对内蒙古赤峰柴胡栏子金矿进行详细的工艺矿物学研究，明确其化学组成、矿物组成、粒度分布及有用矿物的嵌布特征关系。结果表明：该金矿中金品位为2.83 g/t。金主要以银金矿的形式存在，主要脉石矿物为石英、绿帘石、绿泥石、绢云母、方解石。金矿中的矿物组成十分复杂且脉石矿物嵌布粒度极细，属于细粒石英脉型金矿。银金矿以包裹金、粒间金和裂隙金的形式产出。黄铁矿和磁黄铁矿为金的主要载体矿物，分布率分别为41.61%、23.77%。综合工艺矿物学结果，最终提出了采用分段磨矿，重—浮联合回收金的绿色环保选矿工艺流程。

铜熔炼烟尘中铜的回收试验研究

刘桂鑫, 刘奎仁, 陈建设, 李斌川, 韩庆

2022, 51(11): 147-153.

摘要 ( 56 )

PDF (2437KB) ( 455 )

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为了回收铜熔炼烟尘中的有价金属，对某铜冶炼厂产生的高铜、高砷烟尘进行了性质分析，确定了烟尘中主要元素的赋存状态及含量。结果表明，烟尘中铜和锌主要以硫酸盐和氧化物的形式存在，砷主要以氧化物的形式存在，具有良好的浸出特性。采用低浓度酸浸—硫化沉淀法回收烟尘中的铜，并考察了絮凝剂对硫化物矿浆沉降性能的影响。结果表明：① 在初始硫酸浓度为40 g/L，浸出温度为50 ℃，浸出时间为90 min，液固体积质量比为4∶1 mL/g的条件下，Cu、Zn、As的浸出率分别为96.33%、96.52%和83.72%。② 硫化沉铜时，在硫化钠过量系数为1.3，pH值为3.0，反应时间为20 min的条件下，Cu的沉淀率可达到99.99%，硫化沉淀产物主要物相为CuS，其中铜的品位为56.90%，可直接用于工业生产。沉铜后液可继续回收Zn等有价金属。③ 加入絮凝剂可使硫化沉淀的粒径变大，加速矿浆的沉降并且有助于固液分离。

江西相山矿田乐家测区地电提取异常特征及找矿预测

欧阳菲, 罗先熔, 同锐灵, 韩淑朋, 杨笑笑, 王葆华

2022, 51(11): 154-166.

摘要 ( 91 )

PDF (5853KB) ( 480 )

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相山是我国重要的铀矿资源储备基地，但其中部地区因火山盆地的基底深度大而未取得找矿进展。为了构建大深度铀矿探测技术体系，发展地球化学勘查的深部找矿技术，选择乐家测区作为研究区，在相山中部地区开展了地电提取测量法找矿预测工作。研究表明：U、Th、Mo等元素异常反映了主要成矿作用，而U、Th元素的背景值变化主要受基底深度控制，呈NW向带状分布，与物探AMT推测结果较吻合；Pb、As、Sb元素可能反映了酸性岩浆和热液作用。以上特征说明各元素的空间分布特征与相山火山盆地结构、铀矿化密切相关，地电提取测量能较好地反映研究区地质条件和成矿规律，可以为深部找矿提供较为可靠的信息。根据上述分析，圈定了杏树下、上家岭、乐家北东侧等3处找矿远景区，其中杏树下远景最好。

地电化学法在寻找隐伏铀矿中的应用———以诸广鹿井地区为例

赵欣怡, 欧阳菲, 罗先熔, 刘攀峰, 汤国栋, 苏艺怀, 吴彦彬, 唐瑞

2022, 51(11): 167-178.

摘要 ( 75 )

PDF (4674KB) ( 714 )

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鹿井地区是我国重要的花岗岩型铀矿产区之一，为了扩大我国资源储备，加大铀矿找矿深度，在该地区使用地电化学法进行了找矿预测研究。基于“由已知到未知”的原则，先在研究区南部书楼丘铀矿床进行了已知剖面的可行性试验研究，发现在已知矿体分布范围上方出现了清晰的地电提取异常，异常与矿体对应程度较高、示矿性较好，说明利用地电化学法在鹿井地区寻找隐伏铀矿是可行且有效的。通过在鹿井地区开展未知区地电提取测量，基于测量数据，利用元素变异系数图解对As、Co、Cu、Mo、Ni、Pb、Sb、Th、Ti、U、V、Zn共12种元素含量进行统计并分析其富集离散程度，结果表明：研究区内U元素具有较好的成矿潜力。通过聚类分析和因子分析，将12种元素划分为F1（Co-Ni-Cu-Pb-Zn-V-Ti）、F2（U-Th-Pb-V）、F3（Mo-As-Sb）3组元素组合并绘制衬度异常图，对元素组合异常的分布进行了分析，同时发现w(U)/w(Th)＞1/3的异常分布对寻找铀矿有重要的参考价值。根据元素组合的衬度异常套合情况并参考U单元素、w(U)/w(Th)值的异常平面分布特征，结合控矿与成矿地质条件及成矿潜力等因素，圈定出了3处找矿靶区，供后续找矿工作参考。

基于大数据分析的矿山备件采购预测模型

刘伟, 李国清, 侯杰, 王浩, 陈连韫, 范纯超

2022, 51(11): 179-185.

摘要 ( 70 )

PDF (2107KB) ( 496 )

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为了解决传统矿山备件采购过度依赖人为经验、采购策略单一等问题，借助大数据分析技术实现备件采购策略优化与智能决策。在对矿山企业备件采购流程进行梳理的基础上，运用大数据分析技术构建了以“备件智能分类—备件消耗预测”为核心框架的矿山备件采购预测模型，形成了用于指导矿山企业备件采购的决策方法。将传统ABC分类法在属性分类上加以扩展，分别选取采购价格、消耗速度、采购周期作为备件的分类维度，并利用K-means算法对备件进行智能化分类。针对不同类别备件的采购特征，构建了Prophet-LSTM备件消耗组合预测模型，根据预测结果确定合理的备件采购数量与采购周期，实现矿山备件智能化采购。以山东某黄金地下矿山的备件数据为基础进行了模型验证，结果表明：应用备件采购预测模型制定采购计划，有效提升了矿山企业备件管理水平和科学采购能力。

含软弱夹层顺层岩质边坡锚固优化分析

郭献章, 杨治华, 李凤柱, 张娟霞, 郑立志, 张学芝

2022, 51(11): 186-192.

摘要 ( 55 )

PDF (1773KB) ( 475 )

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针对具体顺层岩质边坡，利用极限平衡理论得到了边坡的安全系数KS与软弱夹层距坡肩距离d的关系(KS-d)曲线，再用数值模拟的方法，基于Geo-slope软件对所用解析计算公式及KS-d曲线进行校验，从而确定了在满足安全系数要求下的顺层边坡的关键软弱夹层，也即为锚固的持力段与自由段的界面，进而优化了锚索的长度。而后结合锚索受力机制的研究，运用FLAC3D，模拟了不同锚固排距（l）下的边坡安全系数（KS），得到KS-l曲线，从而确定了最佳锚固排距。以此为基础建立优化后的边坡锚固模型，再应用FLAC3D进行边坡稳定性分析，并通过锚索的最大轴力反算以校核锚索的材料参数，通过锚固水泥浆体所受的剪力正负分界面，以判断潜在主滑移面的位置及特征。优化后的方案符合安全规范，比原设计方案节省了较大比例的工程量，对该矿今后大面积的边坡加固有重大的经济价值，对类似边坡工程有一定的参考意义。

融合自注意力机制的 Conv-LSTM 边坡位移预测方法

郑海青, 赵越磊, 宗广昌, 孙晓云, 靳强

2022, 51(11): 193-197.

摘要 ( 63 )

PDF (1818KB) ( 466 )

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露天矿边坡的稳定性直接影响到矿山的安全生产，边坡位移监测数据是表征边坡变形发展过程的重要参量，通过对监测数据进行分析研究，有助于实现滑坡预警。以河北金隅鼎鑫水泥有限公司某开采中的矿山边坡为例，基于监测点采集的边坡位移数据，建立了基于卷积—长短期记忆网络(Conv-LSTM)的多因素边坡位移预测模型。利用长短期记忆网络（Long Short-term Memory，LSTM）提取位移时间序列中的时序信息，通过卷积层提取位移序列中隐藏的深层特征。针对卷积层对于数据之间内部特征提取不充分的问题，引入自注意力机制(Self-attention Mechanism)充分提取边坡位移数据之间的关系特征。试验结果表明：融合自注意力机制的Conv-LSTM边坡位移预测模型的预测准确率较高，与原始位移序列的相关性较好，能更真实地反映边坡变形规律。

渑栾高速采空区路段建设场地稳定性评价研究

杨锋, 王亮, 郭庆彪, 万战胜

2022, 51(11): 198-207.

摘要 ( 48 )

PDF (1720KB) ( 509 )

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针对老采空区上方建设场地在稳定性评价方面存在模糊性和复杂性的不足,基于三角模糊层次分析法与云模型，对渑栾高速采空区路段建设场地进行了稳定性评价研究。首先，顾及水文地质条件、开采技术条件、场地变形特征和外界扰动四方面因素，建立了老采空区上方建设场地稳定性综合评价模型；其次，考虑到评价过程的复杂性与不确定性，提出三角模糊函数的层次分析法用于确定各评价指标的权重；最后，采用云模型将研究区域各影响因素的评语集转换为云模型的数字特征，再结合评价指标的权重可以得出研究区域的稳定性等级。将研究成果应用于渑栾高速采空区路段建设场地的稳定性评价，结果表明：该区域路段建设场地主要呈稳定和基本稳定状态，据此提出了适用于渑栾高速采空区路段的路基、路面处治对策。

基于 IF-CM-LOF 的尾矿坝位移监测数据离群值诊断

易思成, 康喜明, 吴浩, 胡少华

2022, 51(11): 208-215.

摘要 ( 52 )

PDF (5009KB) ( 456 )

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为解决孤立森林（IF）算法在离群值识别过程中对于边界位置数据处理结果的模糊性和不确定性问题，提高监测数据中异常值的检出率，在使用IF算法进行离群值初步识别的基础上，将IF量化计算后的异常得分引作变量，导入云模型（CM）逆向云发生器，根据逆向云变换所得的云数字特征值实现边界数据定位，进一步引入局部异常因子（LOF）算法对所定位的边界数据进行二次精确诊断，以某尾矿坝地表位移监测数据为例进行了模型验证。研究结果表明：对于监测数据中真实异常值和边界部分随机误差，IF模型检出率为16.5%和22.2%，而IF-CM-LOF模型的检出率分别达到90%和61.1%，离群值诊断性能明显优于IF模型。

基于精细拓扑的矿井排水系统多尺度建模

李雯静, 张馨心, 焦宇豪

2022, 51(11): 216-221.

摘要 ( 58 )

PDF (1933KB) ( 461 )

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构建矿井排水系统BIM模型是实现矿山生产信息现代化的客观要求，受矿山企业排水日常管理需求的影响，模型认知呈现多层次性，需要有精细结构的全景模型来满足不同层次的应用需求。因此，从语义特征的角度构建了矿井排水系统的多尺度BIM模型，并提出了“拓扑精细度”概念，探索在多尺度建模的基础上模型间的拓扑关系的变化，用以搭建矿井排水系统参数化族库及实现多尺度应用场景。通过试验论证，该方法能够关联矿井排水系统全生命周期中设计、施工及日常管理的各个流程，有助于提升模型的层次清晰度，减少细节冗余，提高建模工作效率，为满足矿井排水系统BIM管理的综合应用需求提供了数据支撑。

矿区农地重金属污染风险农户认知状况———基于 FCM 法的案例研究

杨梅, 陈勇, 周皓, 梁雅琪, 杨金凤, 黄锦

2022, 51(11): 222-228.

摘要 ( 51 )

PDF (1698KB) ( 455 )

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农户是矿区重金属污染农地的直接使用者，农户对农地重金属污染风险的认知关系到农地安全利用行为的采用以及农户的身体健康。将矿区农地重金属污染风险农户认知划分为原因认知、事实认知、损失认知和响应认知4个层次，通过半结构访谈法对大冶市典型矿区重金属污染风险农户认知情况进行了调查，建立了矿区农地重金属污染风险农户模糊认知图，形成了以图论指数分析、认知程度分析、仿真模拟分析为一体的矿区农地重金属污染风险农户认知分析方法。研究表明：① 农户对重金属污染的认知主要还是基于感性认识，由于农地收入不再是农户的主要经济来源，农户较为关注的是生活环境和身体健康，面对风险最容易想到的是抛荒弃耕和改变种植结构等被动适应措施，而对土壤污染、农产品价格降低、地租减少的关注相对较低，对翻耕改土、修复治理等主动缓解和治理措施的关注不足；② 农户的总体风险认知程度不高，对风险原因、风险事实、风险损失和风险响应的认知程度呈逐级递减趋势，农户对风险来源的认知相对清晰，但对风险事实、风险损失和风险响应的认知程度均较低，特别是农户对土壤污染认知程度很低，会严重影响到农地的安全利用和农户自身健康。

底泥陶粒的制备及其性能研究

散剑娣, 蔡德所, 欧文昌, 谢紫珺, 陈佳慧

2022, 51(11): 229-237.

摘要 ( 116 )

PDF (1941KB) ( 456 )

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为实现河道底泥的无害化和资源化利用，以河道底泥为主要原料，膨润土、淀粉、石灰石为辅料，采用高温烧结法制备底泥陶粒。通过单因素试验探讨膨润土、淀粉、石灰石用量对陶粒性能的影响，采用正交试验优化陶粒的原料配比和焙烧工艺，并通过XRD、SEM分析陶粒的物相组成、微观结构。结果表明，适宜的原料配比为：底泥、膨润土、淀粉及石灰石的质量比70∶30∶10∶13，最佳的工艺条件为预热温度400 ℃、预热时间10 min、焙烧温度1 000 ℃、焙烧时间15 min。在该条件下制得的陶粒堆积密度为725.52 kg/m³、表观密度为1 326 kg/m³、吸水率为25.00%、抗压强度为3.32 MPa、除磷率为98.69%。底泥陶粒表面粗糙，孔隙结构丰富，吸水渗透性好，除磷率较高，是一种可以应用于水处理的陶粒滤料。

基于碳酸化钢渣集料的沥青混凝土体积稳定性研究

胡晨光, 李恩硕, 苏航, 付佳伟

2022, 51(11): 238-245.

摘要 ( 46 )

PDF (3210KB) ( 446 )

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针对沥青道路用钢渣集料的安定性不良问题，研究了碳酸化钢渣的沥青混合料体积膨胀率的变化规律，探讨了碳酸化钢渣中f-CaO含量和压蒸粉化率的变化规律和相互关系，利用背散射电子成像（BSE）、扫描电子显微镜（SEM）结合X射线能谱（EDS）分析了碳酸化钢渣的微观形貌。结果表明：在CO₂初始压力1.0 MPa下，温度低于90 ℃碳酸化主要消解钢渣中活性f-CaO，生成的立方体状CaCO₃颗粒尺寸较大且均匀，碳酸化钢渣中f-CaO含量与其压蒸粉化率呈直线下降相关。温度高于90 ℃和时间长于9 h碳酸化制度可完全消解4.75~9.5 mm钢渣中的活性f-CaO，同时逐渐消解f-MgO或RO相，致使碳酸化钢渣的压蒸粉化率直线下降；并且促使大颗粒聚集矿物向小尺寸分裂和重排，促进短簇状的夹杂MgCO₃、FeCO₃等物质的CaCO₃生成。最终，碳酸化温度高于90℃和时间长于9 h可从根本上解决钢渣安定性不良的问题，其沥青混合料养护3 d体积膨胀率（约0.97%）低于标准值（1.5%）的35%，6 d膨胀率（约1.16%）趋于平稳并低于标准值的23%，达到了碳酸化钢渣沥青混凝土具有长期良好稳定性的目的。

湿磨时间对钢渣泥碳化固结特性的影响机理研究

赵少伟, 李佳洁, 倪文, 毛市龙, 齐子函

2022, 51(11): 246-251.

摘要 ( 51 )

PDF (1924KB) ( 461 )

相关文章 | 计量指标

磁选回收铁是钢渣利用的有效方法之一，但由此产生的钢渣泥水化活性低，目前尚无有效利用手段。加速碳酸化养护技术对提高钢渣产品的早期强度和体积稳定性有积极作用，通过碳化养护方法研究了不同湿磨时间下钢渣泥碳化块体材料的抗压强度和碳酸化程度，并利用XRD和热重-差热分析阐明强度增强机制。结果表明：① 钢渣泥具有碳化固结特性，其中湿磨60 min钢渣泥碳化固结特性最好，钢渣湿磨有最优的时间，过长时间粉磨不利于碳酸化固结。② 钢渣泥强度与碳酸化程度成正比，在压制成型与碳化养护过程中，水化反应作用微乎其微，碳化产物的生成带来强度的提升。③ 钢渣在湿磨成为钢渣泥的过程中发生了水化反应，且部分水化产物容易与空气中的CO₂发生碳酸化反应，生成碳化产物。碳化养护可以使碳酸化反应进行得更为彻底，且碳化产物晶型更为稳定。研究成果为钢渣泥的综合利用提供参考。

钢渣—矿渣复合胶凝材料的制备及胶凝活性激发试验研究

刘淑贤, 苏严, 杨敏, 徐平安, 易春健, 聂轶苗, 王玲

2022, 51(11): 252-258.

摘要 ( 67 )

PDF (1969KB) ( 449 )

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为了提高钢渣和矿渣的高附加值利用率以及钢渣在胶凝材料中的掺量，研究了钢渣与矿渣掺量、质量比和胶凝活性激发方式对复合胶凝材料抗折、抗压强度的影响，并采用X射线衍射、扫描电镜和热重分析等检测手段探究了钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化机理。结果表明：钢渣矿渣掺量为80%、钢渣矿渣质量比为5∶5、钢渣粉磨时间为80 min（比表面积为509 m2/kg）时，钢渣—矿渣复合胶凝材料的28 d抗折强度为7.3 MPa、抗压强度为31.3 MPa；选取NaOH、Na2CO3、Na2SO4和水玻璃为激发剂对胶凝材料活性进行激发，只有水玻璃提高了复合胶凝材料的活性，且当水玻璃模数为2、Na2O当量为4%时，其28 d抗折强度为8.4 MPa、抗压强度为43.0 MPa。分析水玻璃激发胶凝材料的水化产物发现：其微观形貌紧实致密，生成的C—S—H凝胶、Ca(OH)2和Aft相互交织，提高了胶凝材料的强度。

镍渣—粉煤灰基地质聚合物力学性能及耐久性能的研究

袁学锋, 王花

2022, 51(11): 259-264.

摘要 ( 62 )

PDF (1994KB) ( 474 )

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作为新型胶凝材料，地质聚合物应用前景广阔，而利用镍渣制备地质聚合物对实现固废综合利用有重要意义。通过硅酸钠和氢氧化钠复合碱溶液活化制备了镍渣—粉煤灰基地质聚合物，探讨了粉煤灰掺量对地质聚合物力学性能、抗冻性能、抗海水侵蚀性能的影响，并结合XRD、SEM及孔结构分析等手段阐明变化规律。结果表明：① 粉煤灰的引入，提高了地质聚合物的强度；当粉煤灰掺量为10%时，力学性能最优，7、28 d抗压强度分别为37.2、42.5 MPa，相比空白组试样分别提高了21.97%和17.40%。② 适量粉煤灰的掺入能够进一步降低地质聚合物在冻融循环、干湿循环中的抗压强度损失及质量损失。当掺入10%粉煤灰时，50次冻融循环后试样的抗压强度损失率、质量损失率分别为24.7%、14.9%，50次干湿循环后的抗压强度损失率为21.5%。③ 粉煤灰对碱激发的反应有益，增加了反应产物；同时，粉煤灰更小的颗粒粒径，对地质聚合物提供了更好的填充效应。研究结果可为镍渣—粉煤灰基地质聚合物的开发及相关耐久性能问题的探索提供参考。

多源石墨固废制备电热建筑板材试验研究

马骏辉, 任子杰, 高惠民, 杨云平, 吕阳, 李相国

2022, 51(11): 265-270.

摘要 ( 41 )

PDF (1502KB) ( 452 )

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为提高多源石墨固废的利用率和冬季供暖效率，以石墨矿开采废石为骨料，添加不同质量的球形石墨尾料进行电热建筑板材制备试验研究。考察了球形石墨尾料掺量、养护龄期及湿度对电热建筑板材电学性能及力学性能的影响，并通过通电发热试验研究了发热温度及板材稳定性。结果表明：① 球形石墨尾料掺量和养护龄期对电热建筑板材的体积电阻率影响较大，球形石墨尾料掺量9%时出现渗流阈值。② 养护龄期的增加有利于提高电热建筑板材的力学性能，而随着球形石墨尾料掺量的增加，力学强度先提高后降低，存在最优掺量0.8%。③ 球形石墨尾料掺量9%~11%时，电热建筑板材在36 V交流电压下最终发热温度71~109 ℃，长时间升温后电学性质稳定，可为房屋电热建筑板的冬季取暖应用提供技术指标。

粗骨料充填料浆泌水特性及其对充填体性能的影响

徐毅安, 邓博团

2022, 51(11): 271-276.

摘要 ( 63 )

PDF (1614KB) ( 473 )

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为分析粗骨料料浆泌水率在不同影响因素下的变化特征和泌水率与料浆坍落度之间的关系，在室内开展了粗骨料充填料浆泌水率特性的试验研究。分析了物料组成、质量浓度及水泥含量对料浆泌水率的影响规律，并进一步探索了粗骨料料浆泌水率与坍落度之间的关系。结果表明：尾砂料浆泌水率随着料浆浓度的不断增大呈现不断降低的趋势，并且泌水率的降幅随着水泥掺量的增加逐渐降低；当泌水率相近时，尾砂料浆的质量浓度明显低于粗骨料料浆的质量浓度，说明掺入废石后能够有助于矿山实现高浓度料浆充填；粗骨料料浆的泌水率随着质量浓度的增加也呈现不断减小的趋势，但泌水率的降幅随着粗骨料掺量的增加呈不断减小的趋势；料浆的泌水率随着水泥含量的增加不断降低，并且浓度的增加会导致泌水率的降幅出现增大趋势；料浆的坍落度随着泌水率的增加表现出逐渐增大趋势。因此，可通过泌水率参数的变化定性判断料浆的输送性能。

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