金属矿山

邵安林刘畅, 岳星彤, 王怀远, 张兴帆, 王连成

2024, 53(01): 2-6.

摘要 ( 90 )

PDF (1339KB) ( 293 )

相关文章 | 计量指标

矿产资源作为人类社会生存和进步的核心物质基础,是经济社会发展的重要支撑。目前我国战略性矿产资源安全保障工作备受国家重视,在新的国际形势下,开展智慧化、数字化建设是打造绿色、安全、高效、可持续发展的矿山产业必由之路。梳理了新时期我国矿产资源行业发展面临的机遇与挑战,从智慧矿山本质内涵、建设实质、目标与路径 4 个方面诠释了其建设体系架构,从源头减碳、过程降碳、储碳增汇 3 个角度阐述了如何打造绿色新体系,构筑产业发展新格局。在此基础上,以智慧矿山、绿色矿山建设需重点突破的主流工艺和关键技术为切入点,指明了我国矿产资源行业高质量发展路径与重点技术攻关方向。

我国金属矿山智能化现状与问题探讨

胡乃联, 李国清,

2024, 53(01): 7-19.

摘要 ( 73 )

PDF (1550KB) ( 311 )

相关文章 | 计量指标

我国金属矿山智能化在经历了前期的探索性研究后,已进入了规模化、常态化应用的新阶段。为了系统评价已形成的研究成果、保证前期积累得以顺利移植和推广,以智能生产和集成平台两类代表性应用为主要内容, 总结了金属矿山智能化发展现状和应用效果。结果表明:我国金属矿山在智能开采领域取得了长足的进步,露天矿山的遥控铲装运输、地下矿山的电机车自动化、固定设施的无人值守等项目已开始常态化应用;在集成平台建设上具有鲜明的特色,技术平台、安全平台、集控平台和决策平台已在多个矿山的生产管控中发挥作用。最后,结合现状分析着重探讨了矿山在建设内容选择、关键技术确定、数字化转型路径、管理模式转变、运维与应用效果等方面出现的问题,指出了容易产生的误区,为矿山企业扩大建设成果、保证建设实效、规避建设风险提供参考。

金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术现状与展望

朱万成徐晓冬李磊牟文强宋清蔚李荟

2024, 53(01): 20-44.

摘要 ( 59 )

PDF (14080KB) ( 264 )

相关文章 | 计量指标

金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术是保障矿山安全生产的关键技术之一,是岩石力学应用于矿山安全领域研究的热点问题。从地质灾害风险定义、类型、监测方式、预警技术等方面出发,简述了金属矿山地质灾害风险监测预警技术的发展现状,指出在灾害风险定义方面,金属矿山地质灾害风险易发性、易损性和危险性量化分析理论体系尚不完善;在灾害风险监测与数据融合方面,多感知设备协同监测与数据融合理论仍不完善,尚未实现基于风险条件的感知设备布设方案智能调整,难以保障采动岩体力学响应的时空完整性与连续性;在灾害风险预警方法方面,监测与模拟相结合已成为矿山灾害预警发展趋势,应进一步与云计算、人工智能等技术相融合,建立完善的理论体系,实现实时动态、精准高效、智能的灾害风险预警。在此基础上,围绕“现场监测和数值模拟相结合灾害预测预警”的学术思想,提出了“地质灾害案例匹配、多源数据挖掘、力学机理分析、专家系统诊断”四位一体的灾害风险智能预测预警方法,进一步以弓长岭露天矿浅层隐伏空区垮塌与地表塌陷风险监测预警工作为背景,实现了上述方法的应用与推广。最后指出了金属矿山灾害风险智能监测预警技术存在着多源力学响应数据难以高精度连续协同感知、灾害预测预警模型参数难以精准选取、灾害监测预警系统尚不完善等问题,多灾种高性能、专用特种智能感知技术与装备,标准化数据通信协议与架构,监测—模拟相结合的灾害智能预警模型,地质灾害监测预警平台与数字孪生技术是解决上述问题的关键技术,是未来的主要发展趋势。

我国冶金行业智慧矿山建设路径探索与实践

柳小波, 张兴帆, 曲福明, 潘鹏飞王怀远, 王连成,

2024, 53(01): 45-54.

摘要 ( 62 )

PDF (4500KB) ( 272 )

相关文章 | 计量指标

矿产资源是国家经济发展的基石,是工业生产的基础和保障。我国矿产资源的赋存条件复杂,一些矿种存在着先天不足。以铁资源为例,普遍存在矿石品位低、赋存条件差等劣势,制约了行业的发展。近年来,信息技术的高速发展带动了新一轮产业革命,智能技术已为诸多行业的转型升级带来了契机与动力,智慧矿山的建设为解决我国矿山行业的难题提供了一条新路径。在此背景下,研究智慧矿山理论体系,探索智慧矿山创新模式,挖掘智能技术与矿业工艺的深度融合,进而建设一批高效、绿色、智能的智慧矿山示范工程,是突破我国冶金矿山困境、实现矿产行业高质量发展的有效途径。结合近年来团队在我国智慧矿山建设路径方面的一些探索和实践,对比分析了国内外先进露天矿和地下矿的开采技术现状,阐述了我国与国际先进矿山之间的差距与不足,梳理了我国矿山信息化、数字化、智能化的发展历程,探索和归纳了智慧矿山的主要任务。通过工程实践总结了我国冶金矿山智慧化建设的痛点, 提出了我国冶金矿山智慧化建设的可行路径。以齐大山铁矿为例,从顶层架构设计、标准体系建设、智能技术创新和智慧管理升级等方面分析了鞍钢矿业在智慧矿山建设过程中的探索和实践,并结合目前业界现状对智慧矿山的未来发展方向进行了展望。研究表明:我国智慧矿山建设进展迅速,但与矿业发达国家的先进矿山相比仍有一定差距,主要因为存在诸多难点尚需攻克,未来可以从顶层设计、统一标准、技术创新和管理升级等方面进行统筹规划,最终实现高度智能的无人生产、高度智慧的运营管控、生态和谐的绿色矿山,并逐步形成标准统一、资源集中、服务共享、产业协同的智慧矿业生态圈。

紫金山金铜矿地下采场多装备协同智能开采系统研究及应用

张永玺, 项江波周科平, 游新天傅逸灵杨承业, 徐春, 成锡良

2024, 53(01): 55-63.

摘要 ( 77 )

PDF (3865KB) ( 304 )

相关文章 | 计量指标

随着国家对矿山安全管控的愈发严格,安全开采保障与资源需求保障的矛盾亟须解决,通过采矿装备的机械化、自动化、智能化来实现矿山开采的规模化、连续开采、本质安全,已成为矿山未来发展的主要趋势。目前,地下开采的单一装备智能化研究已取得较大进展,但仍然缺乏涉及开采多工序、多装备协同作业问题的研究。为此,通过结合紫金山金铜矿地下开采的生产工艺、装备配置、组织管理模式以及实际资源赋存条件,构建了包含铲装、运输、破碎 3 个主要生产工序的多装备协同智能开采系统,通过开展装备选型升级、通信与定位系统构建、多装备协同系统构建研究,在国内首次实现了地下金属矿山铲装、运输、破碎多工序装备无人化协同作业。系统应用结果表明:多装备协同智能开采系统的无人运行效率可接近实际操作效率的 70%,满足矿山生产的基本需求,制约系统运行效率的主要因素包括工艺、设计标准以及协同控制,也是未来矿山智能装备研究的主要方向。多装备协同智能开采系统在紫金山金铜矿的成功应用,可为提升地下采矿作业的安全性和效率提供解决方案,对促进深部智能化装备的应用研发具有重要意义。

地下金属矿开采装备短间隔智能调度体系研究

侯杰王浩陈连韫李国清郭广军于倩倩童川,

2024, 53(01): 64-71.

摘要 ( 70 )

PDF (2820KB) ( 263 )

相关文章 | 计量指标

作为矿山生产管理的重要内容,生产调度优化与管控可以充分利用产能、降低开采成本,因此成为现代矿山降本增效的有效手段。通过精细化调度管理和智能决策方法,实现复杂条件下的开采装备高效协同作业,充分提高调度管控效率和矿山生产能力,是现阶段矿山开采装备智能调度需要解决的关键问题。以地下金属矿山开采装备调度过程为研究对象,以提高开采装备的作业效率和生产能力为目的,研究了开采装备智能调度管控模式、决策支持算法和集成化应用。针对现代地下金属矿生产实时化、精准化与智能化管控的新需求,提出了开采装备短间隔智能调度新模式,形成了以“任务分解—任务配置—运输配置—作业指令—响应修正—分析反馈”为特征的短间隔闭环调度方案。设计了包括开采装备任务配置与调度优化算法、面向多级动态配矿的矿石流优化算法、无轨装备集群调度控制优化算法的智能化决策支持算法库,实现由人工经验到智能决策的转变。将开采装备短间隔智能调度体系进行综合示范应用,满足了现代矿山精细化管控和智能化决策需求。研究成果对于地下矿山开采装备作业过程的精细化管控与开采效率提升具有指导意义,同时也为现代地下金属矿山的生产调度管理提供了理论和方法支撑。

基于CNAS体系标准的LIMS创新实践

李日平刘晓明马少维陈省郑永祥周宇栋

2024, 53(01): 72-79.

摘要 ( 54 )

PDF (3130KB) ( 243 )

相关文章 | 计量指标

LIMS 是一种专为实验室设计的信息管理系统。矿山企业引入该系统有助于实现检测业务的数字化管理。然而,市面上通用的 LIMS 软件普遍存在与 CNAS 体系结合不紧密、流程管理不严谨、行业适用性不强等缺陷,无法满足矿山行业实验室的特殊需求。为此,结合 CNAS 质量管理体系要求以及矿山化验检测业务特点,研发了一款符合金属矿山行业特点的 LIMS 系统,对传统化验检测业务管理模式进行了全面改造和提升,内容涵盖业务管理、检测流程、结果汇总、报告管理、报告溯源和 CNAS 体系运行管理等多方面。该系统引入了样品类型、设备类型、化验岗位、再现性限设置以及报告权限设置等概念,并建立了关联关系,能够批量委托检测任务、灵活设置用户报告审批权限。根据关联关系,系统可自动将检测任务分配到特定的检测班组和化验岗位,自动计算检测项目的再现性限,判断平行检测结果是否超差,确定重验方式及平均结果的计算方法。此外,系统还利用 LT-IoT 数据采集平台,实现了分析仪器、天平、温湿度计、二维码等数据的自动采集,确保数据准确性、完整性和可追溯性,有效避免了传统手工录入导致的错误和不确定性。应用效果表明:该系统的研发与应用可以为金属矿山行业提供了一个高效、严谨、规范化的实验室信息管理系统,有助于提高检测业务的数字化管理水平,为行业的数字化转型提供强有力支持。

岩质边坡结构面交互式识别技术与系统研发

代永新, 徐全, 卢敬标, 李子健, 张思远, 杨月明,

2024, 53(01): 80-89.

摘要 ( 40 )

PDF (4364KB) ( 244 )

相关文章 | 计量指标

岩质边坡中的岩体结构面调查与分析是进行边坡稳定性分析的基础工作之一。然而,传统手段获取边坡岩体结构面存在效率低、安全性差、主观性高、数字化程度低以及流程繁琐等不足。基于三维重建 SFM 算法,深入研究了高精度大场景露天矿边坡岩体三维实景模型重建方法,并融合高精度边坡岩体三维实景模型中的空间和纹理特征信息,构建了以 Opengl 图形库为基底的可视化交互系统,实现了岩质边坡高精度三维实景模型的高效采集和可视化操作。同时,将不共线三点确定一个平面的理论应用到结构面识别中,实现岩体结构的交互式精准识别。在此基础上,开发了岩质边坡结构面识别系统,并以某露天矿边坡为研究对象,结合岩体力学基本理论深度挖掘岩体结构信息解译结果,对边坡稳定性进行了详细分析。研究结果表明:该系统能够使岩质边坡的稳定性分析与灾害防控更具有及时性、高效性、准确性,具备广泛的应用前景。

面向新标准的矿山资源储量管理系统研发与应用

郭广军李国清李嘉平王建刚于倩倩赵威盛宝丽

2024, 53(01): 90-98.

摘要 ( 40 )

PDF (8133KB) ( 248 )

相关文章 | 计量指标

针对新标准发布后矿山资源储量信息化管理现状,通过梳理新储量分类标准下的储量管理流程,提出将矿业软件与管理系统相结合的资源储量管理模式。在进行系统需求分析的基础上,对系统主要功能模块及数据流转过程进行了梳理与设计,基于新标准内容完成采场储量管理流程更新,以资源储量信息化管理功能需求及数据需求为依据,运用软件工程技术建立适用于矿山生产实际的储量管理系统。基于 Python GUI 编程语言完成各个功能和窗体的设计,形成可交互的系统界面,对其中控件添加槽函数并完成程序打包,形成了储量管理信息化工具。通过数据互通提高资源储量数据的科学可靠性,并结合时间轴实现储量数据的动态管理,实现了新旧标准转换、资源储量分级、三维可视化展示、储量管理、报表生成、用户管理等功能,充分发挥了矿业软件资源储量估算优势,形成满足矿山当前需求的储量管理方法及工具,对矿山后续储量划分起到指导作用,为后续矿山开拓、采准等工作奠定了基础。

基于双重预防体系的矿山安全风险智能分析系统

王佳斌, 李国清强兴邦白云龙王秋玲赵威

2024, 53(01): 99-108.

摘要 ( 69 )

PDF (3976KB) ( 257 )

相关文章 | 计量指标

在国家相关政策指导下,矿山企业分别从风险分级管控和现场安全检查两个维度构建安全监管体系, 但风险分级管控与隐患排查治理相对独立,彼此之间缺乏有效联系。为了解决矿山安全双重预防体系管理过程中存在的风险辨识针对性不强、风险分级方法单一等问题,在梳理现有双重预防体系业务流程的基础上,结合大数据分析技术和事故树分析法构建了双重预防体系全过程闭环管理体系;通过对地下金属矿山事故数据的采集与统计分析, 运用事故树方法分析各类事故发生的潜在风险,并以事故严重程度作为评价依据,用于指导风险等级评价;采用大数据分析方法中的文本共现分析和模糊聚类分析模型对隐患数据进行处理与分析,形成了契合矿山实际情况的风险分级方法;根据全业务流程闭环管理体系的内容进行系统分析和设计,在此基础上完成系统开发;系统采用电脑终端、移动终端、数据大屏相结合的跨屏幕方式开发,实现风险分级管控和隐患排查治理全场景的应用。研究结果表明:系统实现了风险分级管控、隐患排查治理和风险智能分级的闭合式管理模式及多场景应用,达到了安全风险动态化、标准化、智能化分级的目的。

面向新标准的矿山资源储量三维评估体系

李嘉平, 侯杰李国清赵威盛宝丽

2024, 53(01): 109-115.

摘要 ( 47 )

PDF (2087KB) ( 244 )

相关文章 | 计量指标

为了解决《固体矿产资源储量分类》(GB / T 17766—2020)发布所引起的资源储量数据衔接与转化、原有储量评估方式不适用等问题,构建了一套基于三维矿业软件的矿山企业资源储量评估新体系。在分析新分类标准特点及其变动内容的基础上,梳理了矿山企业资源储量数字化评估流程,以新旧标准对应关系为基准建立了资源储量分类转化模型,运用三维矿业软件实现了资源储量数据更新。研究了与新分类方式相匹配的储量估算方法并完成地质资源建模,提出了三维环境下资源量划分准则,完成了新旧标准过渡和新标准解读及应用,实现了资源储量评估模式的全面升级。以山东某地下金属矿山的地质资源数据为基础展开体系验证,借助矿业软件实现了历史数据更新和对新增资源储量的全面评估。研究表明:所构建的新标准储量管理体系,从新旧标准过渡及新标准解读应用两方面实现了现代矿山标准变化背景下的储量信息化管理,为其他类似地下金属矿山提供了借鉴。

智能现场混装乳化炸药车研制及工程应用

李萍丰, 李大财申卫峰

2024, 53(01): 116-123.

摘要 ( 49 )

PDF (3572KB) ( 250 )

相关文章 | 计量指标

在矿石开采过程中,爆破工序的作业效率和安全性对于智能矿山建设具有重要影响。为了提升工业炸药现场混装技术的自动化、机械化水平,设计了一款智能现场混装乳化炸药车(简称“智能混装车”),详细介绍了智能混装车的整车结构、工艺原理、关键技术以及现场使用流程,并进行了工程应用。研究表明:① 智能混装车实现了自动寻孔、遥控对孔、智能装药、故障智能排查、数据远程管理等功能,提升了炸药现场混装技术的自动化、智能化水平; ② 实现了装药参数实时提取,装药密度智能调节,确保炸药密度与岩石破碎能量精准匹配,显著提高了炸药能量利用率;③ 总装药工效(每人每分钟装药量)是普通混装车的 2 倍,是人工装药的 4. 7~ 7. 0 倍,提高了工作效率,降低了人工成本,整个爆破区域装药人员仅需 1 人,降低了人员暴露在危险环境的可能性,实现了本质安全。研究成果成功实现了长距离、多方位、多场景露天爆破安全高效装药,有助于提升我国智能化装药技术水平。

快掘面风流动态调控参数与压抽比对粉尘运移的影响及降尘分析

龚晓燕李相斌陈龙裴晓泽付浩然王天舒张红兵薛河

2024, 53(01): 124-131.

摘要 ( 30 )

PDF (3956KB) ( 236 )

相关文章 | 计量指标

随着矿山快掘设备的逐渐引进,快掘面粉尘污染问题愈加严重。为有效减少快掘面生产过程中的粉尘污染,设计出风流动态调控降尘净化系统,通过调节风流的状态并设计了不同工况下的风流调控方案,以降低司机处粉尘浓度与粉尘的扩散距离。以陕西某矿快掘面为例,建立了风流—粉尘耦合场有限元模型,并对模型进行了井下验证;分析了风流动态调控降尘净化系统中出风口偏角、出风口缩放口径、出风口距端头距离及风量压抽比 4 个参数对风流与粉尘场的影响规律;设计正交试验分析了各参数与司机处粉尘浓度与粉尘扩散距离之间的关联性,确定了最佳调控净化方案。结果表明:各参数对司机处粉尘浓度与粉尘扩散距离影响程度的显著性排序由大到小依次为风量压抽比、出风口偏角、出风口距端头距离、出风口缩放口径。确定的最佳调控净化方案为出风口距离端头 10 m、出风口偏角 20°、出风口缩放口径 1. 0 m 及风量压抽比 1。设计搭建试验平台进行了准确性及净化效果测试验证,模拟值与试验值的平均误差小于 8. 91%,净化后司机处粉尘浓度由 327. 22 mg / m3 降低至 156. 47 mg / m3,降低了 52. 18%, 粉尘扩散距离由 39. 74 m 缩短至 25. 91 m,缩短了 34. 80%,有效改善了快掘面的空气环境。

基于数字孪生的矿山散料堆场堆取料机智能监测系统

刘燕燕, 赵峰, 付博宣, 杨晓明, 齐跃峰,

2024, 53(01): 132-138.

摘要 ( 44 )

PDF (2157KB) ( 233 )

相关文章 | 计量指标

在许多涉及散料装卸作业的大型储料场中,斗轮堆取料机被视为当前最为理想的大型可连续作业机械,为了延长其使用寿命,降低维修成本并解决人工巡检不便的问题,提出了一种基于五维数字孪生的智能健康监测系统。通过机身外部布设光纤光栅传感器以及内置电机实时运转数据获取堆取料机的当前工作状态,并将数据传入内部信息交互通信网络进行数据的分离存储与融合处理,在消除双光栅由于机械疲劳所带来的温度补偿误差后,构建了多数据融合的、立体化的堆取料机数字健康模型,实现了堆取料机健康状态的智能化预测与立体化监测。通过在秦皇岛港散料矿物储料场的 QL6000. 55 型斗轮堆取料机进行全系统的安装运行,极大促进了料场数字化进程,改变了管理模式,提高了生产效率,直接增加了经济效益。研究表明:该系统能够可靠地提供斗轮取料机的实时工作状态,对基本的故障类型有着一定的预警效果,降低了堆取料机维护的人力与物力投入,为矿区大型机械健康监测提供了有益参考。

基于前馈补偿LQR与PID的矿井无轨胶轮车横纵向控制研究

江松, 武露云付信凯顾清华洪勇章赛卢才武

2024, 53(01): 139-148.

摘要 ( 38 )

PDF (2623KB) ( 227 )

相关文章 | 计量指标

无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration Derivative,PID)位移速度调节器相结合的控制策略,实现车辆的横纵向协调控制。通过建立考虑轮胎侧偏特性的 2 自由度无轨胶轮车动力学模型和跟踪误差模型,并采用井下无轨胶轮车实车参数建立其电机模型,得到车辆的驱动制动输出。利用 Carsim 和 Matlab / Simulink 搭建联合仿真环境,分别在井下双车道工况、单车道工况与颠簸路面工况下进行了轨迹跟踪仿真验证。结果表明:在 3 种工况下车辆轨迹跟踪过程中的最大横向误差仅为 5 cm,最大纵向误差仅为 10 cm,速度误差控制在 1 m / s 以内,航向误差范围为±0. 1 rad,前轮偏转角变化平稳未出现抖动现象。为验证控制器在井下实际环境下的跟踪性能,使用实验室小车于陕西某井下巷道进行了现场试验验证,结果表明:井下实际巷道下试验结果误差仍在合理范围内,解决了车辆运行过程中的速度和路径的时变问题,反映出该控制器具有较高的精度和较好的稳定性。

基于改进 U-net 的少样本煤岩界面图像分割方法

卢才武, 宋义良, 江松, 章赛, 王懋纪凡,

2024, 53(01): 149-157.

摘要 ( 44 )

PDF (3227KB) ( 247 )

相关文章 | 计量指标

煤岩图像语义分割技术是煤岩界面识别的重要研究方向,现有的语义分割模型通常依赖于大样本数据集进行训练,然而目前已标注的煤岩图像数据样本难以获取,并且缺乏公开数据集。针对以上问题,提出了一种基于改进 U-net 模型的样本煤岩界面图像分割模型。将裁剪后具有更强特征提取能力且结构上更为简单的 VGG16 替换 U-net 的原始骨干特征提取网络,提升对图像信息的特征提取能力并获得更快的训练速度,在 U-net 网络的跳跃连接和解码器上采样部分引入注意力机制模块,对提取的特征层进行处理,提升模型对煤岩界面图像关键特征的提取能力,提高分割精度。使用迁移学习方法对改进的模型进行预训练,提高模型泛化能力同时避免过拟合,使模型更适用于小样本数据集训练。通过使用自制的煤岩界面数据集对所改进的网络模型性能进行验证,并将该模型与经典 Unet、DeepLabv3+、PspNet、HrNet 网络模型进行了对比。试验结果表明:在同样使用由 125 幅煤岩界面图片构建的小样本数据集进行训练的情况下,所提改进模型相较于经典 U-net 模型在分割精确度和检测效率方面都有显著提升,模型精确度提高了 1. 84%,平均交并比提高了 5. 34%,类别平均像素准确率提高了 0. 48%,检测速度增幅为 5. 3%。同时, 与其他网络模型相比,所提改进模型在小样本煤岩界面图像的语义分割中优势显著,表明所提改进思路的有效性。

基于自适应CKF的改进LANDMARC井下定位算法研究

苗作华, 陈澳光朱良建赵成诚刘代文

2024, 53(01): 158-164.

摘要 ( 39 )

PDF (1905KB) ( 238 )

相关文章 | 计量指标

在矿山井下进行人员定位时,为解决传统的 LANDMARC 算法受井下复杂环境影响出现的定位结果精度不高、波动大的问题,提出了一种基于自适应容积卡尔曼滤波( Volumentric Kalman Filtering,CKF) 的改进 LANDMARC 井下定位算法。首先,该算法结合传统的 LANDMARC 定位算法建立井下三维空间模型并求解目标位置状态预估值;其次,利用 BP 神经网络的泛化映射能力,引入神经元参数对 CKF 算法进行优化,充分结合 BP 神经网络迭代式学习和 CKF 在强非线性系统中保持稳定的特点,提高定位算法的自适应能力;最后,将位置状态预估值作为观测量进行自适应 CKF 滤波处理,用优化后的结果作为目标位置坐标的真实值输出,提高了井下定位的精准性。试验结果表明:引入自适应 CKF 进行滤波处理可以大大提高传统 LANDMARC 定位算法的稳定性,定位偏差分布更为集中,偏差在 1 m 以下的占 90%以上,所提算法的定位偏差在 0. 612 m 以下的标签达到 60%,可满足井下复杂动态环境的高稳定性要求,与传统的 LANDMARC 定位算法和经由 HIF 滤波的 LANDMARC 定位算法相比应用于井下定位具有更好的适用性。

基于加权多矩融合特征的矿物影像智能识别算法研究

汪金花, 刘巍李孟倩戴佳乐韩秀丽

2024, 53(01): 165-173.

摘要 ( 36 )

PDF (2668KB) ( 243 )

相关文章 | 计量指标

随着数字识别技术在镜下影像分析的广泛应用,镜下物质类型的智能识别成为了一个微观分析的基础问题。镜下影像自动识别不仅能有效节约人工成本,还能提高识别效率。针对镜下矿物智能识别精度低的问题,以镜下影像的颜色矩、纹理矩以及形态 RSTC 矩 3 类指标为识别特征,以指标熵权和变异系数权为识别初始权,构建了一种多矩融合机器学习智能识别模型。选取磁铁矿、云母、方解石、黄铜等的影像集为第一类样本,以烧结矿中的玻璃相、铁酸钙等影像作为第二类样本,提取样本颜色矩、纹理矩和形状 RSTC 矩的特征,量化分析了特征在影像识别中的贡献率,开展了多矩融合机器学习智能识别试验。结果表明:不同类型特征指标对影像识别过程贡献率有明显差异, 多矩融合机器学习智能识别模型具有较好的识别率和鲁棒性,能够明显提高影像识别精度,指标熵权和变异系数权为初始权能够明显促进算法快速收敛,减少识别时间,该研究为矿石镜下影像识别提供了新的方法。

基于改进 MobileNet V3 的矿物智能识别模型

宛鹤张金艳屈娟萍张崇辉薛季玮王森卜显忠

2024, 53(01): 174-181.

摘要 ( 75 )

PDF (2982KB) ( 251 )

相关文章 | 计量指标

针对当前矿物识别领域存在的精度不佳、适应性差、携带不便等问题,提出了一种基于改进 MobileNet V3 的矿物智能识别模型(CA-MobileNet V3)。为获得研究所需的有效数据集,通过由 mindat. org 网站和自行拍摄方式获取的矿物图像创建了一个包含 19 种矿物的数据集,对其进行数据增强处理,并按照 8 ∶1 ∶1 的比例划分为训练集、验证集和测试集。为提升模型对图像信息的特征提取能力,引入协调注意力机制,用以替代轻量型 MobileNet V3 模型的原始 SE 注意力机制,以提高矿物识别准确率。最后,采用迁移学习方法预训练 CA-MobileNet V3 模型,以加速模型收敛、提高泛化能力、避免过拟合。在训练过程中,将 CA-MobileNet V3 与 mobilenet v3、MobileNet V3、ShuffleNet V2、EfficientNet V2 等模型进行了性能比较。结果表明:各迁移模型均展现出显著的收敛速度优势,而 CA-MobileNet V3 矿物智能识别模型的 Top1-准确率、Top2-准确率、f1-score 值分别达到 93. 90%、98. 58%和 93. 89%,在所有模型中效果最佳, 且模型大小仅为 4. 61 MB,属于轻量化模型。为验证模型有效性,t-SNE 可视化分析被用于不同模型的识别效果比较, 进一步印证了 CA-MobileNet V3 模型的优越性。

有限回采空间内贫矿资源无底柱分段崩落法低贫损开采方案研究

谭宝会王虎张志贵王永定龙卫国龚臻何建元陈星明

2024, 53(01): 182-190.

摘要 ( 46 )

PDF (5224KB) ( 236 )

相关文章 | 计量指标

做好无底柱分段崩落法的贫损控制对于矿山经济效益及环境保护具有重要意义,但当矿床开采条件复杂、矿石品位较低时,矿石贫损控制难度将会大幅增加,在此条件下如何做好矿石贫损控制一直是崩落法开采方向的重要关注点。金川龙首矿西二采区无底柱分段崩落法采场仅可布置 4 个分段,回采空间十分有限,不利于矿石的贫损控制,加之西二采区矿石品位较低但经济价值较高,因此在开采过程中需要严格控制矿石贫损。针对西二采区的复杂开采条件及贫损控制需求,提出了一种“首采分段总量控制出矿、中间分段低贫化出矿、最末分段低贫化出矿+辅助进路回收残留矿石”的组合式低贫损回采方案。以西二采区为工程背景,设计并制作了一种高仿真度的物理放矿模型并对该方案展开了试验研究。结果表明:即便是在暂时不考虑回收最末分段残留矿石的情况下,该方案可使西二采区崩落法采场的矿石回收率达到 75. 6%,而废石混入率仅为 6. 0%,在确保矿石回收率的基础上显著降低了矿石贫化。该方案在现场应用后,实际的矿石回收指标与试验结果基本接近,表明该方案在西二采区有限回采空间内实现了贫矿资源低成本、高质量回收的总体目标。

一种新的岩爆等级评估指标及其在某超埋深矿井中的应用

李鹏翔, 彭剑平张博超陈立

2024, 53(01): 191-196.

摘要 ( 37 )

PDF (1450KB) ( 238 )

相关文章 | 计量指标

现有多数岩爆指标判据考虑因素较为单一,对一些具体工程岩爆风险存在误判可能,不利于岩爆风险防控。在分析现有岩爆指标判据优缺点的基础上,提出了一种考虑岩爆发生内外因素的岩爆等级判别指标,该指标充分考虑了岩爆发生的充分必要条件即岩爆发生的外在驱动力(应力条件)和岩爆发生的内在条件(岩石固有的储能、耗能特性),弥补了多数岩爆判据只考虑内因或外因单一因素的不足,提高了判别结果的可靠性和稳定性,可更好地对潜在岩爆风险进行科学管控,实现地下工程的安全、高效开挖或开采。应用该指标判别了山东某超埋深金矿 -1 480 m 水平岩爆倾向性,判别结果经讨论分析认为可靠性较高,研究结果可为其他类似工程提供参考。

袁家村微细粒难选磁赤混合铁矿石提铁降硅试验研究

李贤吴承优罗良飞

2024, 53(01): 197-201.

摘要 ( 47 )

PDF (1539KB) ( 238 )

相关文章 | 计量指标

袁家村铁矿选矿厂原生产工艺流程获得的铁精矿 TFe 品位仅 65%左右、SiO2 含量达 4% ~ 5%,难以满足市场对高品质铁精矿的需求。为此,在详细分析生产流程中混合磁选精矿性质的基础上,采用卧式搅拌磨机细磨— 弱磁选+强磁选—反浮选工艺流程开展了提铁降硅试验研究。对 TFe 品位 42. 44%、SiO2 含量 35. 42%的混合磁选精矿,在磨矿细度为-0. 045 mm 占 97%情况下,全流程试验获得了产率 53. 87%、TFe 品位 67. 87%、SiO2 含量 1. 96%、TFe 回收率 86. 15%的高品质铁精矿;磨矿细度为- 0. 045 mm 占 94% 情况下,适当增大捕收剂 RA 用量,可获得产率 54. 76%、TFe 品位 67. 14%、SiO2 含量 2. 09%、TFe 回收率 86. 63%的高品质铁精矿。研究结果可作为选矿厂提铁降硅工艺流程优化决策依据,对类似性质难选铁矿石的高效开发利用具有参考价值。

CO2高速卸荷粉碎磁铁矿石产品的粒度分布与分形维数研究

常一杨阳许鹏张耕豪

2024, 53(01): 202-206.

摘要 ( 28 )

PDF (1738KB) ( 235 )

相关文章 | 计量指标

针对矿石的高压气体高速卸荷粉化产品的整体粒径分布缺乏系统科学的表征,以某超贫磁铁矿石为原料、液态二氧化碳为工作物质,引入 Rosin-Rammler 分布函数和分形维数,系统地分析了不同液态二氧化碳渗透压力下所得产品的粒度分布特性。结果表明:粉化产品颗粒粒径分布不均匀,提高二氧化碳压力可以提高细颗粒产率。 Rosin-Rammler 分布函数可较好地拟合粉化产品的粒径分布,拟合结果表明,粒径分布的均匀性指数随着二氧化碳压力的提高而减小,粉体粒径更不均匀。针对粗颗粒产率较大情况下 Rosin-Rammler 分布函数表现出的不足,引入分形维数进行了分析。结果表明,随二氧化碳压力的增大,粉化产物的分形维数增大,粉体整体趋于细化。本研究结果可为后续科学系统评价二氧化碳高速卸荷粉化各类矿石的整体效果提供参考。

菱铁矿含量对铁矿石浮选指标的影响研究

智慧, 施建军杜艳清余莹董振海, 刘剑军,

2024, 53(01): 207-212.

摘要 ( 33 )

PDF (1741KB) ( 243 )

相关文章 | 计量指标

眼前山铁矿中菱铁矿含量高,难以直接分选利用。为了实现眼前山铁矿石合理利用,采用化学分析、 XRD 等手段查明眼前山铁矿石与配矿用齐大山低菱铁矿石的矿物组成及铁物相。通过磨矿—磁选、浮选试验研究了眼前山铁矿石与齐大山铁矿石在不同配矿比例下精矿指标的变化规律。结果表明,眼前山配矿量低于 45%、磨矿细度为-74 μm 占 90%、混磁精矿中菱铁矿含量低于 5. 41%时,浮选过程基本不会受到影响,仍可以获得 TFe 品位大于 65%、TFe 回收率高于 60%的精矿;当眼前山配矿量在 45% ~ 50%、混磁精矿中菱铁矿含量在 5. 41% ~ 6. 05%时,浮选环境已被菱铁矿严重恶化,精矿 TFe 品位若达到 65%,TFe 回收率则大幅下降;当眼前山配矿量高于 50%、混磁精矿中菱铁矿含量高于 6. 05%时,出现精尾不分的现象,难以通过浮选进行选别。激光粒度测试分析结果表明,菱铁矿在磨矿过程中易泥化,产生的大量细泥容易罩盖在大颗粒矿物表面,阻碍浮选药剂的吸附,使得脉石矿物与铁矿物的疏水性差异变小,恶化浮选效果。

某黏土型风化铁铌多金属矿选矿工艺研究

胡红喜, 张忠汉, 刘超, 陈志强, 杨记平,

2024, 53(01): 213-219.

摘要 ( 42 )

PDF (2046KB) ( 233 )

相关文章 | 计量指标

某黏土型风化铁铌多金属矿石矿物成分较复杂,嵌布关系紧密,微细粒黏土矿物的存在严重影响有价元素铁、磷、铌的回收。试验采用原矿脱泥—浮选磷灰石—磁选选铁—重选烧绿石的工艺开展研究,通过脱泥以降低细泥对选别的影响,对脱泥后的物料进行磷灰石浮选试验,磷灰石浮选尾矿经磁选获得铁精矿,选铁尾矿采用选冶方法回收烧绿石。对含 P2O5 8. 56%、Fe 31. 16%的原矿,试验获得了磷精矿含 P2O5 30. 78%、Fe 9. 27%,对原矿磷回收率为 45. 95%;烧绿石回收作业获得磷精矿含 P2O5 39. 79%、对原矿回收率 2. 75%,总磷回收率 48. 70%;获得的铁精矿含 Fe 60. 73%、P2O5 1. 00%,对原矿铁回收率为 45. 35%;获得铌渣含 Nb2O5 19. 64%,对原矿回收率 20. 98%。相对于原矿磷 49. 37%、铁 55. 45%的理论回收率,磷、铁资源得到了有效回收。

某高硫砷难处理金矿石选矿试验研究

潘彦岑, 靳建平, 李艳军, 董再蒸,

2024, 53(01): 220-225.

摘要 ( 49 )

PDF (2077KB) ( 239 )

相关文章 | 计量指标

某高硫砷金矿石金、银品位分别为 2. 90 g / t 和 59. 00 g / t,As 含量为 6. 06%、S 含量为 5. 20%。矿石中金矿物粒度较细,均为显微金与细粒金,其与黄铜矿、磁黄铁矿等硫化矿连生于毒砂中,单体解离困难。为进一步实现高硫砷难处理金矿的高效利用,在矿石工艺矿物学研究的基础上,进行了浮选和氰化浸出试验研究,确定采用浮选—氰化浸出的联合工艺流程进行试验。结果表明:适宜药剂制度下,原矿在磨矿细度为-0. 074 mm 占 75%时,进行 1 次粗选试验,粗精矿再磨至-0. 038 mm 占 99%时,进行 2 粗 2 精浮选—1 次硫砷分离流程试验。最终获得金品位为 17. 19 g / t、金回收率为 79. 06%,银品位为 269. 00 g / t、银回收率为 68. 73%的金精矿。将浮选尾矿磨至-0. 010 mm 占 86%时, 采用氰化浸出工艺处理,金浸出率为 22. 22%,银浸出率为 57. 78%。选冶综合金回收率达到 83. 71%,银回收率达到了 86. 80%,实现了金、银的有效回收利用。

PDDA对稀土原地浸出过程中的抑膨作用机理研究

吴　明　吕鸿庆　周多多　何正艳　瞿　军　张臻悦　池汝安, 　徐志高

2024, 53(01): 226-232.

摘要 ( 32 )

PDF (2603KB) ( 230 )

相关文章 | 计量指标

风化壳淋积型稀土矿原地浸出工艺是开采战略性中-重稀土资源的重要技术手段。注液过程中,矿体所含蒙脱土等黏土矿物水化膨胀会诱发山体滑坡,造成资源浪费。为此,选用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)为抑膨剂,研究其对蒙脱土和稀土矿物颗粒的抑膨性能及作用机理。线性膨胀试验结果表明,质量浓度0. 5%的PDDA 溶液即可对蒙脱土和稀土矿物颗粒产生良好的抑膨效果。激光粒度、SEM 和沉降分析显示,PDDA 可使细小矿物颗粒絮凝团聚,减少矿物表面孔隙,提高沉降效率,防止其水化分散。红外光谱、Zeta 电位和XRD 分析证明,PDDA 有机阳离子基团可吸附于矿物颗粒表面,中和黏土矿物表面负电荷,抑制其晶层间距水化扩张。此外,常用稀土浸取剂硫酸铵对PDDA 的抑膨作用无明显干扰。本研究可为稀土原地浸出过程中矿体抑膨剂的选择和应用提供参考。

煤系战略性金属锂镓的富集分离研究进展

方　丹, 　夏阳超, 　李永改, 　邢耀文, 　苗真勇, 　桂夏辉,

2024, 53(01): 233-243.

摘要 ( 49 )

PDF (1814KB) ( 234 )

相关文章 | 计量指标

煤系物中存在丰富的锂、镓等战略性金属矿物,从中提取利用这些金属,既促进了资源再利用还可以增加我国战略性金属储备。由于锂镓的富集分离必经以厘清煤系锂、镓的赋存状态为前提,故先阐述了锂、镓含量检测和赋存形态研究,继而提出锂镓的预富集方法和分离提取方法,详细分析了物理分选法、化学分选法等富集方法,以及化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换吸附法和膜分离法等分离方法的技术原理和适用性。针对煤系锂、镓富集分离研究现状,提出了未来的发展方向,包括探清目标元素与有害元素的组合形式和成矿机理,提高煤系锂、镓的活化适应性和选择性,突破金属分离的技术瓶颈并优化生产工艺,实现酸碱溶液循环利用。研究成果可为煤系物的资源化利用和其他战略性金属的提取利用提供有益参考。

锂云母中锂浸出的影响因素与浸出机理研究

周轩平　汪　洋　赵　昊　陈　瑜　左可胜　程宏飞

2024, 53(01): 244-250.

摘要 ( 52 )

PDF (2226KB) ( 238 )

相关文章 | 计量指标

为有效回收隐爆角砾岩筒型锂云母矿中的锂,采用焙烧—浸出工艺提取锂,并与花岗岩型锂云母中的锂提取进行对比研究。通过L9(33)正交试验得到最优锂浸出条件,并探讨了锂的浸出率影响因素和锂浸出机理。研究结果表明,在硫酸质量分数15%、液固比4 mL/ g、焙烧时间4 h 的条件下,角砾岩筒型锂云母中锂浸出最优条件为焙烧温度450 ℃、反应时间4 h、浸出温度200 ℃,而花岗岩型锂云母中锂浸出最优条件为焙烧温度900 ℃、反应时间4 h、浸出温度200 ℃。最优条件下锂浸出率分别为99. 65%和94. 11%。不同因素对于锂浸出率的影响程度大小依次为浸出温度、焙烧温度、反应时间。进一步研究发现,焙烧—浸出过程中,锂云母结构被破坏,锂转化为可溶性硫酸盐扩散到溶液中。同时,高温焙烧后硫酸中氢离子更易置换锂云母结构中锂离子和其他金属离子,使锂的浸出率升高。角砾岩筒型锂云母中因含有萤石和托帕石等含氟矿物,其在适当温度(450 ℃)焙烧后再浸出时,氟与H+ 即可发生反应破坏其结构,有利于锂的溶出。花岗岩型锂云母需高温(900 ℃)焙烧脱羟基后,才能使其结构中锂易于与H+ 置换,从而获得较高的锂浸出率。焙烧—浸出工艺使用硫酸浓度较低,对设备腐蚀性较小,且工艺简单高效,具有工艺优越性。

硫化矿磨矿体系的物理和化学作用及其对浮选工艺的影响

李青柯　巫焱明　顾帼华　王艳红

2024, 53(01): 251-260.

摘要 ( 41 )

PDF (1861KB) ( 245 )

相关文章 | 计量指标

在硫化矿物的磨矿过程中,发生的一系列复杂的物理和化学作用对后续矿物选别至关重要。首先,对硫化矿磨矿体系中磨矿介质、矿石参与的物理和化学作用进行了总结。着重讨论了磨矿设备、介质性质、工艺参数、气体和溶液环境等对磨矿物理粉碎作用、机械力化学作用、电化学作用等的影响,包括改变矿石粒度分布、晶体结构、表面性质等磨矿产品颗粒性质,以及矿浆pH、溶解氧、电位、离子浓度等矿浆化学性质以及硫化矿物浮选行为。其中,产品颗粒性质和矿浆化学性质的变化是影响后续矿物浮选分离效率的主要因素,由此提出,从磨矿开始就有目的地为后续浮选过程创造良好的颗粒表面物理化学性质和矿浆化学环境,是实现硫化矿物高效分选的关键因素。

基于深度学习的浮选回收率预测建模研究

赵红宇, 　何桂春, 　石　岩, 　江长松, 　吴为波,

2024, 53(01): 261-268.

摘要 ( 39 )

PDF (2011KB) ( 236 )

相关文章 | 计量指标

针对现有浮选回收率预测模型拟合度不高、预测误差大等问题,以某铜矿实际工况数据为基础,利用箱图和滤波算法对数据进行预处理,采用传统机器学习算法(DT、SVR 和RF 算法)和深度学习算法(DNN 和CNN 算法) 构建相应浮选回收率预测模型。对5 种回收率预测模型的拟合效果、预测效果进行了对比分析,并采用现场数据进行验证。结果表明:传统机器学习算法模型中RF 预测精度最佳,±2%误差区域命中率为80. 1%,±4%误差区域命中率为93. 0%;深度学习模型预测效果均优于传统机器学习算法模型,DNN 和CNN 预测模型的R2 分别为0. 854、0. 907,± 2%误差区域命中率分别为91. 6%、90. 6%,±4%误差区域命中率分别为96. 6%、98. 1%。CNN 模型略优于DNN 模型, 但训练耗时较长,深度学习算法模型中首选DNN 模型。研究结果可为浮选回收率实时预测及浮选过程协同优化提供技术支持。

矿山“ 生产冒进行为” 的演化博弈分析

王　震　路增祥

2024, 53(01): 269-275.

摘要 ( 39 )

PDF (1548KB) ( 221 )

相关文章 | 计量指标

“生产冒进行为”是矿山生产过程中对安全生产状态影响较大的不安全行为。为研究其产生的原因,采取相应的控制策略,采用演化博弈理论构建了工人和安全监管者演化博弈模型,并运用系统动力学方法分析了博弈过程。结果表明:① 工人安全行为和安全监管者监管行为的成本与利益,是影响矿山“生产冒进行为”产生的重要原因;② 矿山监管力度影响着工人不安全行为产生概率,在一定范围内,矿山监管力度与工人行为的安全概率呈正相关;③ 提高安全监管者对不稳定状态工人的经济惩罚,增大不稳定状态工人承担的风险成本,能够在短期内改善企业的安全生产状况;④ 工人处于行为安全状态的收益对工人行为安全和安全监管者监管行为的影响最大,企业可依据动态博弈演化过程和模型参数的影响程度,制定相应的安全管控策略。

江西某铜矿废石的产酸规律及释放重金属行为

马童麟　董颖博, 　林　海, 　昝金雨

2024, 53(01): 276-284.

摘要 ( 36 )

PDF (2571KB) ( 232 )

相关文章 | 计量指标

金属矿废石暴露在自然环境中易产生酸性污染物、释放重金属离子,对周边环境造成严重污染。鉴于其污染的长期性,有必要对废石产酸规律及释放重金属离子行为进行研究。以江西省某铜矿废石为对象,通过动态淋溶试验研究了淋溶液pH 值、废石粒度、淋溶强度(淋溶液流速)等因素对产酸及释放重金属离子的影响。结果表明,淋溶液pH 值与SO2- 4 产生量及Cu、Pb 的释放量负相关,淋溶液pH 值越低,SO2- 4 、Cu、Pb 的累计释放量越大;而Zn 呈现不同规律,淋溶液pH 值为5 时其累计释放量高于淋溶液pH 值为3 时,表明Zn 在弱酸性环境中更易释放溶出。废石粒径越小,越有利于产酸和释放重金属离子,细粒径废石淋溶体系内SO2- 4 、Cu、Pb、Zn 累计释放量显著高于粗粒径废石。淋溶液流速与SO2- 4 产生量及重金属离子的释放量正相关,在高淋溶液流速(1. 02 mL/ min)、低初始淋溶液 pH 值(3)、细粒径废石(0. 15~0. 25 mm)淋溶体系中,SO2- 4 、Cu、Pb、Zn 累计释放量分别可达1 389. 55 mg/ kg、310. 18 μg/ kg、413. 18 μg/ kg 和281. 62 μg/ kg。研究结果可以为类似有色金属矿山废石的产酸和释放重金属离子行为及污染治理提供指导。

外源有机酸对复垦土壤中重金属Cr的活化效果研究

张治国, 　谭雨柠　郑永红, 　李雅婷　卢江伟　朱海东　周新伟　欧祥鹏

2024, 53(01): 285-292.

摘要 ( 36 )

PDF (1692KB) ( 220 )

相关文章 | 计量指标

为了探究低分子有机酸(柠檬酸和苹果酸)对Cr 污染土壤中Cr 形态分布的影响,以淮南市潘一矿煤矸石山周边的复垦土壤为研究对象,通过模拟不同浓度Cr 污染土壤,分析柠檬酸(CA)和苹果酸(MA)对土壤中Cr 赋存形态的影响机制。结果表明:① 随着外源Cr 浓度的增加,土壤中Cr 的活性有效提高。② 柠檬酸和苹果酸的加入均可增加土壤中可交换态Cr 的占比,即Cr 的有效性得到提高,且随着柠檬酸和苹果酸浓度的升高,对土壤中Cr 活化效果持续上升,柠檬酸的活化效果优于苹果酸。③ 随着老化时间的延长,有机酸对Cr 的活化效果会减弱,弱结合态Cr 将逐渐向强结合态Cr 转化。因此,土壤重金属Cr 污染修复中,可以考虑选用活化效果较好的柠檬酸作为修复辅助剂,来提升土壤Cr 修复效率。研究结果可为矿区复垦土壤重金属Cr 污染修复提供指导。

铜渣贫化回收铜的研究现状及展望

迟晓鹏, 　刘浩宇, 　夏　俊, 　翁　威, 　衷水平,

2024, 53(01): 293-303.

摘要 ( 42 )

PDF (1485KB) ( 251 )

相关文章 | 计量指标

铜是现代工业不可或缺的原材料,然而我国铜资源对外依存度高,是典型的“卡脖子”资源。铜主要通过火法冶炼铜精矿制得,冶炼过程渣量大、渣含铜量高达0. 5% ~5%,远高于我国铜矿的可采品位(0. 2%)。因此,研究铜渣贫化回收铜的工艺对提升我国资源保障能力具有重要意义。基于铜/ 铜锍在渣中的赋存状态、铜损的主要形式,重点综述了现阶段铜渣贫化回收铜的工艺技术,包括火法贫化法、浮选法、湿法处理等,并对未来的研究重点进行了展望。目前,电炉贫化处理量大,技术成熟,但其通常使用煤炭等作为还原剂,由于其密度小于铜渣,反应时大多漂浮渣层表面并燃烧,反应不充分,也不利于大气环保。另外,工业上常使用金属铁棒还原炉底结瘤的磁铁矿,但其密度大于铜/ 铜锍,在渣液中沉降速度快,对渣层的还原不彻底。因此,开发环保、高效的还原剂逐渐成为火法电炉贫化研究的重点。浮选法是处理天然铜矿的常用手段,但铜渣存在硬度高、伴生关系复杂、粒度分布不均、微细粒多等浮选难点,同时铜渣高温浮选导致捕收剂失活的问题也亟待解决。在处理低品位铜渣时,湿法浸出是常用手段,但化学试剂和废液环保问题难以解决;生物浸出具有性质稳定、对环境无污染,且浸出后金属含量较低等优点,但其浸出周期长、效率低。根据目前贫化工艺的难点,对未来贫化工艺开发与优化进行了展望,如增加外场聚集四氧化三铁以改善铜/ 铜锍沉降环境、开发环保高效的火法贫化还原剂、探究还原剂对不同铜渣渣型的作用机制以及开发耐高温的铜渣浮选新药剂等。

含钒四氯化钛精制尾渣锰化焙烧制备V2O5工艺研究

杨奇霖　卿海天　张　杰　张志远　居殿春　张　俊　堵伟桐

2024, 53(01): 304-309.

摘要 ( 40 )

PDF (1937KB) ( 252 )

相关文章 | 计量指标

为探究含钒四氯化钛精制尾渣中钒资源的提取利用可行性,在锰化焙烧提钒过程热力学分析的基础上,采用尾渣水洗预处理—锰化焙烧—草酸浸出—铵盐沉钒的工艺,重点研究了水洗液固比、焙烧温度、碳酸锰添加量对焙烧熟料物相组成和钒浸出率的影响规律。结果表明:粗TiCl4 含钒尾渣采用水洗的预处理方式,可有效降低尾渣中氯的含量,保障后续的铵盐沉钒,提高钒产品品位;适当提高焙烧温度和碳酸锰添加量有助于低价的钒与锰盐生成可溶性焦钒酸锰(Mn2V2O7),但焙烧温度超过850 ℃和碳酸锰添加量大于2. 0 时,将导致含钒物相被硅酸盐等液相产物包裹,致使钒浸出率降低。试验适宜条件为:水洗液固比10 mL/ g,碳酸锰添加量(以n(MnO) / n(V2O5)计)2. 0、焙烧时间2 h、焙烧温度850 ℃,浸出时间30 min、浸出温度50 ℃。上述条件下钒浸出率达82. 16%,且浸出液经铵盐沉钒—焙烧工序后可得到纯度大于99%的粉状五氧化二钒产品。该工艺实现了含钒四氯化钛精制尾渣中钒的高效提取和分离,研究结果对该类型尾渣提钒具有指导意义。

玄武岩纤维对混凝土力学性能影响与增韧分析

许泽宁　鲍　犇　姚华彦　沈　筠　孙　磊

2024, 53(01): 310-314.

摘要 ( 36 )

PDF (1537KB) ( 244 )

相关文章 | 计量指标

对不同体积掺量和不同长度的短切玄武岩纤维混凝土开展单轴抗压试验和巴西劈裂试验,分析玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响。结果表明,玄武岩纤维的掺入使混凝土的破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变。混凝土各龄期的立方体抗压强度在玄武岩纤维掺量0. 05%和0. 10%时均有不同程度的提升,当玄武岩纤维掺量提高到 0. 20%时,则有所降低;混凝土各龄期的劈裂抗拉强度在不同掺量下均有不同程度的提升。玄武岩纤维可以显著提升混凝土立方体的抗压韧性。对养护龄期为28 d 时的混凝土而言,长度12 mm 的玄武岩纤维,对混凝土韧度提升优于长度18 mm 的纤维,其中体积掺量为0. 05%时,对混凝土抗压韧度提升显著效果优于长度18 mm 的纤维。

扫码分享

当期目录