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2024年 第53卷 第7期    刊出日期：2024-07-15

上一期   

采矿工程

复杂不规则采空区围岩冒落持续监测及周期性 冒落特征分析

刘　银, 张　晶, 周宗红, 韩岩松, 任凤玉

2024, 53(7):  1. 

摘要 ( 117 )   PDF (4223KB) ( 199 )  

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复杂不规则采空区因其形成条件的特殊性和工程环境的复杂性,在形成初期常表现为剧烈且无规律的 阵发性冒落,对采空区安全治理极为不利。以河北某铁矿因下部民采空区与生产区域采场相互贯穿形成的复杂不规 则冒落空区为工程背景,结合三维激光扫描技术、现场调查结果和开拓、采准工程现状等,提出了联合监听冒落岩块 撞击声响与监测拱脚变形的采空区冒落持续监测方法,得到拱脚变形破坏引起采空区批量冒落的周期性冒落特征。 冒落岩块撞击声响监听结果显示,空区发生阵发性冒落的持续时间约5 个月,经短暂稳定阶段后进入周期性冒落阶 段。结合拱脚变形监测结果,可知该空区周期性冒落阶段周期为15~30 d,空区围岩批量冒落滞后拱脚变形破坏的时 间为3~8 d,可见空区拱脚变形破坏可作为空区围岩进入批量冒落的前兆,提出监测2 次空区边界扩展差hk 来预测 空区围岩批量冒落的发生时机。研究结果对于同类型空区冒落监测和安全治理具有一定的借鉴意义。

无底柱分段崩落法进路宽度对其围岩稳定性的影响

吴　桐, 曹　朋, 路增祥

2024, 53(7):  9. 

摘要 ( 66 )   PDF (2365KB) ( 154 )  

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增加回采进路宽度,能够改善无底柱分段崩落法的放矿效果,但也存在着进路稳定性降低的风险。采 用数值分析方法,分析了某铁矿西矿段开采时5 组进路宽度下的围岩应力分布规律、位移量变化和塑性区分布特征, 研究了进路宽度对围岩稳定性的影响。结果表明:① 围岩中最大与最小主应力在进路顶板、底板与侧帮处的应力集 中区呈不同形态分布,其范围差异也较大,而且两相邻进路之间受应力叠加作用影响,存在1 个“圆角矩形”应力集中 区。② 随着进路宽度和围岩深度增加,围岩中的最大与最小主应力也随之增大,各应力集中区范围大小产生了不同 的变化,其中顶底板处的应力集中区范围增幅较大,5 组进路宽度下的顶板围岩均易发生张拉破坏。③ 在进路宽度 为7 m 和8 m 时,最小主应力变化受到了相邻进路围岩应力叠加作用影响,侧帮围岩发生张拉破坏的可能性较大。 ④ 进路顶板位移量呈现出了“中间大、两侧小”的特征,顶板下沉量及其增幅远大于侧帮下沉量与增幅,增加进路宽 度易造成进路顶板垮落事故。⑤ 顶底板围岩中塑性区以剪切塑性区和张拉塑性区的混合区为主,两帮围岩中以剪切 塑性区为主,进路宽度越大,塑性区总体积增长越快,进路宽度增加过大不利于顶板的稳定性。建议该矿山西矿段进 路宽度应以6 m 为宜,并对进路两帮采取支护措施,若大于6 m 时,则需对顶板围岩采取适当支护措施。

静动载条件下深部破碎巷道支护设计及稳定性分析

王贤来, 崔继强, 张鹏强, 赵兴东

2024, 53(7):  17. 

摘要 ( 62 )   PDF (3863KB) ( 157 )  

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深部破碎围岩稳定性控制是制约深部金属矿安全高效开采的难题之一。以金川二矿区深部某中段破 碎围岩条件下的采准巷道稳定性控制为工程背景,应用Q、RMR、GSI 进行岩体质量分级与岩体力学参数估算,分别应 用经验法和工程类比法进行采准巷道支护设计,并依据收敛约束法确定合理的释能支护时机。在此基础上,应用UNWEDGE 软件对释能支护设计进行安全性评价,并通过RS2 数值方法分析支护效果。研究结果表明:对于深部破碎采 准巷道一次支护采用锚网喷支护,二次支护采用混凝土衬砌,最佳衬砌支护时机应满足巷道帮位移小于38 mm 且顶 板位移小于15 mm;静动载下有无支护数值分析结果表明,锚网喷支护满足巷道安全要求,同时对采准巷道围岩结构 控制型、应力控制型破坏以及动力失稳破坏等起到良好的控制效果。研究结果为金川二矿区深部破碎采准巷道围岩 稳定性控制提供了理论依据与技术支撑。

采矿诱发断层滑移失稳机制与能量释放规律研究

方旭刚, 弓　昊, 李地元, 罗平框, 蒋京泰, 杨　志

2024, 53(7):  24. 

摘要 ( 72 )   PDF (4583KB) ( 149 )  

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为研究采矿诱发断层滑移失稳机制与能量释放规律,通过对现场围岩节理裂隙调查和钻孔取芯开展试 验,获得了岩体节理裂隙产状分布及围岩基本力学参数,采用Hoek-Brown 强度准则对不同层位岩体的力学参数进行 修正,以离散断裂网络(Discrete Fracture Network,DFN)形式将节理裂隙数据导入FLAC3D 软件,构建精细化数值模型 并进行了模拟分析。研究表明:将岩体库仑破裂应力增量ΔCFS 作为断层滑移失稳的定量判据,可有效预测断层的滑 移失稳区域;当主应力沿断层上盘方向进行偏转时,ΔCFS 随着偏转角度与断层倾角增大而降低,断层周边岩体不易 发生损伤破坏;当主应力沿着断层下盘方向进行偏转时,ΔCFS 随着偏转角度与断层倾角增大而增大,断层周边岩体 的损伤破坏程度加剧;断层滑移失稳分可以为3 个阶段,即滑移蓄能阶段、稳定滑移阶段与滑移弱化阶段;断层周边岩 体应变能密度集中区为断层滑移失稳时能量释放位置,岩体应变能密度分布呈现出积聚—向下扩散—重新积聚现 象;利用断层滑移失稳的能量公式,可估算出断层滑移失稳时的能量释放大小。

不同高度预应力膨胀支柱偏心承载能力研究

姜凯元, 李元辉, 李坤蒙, 熊志朋, 王佳贺

2024, 53(7):  35. 

摘要 ( 49 )   PDF (2753KB) ( 161 )  

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利用房柱与空场采矿法对金属矿进行开采时往往需要在采场内留设原岩矿柱保证回采期间安全作业, 而残留矿柱会导致经济效益下降,为解决上述问题研发了一种预应力膨胀支柱代替原岩矿柱进行支护。以预应力膨 胀支柱支护技术为背景,研究了不同高度和偏心加载的预应力膨胀支柱承载能力;基于室内材料力学拉伸试验,确定 了膨胀支柱材料力学参数;利用ABAQUS 数值模拟软件,构建了膨胀支柱数值分析模型,并对其进行了静力学屈曲分 析,获取支柱在不同高度与偏心条件下的破坏模式与承载规律。结果表明:轴心受压下,膨胀支柱的破坏区域在支柱 中间部位,随着支柱高度增加,其承载强度降低。偏心受压条件下,膨胀支柱破坏区域随偏心距增大而向上转移,同时 其承载强度降低。将预应力膨胀支柱应用于某矿现场原岩矿柱回采,并监测其承载性能,所得承载规律与数值模拟 结果相一致,反映出膨胀支柱能够有效维持采场稳定性和提高矿石回采率。

不同含水状态砂岩裂纹稳定扩展阶段损伤特征

赵　奎, 杨　溪, 熊良锋, 曾　鹏, 龚　囱, 刘　宇

2024, 53(7):  41. 

摘要 ( 52 )   PDF (2261KB) ( 142 )  

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为深入揭示裂纹稳定扩展阶段的岩石损伤状态,以干燥、自然和饱水状态砂岩为研究对象,采用体积应 变法测定起裂应力和损伤应力值,进一步通过增量循环加卸载试验,综合分析了裂纹稳定扩展阶段的残余应变、变形 模量和能量演化规律。结果表明:轴向残余应变随轴向应力水平增加而增加,其增幅表现为先减小、后稳定、再增大, 且增幅稳定阶段对应于裂纹稳定扩展阶段;在裂纹稳定扩展阶段,加载过程和卸载过程变形模量均呈线性减少趋势, 而耗散能密度呈线性增加趋势。上述演化规律适用于不同含水状态砂岩,但其具体数值与含水率有关。对于裂纹稳 定扩展阶段,加载过程变形模量可有效表征砂岩损伤状态,基于含水率和轴向应力水平的线性数学模型可用于评价 工程岩体的实际损伤状态。

热损伤砂岩单轴压缩声发射响应及破裂演化分析

易恩兵, 徐军见

2024, 53(7):  48. 

摘要 ( 48 )   PDF (5340KB) ( 138 )  

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温度影响下的围岩稳定性问题是核废料贮存、地热开发及火灾后围岩修复等工程实践中面临的紧迫问 题,阐明不同温度影响下的岩石承载过程声发射响应及变形破坏特征对热损伤围岩稳定性分析具有重要意义。采用 室内试验、统计学分析和细观形貌观测相结合的方法,以25~600 ℃不同温度热处理后的砂岩为研究对象,首先开展 单轴压缩声发射试验,然后分析声发射参数特征,并对破坏后的试样破裂形态及破断口形貌进行了综合分析。结果 表明:不同温度影响后砂岩承载破坏过程声发射振铃计数和幅值均表现出相同的时序演化趋势,声发射信号活跃程 度与温度密切相关;基于核密度估计法的声发射AF-RA 数据点高密度集中区域的动态演化规律反映出,温度达到600 ℃后剪切破裂模式主导砂岩破裂的优势地位尤为明显,这与破坏试样宏观破裂形态及破裂断口微观形貌分析结果基 本一致。研究成果可为工程实践中热损伤岩石力学性能分析及稳定性判别提供参考。

顾及邻域几何特性的露天矿台阶线提取方法

承达瑜, 宿文松, 毛爱芹

2024, 53(7):  56. 

摘要 ( 72 )   PDF (9300KB) ( 141 )  

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台阶线数据是露天矿开采过程中的重要基础资料,也是确保露天矿高效、智能开采的重要前提。针对 现有的基于点云的露天矿台阶线提取方法存在局部特征丢失、台阶线不连续等问题,将识别台阶线特征点转为识别 几何特征面,从特征面轮廓中提取出台阶线特征点,由此提出了一种顾及邻域几何特性的露天矿台阶线自动提取方 法。该方法首先对露天矿点云进行规则重采样,依据露天矿台阶平盘、坡面点云法向量与竖直平面夹角具有明显差 异这一几何特性提取坡面的特征点云;在此基础上,采用区域生长算法分割坡面点云,通过凹包算法提取分割后的坡 面点云轮廓边界获得台阶线特征点;最后利用三阶贝塞尔曲线拟合特征点以生成露天矿台阶线。为验证算法的提取 精度,将台阶线与露天矿数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)叠加,并计算该方法提取的台阶线与实际台阶线 的位置偏差。结果表明:该方法提取的台阶线完整且连续性好,与手工绘制的台阶线基本重合,能够满足比例尺为 1∶2 000 的制图精度要求;运行效率高,对于面积为3 km2 的露天矿,提取时间在4 min 以内。证明所提方法能够准 确、高效地提取露天矿台阶线,为实现露天矿山台阶线自动绘制提供重要的技术支持。

砂土介质注浆扩散规律试验研究

余永强, 张程鑫, 张纪云, 范利丹, 唐金召, 苏洲虎

2024, 53(7):  66. 

摘要 ( 43 )   PDF (2323KB) ( 131 )  

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为研究超细水泥浆液在砂土中的扩散规律,以赵固一矿西翼进风巷围岩加固为研究背景,设计了一套 砂土注浆试验装置,运用正交设计法开展了多组砂土注浆试验,分析了单位时间流量、水灰比、砂土渗透系数等因素 对浆液扩散体积和注浆量的敏感性及影响,系统讨论了不同渗透系数条件下,随注浆流量和水灰比变化浆液结石体 形状的变化规律。研究结果表明:浆液扩散范围的影响因素主次排序为单位时间流量、水灰比、渗透系数,影响注浆量 因素的主次顺序与浆液扩散体积的影响因素一致。发现单位时间流量、水灰比和渗透系数对浆液扩散体积和注浆量 的影响并非呈线性关系,而是呈多元幂函数关系,构建了对应的浆液扩散体积和注浆量求解式,并对影响浆液扩散体 积和注浆量的参数进行了回归分析。在渗透系数较大的砂土中,浆液以渗透注浆为主,结石体形状呈规则的圆球状, 注浆流量和水灰比增大对结石体积影响显著。随着砂土渗透系数减小,结石体形状沿薄弱面发展,即由沿四周的均 匀渗透扩散向沿薄弱面发展的劈裂注浆,注浆流量增大和水灰比减小对劈裂注浆有积极作用。研究结果可为松散砂 土环境下地下工程注浆设计和施工提供参考。

敞开式微波加热固化模拟月壤试验研究

张力心, 李正伟, 陈亮霄

2024, 53(7):  75. 

摘要 ( 42 )   PDF (2461KB) ( 136 )  

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原位提升月壤的力学性能是当前月面建造的重要研究内容之一。基于自主研发的敞开式微波加热装 置,开展模拟月壤的微波固化试验研究,探究模拟月壤初始密度与微波作用时间对其微波加热固化过程的影响,分析 微波作用后模拟月壤的宏观、微观结构特征与力学性质演化规律。试验结果表明:微波作用后的模拟月壤试样表现 出明显的分区特征,由内而外可依次划分为熔融区、烧结区与未烧结区。其中,熔融区矿物熔化,伴生气孔;烧结区原 始矿物颗粒形状难以分辨,试样致密程度有所提高;未烧结区矿物颗粒的原始形态保存较好,孔隙结构明显。当模拟 月壤的初始密度为1. 5~1. 7 g/ cm3 时,随着初始密度增加,微波作用下试样表面温度升高,熔融区出现时间减少。当 初始密度大于1. 7 g/ cm3 时,初始密度增加对缩短熔融区出现时间无明显效果。纳米压痕试验结果表明,微波作用后 模拟月壤试样熔融区力学性质空间分布较为均匀,平均硬度为8. 0 GPa,平均弹性模量为91. 2 GPa;相比之下,试样烧 结区力学性质空间分布均匀性较差,平均硬度为0. 025 GPa,平均弹性模量为1. 2 GPa。

矿物工程

程潮铁精矿带式磁选提质试验研究

周仙霖, 郑子康, 万军营, 陈铁军, 潘静娴, 罗艳红

2024, 53(7):  81. 

摘要 ( 57 )   PDF (1882KB) ( 141 )  

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针对氢基还原竖炉所需高品位铁精矿原料短缺问题,对程潮铁精矿进行磁滚筒精选、弱磁选—磁选柱 精选以及带式磁选机精选提质研究。结果表明,在磨矿细度为-0. 037 mm 占85%时,采用两段带式磁选流程,可以得 到TFe 品位为70. 16%、产率为87. 33%、TFe 回收率为92. 51%的精矿产品;优化带式磁选参数并额外新增一排清洗水 出水口进行磁选,得到精矿TFe 品位为70. 78%、产率为45. 71%,尾矿TFe 品位为62. 40%、产率为54. 29%。带式磁选 精选2 个流程均能获得TFe 品位符合要求的精矿产品,且额外新增一排清洗水出水口的流程得到的尾矿产品可以直 接利用。本研究可为国内优质磁铁精矿提质制备高品位铁精矿提供参考。

新型抑制剂木质素磺酸钙在赤铁矿和绿泥石浮选 分离中的应用

郭风芳, 朱智超, 张鹏鹏, 杨　婷, 陈　洲

2024, 53(7):  87. 

摘要 ( 60 )   PDF (1894KB) ( 137 )  

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绿泥石属于层状含铁硅酸盐脉石矿物,与赤铁矿性质接近难以分离,通过单矿物浮选及人工混合矿浮 选、吸附量测试、接触角测量、Zeta 电位测试、红外光谱(FTIR) 和X 射线光电子能谱(XPS) 探究了木质素磺酸钙 (CLS)作为赤铁矿/ 绿泥石浮选抑制剂的可行性和产生吸附的主要机制。浮选试验结果证明,在pH= 10、CLS 用量为 60 mg/ L 情况下能有效选择抑制绿泥石,但对赤铁矿的抑制效果不明显,CLS 可作为赤铁矿与绿泥石分离的抑制剂。 CLS 吸附在绿泥石表面,使绿泥石表面显著亲水,同时阻碍了捕收剂十二胺(DDA)在绿泥石表面的吸附。在浮选过 程中,CLS 的大量磺酸基团吸附在绿泥石表面,改变了绿泥石的表面环境,Ca 离子也吸附在绿泥石表面并促进了反应 的进行。

超级铁精矿深度提纯试验研究

郑洁淼, 黄自力, 崔　军, 刘晓峰, 吴纪龙

2024, 53(7):  94. 

摘要 ( 51 )   PDF (1541KB) ( 176 )  

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为探索化学法获取超纯铁精矿的可能性,以国内某铁矿选厂的超级铁精矿为原料,分别以硫酸—氟化 钠和硫酸—氢氧化钠为浸出剂开展提纯试验。结果表明:① 经过硫酸—氟化钠联合处理,在硫酸浓度10%、矿浆浓度 15%、氟化钠用量14 g/ L,30 ℃恒温反应1 h 的条件下,可以得到铁品位为72. 12%、铁回收率为94. 23%的超纯铁精 矿。② 经过硫酸—氢氧化钠联合处理,在一阶段硫酸浓度10%、矿浆浓度15%、30 ℃恒温反应1 h,二阶段氢氧化钠 用量160 g/ L、液固比6 mL/ g、80 ℃恒温反应2 h 的条件下,可以得到铁品位为72. 14%、铁回收率为99. 67%的超纯铁 精矿。硫酸—氟化钠联合处理法比硫酸—氢氧化钠联合处理法简洁,但铁回收率较低,含氟废水需处理后才能排放; 硫酸—氢氧化钠联合处理法铁回收率较高,生产成本也较高。与常规选矿工艺提升铁品位的方式相比,化学处理法 能更深度地纯化铁精矿。

某难选铁矿磁—重—浮联合选矿试验研究

张　斌, 陈　雪, 张　凛, 赛明雨, 陈　洲

2024, 53(7):  99. 

摘要 ( 48 )   PDF (1516KB) ( 158 )  

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为确定某难选铁矿石的更高效开发利用工艺,基于矿石性质研究开展了详细的选矿工艺试验。结果表 明:① 矿石中主要有用成分铁品位为47. 26%,铁主要分布于赤褐铁矿中,其次分布于磁铁矿中;主要杂质SiO2 含量 为28. 69%,有害成分S、P 含量很低。② 矿石采用一段磨矿—弱磁选—强磁选—螺旋溜槽重选—二段磨矿—阳离子 反浮选流程处理,获得了产率55. 26%、铁品位65. 32%、铁回收率76. 86%的铁精矿,精矿品质达到了业主要求,可作 为选厂技术改造的依据。

在锂云母浮选中新型阴阳离子组合捕收剂的泡沫 性能研究

刘文宝, 甘琦强, 陈猛强, 刘文刚, 沈岩柏

2024, 53(7):  104. 

摘要 ( 52 )   PDF (1912KB) ( 123 )  

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矿物浮选过程中泡沫性能直接影响浮选指标及产品加工。以实验室自主研发的新型高效锂云母组合 捕收剂(DDA+SY)为研究对象,依托锂云母浮选体系,通过与常规阴阳离子组合捕收剂十二胺+油酸钠(DDA+NaOL) 进行对比,系统研究了添加新型组合捕收剂对泡沫性能及浮选行为的影响。研究结果表明,在中性矿浆条件(pH= 6. 9)下,药剂配比为1∶1 时,DDA+SY 的泡沫性能最佳,明显优于DDA+NaOL,这与浮选试验结果呼应。表面张力分 析结果表明,与DDA+NaOL 相比,DDA+SY 降低溶液表面张力效果更显著,更有利于降低气泡索特平均直径、提高泡 沫碰撞概率,也可有效减少液上泡沫内外压强差,提高泡沫稳定性。研究对于锂云母高效组合捕收剂的研发及锂云 母浮选过程中泡沫问题改善具有借鉴和指导意义。

双亲矿物结构噁二唑硫酮捕收剂疏水化孔雀石浮 选分离理论

王承旺, 何守兴, 李兴实, 黄耀国, 耿玉鹏, 耿连军

2024, 53(7):  112. 

摘要 ( 40 )   PDF (2031KB) ( 124 )  

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孔雀石作为典型的氧化铜矿物,浮选过程中表面易与水形成水化层,亲水性增强,常规浮选捕收剂和浮 选工艺难以对其进行较好地选择性浮选分离。设计合成出一种新型双亲矿物结构噁二唑硫酮捕收剂———5-己基二硫 代氨基甲酸甲酯-1,3,4-噁二唑-2-硫酮(MHCODT),可以与孔雀石表面形成双配位活性中心,从而提高对其浮选效果。 纯矿物和混合矿物浮选试验结果表明,MHCODT 的浮选分离效果比辛基羟肟酸(OHA)好,可以实现孔雀石与脉石矿 物石英和方解石的高效分离。吸附试验结果表明,MHCODT 可以选择性吸附在孔雀石表面,实现对孔雀石的浮选富 集。DFT 计算进一步表明,MHCODT 中的二硫代氨基甲酸酯和噁二唑硫酮基团是反应的活性中心。孔雀石表面的Cu 与MHCODT 中的S 和N 原子结合形成MHCODT-Cu 配合物,实现孔雀石的疏水化和富集浮选目的。

离子型稀土浸出过程杂质形成与去除研究进展

原伟泉, 匡敬忠, 胡海祥, 梁斌珺, 于明明

2024, 53(7):  119. 

摘要 ( 54 )   PDF (1683KB) ( 450 )  

相关文章 | 计量指标

离子型稀土矿是重要的中重稀土的来源。在原地浸矿过程中,铝、铁等杂质离子的存在显著影响后续 稀土萃取分离效果。因此,开展离子型稀土原地浸矿过程中杂质组分相关研究具有重要的理论及实践意义。首先介 绍了国内外关于离子型稀土浸出过程中杂质组分形成机制方面的研究现状,并总结了杂质组分对后续工艺和产品质 量的影响。依据杂质组分形成机制分别介绍了浸矿过程除杂和母液除杂方面的研究进展,重点阐述了不同除杂方法 的理论基础和优缺点。根据现有研究基础和国家政策提出未来离子型稀土矿除杂应注重工艺的无害化和高效化,重 点开展杂质组分形成机制基础研究,以此为依据开发绿色高效的离子型稀土浸矿药剂。

微生物浸出及回收稀土研究进展

张雪桢, 涂志红, 肖秋东, 梁宇坚, 谭晓梅, 陈功宁

2024, 53(7):  129. 

摘要 ( 40 )   PDF (1809KB) ( 134 )  

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稀土是不可或缺的战略资源,广泛应用于国防技术、航天工程等高科技领域。传统的稀土冶炼及回收 工艺成本高且易产生环境污染。微生物技术具有绿色、经济等特点,在浸出及回收稀土方面具有较大的发展潜力。对 利用微生物从独居石、氟碳铈矿、尾矿及电子废弃物等中浸出及回收稀土的相关研究进行了概述和总结。结果表明: 微生物主要通过两种方式浸出稀土:一是代谢产生有机酸释放出H+ 酸解稀土矿物;二是有机酸提供的有机配体以及 微生物产生的铁载体等与稀土络合,加速稀土溶出。此外,微生物细胞表面结构中及胞外聚合物中常含有羧酸基和 磷酸基等基团,易吸附稀土离子,有利于从溶液中回收稀土。微生物产生有机酸的种类及浓度、铁载体、浸出体系pH、 矿浆浓度、温度等可显著影响微生物浸出及回收稀土效率。

磁性矿粒动态磁化模拟及精确磁力计算

丁　伟, 王　前, 李　欣, 库建刚

2024, 53(7):  139. 

摘要 ( 45 )   PDF (2005KB) ( 125 )  

相关文章 | 计量指标

针对现有微磁模拟软件无法直接计算磁力、宏观磁场下磁性矿粒所受磁力计算不精确以及动态磁化过 程不明等问题,利用微磁学理论和数值模拟技术对现有的磁性矿粒磁力计算方式进行改进,结合多物理仿真软件 COMSOL 的物理场开发器、APP 开发器以及磁场无电流物理场设计了一种计算磁性矿粒精确受力的软件。详细说明 了磁性矿粒微磁模拟软件的原理,并将该软件与微磁学专业软件MERRILL 在自发磁化状态下进行对比,最后比较传 统仿真磁力计算方法和微磁学磁力计算方法在均匀磁场下计算100 nm 不规则磁铁矿颗粒磁力的准确性。研究结果 表明:以相同的网格大小5 nm 对80 nm 的立方体磁性矿粒进行模拟,2 种软件呈现的不同初始状态的自发磁化状态 一致;使用磁滞回线展现了正八面体磁性矿粒在变化磁场中的动态磁化过程;在均匀磁场下,采用微磁学的磁力计算 方法相较于传统计算方法计算精度由10-3 数量级提高至10-11 数量级;该软件为从微磁学角度进行磁选理论研究提 供了一个有力的工具,进一步促进了磁性矿粒在磁选过程中的动态磁化过程研究,对于提高磁性矿粒的磁力计算精 度具有重要意义。

矿山爆破

露天矿台阶爆破参数优化模型与求解研究

伍世虔, 叶　健, 孙继林, 银开州

2024, 53(7):  146. 

摘要 ( 50 )   PDF (1866KB) ( 134 )  

相关文章 | 计量指标

在保证露天矿台阶爆破质量的同时,如何快速优化爆破参数达到低钻爆成本是矿山开采面临的一个实 际问题。提出了一种新的爆破参数优化方案,首先,结合现场爆破数据,利用最小二乘法得到修正后的Kuz-Ram 预测 模型;其次,建立了以钻爆成本最小为目标,大块率、爆破方量和爆破参数(最小抵抗线、孔距等)合理取值等为约束的 优化模型,并对优化模型进行了等价简化;最后,提出了自动判敛的快速差分进化算法以加速模型求解速度。数值仿 真结果展示了优化方案的合理性及求解速度,现场试验结果进一步证明了优化方案的可行性和有效性,即优化后花 岗岩爆区大块率减少至2. 5%,理论成本降低约2%;赤铁矿爆区大块率减少至0. 3%,理论成本降低约15%。

基于数码电子雷管起爆特性的预裂爆破技术试验研究

李龙福, 汪　禹, 江东平, 仪海豹, 詹思博

2024, 53(7):  152. 

摘要 ( 54 )   PDF (2115KB) ( 148 )  

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进路式充填采矿方法通过将矿体划分成矿房和矿柱,采取两步骤回采方式,即一步骤先回采矿柱并充 填,待充填体达到设计强度后再进行二步骤矿房回采,在此种开采方式下,若矿岩条件比较差且钻爆参数不合理,不 仅会导致矿房回采后采场边帮轮廓成形效果差、超欠挖现象严重以及矿石损失率与贫化率较大,而且爆破振动有害 效应比较大,充填体损伤垮塌严重,恶化了采场作业条件,严重制约了矿山机械化、规模化开采。为解决此类问题,以 某地下矿山为例,利用高精度数码电子雷管的起爆特性,开展了一步骤回采下向孔预裂爆破技术研究与现场试验。 结果表明:① 采用数码电子雷管预控界面爆破试验方案后,采场边帮预控界面清晰可见,半壁孔痕率能达到60%以 上,超欠挖量也可以控制在20 cm 以内,为二步骤矿房回采创造了有利条件;② 爆破振动峰值大幅降低,爆区附近的 充填体得到有效保护,垮塌现象大幅减少;③ 避免了裸露的导爆索在爆炸过程中产生的噪声和冲击波对爆破作业人 员产生危害,有效保护了爆破作业人员身心健康,工作环境得到明显改善;④ 民爆物品消耗量降低了0. 46 元/ m3,有 效降低了爆破成本,经济效益显著。上述研究成果可为类似矿山提供借鉴。

地质与测量

无人机低空遥感裂缝识别与采动地表变形指标的 相关性研究

李　涛, 王　帆, 胡东升, 廉旭刚

2024, 53(7):  159. 

摘要 ( 30 )   PDF (6286KB) ( 128 )  

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山西煤炭资源丰富,随着煤炭资源大规模开采利用诱发了一系列地质灾害,地表裂缝即为地质灾害的 主要表现形式之一。目前对地表裂缝监测多采用人工野外调查识别和卫星影像解译识别方法,存在成本高、效率低、 分辨率低、易受天气影响等不足。利用飞马D2000 无人机对山西省华阳二矿某地质灾害易发区进行了航空摄影测 量,得到了测区数字正射影像模型(DOM)、数字表面模型(DSM)和三维点云模型(3DPCM),基于这3 种模型数据解 译得到地表裂缝发育与分布特征。同时,根据地质采矿条件进行地表移动变形预计,分析了地表变形指标与采动裂 缝分布之间的关系。结果表明:利用DOM 与3DPCM 模型数据可以高效、准确地识别地表裂缝,且裂缝分布情况与采 动引起的地表曲率变形、水平变形高度相关。研究结果对于预测评估开采引起的地表裂缝发育情况具有参考意义。

基于无人机倾斜摄影测量技术与SVR 算法的 开采沉陷监测与预计

张　凌, 邱　斌, 张　源

2024, 53(7):  168. 

摘要 ( 35 )   PDF (1547KB) ( 128 )  

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为实现矿区开采沉陷高精度监测与预计,将无人机倾斜摄影测量技术与支持向量回归算法(Support Vector Regression Algorithm,SVR)相结合,对赤峰市六家煤矿采区沉降量进行了监测与预计,并将预计结果与GPS 实 测结果进行了对比。结果表明:GPS 实测矿区10 d 测量沉降量为0. 2~15. 8 mm,东西南北区平均沉降量分别为51. 2、 31. 5、46. 6、130. 8 mm,北侧沉降量分别为东、西、南侧的2. 55、4. 15、2. 81 倍,矿区北侧为沉降严重区,需要进行重点监 测并制定合理有效的防治措施。基于无人机倾斜摄影测量技术与SVR 算法预测的矿区东西南北区累计平均沉降量 分别为49. 4、31. 5、45. 8、134. 6 mm,所有测点2 种测量方式所得相对误差均在5%以内,反映出所提方法预计精度较 高,为实现矿区开采沉陷高精度监测与预计提供了参考。

高强度重复开采覆岩与地表移动机理

张传宝, 蔡来良, 王　巍, 柴华彬, 邹友峰, 张文志

2024, 53(7):  173. 

摘要 ( 46 )   PDF (2171KB) ( 123 )  

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为了给神东等大型煤炭生产基地生态修复和“三下”开采提供理论和技术支持,以实测方式为基础,深 入研究了高强度重复开采地表移动特征和机理。分别对老采空区下开采、工作面隔离煤柱下开采、跨老采空区和隔 离煤柱下开采这3 种工况布设地表移动观测线,开展快速密集监测,采集了丰富的地表移动数据。结合井下推进过 程,通过数据分析,获得了不同时期下沉和水平移动值,绘制了地表移动曲线时序图。研究表明:隔离煤柱对地表下沉 的发展过程具有阻碍性、带动性和活化性等特征,水平移动方向对井下推进方向具有追随性等现象。据此建立了高 强度重复采动条件下形成的块体岩层结构模型,分析了块状岩体在井下推进过程中平衡—旋转平移—再平衡的运动 过程,揭示了地表移动实测曲线形态背后的岩层移动机理。研究成果可为该矿区或类似矿区开采沉陷预计模型建立 和生态环境修复治理提供参考。

机电与自动化

地下矿无人驾驶铲运机系统设计与应用

崔　冰, 赵辉军, 魏　威, 姜海博, 谭丽龙, 刘永春

2024, 53(7):  181. 

摘要 ( 60 )   PDF (3053KB) ( 148 )  

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随着我国矿产资源开发工作向深部发展,复杂的应力条件和恶劣的开采环境严重威胁到井下人员的安 全,开采装备无人化是解决井下安全和效率问题的有效手段。结合自动驾驶和远程遥控技术,设计并应用了地下铲 运机无人驾驶系统,在千米深井中实现了铲运机出矿作业的全流程无人化。在应用试验中,自动驾驶直线行驶的最 大速度达10 km/ h 以上,转弯最大速度为3 km/ h,远程遥控的延迟在10 ms 以下。该系统可有效提高矿山生产效益、 降低安全事故风险,并有助于推动我国矿山智能化转型升级。

基于物联网的煤矿动态传感器信息控制系统研发

陈继勋, 霍艳飞, 徐　杨

2024, 53(7):  189. 

摘要 ( 41 )   PDF (2049KB) ( 131 )  

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煤矿传感器信息系统构建对于矿井安全生产具有重要意义。传统数据控制系统信息之间相互独立,缺 乏相互协作,为了提高数据传输系统的兼容性和协作性,利用物联网信息的海量性、实时性、连续性和高效访问性等 特点,基于数据分配模型,设计了自适应时域的动态信息控制算法(Adaptive Time-Domain Dynamic Information Control System Algorithm,ATDA),并开发了相应的控制系统。该系统初始化采用静态分配程序,在此基础上实时监测煤矿动 态传感器数据,分析数据负载信息,利用门限函数对数据选拔并及时进行迁移,实现数据的高效分配。通过鲁西南地 区某矿传感器采集的数据信息,模拟矿井数据流对系统进行评价,基于系统全时负载均衡指标LBOT(Load Balancing of Total)、系统短时负载均衡指标LBST(Load Balancing of Short Term)和数据迁移量指标DM(Data Migration)3 个关键 指标,对比分析了经典Bubba 算法和Random 算法以及ATDA 算法。结果表明:在系统全时和短时均衡性方面(LBOT 和LBST),ATDA 与Bubba 算法接近,优于Random 算法,在数据迁移量DM,即通信成本方面本研究算法显著优于其他 2 种算法;所开发的动态信息控制系统显著降低了数据存储压力,并提高了数据调用效率。

基于Faster-RCNN 与自注意力机制的矿山图像 异常检测算法

张玉茜, 刘文荣, 孙　勇, 刘丰武, 殷齐月, 马文宁, 赵建伟

2024, 53(7):  196. 

摘要 ( 65 )   PDF (3258KB) ( 141 )  

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矿山异常行为检测是一项重要工作,有助于提高采场安全生产监管效率。提出了一种基于自注意力机 制的 Faster-RCNN 算法,用于矿山图像异常行为检测。该算法通过自注意力机制对特征图进行加权,有效提取关键特 征,并减少冗余信息干扰。首先,从图像中提取RoI 区域,并通过自注意力机制对RoI 区域内的特征图进行加权,使得 关键特征得到更准确的提取。同时,对RoI 区域内的特征图进行细粒度融合,以捕捉更多的图像细节信息。最后,使 用分类器对每个RoI 区域进行分类,以检测图像中的异常行为。在自建数据集上对算法进行了训练与评估,试验结果 表明:所提算法在矿工图像异常行为检测工作上表现出更高的准确性和鲁棒性,与传统的Faster-RCNN 算法相比,该 算法检测精度提高了4. 8%。此外,该算法对于光照和角度等变化具有更好的鲁棒性,可以有效应对实际场景中的复 杂环境。

安全与环保

回风井口成雾原因及除雾技术研究

康国华, 刘家明, 朱志根, 崔　鹏, 余一松, 李华华

2024, 53(7):  202. 

摘要 ( 38 )   PDF (3039KB) ( 127 )  

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针对井口雾气污染工作环境,危害工人身体健康,造成井下设备及构筑物严重损害等问题,以云南某铅 锌矿为工程背景,通过理论分析、室内试验、数值模拟及现场工业试验等方法,分析了温度、相对湿度及回风量对井口 成雾析水量的影响规律,提出了Ⅰ级+Ⅱ级折流板除雾器除雾方法。研究结果表明:风流及温度均能引起空气中水蒸 气析出,在严冬风流上行越高,雾气越大;井口成雾析水量随回风量增加呈线性增加,随温度及相对湿度增加呈线性 降低;温度、相对湿度及回风量平均每下降1 ℃,1%,1 m3 / s,井口成雾析水量分别增加84、17. 2、5 g/ s,说明温度是井 口成雾析水量的主要影响因素,各因素对井口成雾析水量影响由大到小排序为温度>相对湿度>回风量。采用Ⅰ级+ Ⅱ级折流板除雾器除雾时,回风井巷道内压降为300 Pa,表明气流通过除雾器时会产生压力损失。与加入喷淋试验相 比,不加喷淋的双级除雾器除雾方法经济成本显著降低,并且现场除雾效果更显著,因而推荐该矿采用不加喷淋的Ⅰ 级+Ⅱ级折流板除雾器除雾方法。

极寒地区室内矿石转运产尘密封净化性能研究

朱国燕, 卜步龙, 张　龙, 姚溪蕊, 魏　涛, 李小川

2024, 53(7):  210. 

摘要 ( 44 )   PDF (2285KB) ( 129 )  

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极寒地区选矿车间密闭性强,室内矿石转运环节产尘聚集度高,威胁作业人员职业健康和电器设备运 行安全。以我国东北某金属矿磨浮车间矿石转运过程为例,在研究矿石粉尘理化特性的基础上,提出了新型导料槽 密闭抽尘与气液卷吸除尘器除尘协同的粉尘控制方案,研究了导料槽密闭抽尘系统对转运扬尘的封闭性能,探讨了 气液卷吸除尘器对收集的含尘气流的净化能力。结果表明:钼矿石转运点外逸粉尘粒径集中分布于0. 2~3. 0 μm,且 具有较强的亲水性,游离二氧化硅含量高达48. 6%,属于矽尘范畴;导料槽密闭抽尘系统在过料口风幕隔离和导流作 用下,有效抑制了转运点粉尘外逸,转运点附近全尘和呼尘浓度较使用前分别下降了61. 1%和50. 0%;气液卷吸除尘 器在剪切液幕和卷吸气泡2 种流型下具有较好的除尘效果,对转运点钼矿石粉尘的除尘效率可达92. 8% ~ 96. 3%。 研究成果和现场实施经验可为我国北方极寒地区封闭车间粉尘治理提供有益借鉴。

NPR 锚索对白云岩矿失稳边坡控制效应研究

陶志刚, 孙滢滢, 席思达, 张未然, 朱春明, 隋麒儒

2024, 53(7):  220. 

摘要 ( 45 )   PDF (7449KB) ( 140 )  

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节理裂隙是露天矿开采中边坡失稳的主要影响因素,因此,研究节理裂隙有利于解决矿区边坡开采的 安全性问题。以北京黄峪口白云岩矿失稳边坡为工程地质背景,采用现场调查(测线法和赤平极射投影法)、NPR 锚 索数值模拟和现场监测方法,以NPR 锚索主动支护思想为核心对其进行了试验研究。研究表明:① 黄峪口白云岩矿 边坡岩层基本呈水平状或与边坡走向方向一致,边坡体结构破碎,节理裂隙发育,存在软弱夹层和多条滑带,边坡有 严重失稳的趋势。② NPR 锚索入射角为20°时达到边坡最佳支护效果,边坡位移约2. 55 cm,说明NPR 锚索对破碎边 坡起到较大的抗滑作用。③ 根据现场监测得出NPR 锚索的锚索轴力可达300 kN 左右,支护后的边坡较稳定。研究 反映出,NPR 锚索对节理裂隙发育的边坡控制效果较好,可为类似露天矿边坡治理提供参考。

冀东代表性铁尾矿库表层重金属含量特征及 生态风险评价

张振国, 王　月, 陈军典, 高　倩, 邢　杰, 骆念岗, 田释梦, 代佳浩

2024, 53(7):  231. 

摘要 ( 37 )   PDF (1652KB) ( 359 )  

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冀东是国内沉积变质型铁矿(BIF)的重要分布区,但其尾矿重金属元素含量特征及迁移规律研究较为 薄弱。以国内代表性BIF 型铁矿———河北钢铁集团司家营铁矿研山、二号尾矿库样品为研究对象,依据重金属元素 Pb、Cr、Cd、Cu、Zn、As、Hg 和Ni 的含量及变化特征,探讨尾矿中重金属元素含量水平和垂直空间的含量变化。并利用 单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对尾矿库的重金属污染特征及生态风险进行了评 价。结果表明:① 司家营研山尾矿库部分点位中的Cr、Cu、Ni 和Cd 含量超过背景值,司家营二号尾矿库部分点位中 Cu、Cr 和Pb 含量超过背景值;且两尾矿库重金属形态以Fe-Mn 氧化物结合态和残渣态为主,重金属有效态占比较高。 ② 在垂向上,两尾矿库重金属呈现由表层向次表层迁移趋势;在水平上,两尾矿库不同区域内,重金属总量均呈现向 库内迁移趋势。③ 单因子污染指数和内梅罗污染指数表明,司家营研山尾矿库中重金属污染程度排序为Cd>Ni>Cu> Cr,处于轻污染;司家营二号尾矿库中重金属污染程度排序为Cu>Cr>Ni>Pb,Cu 为中污染、Cr 为轻污染、Ni 和Pb 为警 戒级。潜在生态风险指数表明,两尾矿库的潜在生态风险指数RI 均为轻度生态危害等级。总体上,该地区铁尾矿存 在一定的重金属污染风险,应加强动态监测和生态修复治理,防止重金属污染进一步发生。

动态采煤沉陷区预回填施工控制模式研究

田迎斌, 孙丽丽, 丁宜军, 张　涛

2024, 53(7):  241. 

摘要 ( 37 )   PDF (1616KB) ( 125 )  

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鉴于传统采煤沉陷区“先稳沉后治理”方式存在治理滞后的问题和国家对于生态环境保护的愈加重视, 动态采煤沉陷区预治理的理念和思想越来越成为业内共识。对于预治理为农业用地或建设用地的动态采煤沉陷区 场地而言,一项基础性工作就是需要对上述场地进行预先回填以满足该场地对于设计使用标高的要求。动态采煤沉 陷区内预回填工程的传统控制模式是通过施工高程进行控制,且施工高程随着地表动态沉陷呈降低趋势,即不同沉 陷时刻对应不同的施工高程。由于预回填工程的实际施工时间往往滞后于勘察设计时间,施工时如果仍采用勘察设 计时间节点所确定的施工高程,则会造成最终稳沉后场地实际高程与原预期规划高程出现偏差。为解决传统的以高 程控制预回填工程施工模式存在的问题,提出了以土方回填厚度控制预回填施工的新思路,分析推导了地表各点不 同情况下土方预回填厚度的计算公式,为绘制土方回填等厚线平面图提供理论依据。研究表明:在地下工作面开采 计划和地表规划高程不变的情况下,以填厚控制预回填工程的施工模式克服了以高程控制的不足,该方法具有预回 填土方厚度不随时间变化的特点,对于动态采煤沉陷区预治理设计和施工具有一定的适用性。

辉钼矿剥离少层二维MoS2 纳米片及其NH3 气敏特性研究

唐　朝, 闫呈浩, 白金州, 李　昂, 李国栋, 赵思凯, 沈岩柏

2024, 53(7):  248. 

摘要 ( 43 )   PDF (3561KB) ( 266 )  

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为探究二维MoS2 纳米片对NH3 的气敏特性,以辉钼矿纯矿物为原料、乙醇水溶液为剥离溶剂,采用液 相超声剥离法制备少层二维MoS2 纳米片;利用XRD、UV-vis、SEM、AFM 等检测手段对产物物相组成和微观结构进行 表征和分析,并通过静态配气法对MoS2 纳米片的NH3 气敏特性进行研究。结果表明:① 剥离制备出的MoS2 纳米片 为4~5 单层,呈无规则多边形片层状,尺寸约200 nm,厚度约5 nm,具有较大的比表面积。② MoS2 纳米片对NH3 气 体具有良好的响应—恢复特性,在工作温度100 ℃时获得最大灵敏度,并且具有良好的响应重现性和长期稳定性。 ③ NH3 气体通过与MoS2 纳米片表面的吸附氧发生反应从而引起空穴累积层厚度的变化,实现MoS2 纳米片电阻的变 化,进而产生电信号并实现气敏响应。研究表明,通过液相超声剥离法制备的MoS2 纳米片层数较少,且分散性较好, 同时对NH3 气体具有良好的气敏特性。

添加剂对六水氯化镁制备氧化镁及氧化镁水化 产物的影响

赵振兴, 白丽梅, 王美佳, 田益琳, 程子朦

2024, 53(7):  255. 

摘要 ( 35 )   PDF (2915KB) ( 126 )  

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为解决盐湖镁资源的大规模利用问题,以盐湖六水氯化镁为原料,分别添加硫酸镁、氯化钠和氨水,考 察不同添加剂与用量对煅烧制备MgO 的影响,并进行水化反应得到不同形貌的氢氧化镁。利用XRD、SEM、激光粒度 分析检测方法对MgO 及其水化产物进行表征。结果表明:引入SO2- 4 使六水氯化镁溶液的pH 降低,不利于MgO 的生 长,融合为大颗粒形貌。Na+与SO2- 4 相比,对六水氯化镁制备MgO 的破坏程度强。Na+ 使MgO 的晶粒尺寸变大,特征 粒径达D50 =28. 69 μm,畸变程度变差,制备的MgO 水化后仍存在未完全水化的MgO,衍射峰I001 / I101 的值为0. 723, (101)生长面显露得更多,导致六方片层变厚,产物相互粘结,片层堆积。引入氨水后,当其添加量(物质的量之比)为 0. 2 时,可制备片状形貌的MgO,特征粒径D50 仅为1. 78 μm。MgO 水化时,产物全部转化为Mg(OH)2,I001 / I101 的值 为0. 777,结晶完整,呈六方片穿插的花簇状,为其在吸附净化等领域提供了潜在的应用前景。

MOFs 衍生的黄铁矿型纳米电催化剂析氧性能研究

韩家生, 李芷萌, 李　杰, 凌　琪, 严　魁, 张　苗, 吴明在

2024, 53(7):  261. 

摘要 ( 31 )   PDF (3058KB) ( 123 )  

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廉价、高效且耐用的非贵金属电催化剂的可控制备,对于推动电解水这项能源转换技术的大规模应用 至关重要。以水热法制备的MIL-101(Fe)为前驱体,热解得到金属有机框架(MOFs)衍生铁碳化合物,经原位硫化还 原,成功制备了纳米黄铁矿型催化剂(MIL-101(Fe)-D-FeS2 )。采用X 射线衍射仪(XRD)、冷场发射式扫描电镜 (SEM)、X 射线光电子能谱(XPS)对样品进行了物相表征,发现FeS2 纳米球均匀衍生在前驱物形成的八面体碳框架 上;通过循环伏安法和线性扫描伏安法研究了该材料在电化学反应过程中的可逆性和活性。结果表明:在10 mA/ cm2 和100 mA/ cm2 的电流密度下,MIL-101(Fe)-D-FeS2 的过电位分别为260 mV 和307 mV,双层电容值为3. 82 mF/ cm2, 塔菲尔斜率为48. 4 mV/ dec。该新型催化剂表现出优越的相关性能,优于传统商用电极RuO2 和市售黄铁矿粉。此外 MIL-101(Fe)-D-FeS2 在高电流密度下保持长期的稳定性。这种优异的活性得益于MOFs 与FeS2 材料的结合,增加催 化剂活性位点的暴露,提高整体催化剂的活性和导电性。研究结果为MIL-101(Fe)-D-FeS2 型电催化剂的开发和研究 提供了新思路。

长江中下游典型铜矿周边土壤重金属环境污染 风险和来源分析

顾　佳, 苏海涛, 赵培松, 翟　宏

2024, 53(7):  268. 

摘要 ( 40 )   PDF (2067KB) ( 161 )  

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为查明铜矿周边土壤重金属污染风险,在长江中下游某典型铜矿周边采集表层土壤(0~20 cm)样品87 个,分析测定了9 种重金属Cu、As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn、Mo 含量。结果表明,研究区土壤Cu、Cd、Pb、Zn、As、Mo 含量 均值高于南京地区背景值。9 种重金属含量呈现岛状或条带状分布,高值区主要集中在研究区北侧紧邻矿区区域或 中部沟谷区域。根据内梅罗综合污染指数计算,研究区表层土壤达到清洁、尚清洁、轻度污染、中度污染和重度污染的 比例分别为42. 53%、26. 44%、18. 39%、4. 60%和8. 04%;结合单因子指数评价,Cu、Cd 为主要污染贡献因子,Pb、As、 Zn 为次要贡献因子;根据综合生态风险指数计算,研究区表层土壤达到中等生态风险及以上的点位占67. 82%,主要 是As、Hg、Cu、Cd、Mo 存在潜在生态风险。通过主成分分析法解析出研究区重金属有3 种来源,其中Cu、Zn、As、Hg 和 Mo 主要受工矿活动影响;Cu、Ni、Cr 主要受自然母质影响;Cd、Zn、As、Pb 主要受农业活动影响。

综合利用

碱性激发矿渣对水泥混凝土界面影响行为研究

韩向明, 韩鹏举, 马富丽

2024, 53(7):  276. 

摘要 ( 35 )   PDF (1558KB) ( 133 )  

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针对碱激发矿渣影响水泥混凝土的力学性能和界面性能等问题,采用变掺量法,将碱激发矿渣的替代 率为0%、10%、20%和30%,采用扫描电子显微镜测试分析了碱激发矿渣对水泥混凝土力学性能和微观界面特征的影 响。结果表明:① 碱激发矿渣水泥混凝土的轴心抗压强度随着矿渣掺量增加而降低,立方体抗压强度随着矿渣掺量 增加而增加;② 碱激发矿渣掺量水泥混凝土试件的峰值应力越高,应力—应变曲线越陡,低掺量试件的刚度和弹性模 量较低,高掺量试件的应力—应变曲线下降斜率最小,其延性和变形能力优于其他试件,碱激发矿渣可以穿透水泥混 凝土的细裂缝,从而提高基体的劈裂抗拉强度;③ 微观结构中存在由干燥收缩引起的微裂纹和孔隙,随着碱激发矿渣 掺量增加,水泥砂浆微观结构上的微裂纹和孔洞越来越少;④ 高掺量试件的碱激发矿渣界面较为致密,微裂纹少,在 碱激发矿渣表面和孔洞上附着较多的凝胶材料,这些凝胶材料基本沿着界面分布。