- 曹赓;赵俊学;王冠杰;郑江华;宗红星;李彬;崔雅茹;
镍渣为有色冶炼过程中产生的冶金废渣，铁品位高达40%，具有较高的回收利用价值。镍渣中的铁主要以硅酸亚铁形式的化合物为主，难以对其进行有效提取。如何合理利用镍渣，对行业可持续、绿色化发展具有重大意义，是目前的研究热点。本文对镍渣中铁资源回收技术进行了综合分析，针对现有镍渣提铁工艺中存在的问题，提出在镍冶炼过程中加钙以调整镍渣渣型和降低冶炼温度，使铁橄榄石向铁酸钙形式转变，降低后续提铁难度，以期实现镍渣的高值资源化综合利用。
2024年04期 v.15;No.84 471-478页 [查看摘要][在线阅读][下载 1374K] [下载次数：521 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 姚丽;钟盛文;
由于聚偏氟乙烯（PVDF）提供的强大结合力，正极材料和铝箔很难分离。本研究将正极片置于加热的乙二醇中，当乙二醇温度达到PVDF黏结剂的熔融温度后，PVDF由固态逐渐熔化转为液态，此时黏结剂对正极材料与铝箔的黏合力降低，可通过搅拌力的作用，使铝箔和正极材料分离。本文详细分析了正极材料在乙二醇中搅拌时受到的力，并引入了边界层理论，提出了边界层描述的布拉修斯解，计算了分离铝箔和正极材料的理论搅拌线速度。通过流体动力学计算表明，在乙二醇中分离正极材料的理论搅拌线速度为5.08 m/s，即当搅拌速度大于441 r/min时，正极材料在乙二醇中所受合力大于0，可以实现与铝箔的分离。实验结果表明，在加热温度180℃、搅拌速度550 r/min、搅拌时间120 min的条件下，剥离率可达93.00%以上，与理论转速相符合。分离得到的正极粉末采用硫酸-茶多酚体系还原浸出，最终在硫酸浓度1.25 mol/L、茶多酚含量5 g/L、浸出温度65℃、浸出时间90 min的较优条件下得到锂、镍、钴、锰的浸出率均大于95.00%。
2024年04期 v.15;No.84 479-486页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K] [下载次数：304 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 王飞;牛家振;郭盛琦;王俊利;郭靖;
在工业级氩气保护电渣重熔过程中，钢中脱除的硫在渣中积累，会影响脱硫反应效率，造成重熔锭中硫含量分布不均。目前，电渣脱硫研究主要是基于规格较小的实验级，与大规格的工业级电渣脱硫动力学条件差别明显，故相关研究成果在工业应用中存在局限性。因此，本研究建立了工业级电渣重熔过程脱硫反应模型，经3吨氩气保护电渣实验验证，模型计算结果与实验结果基本一致。研究结果表明，降低电极和渣中初始硫含量、增加渣量、提高硫容量、降低电极下降速度均有利于提高脱硫率。基于研究结果推导出模型简化公式，可直接近似求解重熔锭不同质量处的硫含量。
2024年04期 v.15;No.84 487-496页 [查看摘要][在线阅读][下载 1643K] [下载次数：168 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 都刚;李灿华;邓爱军;王小平;章蓝月;李明晖;
除尘灰的处理一直是冶金领域的难点问题。为实现除尘灰的资源化利用，减少除尘灰中有害元素对周边生态环境的影响，对酒钢6种除尘灰复配设计，验证火法工艺处理除尘灰的可行性及有害元素脱除效率，并根据直接还原实验结果确定合适的窑渣磁选实验配料。实验结果表明，按照质量百分比复配，高炉布袋灰∶炼钢二次除尘灰∶堆存高炉布袋灰∶混合除尘灰∶高炉重力除尘灰∶炼钢OG泥=28.50∶7.50∶15.50∶6.50∶28.50∶13.50，配碳量30%，焙烧温度1 100℃，焙烧时间60 min，焙烧后烧损率为36.62%，锌、钾、钠的脱除率分别为67.86%、75.56%、72.41%，铁品位为30.77%，焙烧物料经过细磨磁选后，得到的铁精粉铁品位为80.84%，铁回收率高达81.44%。多种除尘灰复配后直接还原-磁选回收金属铁的试验及机理分析，有望为除尘灰的处理开拓新途径。
2024年04期 v.15;No.84 497-504页 [查看摘要][在线阅读][下载 1773K] [下载次数：108 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 祁德兴;余水;郭秋月;文应江;邱家用;毛瑞;
通过热力学计算和实验相结合，分析了含锌电炉粉尘中铁酸锌钙化碳热还原过程热力学行为，讨论还原温度和碳氧摩尔比对铁酸锌钙化碳热还原行为的影响。结果表明，与传统碳热还原相比，ZnFe_2O_4钙化碳热还原可在较低温度生成ZnO，并可在1 100 K直接由ZnFe_2O_4得到部分单质Zn。当温度高于1 221 K时，ZnFe_2O_4钙化还原出的单质Zn以及由ZnO还原的Zn均以锌蒸气形式挥发，并随着配碳量及温度的升高还原挥发增强。钙化碳热还原不仅降低ZnFe_2O_4消失的温度，而且降低其还原产出金属铁和锌的温度和碳耗。CaO可重构物相从而明显降低铁酸锌反应产出ZnO、Zn和Fe的温度点，使得ZnFe_2O_4提前反应完全。当温度为1 270 K，碳氧摩尔比n(C）/n(O)=0.7时，ZnFe_2O_4中锌铁还原与分离效果较好，此时Zn以蒸气形式挥发，Fe以金属单质形式被还原出来。
2024年04期 v.15;No.84 505-512页 [查看摘要][在线阅读][下载 1961K] [下载次数：319 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 徐杰;阮挺婷;马全新;孙蓉;路胜利;
水系锌离子电池因其安全性高、离子导电率高、理论比容量高、成本低廉等优点，成为一类颇有前景的规模化储能材料。然而，锌负极在充放电过程中难以避免会出现枝晶生长和析氢腐蚀等棘手问题，严重制约了水系锌离子电池的循环寿命与实际应用的推广。本文首先分析了上述关键问题的成因和基本机制，系统阐述了目前锌负极的改性策略的4个方向，包括：负极材料构筑、涂层表面钝化、隔膜改性、电解液优化，重点论述了4类改性策略的设计要点与改性原理，并对锌负极的发展趋势进行了展望，为推动高性能水系锌离子电池发展提供参考。
2024年04期 v.15;No.84 513-526页 [查看摘要][在线阅读][下载 2013K] [下载次数：2908 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：2 ] - 马文青;李灿华;都刚;李家茂;李明晖;
针对铝酸盐水泥原料矾土资源稀缺、价格昂贵的问题，本文探究了二次铝灰部分替代矾土作为原料制备铝酸盐水泥的可行性。煅烧实验结果表明，Al_2O_3含量60%、煅烧温度1 350℃、保温时间1 h为较优的制备条件，掺入标准砂进行自然养护，对水化3 d和28 d的铝酸盐水泥进行SEM和EDS表征，在此条件下获得的铝酸盐水泥熟料矿物相为二铝酸钙、钙铝黄长石及少量铝酸一钙。水化28 d的铝酸盐水泥抗压强度达到85.5 MPa，抗折强度达到11.5 MPa，表明二次铝灰可部分替代矾土用于制备铝酸盐水泥。
2024年04期 v.15;No.84 527-534页 [查看摘要][在线阅读][下载 1822K] [下载次数：574 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 吴若琛;张嘉艺;陈梓欣;陈力;李卫荣;王浩;
本研究对微沟槽横截面微观组织进行了观察，阐明了表面活性剂对纯铜微切削加工表面的机理影响。研究结果表明：添加表面活性剂后，切削力和推力明显降低，并发现具有物理化学效应的微沟槽表面粗糙度为12 nm，没有物理化学效应的微沟槽表面粗糙度为17 nm。受物理化学效应影响的样品的微沟槽区内的平均晶粒尺寸为67.9μm，而无物理化学效应影响的样品平均晶粒尺寸为48.3μm，此外，还发现无物理化学效应影响微沟槽附近晶粒尺寸大于远离微沟槽表面的晶粒尺寸。通过电子背散射衍射显微镜观察，受物理化学效应影响的横截面表面晶粒呈各向异性，而无物理化学效应影响的横截面表面晶粒取向主要为{101}方向。通过对几何必要位错计算和分析，推断出在微切削过程中，具有物理化学效应的样品中残余应力和温度较高，可以为再结晶提供足够的驱动能量。
2024年04期 v.15;No.84 535-542页 [查看摘要][在线阅读][下载 1782K] [下载次数：128 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 朱必勇;
为使爆破安全评估更科学，进一步提高评估结果的可靠性，提出了露天矿爆破安全评估的盲数理论改进云模型。从安全管理、组织设计、现场施工3个方面，选取了15个典型影响因素，构建了露天矿爆破安全综合评价指标体系；基于盲数理论，建立盲数矩阵确定指标综合得分，改进了传统定性指标赋值方式，运用博弈论思想获取指标综合权重，利用云模型原理，通过计算综合确定度，以最大隶属度为评判原则，确定露天矿爆破安全等级；以3座露天矿爆破过程为例，进行爆破安全等级评估。结果显示：3座露天矿山爆破安全等级分别为Ⅳ级、Ⅳ级和Ⅴ级，与爆破现场调查结论一致；通过对比模糊数学和未确知测度理论评价结果，盲数理论改进云模型能够有效降低评估过程的盲目性，评估结果更严谨保守，表明盲数理论改进云模型在露天矿爆破安全评估方面具有优越性和适用性，体现了研究价值，可为露天矿爆破安全评估和识别爆破薄弱环节提供理论依据。
2024年04期 v.15;No.84 543-552页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K] [下载次数：264 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 耿亚杰;李嘉衡;孟宪金;贺子光;方前程;
为使露天矿边坡稳定性评估更加科学合理，进一步提高评估结果可靠性，迫切需对现有评价模型进行优化和改进。基于变权理论、灰色关联理论（GRA）和逼近理想解法（TOPSIS），提出了露天矿边坡稳定性改进GRA-TOPSIS评价模型。从地质、环境、工程等3个方面，选取了12个典型影响因素，构建了露天矿岩质边坡稳定性综合评价指标体系；运用变权理论确定指标权重，通过计算灰色关联贴近度，实现露天矿岩质边坡稳定性综合评价。以3座矿山（K_1-K_3）为例，验证评价模型的适用性。结果显示：3座露天矿边坡稳定性排序为K_3>K_2>K_1，稳定性等级分别为Ⅲ级、Ⅱ级和Ⅱ级，与边坡实际相符；通过对比改进GRA-TOPSIS模型与单独使用GRA、TOPSIS模型以及其他模型的评价结果，验证了改进GRA-TOPSIS综合评价模型在露天矿边坡稳定性评估方面的准确性和优越性，体现了研究价值，可为露天矿边坡稳定性评估提供新思路。
2024年04期 v.15;No.84 553-560+569页 [查看摘要][在线阅读][下载 1494K] [下载次数：504 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 张兴秋;邓正定;舒佳军;
危岩体主控结构面岩桥段岩石有效发挥其抗拉或抗剪性能是维系倾倒式危岩体稳定的关键，而岩桥段岩石力学性能常因工程爆破扰动而劣化，导致危岩体稳定性持续降低。首先，基于极限平衡理论考虑衰减后的爆炸应力波对危岩体稳定性影响，构建倾倒式危岩体稳定性评价方法；其次，通过Lemaitre等效原理得到爆破荷载作用下岩桥段岩石细观累积损伤变量，根据岩石有效抗拉面积弱化得到抗拉强度劣化方程并通过试验结果进行验证；最后，根据抗拉强度劣化方程对危岩体稳定性评价方法进行修正，依托工程算例分析相关敏感参数对危岩体稳定性的影响。研究结果表明：频繁的爆破扰动会使主控面的力学性能劣化，危岩体随爆破强度的增大、爆炸应力波传播距离的减小，岩桥段岩石力学性能劣化加剧，其自身的稳定性系数衰减趋势增大且爆炸产生对危岩体的倾倒荷载相较于岩体力学性能劣化更为敏感。
2024年04期 v.15;No.84 561-569页 [查看摘要][在线阅读][下载 1598K] [下载次数：279 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 盛宇航;范纯超;王增加;李广波;杨纪光;
胶凝材料是影响尾砂充填体抗压强度和充填成本的主要因素之一。实验采用水泥和胶固粉（矿渣基）2种胶凝材料，研究了尾砂充填体抗压强度随养护时间的演化规律，并借助化学结合水量测量、XRD、SEM和MIP等测试方法，从微观层面综合对比分析了尾砂充填体抗压强度差异化产生机理。结果表明：矿渣基充填体早期与长期抗压强度明显优于水泥基充填体。一方面矿渣基充填体中水化产物总含量，尤其是钙矾石含量高于水泥基充填体；另一方面矿渣基充填体内部水化硅酸钙具有更优的微观力学性能，其与钙矾石空间结合形式，强化水化硅酸钙间联系的同时又进一步填充细化了充填体内部孔径，增加了充填体整体密实程度，两者共同提高了矿渣基充填体抗压强度。
2024年04期 v.15;No.84 570-576页 [查看摘要][在线阅读][下载 1648K] [下载次数：455 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 周春煦;冯红春;周文正;
本文开展三轴压缩不同岩桥参数条件下充填双裂隙红砂岩力学实验，分析了不同岩桥长度、岩桥倾角及充填物类型对砂岩特征应力和裂隙扩展贯穿模式的影响规律，揭示了充填双裂隙砂岩试件破坏模式及内部裂隙发育差异性机理。研究表明：当岩桥长度减小，而岩桥倾角增大时，不同充填物类型条件下充填双裂隙试件特征应力均逐渐减弱。且不同岩桥参数条件下，未充填双裂隙试件弱化程度均大于泥充填双裂隙试件，更大于砂充填双裂隙试件。充填试件贯穿上下端部主裂隙少于未充填试件，但分支数量更多。外载荷会导致泥、砂充填物分层，其层间裂隙最大宽度为50μm。砂晶体颗粒是导致砂充填试件力学特性强于泥充填试件的主要原因。
2024年04期 v.15;No.84 577-587+632页 [查看摘要][在线阅读][下载 2445K] [下载次数：489 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 刘志芳;杨舜;王志;唐德馨;
降雨影响下，雨水渗入岩体内部会导致其含水率和孔隙水压增大，使得岩体原有节理面快速演化、扩展和贯通。此外受矿山采动卸荷耦合作用，岩体极易诱发严重边坡灾害。以江西德兴铜矿为背景，运用PFC离散元方法对不同含水状态、孔隙水压力下的含裂隙岩样进行数值模拟，结果表明：(1)随着含水率的增加，岩石抗压强度逐渐降低，饱和岩石降幅为56.33%，横向扩容变形显著，增幅为69.06%，岩石张裂特性明显，破坏模式由拉伸破坏转为剪切破坏。(2)随着孔隙水压力的增大，岩石抗压强度降低，含2 MPa孔隙水压力降幅为21.74%，岩石颗粒之间黏结力减弱并形成局部应力集中现象，主要表现为岩石原有裂隙的扩展和贯通。研究结果可为边坡开采与围岩支护提供必要的理论支撑，确保矿山边坡安全与稳定。
2024年04期 v.15;No.84 588-597页 [查看摘要][在线阅读][下载 3364K] [下载次数：334 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨昌龙;赵冠飞;苗雨奇;章仕仁;严华山;邱廷省;
安徽某矿区采用胶结充填法采矿，部分充填料混入原矿样中改变浮选矿浆原始性质，造成铜硫资源选别难度系数增大。选取充填料与硫化铜原矿样作为混合样品，采用现有生产工艺流程进行选矿试验：混合样磨至≤0.074 mm占75%后磁选得到铁精矿，磁选尾矿沉降浓缩后进行混合浮选试验，混浮粗精矿再次选别得到铜精矿和硫精矿。由试验结果可知：充填料的混入能改变矿浆pH、混合矿初始铜品位和磁选尾矿铜品位，且相对于不添加充填料时浮选闭路试验结果，添加充填料时得到的最终铜精矿中Cu品位和回收率分别降低了0.39%和1.01%；硫精矿中S品位和回收率分别降低了0.75%和4.80%。消除试验表明：加入硫酸铵1 000 g/t或者机械搅拌30 min能降低矿浆黏度、增大矿浆浊度值和恢复捕收剂在硫化铜矿表面的吸附量，从而消除充填料对硫化铜矿浮选的恶化作用，将最终铜精矿中Cu回收率由70.37%提高至70.80%以上。
2024年04期 v.15;No.84 598-607页 [查看摘要][在线阅读][下载 1656K] [下载次数：90 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 石岩;何桂春;肖志;赵红宇;江长松;
钽铌矿组分结构复杂，嵌布粒度细，品位较低，选矿工艺比较复杂。针对宜春钽铌尾矿中钽铌含量少，难以回收利用的问题，采用高梯度磁选机和摇床对钽铌尾矿进行分选。针对Ta_2O_5品位0.013 4%、Nb_2O_5品位0.007 8%的钽铌尾矿，采用“磁选-重选”联合工艺流程对其进行富集，分别得到Ta_2O_5品位为11.286%、回收率为40.74%、Nb_2O_5品位为6.633%、回收率为40.74%的钽铌精矿产品，试验指标良好。Ta_2O_5、Nb_2O_5得到了较好的综合回收，证明了“磁选-重选”联合工艺的可行性，并且该工艺提供了环保绿色的回收钽铌矿的方法，为钽铌矿及同类资源的综合回收提供了的技术支持。
2024年04期 v.15;No.84 608-614页 [查看摘要][在线阅读][下载 1469K] [下载次数：264 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 严群;靳涵宇;宋忠贤;康海彦;延旭;毛艳丽;
污水处理厂产生大量剩余污泥，其处置问题一直以来是研究的重点与热点。利用热解的方法将污泥转化为污泥基生物炭，不但可以解决剩余污泥的处置问题，而且可以在处理污废水的基础上，对剩余污泥实现重新利用。污泥基生物炭在污废水的处理中逐渐受到了关注，尤其是在新兴污染物的去除方面。以污水处理厂污泥为基础的污泥生物炭，分别通过制备方式、热解温度、改性手段等因素综述污泥生物炭对重金属、有机物、新兴污染物的影响，并通过用图表的形式指出改变之后的作用与机理。以期能给今后污泥生物炭在重金属、有机物、新兴污染物领域上的应用和研究提供更多的思路。
2024年04期 v.15;No.84 615-622页 [查看摘要][在线阅读][下载 1433K] [下载次数：1835 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ]