有色金属科学与工程

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刘辉, 罗才贵, 邹来禧, 宋学文, 柳殷, 罗仙平

2023, 14(2): 151-160. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.001

摘要(124) HTML (27) PDF[2514](21)

摘要:
以盐湖卤水和氨水为原料，采用反向沉淀法合成六角片状氢氧化镁。研究了Mg²⁺离子浓度、反应温度、进料速度、陈化时间等反应条件对氢氧化镁结晶度、粒径和氯根含量的影响，综合反映氢氧化镁晶面生长情况。通过SEM、XRD、激光粒度分析仪进行了表征分析。结果表明，Mg²⁺离子浓度和反应温度的提高，有利于氢氧化镁(001)晶面的生长。随着Mg²⁺离子浓度的增大、陈化时间的延长，氢氧化镁中的氯根含量增大。氢氧化镁的粒径受反应条件及晶面生长、极性影响较大。通过盐湖卤水-氨法反向沉淀能够制备(001)晶面尺寸为13.1~19.4nm、粒径D₅₀为1.64~9.32μm，Cl^-含量＜0.1%的六角片状氢氧化镁。可望为调控盐湖水氯镁石制备氢氧化镁晶面生长提供科学依据，并为利用盐湖资源制备高纯、高附加值的氢氧化镁功能材料提供借鉴。

超重力强化分离回收铜浮渣中铅与铜

高金涛, 周皓羽, 兰茜, 李想, 郭占成

2023, 14(2): 161-170. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.002

摘要(127) HTML (16) PDF[5449](23)

摘要:
粗铅精炼除铜过程会产生大量铜浮渣，其中含有铅、铜等多种金属资源。基于铜浮渣中金属资源的高效回收，本研究提出了一种超重力强化分离铜浮渣中铅与铜的新方法。系统研究了超重力条件下，温度、重力系数及时间对铅-铜分离的影响规律，研究发现：在介于铅、铜熔点之间的温度下，利用超重力场强化可实现铜浮渣中金属铅液与铜合金颗粒的液-固分离。在T=700~750 ℃、G=450~600条件下，仅需180~240 s即可实现铜浮渣中金属铅液与铜合金的高效分离。分离得到的金属铅中Pb的纯度达到99.09%~99.17%、Pb的回收率达到98.02%~98.18%，分离得到的铜合金中Cu的回收率达到99.79%~99.87%。本研究为热态铜浮渣中铅、铜等金属资源的高效回收提供一种新思路。

FeO含量对不锈钢渣微晶玻璃铬的迁移分布规律及固铬效果的影响

佟志芳, 许聪聪, 王佳兴, 贾志恒, 张传搏

2023, 14(2): 171-181. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.003

摘要(135) HTML (27) PDF[3759](7)

摘要:
利用不锈钢渣制备微晶玻璃，系统研究了FeO含量对Cr在微晶玻璃中的赋存分布状态、迁移行为及固铬效果的影响。研究表明，在形核阶段，随着FeO含量增加，铬尖晶石类晶核数量增大，玻璃相中Cr逐渐向铬尖晶石中迁移。在晶化阶段，铬尖晶石纳米晶体生成透辉石晶相。TEM与XPS分析表明，一部分Cr赋存于透辉石晶格中，另一部分Cr仍赋存于被透辉石包裹的铬尖晶石中。玻璃相中的Cr也随着透辉石晶体的生成而不断扩散迁移进透辉石晶格中。FeO含量为4.80%（指质量分数，下同）时，95.23% Cr赋存于透辉石晶相中，Cr³⁺浸出浓度仅为0.007 mg/L，微晶玻璃抗压强度为235 MPa，维氏硬度为949.3。本研究结果为强化固铬效果，实现不锈钢渣无害化、高值化利用提供理论与技术支持。

NaCl-KCl-MgCl₂-Cu₂S熔体中铜电沉积的电化学机理

闵定伟, 陈功, 文棠根, 石忠宁, 黄义鹏, 杨少华

2023, 14(2): 182-188. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.004

摘要(85) HTML (9) PDF[2259](11)

摘要:
面对能源与环境危机的挑战，绿色冶金技术成为业内关注的焦点。以硫化铜矿为原料的火法炼铜过程产生大量的有害气体SO₂，需要消耗额外的能源进行转化。相比之下，采用熔盐电解法直接将铜硫化物电分解为金属铜和单质硫，电解过程对环境友好。对700 ℃下NaCl-KCl-MgCl₂-Cu₂S熔盐体系中电沉积铜的阴极电化学过程进行研究。结果表明，Cu⁺通过一步单电子转移电化学反应生成Cu，电极过程由扩散传质控制，扩散系数为1.23×10^-5 cm²/s；Cu电沉积的成核生长为扩散控制的三维瞬时成核生长机理，形核成长为几十纳米至数微米大小的不规则颗粒微结构。

铝离子电池电解质研究进展

陈诺, 郭轲, 郭玉玺, 王伟, 焦树强

2023, 14(2): 189-201. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.005

摘要(253) HTML (105) PDF[4293](50)

摘要:
铝离子电池因其原材料成本低，金属铝负极理论容量高，以及整个电池体系的高安全性而被认为是“后锂时代”储能系统的有力候选者。目前，铝离子电池的研究更多集中在正极材料方面，然而电解质作为电池的重要组成部分，无论在液态还是固态铝离子电池中，对电池的电化学性能及安全性都具有关键性作用。近年来，有关铝离子电池电解质的研究报道迅速增加。基于此，文中综述了铝离子电池电解质的研究进展，主要包括水系电解质和非水系离子液体、无机熔盐、凝胶聚合物电解质，并探讨了不同电解质体系在电化学窗口、稳定性、工作温度条件、离子电导率和成本等方面的优势与局限性，对未来的发展方向作出了展望。

电沉积合成镍/氢氧化镍/聚苯胺薄膜及其电容特性

邹呈骏, 洪佳斌, 吴永麟, 王春香, 李之锋

2023, 14(2): 202-209. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.006

摘要(145) HTML (21) PDF[3746](11)

摘要:
采用电沉积法合成以铜箔为基底的Ni/Ni(OH)₂/PANI复合电极材料。首先通过电沉积法将Ni/Ni(OH)₂纳米层沉积于铜箔表面，然后通过电化学聚合法在三电极体系下在其表面沉积一层聚苯胺薄片。采用SEM、TEM、FT-IR、XPS、CV、GCD和EIS对Ni/Ni(OH)₂/PANI的形貌、结构以及电化学性能进行了研究。结果表明，Ni/Ni(OH)₂/PANI具有较高的比电容和优异的循环性能。Ni/Ni(OH)₂/PANI在1 A/g电流密度时具有1 400 F/g的比电容，当电流密度从1 A/g增加到10 A/g时，其容量保持率为62.7%，表现出良好的倍率性能，并且在10 A/g的高电流密度下循环2 000次后其容量保持率为76%。聚苯胺薄片沉积在Ni/Ni(OH)₂基体表面可以降低电极表面的电荷转移阻抗，同时起到保护电极的作用，使复合电极的电化学循环性能得到改善。

基于锰渣制备催化剂高效去除双酚A

雒梦琦, 熊道陵, 贺治国, 罗序燕

2023, 14(2): 210-218. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.007

摘要(105) HTML (21) PDF[3197](6)

摘要:
制备基于硫酸根自由基的高级氧化（SR-AOPs）催化剂通常是耗时长且昂贵的。将电解锰渣（MS）和污泥（SS）复合改性，构建了一种新型的过一硫酸盐（PMS）活化剂（命名为MBA₈₀₀）。通过化学改性，去除MS和SS上的杂质成分，高温焙烧后，出现等级孔从而增加催化剂的比表面积。该催化剂能激活并催化过一硫酸盐（PMS）生成大量的自由基包括硫酸根自由基（SO₄^-·）、羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·O₂^-），同时还有单线氧（¹O₂）的产生。该体系在60 min内，通过吸附和降解协同作用，对20 mg/L的双酚A（BPA）去除率高达100%。利用MBA₈₀₀活化PMS并去除BPA，研究MBA₈₀₀对BPA的吸附行为，探讨了MBA₈₀₀初始浓度、pH、PMS浓度和环境条件对BPA降解的影响，为复合改性MS和SS开发高效、易制备的高级氧化催化剂提供新思路。

米拉多铜精矿氧化自燃诱因分析与讨论

唐文忠, 蔡晨龙

2023, 14(2): 219-226. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.008

摘要(100) HTML (10) PDF[3364](9)

摘要:
通过对米拉多原矿、未烧结铜精矿及氧化烧结铜精矿进行物相、XRD及SEM对比分析，找出引起米拉多铜精矿氧化自燃的诱因。并结合粒度分布条件实验及着火点条件实验，与铜陵有色进口铜精矿进行对比分析，对物相分析结果进行论证分析，最终确定引起米拉多铜精矿氧化自燃的主要原因。通过添加阻缓剂进行条件实验，考察阻缓剂对米拉多铜精矿氧化自燃的影响。

石墨烯与导电炭黑Super-P复合导电剂对LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂锂离子电池性能的影响

郭子霆, 黄锦朝, 肖青梅, 钟盛文

2023, 14(2): 227-234. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.009

摘要(133) HTML (19) PDF[2768](11)

摘要:
主要以石墨烯（Gen）、导电炭黑Super-P（SP）以及复合导电剂石墨烯/导电炭黑（Gen/SP）为研究对象，将LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂作为正极材料，通过制备浆料、涂布、卷绕等工艺，分别制备了单一导电剂SP、Gen，以及不同质量比复合导电剂Gen/SP的软包电池。采用XRD、SEM和恒流充放电等测试手段，研究了不同含量的导电剂与正极颗粒的复合情况，以及对电池性能的影响。结果表明，复合导电剂含量为1.0%时，电池性能最优；复合导电剂含量为0.5%时，电池性能最差。复合导电剂的电池性能优于单一导电剂，含量为1.0%的复合导电剂Gen/SP（5∶5, w/w）制备的软包电池性能最优，0.1 C首次放电比容量为160.38 mAh/g，0.5 C循环100次后容量保有率为97.3%。

纳米晶Cu-Co合金在不同浓度H₂SO₄溶液中耐蚀性能研究

王秀, 刘嘉欣, 范馨月, 周子力, 韩漾, 曹中秋, 王艳, 张轲, 辛士刚

2023, 14(2): 235-242. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.010

摘要(76) HTML (25) PDF[1726](4)

摘要:
为探究纳米晶Cu-Co合金在H₂SO₄溶液中的腐蚀机理以及纳米化对其耐蚀性能的影响机制，采用电化学方法通过测定Cu-50Co纳米晶和粗晶块体合金在不同浓度H₂SO₄溶液中的极化曲线、活化能曲线和电化学阻抗谱，研究了2种Cu-50Co合金的耐蚀性能以及纳米化对其耐蚀性能的影响。结果发现：溶液浓度升高，2种Cu-50Co合金的腐蚀电流密度均变大；溶液浓度相同，晶粒尺寸降低，Cu-50Co合金的腐蚀电流密度变小。2种Cu-50Co合金均能产生钝化，溶液浓度升高，维钝电流密度均变小；溶液浓度相同，Cu-50Co纳米晶合金的维钝电流密度比相应的粗晶合金小。2种Cu-50Co合金的电化学阻抗谱均由单一容抗弧构成，溶液浓度升高，电化学反应电阻和活化能均降低；溶液浓度相同，Cu-50Co纳米晶合金的电化学反应电阻和活化能比相应的粗晶合金大。这些都说明，2种Cu-50Co合金的腐蚀速率均随H₂SO₄溶液浓度的升高而变大，其耐蚀性能下降；Cu-50Co合金纳米化后，其腐蚀速率降低，耐蚀性能提高。

纯Cu添加量对轧制铝箔坯料组织与性能影响

黎志勇

2023, 14(2): 243-248. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.011

摘要(91) HTML (16) PDF[5761](11)

摘要:
研究纯Cu添加量对轧制铝箔坯料组织与性能的影响，纯铝加热温度720 ℃，分别加入不同添加量的纯Cu，生产不同铸态铝箔坯料，通过4道次的轧制，利用光学显微镜、扫描电镜和电子拉伸试验机等工具对添加纯Cu前与不同添加量的铝箔坯料显微组织形貌和力学性能进行分析。结果表明：将纯Cu加入铝箔坯料中，可以使组织细化，随着纯Cu添加量的增加，铝箔坯料组织变得细密均匀，产生的CuAl₂可以提升铝箔抗拉能力，在370 ℃×6 h退火时，当Cu添加量为0.5%时，所得的铝箔坯料显微组织晶粒大小为10 μm数量级，比添加前的60 μm数量级减小了75%，抗拉强度从添加前的53.1 MPa提高到100.2 MPa，提高了88.8%。

某金矿全尾砂高浓度充填流变特性与微观结构的分析

杨纪光, 王义海, 吴再海, 童川, 李广波, 宋泽普, 荆晓东, 郭加仁, 王玉亮

2023, 14(2): 249-256. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.012

摘要(73) HTML (6) PDF[2610](7)

摘要:
以小东沟金矿全尾砂为研究对象，开展了充填料浆流变性质研究，采用Brookfield RSR-SST流变仪准确测定其流变参数。实验结果表明，该矿全尾砂充填料浆流变曲线符合H-B流变模型，随着全尾砂浓度的增加，屈服应力呈典型的指数函数关系，当其浓度超过72%时，屈服应力和塑性黏度明显增大。通过对不同浓度、不同灰砂比的全尾砂进行3、7、14 d单轴抗压强度测试，获得充填体强度与充填材料配比参数的关系。通过SEM扫描电镜对充填体内部水化产物微观结构分析，得到充填体内部水化产物随灰砂比提高的演化规律，为小东沟金矿实现全尾砂高浓度充填提供理论依据。

上部卸矿冲击对储矿段井壁侧压力分布的影响及其机理

邓哲, 路增祥, 王少阳, 马强英

2023, 14(2): 257-263. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.013

摘要(80) HTML (22) PDF[1482](7)

摘要:
为研究溜井上部卸矿冲击对储矿段井壁损伤破坏的影响，以顺丰铁矿溜井储矿段为背景，构建了放矿口中心与溜井中心重合条件下的颗粒流离散元模型，研究了不同卸矿高度下，卸矿冲击对储矿段井壁侧压力值分布和矿岩散体内部的力链结构变化影响。结果表明：①卸矿冲击对井壁侧压力的影响主要集中在井内储料面下14 m范围以内，井壁侧压力的变化与矿岩下落高度呈正相关；②不同卸矿高度冲击下，储料散体内部横向力链的演变引起了井壁侧压力变化，而纵向力链演变导致了井内储料产生冲击夯实效果；③储料内同一平面下的井壁侧压力值具有非均布特征，其差异性与矿岩块的冲击位置以及冲击矿岩块携带能量与储料散体的空隙率大小密切相关。研究成果有助于矿山建立合理的储矿段储料高度与卸矿高度之间的匹配关系，防范储矿段堵塞和降低井壁的磨损问题。

云南某硫精矿二次回收铅锌工艺研究

邓文, 赵云, 于星才, 曹阳, 刘瑞增, 申培伦, 刘殿文

2023, 14(2): 264-271. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.014

摘要(83) HTML (11) PDF[2409](10)

摘要:
为了实现硫精矿中铅锌金属资源的二次回收，同时提高硫精矿的品质，采用工艺矿物学研究了矿物的嵌布特征和赋存状态，拟定了铅锌混浮的原则流程。硫酸铜作为闪锌矿活化剂、石灰作为黄铁矿抑制剂，丁基黄药、乙硫氮、丁铵黑药作为组合捕收剂。通过试验确定药剂制度，在一粗三精一扫的闭路试验中获得铅品位为5.49%（回收率为13.52%）、锌品位为38.11%（回收率为57.12%）的混合精矿。硫精矿经过提质后铅锌品位之和降至0.98%。

基于水性聚氨酯与膨润土的混合固土效果试验研究

陈飞, 罗特, 施康, 钱乾

2023, 14(2): 272-279. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.015

摘要(89) HTML (13) PDF[3480](3)

摘要:
水性聚氨酯和膨润土是2种性质不同的固化剂，分别单独固化赣南离子型稀土矿山浸矿场地边坡土壤，均能有效提高土壤抗剪强度，但此2种固化剂使抗剪强度提高的影响因素不同。为提高固化剂固土的利用效果，将水性聚氨酯与膨润土按不同比例混合，重塑含水率为17.09%的浸矿场地边坡土样，土样在相同室内环境下养护3 d后进行快剪试验。结果表明：当控制膨润土比重不变，增加水性聚氨酯比重，黏聚力显著提高，内摩擦角变化较小；当控制水性聚氨酯比重不变，增加膨润土比重，黏聚力变化较小，内摩擦角先增后减。对比19种不同配比实验结果，当m（碳酸氢钠）∶m（水性聚氨酯）∶m（膨润土）∶m（水）=1∶15∶12∶100时，内摩擦角与黏聚力均达到最大值，该混合比例的固土效果最优。

一种离子型稀土矿体渗透性空间分布的计算方法

王明照, 龙平, 胡世丽, 王观石, 罗嗣海, 洪本根

2023, 14(2): 280-287. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.016

摘要(102) HTML (17) PDF[2525](12)

摘要:
离子型稀土矿体的渗透性是浸矿剂消耗和稀土浸取率的重要影响因素，合理确定其空间分布成为开采设计的关键。对于大埋深矿体，现有的渗透系数确定方法均存在较大误差。本次选取某一离子型稀土矿体为研究对象，分析了不同颗粒级配、不同孔隙比的稀土矿（土）的渗透系数，结果表明d₁₀、不均匀系数和孔隙比与渗透系数的对数均呈线性关系，各参数对斜率影响的变异系数均小于20.0%，说明这3个参数相互之间呈线性相关。建立了渗透系数的计算模型为：k=10^{5.16e+240.97d₁₀+9.72×10^-3C_u-10.51}。经与试验数据对比，整个矿体渗透系数估算值的平均相对误差为15.1%，相关系数为0.986，表明所建模型较为合理。结合普通克里金法，建立矿体渗透系数空间分布的计算方法，并分析变异函数对计算结果的影响。结果表明，球状模型精度较高，其计算结果的决定系数和变异函数的变程分别为0.931、30.03 m。本研究为离子型稀土矿体的精准开采设计提供技术支持。

高矫顽力混合稀土永磁体的微结构与磁性能

刘宇飞, 刘艳丽, 王鑫, 周建军, 俎达, 贾美爽, 刘飞, 马强

2023, 14(2): 288-294. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2023.02.017

摘要(122) HTML (38) PDF[2952](12)

摘要:
利用高丰度混合稀土制备永磁材料不仅可以有效降低成本，同时可促进稀土资源的平衡利用。本研究采用晶界扩散工艺制备了高矫顽力混合稀土永磁体，研究了重稀土Tb对混合稀土永磁体磁性能及微结构的影响。研究发现，当晶界扩散热处理为880 ℃、8 h时，磁体表现出优异的磁性能，矫顽力由660.12 kA/m增长至1 248.13 kA/m，并且磁体剩磁仍然保持在1.29 T。Tb元素的扩散使混合稀土扩散磁体的主相晶粒边缘形成了（Tb, RE）₂Fe₁₄B核壳结构，这不仅增强了主相晶粒边缘的磁晶各向异性场，而且阻断了晶粒之间的磁耦合作用，抑制了反向畴形核的长大，提高了磁体的矫顽力。

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2023年第14卷第2期

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