有色金属科学与工程

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徐家聪, 喻小强, 吴选高, 龚傲, 徐志峰, 田磊

2020, 11(6): 1-9. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.001

摘要(120) HTML (39) PDF[1900](7)

摘要:
氟化稀土熔盐电解渣不仅是稀土回收的重要二次资源，而且氟的回收利用也非常重要。本研究采用硫酸浸出法处理氟化稀土熔盐电解渣，使氟与稀土分离，并通过多级吸收将生成的氟化氢回收。研究了浸出温度、液固比、浸出时间、硫酸浓度对脱氟率的影响。结果表明：在浸出温度为360 ℃、液固比（体积与质量之比，单位为mL/g，下同）为2:1、粒度58~75 μm、搅拌转速恒定为300 r/min，反应3 h的条件下，氟的脱除率可达到95.28%，达到氟回收的目的。最后，通过对实验数据进行因次分析，得出氟脱除率的准数方程。

废轮胎热解炭黑灰渣中锌提取工艺

周园芳, 欧阳少波, 熊道陵, 雒梦琦, 文明福, 吴泰平

2020, 11(6): 10-17, 77. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.002

摘要(195) HTML (81) PDF[2119](16)

摘要:
废轮胎经煤油预处理后, 经热解生成炭黑, 之后煅烧生成灰渣, 针对废轮胎热解炭黑煅烧后灰渣中锌的提取进行了相关研究, 采用酸溶-分步沉淀法, 最终锌以氧化锌产品回收。分别采用4种无机酸(HCl、HNO₃、H₂SO₄及醋酸)对灰渣进行酸溶处理, 得出盐酸对灰渣酸溶效果最佳; 在此基础上, 考察了酸浓度、液固比(酸体积/炭黑质量)、浸出时间、酸解温度等因素对锌离子浸出效果的影响, 得到锌浸出的优化工艺条件为:酸浓度2 mo1/L、温度20 ℃、浸出时间60 min和液固比6:1 (mL/g), 在此条件下浸出锌离子的浸出率约为91.4%。经分步沉淀法对滤液进行沉淀、煅烧后, 得到纯度约为98.2%氧化锌产品, 灰渣中锌提取率达到81.4%左右。

IF钢连铸坯及热轧板夹杂物研究

李岩, 张炯明, 尹延斌

2020, 11(6): 18-26. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.003

摘要(60) HTML (34) PDF[4703](6)

摘要:
夹杂物是影响IF钢表面质量的重要因素。对某厂生产的IF钢连铸坯和热轧板取样, 采用光学显微镜、扫描电镜、能谱、大样电解等多种检测分析方法, 分析了夹杂物的形貌、尺寸、数量、分布以及成分等。研究发现, 热轧工艺的轧制作用使连铸坯宽度方向1/4处聚集的夹杂物向边部迁移, 最终造成热轧板边部夹杂物指数最高, 说明夹杂物聚集带在轧制过程中具有遗传性。热轧板中20 μm以下夹杂所占百分比与连铸坯中夹杂相比稍有增大, 50 μm以上夹杂所占百分比稍有降低。热轧工艺的轧制作用将连铸坯中大颗粒氧化铝夹杂挤压变形为热轧板中的长条状, 容易形成表面条状缺陷。夹杂物在连铸坯距内弧侧30 mm处存在聚集现象, 热轧板中距内弧侧0.5 mm处夹杂物指数最高, 这是由于等效应变不同使夹杂物聚集带向表层迁移。IF钢连铸坯和热轧板中主要有4类显微夹杂, 分别为Al₂O₃类、TiN、Al₂O₃-TiO_x和SiO₂类复合夹杂, 且两者中各类夹杂物所占百分比差别不大。

基于ProCAST数值模拟的马氏体不锈钢折流器铸造工艺优化

聂金成, 叶洁云, 汪志刚, 何晓璇, 陈子慧

2020, 11(6): 27-33. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.004

摘要(59) HTML (50) PDF[2392](8)

摘要:
结合马氏体不锈钢折流器的结构特点和质量要求, 设计了一种平做立浇工艺方案和环形底注侧入式浇注系统, 保证了折流器铸件平稳充型。根据初始方案模拟结果合理布置外冷铁、保温冒口和调整明冒口尺寸, 最终将铸件缺陷率从24.2%大幅降低到1.56%, 保证了铸件的致密性和综合机械性能。

多模式磁场电磁搅拌器仿真及工艺参数优化

张敬, 黄祺洲, 方文华, 阳清

2020, 11(6): 34-42. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.005

摘要(86) HTML (41) PDF[4246](2)

摘要:
设计了一款多模式电磁搅拌器, 并利用有限元分析软件Ansoft Maxwell建立了多模式磁场电磁搅拌器的三维数值模型, 同时利用高斯计对实验平台的电磁场参数进行测量。将两者进行比较之后, 发现两者整体趋势一致, 数值偏差很小, 证明了数值仿真模型的准确性。最后, 利用搭建的三维数值模型, 研究分析励磁电流强度以及励磁电流频率对旋转磁场、行波磁场以及螺旋磁场的磁感应强度以及电磁力分布规律的影响, 以此达到优化工艺参数的目的。

新型炼铜转炉设计应用与实践

于海波, 刘大方, 杜昱初, 招杨, 杨文杰, 管桂生

2020, 11(6): 43-47. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.006

摘要(84) HTML (6) PDF[1705](7)

摘要:
铜冶炼过程中, 转炉吹炼技术存在一定的缺陷。通过利用原有转炉端墙开发设计了新型进料分口及进料溜槽, 将熔炼炉产生的高品位铜锍连续排放至转炉内进行吹炼, 吹炼过程中所需冷铜通过残极加料机从炉口加入转炉内, 吹炼至终点摇炉出铜。从而解决了原转炉吹炼操作存在多次频繁摇炉进料, 造成低空污染严重的问题, 并保留了转炉原有的操作灵活、冷料率大、脱杂能力强等优势。经工业化试验验证, 采用该种生产工艺模式下的Pb脱除率可达到76.12%, As的脱除率可达到81.4%, Sb的脱除率可达到59.78%, Bi的脱除率可达到75.06%。

Y₂MgTiO₆:Mn⁴⁺/Nd³⁺的制备及近红外发光性能

柴小君, 王明华, 李金琼, 韩卓, 彭光怀, 廖金生, 温和瑞

2020, 11(6): 48-56. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.007

摘要(75) HTML (23) PDF[2762](0)

摘要:
采用传统的高温固相反应制备了一系列Y₂MgTiO₆:Mn⁴⁺/Nd³⁺下转换材料。利用稳态激发发射光谱以及瞬态荧光寿命等进行了分析, 在Mn⁴⁺→Nd³⁺能量传递过程中, 在331 nm激发下Nd³⁺产生885 nm和1 085 nm的红外发射对应于⁴F_3/2→⁴I_11/2与⁴F_3/2→⁴I_9/2能级跃迁。研究结果证实, 双掺Mn⁴⁺/Nd³⁺的Y₂MgTiO₆在1 085 nm荧光强度比其单掺Nd³⁺的Y₂MgTiO₆增强了5倍。还进一步阐释了Mn⁴⁺→Nd³⁺能量传递主要是共振能量传递的偶极-偶极机制。近红外发光的下转换材料Y₂MgTiO₆:Mn⁴⁺/Nd³⁺对晶体硅太阳能电池的荧光转换层具有很好的应用价值。

W掺杂改性富锂锰层状正极材料

刘志亮, 李小林, 雷超, 李栋, 王春香, 陈敬波, 钟盛文

2020, 11(6): 57-63. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.008

摘要(114) HTML (49) PDF[2410](2)

摘要:
富锂锰材料具有高的比容量和充放电电压平台, 但不可逆容量较大。本文通过对富锂锰正极材料进行W掺杂, 增强了过渡金属与氧的键合作用, 抑制了材料首次充放电过程中晶格氧的脱出, 同时, XRD精修结果表明W掺杂增大了富锂锰层状材料结构的层间距, 促进了锂离子的扩散, 降低了材料的电化学阻抗, 有效改善了材料的循环稳定性和倍率性能。电化学测试发现W掺杂量为3%时性能较优, 在0.2、3、5 C放电比容量分别为211.3、132.6、114.61 mAh/g, 与未掺杂富锂锰材料的充放电容量相比, 分别提高了10.5%、7.8%、12.58%。

烧成温度对溶胶凝胶法合成LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂材料性能的影响

黄庆研, 梁雅莉, 王俊荣, 谢光明, 王春香, 李之锋

2020, 11(6): 64-70. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.009

摘要(77) HTML (12) PDF[2069](5)

摘要:
通过溶胶-凝胶法制备LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料，研究了烧成温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。采用XRD、SEM及恒流充放电测试对材料性能进行表征。分析结果表明，材料均呈现典型的α-NaFeO₂层状结构且阳离子有序度较好。不同烧成温度时材料形貌呈现不规则块状且粒径随着温度的增加而增大; 温度低于780 ℃时，材料结晶性不好，生长不完全; 温度高于800 ℃时，材料团聚现象严重、形貌不规整。烧成温度为800 ℃时材料有较好的电化学性能，在5 C高倍率充放电下，首次放电比容量为147.95 mAh/g，循环200次后，容量保持率为76.71%。

间隙原子对高熵合金组织及性能影响的研究现状

洪达, 王和斌, 侯陇刚, 欧平, 赵鸿金

2020, 11(6): 71-77. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.010

摘要(63) HTML (17) PDF[1445](5)

摘要:
高熵合金作为一种新型的合金体系，虽然其组成元素复杂，但能形成简单的固溶体，具有许多异于传统合金的结构和性能特征，其研究近年来成为热点。间隙原子可以溶入基体晶格间隙产生固溶强化，与合金元素结合形成细小弥散强化相，以及降低层错能，改变位错运动方式等，从而改善高熵合金性能。文章在论述高熵合金组织结构特性的基础上，分析了间隙原子C、N、O、B对高熵合金相形成规律、强化机理、塑性变形机制的影响，总结了间隙原子含量及其产生的固溶强化、晶粒细化、第二相强化作用对高熵合金组织性能等方面影响的研究进展，最后提出了含间隙原子的高强高韧高熵合金组织结构设计研究的新方向。

金属硫化矿尘爆炸反应过程机理分析

田长顺, 饶运章, 许威, 向彩榕, 马师, 袁博云

2020, 11(6): 78-84. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.011

摘要(113) HTML (55) PDF[2176](2)

摘要:
金属硫化矿山存在粉尘爆炸的危险, 而爆炸反应过程机理尚需明确。通过热重分析试验, 了解金属硫化矿尘热反应过程；通过Factsage软件数值模拟, 半定量计算了热解产物, 验证了金属硫化矿尘热重分析结果的准确性；通过X射线粉末衍射仪表征, 分析了金属硫化矿尘在20 L球形爆炸容器中反应前后的物相。基于上述热重分析结果、物相分析结果, 及颗粒的气相、表面非均相燃烧理论, 重点建立了缩核—挥发分（shrinking core-diffusion limited volatiles explosion model, 简称SC-DLVC model）爆炸反应过程机理模型。归纳了当前粉尘爆炸动力学控制方程式及理论模型, 得到适用于金属硫化矿尘爆炸反应过程机理模型的方程式, 并提出今后修正方向。研究结果可为研究金属硫化矿尘爆炸的计算流体力学提供理论依据, 也可为预防金属硫化矿山粉尘爆炸提供理论支撑。

锡石浮选研究综述

杨含蓄, 童雄, 谢贤, 华中宝, 杜云鹏

2020, 11(6): 85-91. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.012

摘要(96) HTML (63) PDF[948](14)

摘要:
我国锡矿资源丰富, 但随着资源的开发, 锡矿呈贫、细、杂等特点, 导致锡石选矿的富集与回收难度较大。为了促进微细粒锡石选矿技术的进步, 系统地总结了锡石浮选工艺和药剂。浮选工艺方面介绍了常规浮选、絮凝浮选、载体浮选、溶气浮选以及电解浮选, 浮选药剂概括了捕收剂、活化剂以及抑制剂。指出了新工艺、新药剂对于未来微细粒锡石浮选的重要性。

某钨矿山采区地压控制研究

叶际寰, 李春, 叶光祥

2020, 11(6): 92-97. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.013

摘要(62) HTML (22) PDF[703](2)

摘要:
为更好地解决某钨矿因地压导致的生产安全问题，本文通过工程地质调查和岩移监测分析该矿地压致因，从岩移规律、采掘顺序、采场结构参数、空区处理等方面，提出了简易实用的地压控制技术与措施，确保了该矿安全生产，取得了显著安全效益，对类似矿山具有借鉴意义。

利益相关者视角下矿业遗产旅游PPP项目开发风险

马彩薇, 徐水太

2020, 11(6): 98-106. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.014

摘要(59) HTML (26) PDF[2081](1)

摘要:
矿业遗产旅游是近年来我国旅游产业的新兴领域，PPP模式已成为我国建设基础设施和公共服务类项目的重要手段。基于利益相关者理论，从政府部门、社会资本方、各承包单位、矿区原职工及居民、金融机构五大利益相关者的角度出发，探讨矿业遗产旅游PPP项目开发中各利益相关者的权责定位及利益需求，并对其进行行为风险识别与分析，从而提出具体的、可操作的策略建议，以促进矿业遗产旅游PPP项目的推广和运用。

胶带运输巷道粉尘分布规律及其控制

刘威, 支学艺, 袁明昌, 陈祖云

2020, 11(6): 107-113. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.015

摘要(56) HTML (32) PDF[1984](3)

摘要:
通过对245胶带运输巷道内粉尘浓度的现场测定与分析，发现转载点和落矿点的粉尘浓度严重超标。为此，建立井下运输巷道的物理模型，采用Fluent软件对胶带运输巷道粉尘运动进行数值模拟研究，确定了巷道内粉尘运移规律。结果表明：当平均风速为3 m/s时，巷道内粉尘浓度最低; 巷道内粉尘浓度大小与胶带运行速度成正比。根据数值模拟的结果，结合某大型金属矿山的实际情况，制定了一套适用于胶带运输巷道的降尘措施。该措施实施后，胶带运输巷道内粉尘浓度最大的落矿点处由60.5 mg/m³降低到9.5 mg/m³，降尘效果显著，巷道内作业环境得到较大改善。

稀土在汽车用先进高强钢中的研究现状

钟灵强, 汪志刚, 陈荣春, 袁强强, 黄安康

2020, 11(6): 114-123. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.016

摘要(65) HTML (36) PDF[3604](6)

摘要:
成分设计与优化是先进高强钢增强、增塑以及增韧的关键技术之一。随着钢质高纯化装备和技术的进步与发展，稀土元素在钢中的应用已由净化、夹杂物改性逐步向微合金化过渡。从第一代铁素体基软钢和高强低合金钢向第二代奥氏体基超高强钢，再到多相、亚稳和多尺度组织调控的第三代高强韧性钢，先进高强钢的微合金化技术一直是控制组织和性能的有效举措。稀土原子具备较大原子半径以及与O、S的高亲和力等优异特性，可从控制凝固与固态相变，影响碳元素与合金元素的扩散等多方面影响先进高强钢的组织结构，从而对其力学性能、成形性能以及耐腐蚀等服役性能产生显著影响。本文阐述了稀土元素分别在第一代、第二代和第三代典型先进高强钢中的作用机理，并展望了稀土元素在未来汽车钢中的应用前景。

中国稀土行业存在“资源诅咒”吗?——基于企业层面和城市层面的分析

廖秋敏, 陈玲, 高艺

2020, 11(6): 124-132. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.06.017

摘要(37) HTML (7) PDF[2156](2)

摘要:
基于Wind数据库及《中国城市统计年鉴》数据，分别从企业层面和城市层面对我国稀土行业是否存在“资源诅咒”现象进行实证检验。结果表明：企业层面，我国稀土行业存在“资源诅咒”，原因是稀土企业存在“短视”行为，低质量地盲目扩张阻碍了TFP增长，研发投入低及未发挥负债积极的财务杠杆作用。拥有采矿权的稀土企业“资源诅咒”更加严重；城市层面也存在资源的“诅咒”，传导机制基于城市层面存在明显的“挤出”效应，主要体现在对社会固定资产投资、人力资本、技术创新和外商投资的挤出，同时还弱化了城市的制度环境。

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2020年第11卷第6期

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