有色金属科学与工程

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汪金良, 周瑞, 刘远, 童长仁, 罗仙平

2021, 12(3): 1-11. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.001

摘要(47) HTML (24) PDF[1282](7)

摘要:
以“底吹造锍熔炼-底吹铜锍吹炼”铜冶炼工艺为设计计算对象，基于冶金工艺流程计算系统开发平台（MetCal），运用化学平衡、质量守恒、热量守恒、元素分配约束等原理建立了底吹熔炼配料、底吹造锍熔炼、底吹熔炼余热锅炉、底吹铜锍吹炼、铜锍吹炼余热锅炉等冶金单元数学模型。开发了双底吹炼铜工艺全流程模拟系统，通过计算得到了全流程物料走向分布、各控制单元物质分配和热平衡结果，并用实际生产数据对双底吹模型进行验证。结果表明：底吹熔炼工序铜锍中的Cu，S，Fe，Pb，Zn的绝对误差为0.32%，0.74%，1.64%，0.47%，0.32%；熔炼渣中Cu，S，Fe，Pb，Zn，CaO，Al₂O₃，MgO绝对误差为0.05%，0.96%，1.59%，1.13%，1.09%，1.17%，2.45%，0.67%。底吹吹炼工序粗铜中Cu，S，Fe，As，Sb，Bi，Pb，Zn绝对误差为0.43%，0.03%，0.01%，0.07%，0.046%，0.006%，0.32%，0.014%；吹炼渣中Cu，S，Fe，Pb，Zn绝对误差分别为1.83%，0.06%，11.35%，11.92%，2.36%，以上计算为工业生产指导和工业设计提供依据。

氧化镁的制备方法及发展趋势综述

刘家辉, 宁志强, 谢宏伟, 宋秋实

2021, 12(3): 12-19. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.002

摘要(74) HTML (99) PDF[947](10)

摘要:
介绍了以菱镁矿、白云石、蛇纹石、卤水及镁盐试剂为原料，采用不同的技术及工艺路线生产氧化镁的方法。对各种制备氧化镁的方法进行了分类、总结与评述，指出了不同制备方法的反应机理和优缺点。此外，由于纳米氧化镁的特殊性，专门总结了制备纳米氧化镁的方法，并指明其不同制备方法的反应机理和优缺点。最后，根据我国生产特种氧化镁(硅钢级氧化镁和电工级氧化镁)的实际情况，指出了国内特种氧化镁在目前生产中存在的问题，并对其未来的发展趋势进行了展望。

钴资源氨法回收研究进展

郁建成, 马保中, 马玉天, 赵健, 王成彦

2021, 12(3): 20-28. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.003

摘要(163) HTML (71) PDF[1994](12)

摘要:
钴作为一种重要的战略资源，在合金材料、催化材料和电池材料等方面具有重要作用。在钴的典型湿法回收过程中，氨法浸出相比于酸法浸出，具有浸出液纯净、流程短、成本低等优点，在钴矿物的冶炼和二次资源的回收过程中都具有广泛应用。对近些年国内外钴资源的氨法回收过程进行了系统总结，包括氨浸原理、氨浸过程以及氨浸液中钴的回收。在氨浸过程中关键要选择合适的氨-铵盐浸出体系，并且根据原料的成分，加入一定的还原剂或氧化剂以提高浸出率。目前从氨浸液中回收制备钴产品的方法还存在成本高、处理量小等缺点，因此，开发高效、经济的从氨浸液中回收并制备钴产品的方法将成为今后研究的重点。

兰炭替代部分焦炭对焦炭层透液性的影响

刘颖超, 张军红, 刘燕军, 刘迎立, 王晓光, 佘雪峰, 王静松

2021, 12(3): 29-34. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.004

摘要(106) HTML (31) PDF[1872](5)

摘要:
为探究高反应性兰炭替代部分焦炭加入高炉的可行性，文章通过对气化后的焦炭和兰炭进行冷、热态透液性试验，获得液体在焦床中的流动速度、滴落量及滞留量。结果表明，在高炉上部气化阶段，高反应性兰炭对焦炭有一定的保护作用。在冷态滴落实验中，小粒径燃料条件下，随着兰炭比例的增加，液体滴落速度变缓，滴落量降低16.8%。当兰炭粒度增加至20~23 mm时，液体滴落量增加约20%；热态炉渣滞留实验中，大粒径条件下炉渣滞留量降低近50%，透液性变好。综合考虑高炉上部燃料的气化和高炉下部透液性，加入少量大粒径高反应性兰炭，可减少焦炭的气化损失，相对保持焦炭的强度，稳定炉料的透液性，达到节约优质冶金焦资源的目的。

蓝钨氢还原制备钨粉工艺研究

喻相标, 肖杰, 郭少毓, 肖义钰, 廖春发, 姜平国

2021, 12(3): 35-41. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.005

摘要(46) HTML (31) PDF[3404](5)

摘要:
超细钨粉是生产硬质合金的重要原料, 目前工业上制备超细钨粉的方法主要是氧化钨氢还原法。如何低成本、大规模的生产出均匀的超细钨粉一直是一个研究热点。文中采用控制变量法, 进行蓝钨氢还原实验, 探究还原温度、氢气流量和还原时间对产物钨粉形貌的影响。当还原温度为700 ℃, 氢气流量为150 mL/min, 还原时间为55 min, 此时蓝钨氢还原产物的微观形貌中出现大量类似于紫钨的针状晶体。

砷锑烟灰NaOH常压碱浸分离砷锑的工艺

喻小强, 徐家聪, 易勤, 温盛汇, 田磊

2021, 12(3): 42-49. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.006

摘要(98) HTML (19) PDF[2811](7)

摘要:
铅阳极泥火法处理过程中产生的砷锑烟灰对环境的危害巨大, 但其中锑作为有价金属又需要回收利用, 因此对砷锑烟灰进行砷锑分离具有实际意义。采用常压碱浸的方式对砷锑烟灰的分离进行了实验研究。首先考察了常压碱浸过程中添加双氧水对砷锑分离的影响, 结果发现添加双氧水对砷锑分离的影响不明显, 因此后续选择不使用氧化剂进行碱性浸出。其次考察了浸出温度、NaOH浓度、液固比和浸出时间等因素对砷锑分离的影响, 结果表明: 在70 ℃、NaOH浓度60 g/L、液固比(mL/g)4:1、搅拌转速恒定为400 r/min, 浸出90 min的条件下, 砷浸出率达到93.92%, 锑浸出率为2.74%, 该工艺可以达到砷锑有效分离的目的。

Al-Ni-Er三元体系相平衡研究

赵芬妍, 章立钢, 聂玉崧, 缪昊天, 刘立

2021, 12(3): 50-62, 76. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.007

摘要(40) HTML (45) PDF[1591](6)

摘要:
高强铝合金具有密度低、强度高、热加工性能好等优点, 是航空航天领域的主要结构材料。现代航空航天工业的发展, 对高强铝合金的强度和综合性能提出了更高要求。研究和应用双相纳米结构铝合金离不开精确可靠的相图信息。通过X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM)和电子探针显微分析(EPMA/WDS), 对Al-Ni-Er三元体系在400 ℃下的相平衡进行了实验研究。结果表明: ①在平衡合金样品中发现了新的三元化合物τ₁₁-AlNiEr₄, τ₁₂-AlNi₆Er₁₃和τ₁₃-AlNi₂Er; ②化合物τ₅, τ₁₀, τ₁₃, AlNi₃, AlNi, Al₃Ni₂, Al₂Er, ErNi₂和ErNi₅具有一定范围的固溶度。400 ℃时, Ni在Al₂Er中的固溶度为8.93%(原子分数), Al在ErNi₂中的固溶度为2.00%(原子分数); ③CaCu₅-ErNi₅是连续固溶体, 对Al的最大固溶度为33.33%(原子分数)。

Na₂CO₃-NaCl混合焙烧法分解废SCR脱硝催化剂的研究

曹才放, 庞振升, 员壮壮, 王瑞祥, 聂华平, 李来超

2021, 12(3): 63-69. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.008

摘要(35) HTML (18) PDF[2122](7)

摘要:
采用Na₂CO₃-NaCl混合焙烧法分解废SCR脱硝催化剂, 研究了焙烧及水浸过程对钨提取率的影响因素。结果表明: 碳酸钠与氯化钠的配比对提钨影响显著。当氯化钠摩尔分数小于0.5时, 焙烧渣的钨浸出率优于纯碳酸钠焙烧所得结果, 氯化钠摩尔分数在0.5~0.8之间时钨浸出率与纯碳酸钠焙烧所得结果相当, 而进一步增加氯化钠配比则使提钨效果变差; 焙烧过程发生了矿相重构, 废催化剂原有锐钛矿XRD衍射峰减弱或消失, 并出现较弱的钛酸钠衍射峰; 水浸过程钨的浸出速度快, 受温度的影响较小, 但受液固比的影响较大。在分解药剂与原料中钛的摩尔配比n(NaCl): n(Na₂CO₃): n(Ti)= 0.5:1.1:1, 750 ℃焙烧2 h, 液固质量比为8, 35 ℃浸出1 h的条件下, 钨浸出率达99.1%。因此, 在适当药剂比例下, 采用Na₂CO₃-NaCl混合焙烧法处理废SCR脱硝催化剂, 不仅能降低药剂成本, 而且能增加钨的提取率。

铜锰渣酸浸及选择性硫化沉淀法回收铜工艺

邬建辉, 陈小松, 谌思磊, 王翊民, 严润

2021, 12(3): 70-76. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.009

摘要(87) HTML (27) PDF[1873](7)

摘要:
系统开展了铜锰渣的H₂SO₄浸出及酸浸液Na₂S₂O₃选择性沉铜研究，通过单因素实验，分别探究了2个工艺过程的影响因素。实验结果表明：铜锰渣酸浸的较优条件为：H₂SO₄用量200 g/L，液固体积质量比（mL/g）7∶1，反应温度80 ℃，反应时间2 h，该条件下铜、钴、锌、锰的浸出率分别为99.81%，99.54%，99.07%，24.10%，浸出渣主要物相为MnO₂。酸浸液选择性硫化沉铜的较优条件为Na₂S₂O₃用量倍数2.0，反应时间90 min，反应温度70 ℃，该条件下铜、钴、锌、锰的沉淀率分别为99.99%，0.26%，0.34%，0.29%，沉铜渣主要物相为CuS。经过上述工艺过程，铜的回收率达到99.80%，浸出渣和沉铜渣可直接用于工业生产，沉铜后液可继续分离锌、钴等金属元素。

短流程4N碲生产实践

王亚东, 房孟钊, 黄向祥, 伍刚华, 罗杰

2021, 12(3): 77-84. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.010

摘要(47) HTML (20) PDF[1895](11)

摘要:
通过实验室实验与工业化试验论证，酸洗工序和改进后的氧化酸浸工艺可以有效地去除杂质，得到纯净的二氧化碲。通过控制氧化酸浸的终点电位，可以有效减少碲损失，提高碲提取率。新工艺氧化酸浸产出的二氧化碲与车间煅烧二氧化碲造液的溶液成分基本一致。煮洗与浇铸后，制得4N（99.99%）碲锭。新工艺提高了生产效率，每处理1 t还原碲渣可以节约成本4 807.8元。

岩石应力波分形分析方法的研究

金解放, 钟依禄, 余雄, 徐虹

2021, 12(3): 85-91. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.011

摘要(29) HTML (16) PDF[2139](2)

摘要:
针对岩石应力波分形分析方法理论探索的实际, 基于岩石应力波传播试验数据, 研究无轴向静应力下的岩石应力波波形分形分析方法。根据岩石应力波数据的特点, 采用盒维数和关联维数对不同测点下的岩石应力波进行研究, 探讨应力波分形维数的计算方法和意义。研究表明, 可以根据盒计数理念和G-P算法计算出岩石应力波波形的分形维数, 其中不同测点下的岩石应力波的盒维数为1.14~1.18; 关联维数为1.42~1.48, 相空间维数为7~9。应力波的盒维数可以反映岩石应力波波形的复杂程度, 关联维数仅能体现应力波在最小尺度的相似。

排土场滑移失稳次声信号特征研究

李深海, 何文, 林凤翻, 郑场松

2021, 12(3): 92-99. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.012

摘要(32) HTML (19) PDF[3193](2)

摘要:
为了探究排土场滑移失稳次声信号特征，开展室内模型试验模拟排土场滑移失稳过程，以次声波仪采集试验中的次声波信号，用EEMD处理信号并分析次声波信号的幅值、能量和b值的时变特征。结果表明：①EEMD方法可以滤掉信号的高频部分和趋势项，有效提取排土场滑移失稳时产生的特征信号；②通过各IMF分量的时域波形图对比发现，排土场滑移失稳时产生的特征次声信号的频率范围为0~3 Hz；③排土场发生整体滑移时，信号的幅值最大，信号能量出现跳跃式增加的时刻恰恰是排土场发生整体滑移的时刻，b值的总体趋势是在不断地下降并在排土场发生整体滑移时达到最小值。次声波信号上述特征可以用于排土场滑移失稳的监测预警。

纳米陶瓷球作细磨介质下的磨矿动力学

赖俊全, 向子祥, 李雨晴, 吴彩斌

2021, 12(3): 100-105. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.013

摘要(78) HTML (32) PDF[906](4)

摘要:
以0~0.3 mm铁粗精矿作磨矿样品, 对其磨矿产品进行了磨矿动力学和箱线图求解, 对比分析了陶瓷球和钢锻研磨不同粒级给矿产品下磨矿速度与产品粒度分布特征区别。磨矿动力学结果表明, 陶瓷球的磨细能力比钢锻强, 且随着时间的延长, 磨细能力越发显著增强。箱线图结果表明, 随着磨矿时间的延长, 陶瓷球磨矿产品中0.010~0.074 mm粒级产率变化比较集中, 而钢锻的粒级产率变化比较离散, 磨矿产品不同粒级物料产率增加没有陶瓷球磨矿产品均匀。

基于生命周期评价法的铜尾矿资源化利用的环境效益分析

林锦, 陈云嫩, 陆柳鲜, 刘俊, 王俊峰, 邱廷省

2021, 12(3): 106-112, 121. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.014

摘要(46) HTML (16) PDF[1772](2)

摘要:
以铜尾矿为研究对象, 运用生命周期评价(LCA)法对铜尾矿堆存以及3种铜尾矿资源化利用方法的环境影响进行比较。结果表明, 处理1 t的铜尾矿, 方案1 : 堆存, 对环境的主要影响为生态毒性(ET: 7.05×10^-1)和人体毒性(HT: 1.467×10^-7); 方案2: 铜尾矿代替水泥熟料中的黏土, 主要环境影响类型初级能源消耗(PED)降幅高达10.25%; 方案3 : 铜尾矿代替蒸压加气混凝土生产中的砂, 全球变暖潜值(GWP)的降低幅度最高, 降低了19.51%; 方案4: 铜尾矿代替泡沫微晶材料生产中的硅质材料, 水资源消耗(WU)的降低幅度最高, 降低了70.35%。3种资源化利用方案都有不同程度的环境效益。

地球化学样品中硫、铁、铋、铅、锑、砷、汞等元素的组合高效测定方法

刘卫, 郭颖超, 谷周雷, 彭香景, 张晓敏, 张婉玉

2021, 12(3): 113-121. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.015

摘要(73) HTML (18) PDF[869](4)

摘要:
通过王水-水浴溶解样品对同一底液采用不同的处理手段后, 实现电感耦合等离子体发射光谱仪测定铁、硫, 电感耦合等离子体质谱仪测定铋和铅, 原子荧光光谱仪测定锑、砷、汞等元素。方法的准确度在0.001~0.035之间, 精密度在0.076%~8.90%之间。该方法通过共享使用同一底液, 3种仪器设备分别测试, 达到组合、高效测定多种元素的目的, 具有操作简单, 测定范围广, 环境要求低, 抗干扰能力强, 能够满足现行规范《多目标区域地球化学调查规范(1: 250 000)》(DZ/T 0258-2014)要求。

基于熵权的离子型稀土原地浸矿滑坡综合预警

王丹, 饶运章, 石亮, 张美道, 张吉勇

2021, 12(3): 122-128. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.03.016

摘要(48) HTML (27) PDF[2706](8)

摘要:
通过筛选出的离子型稀土边坡滑坡判断关键因素, 构建离子型稀土边坡滑坡预警体系, 在目标矿山建立边坡在线监测系统, 获得监测数据, 结合现场山体出现裂缝的时间和规模情况, 分析监测数据, 得到单个因素的预警阈值。利用熵权理论确定各影响因素的权重, 计算安远西坑稀土矿的多指标综合评分值, 得到稀土矿边坡滑坡综合预警等级, 同时对单参数预警由于传感器采集数据不正常波动造成的误报进行修正, 提高预警的准确性。可集成到预警软件算法中, 实现对矿山边坡综合预警的智能化, 对矿山的安全生产有重大意义。

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2021年第12卷第3期

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