有色金属科学与工程

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靳学利, 李明东, 尤晓宇, 王家伟, 胡平

2022, 13(1): 1-7. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.001

摘要(148) HTML (48) PDF[1834](24)

摘要:
在硫酸铵、镁、锰复盐体系中，当Mn²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺初始浓度分别为28、20、30 g/L，蒸发瓶转速为30 r/min，结晶温度为298、308、318、328 K时，研究了铵、镁、锰复盐体系的悬浮密度、晶体粒度、晶体粒数密度、晶体结晶动力学。结果表明：在复盐结晶过程中，当结晶时间为4 500 s，结晶温度为328 K时，溶液悬浮密度为240.4 kg/m³，晶粒平均尺寸最大为633.982 μm，变异系数为42.46，晶粒品质较好；在晶体粒度L高于50 μm时，采用ΔL定律模型，拟合得晶体粒数密度n₀和晶体生长速率G，计算得晶体成核速率B；利用优化后ΔL定律模型拟合得到晶体成核、生长动力学方程，相关指数R²均在0.98以上，拟合结果较好。

锑冶金固废处置现状

王科, 王亲猛, 陈远林, 李栋, 田庆华, 郭学益

2022, 13(1): 8-17. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.002

摘要(158) HTML (28) PDF[2565](17)

摘要:
目前锑火法冶金主要采用传统鼓风炉和反射炉技术，冶炼过程产生大量冶金固废，如熔炼渣、砷碱渣、除铅渣，其危害性大，难以资源化回收和无害化处理，已成为制约锑冶炼企业发展的瓶颈问题。文中溯源了锑冶金固废产生途径，分析了固废处理工艺现状：熔炼渣堆存量大，烟化处理能耗高，分离效果不理想；砷碱渣以湿法处理为主，浸出实现锑、砷分离，含砷浸出液固化处理后堆存或填埋；除铅渣火法处理工艺铅、锑元素分离不彻底，未实现对磷酸盐的回收，湿法处理工艺流程长，工业化应用较少。因此迫切需要开发锑绿色冶金与固废资源化新方法，实现锑清洁高效提取及冶金固废源头减量与资源化回收。

改性花生壳吸附分离湿法炼锌溶液中的镓和锗

马帅兵, 刘付朋, 陈飞雄

2022, 13(1): 18-26. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.003

摘要(123) HTML (26) PDF[3571](9)

摘要:
研究酒石酸改性花生壳对湿法炼锌浸出液中镓和锗的吸附过程，考察吸附时间、改性花生壳的用量、溶液初始pH值、吸附温度以及溶液中镓、锗初始浓度对镓、锗吸附率的影响，并探讨了花生壳吸附镓、锗动力学。结果表明：改性花生壳可实现湿法炼锌浸出液中镓和锗的有效分离，且对锗的吸附效果优于镓，在吸附时间为3 h、溶液初始pH= 3、吸附温度为30 ℃的条件下，锗的吸附率大于99%。镓、锗在改性花生壳上的吸附过程可用准二级动力学方程描述；改性花生壳对镓、锗的吸附等温线符合朗格缪尔（Langmuir）模型，镓、锗的饱和吸附量分别为2.77、3.03 mg/g。吸附镓、锗的改性花生壳可用H₂SO₄溶液解吸再生，可循环利用。

铸态共晶高熵合金的研究进展

孙元昊, 韩露娜, 高睿盈, 熊志平

2022, 13(1): 27-37. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.004

摘要(137) HTML (37) PDF[3476](9)

摘要:
铸态共晶高熵合金在室温下的力学性能受到其化学成分、相组成和微观组织形貌的影响，是选用恰当的共晶高熵合金以适应于复杂服役环境的重要判据。文中通过调研近年来共晶高熵合金的相关文献，概述了共晶高熵合金的研究现状，按化学元素和共晶组织的相组成特点对共晶高熵合金进行了分类，即主要由FCC相+B2/BCC相组成的AlCoCrFeNi系、主要由FCC相+Laves相组成的CoCrFeNi-M系（M=Nb、Ta、Hf、Zr等）和其他相组成的共晶高熵合金。探讨了化学元素对微观组织的影响及其对力学性能的影响，并对共晶高熵合金的成分设计和组织性能优化进行了展望。

废旧电脑印刷电路板的热解特性及动力学分析

刘承飞, 李江平, 刘大方, 张鑫, 田强坤, 张威, 夏洪应

2022, 13(1): 38-43. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.005

摘要(123) HTML (22) PDF[1528](14)

摘要:
为了分析废旧电脑印刷电路板热解过程中的反应机理，研究废旧电脑印刷电路板（DN）在常规热解条件下的升温特性和热解动力学。研究发现，DN粉末主要的质量损失发生在热解温度为553~773 K时的有机物分解阶段，且可分为主要热解和残渣分解两个过程，其相应的平均活化能分别为137.12 kJ/mol和31.31 kJ/mol。通过Coats-Redfern法计算发现，升温速率为10 K/min时，电脑电路板的主要热解段符合Mample单行法则一级函数，残渣热解段则符合反应级数为1.5的Avrami-Erofeev方程。升温速率为20、30、40 K/min时，电脑电路板的热解过程符合Mample单行法则二级反应。

Cu-Ni-Ti合金高温热变形行为及热加工图

李律达, 洪鑫, 满绪存, 陈俏, 张建波, 刘锦平

2022, 13(1): 44-51. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.006

摘要(136) HTML (49) PDF[2418](11)

摘要:
采用MMS-100热力模拟机对Cu-Ni-Ti合金进行了温度为700~850 ℃、变形速率为0.01~10 s^-1的等温压缩试验。研究表明，流变应力随应变程度增加快速上升至极限值后逐渐转变为平缓曲线，随温度增加而降低，随应变速率增加而上升。基于应力与变形速率和应变温度之间的关系，构建了Cu-Ni-Ti合金的本构方程和热加工图。得到了Cu-Ni-Ti合金较优热加工工艺：温度为840~850 ℃，应变速率为0.1~1 s^-1。较优工艺条件下，组织为动态回复、再结晶的晶粒，失稳区组织多为细长的纤维组织。

脉冲电镀Ni镀层参数影响及耐腐蚀机理

江星新, 卢耀军, 李欣彤, 任泽华, 杨牧南, 杨斌

2022, 13(1): 52-59. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.007

摘要(244) HTML (21) PDF[3763](14)

摘要:
用脉冲电流在钕铁硼磁体表面制备Ni镀层；并通过单因素试验依次对脉冲参数进行优化。实验发现当占空比为60%、频率为1 000 Hz、电流密度为6 A/dm²时，Ni镀层的耐腐蚀倾向和腐蚀速率最小，Ni镀层耐电化学腐蚀性能较优。观察镀层表面的微观结构发现镀层表面Ni颗粒尺寸更加均匀，镀层表面平整度更高，因此镀层的综合质量更高，改善了镀层的耐腐蚀性能。对相同静态腐蚀条件下Ni镀层腐蚀形貌观察发现，占空比和频率优化后的Ni镀层表面均生成团聚状的腐蚀产物，出现应力腐蚀现象，腐蚀较为严重。调控电镀过程中的电流密度能够减少镀层的残余应力，避免出现应力腐蚀现象，从而提升镍镀层的耐腐蚀性能。

热力耦合作用下Al-2.8%Cu-1.35%Li-0.11%Zr合金析出相演化和力学性能

郝敏, 王亮, 李国爱, 冯朝辉, 陈军洲, 何维维

2022, 13(1): 60-66. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.008

摘要(117) HTML (14) PDF[2744](6)

摘要:
通过TEM、HAADF-STEM和室温拉伸实验开展Al-2.8%Cu-1.35%Li-0.3%Mn-0.11%Zr合金在人工时效和蠕变时效状态下的析出相演化规律和力学性能研究。结果表明，160 ℃时效条件下，人工时效和160 MPa应力时效过程中合金中析出相数量均随时效时间的延长而增多，相同时效时间条件下应力时效状态合金T₁相数量较多，但其平均直径减小了约5~15 nm。这主要是因为外加应力增加了合金中的位错密度从而促进析出相析出。T₁相在时效析出过程中并未受外加应力的影响而沿某个方向择优析出，无明显的应力位向效应，这可能与T₁相具有更大的惯习平面变体上的形核与临界应力值有关。相比于人工时效，应力时效后合金的室温屈服强度和抗拉强度均增加，且在时效初期对屈服强度效果更为显著。

基于正交实验的凹凸棒/生物炭复合材料镉吸附性能

邓玲芳, 张纯, 刘辉, 王志国, 杨淋, 喻鹏

2022, 13(1): 67-75. doi: 10.3264/j.cnki.ysjskx.2022.01.009

摘要(88) HTML (35) PDF[2665](11)

摘要:
以凹凸棒与碱木质素为原料，采用炭化活化法制备凹凸棒/生物炭（ATP/C）复合材料，并设计正交试验对制备工艺进行优化，得出较优制备条件为：反应温度600 ℃、反应时间60 min、ATP与K₂CO₃质量比为1∶2、ATP与LG质量比为1∶2。利用XRD和SEM等技术对材料形貌以及结构等进行表征分析。详细考察投放量、初始浓度、溶液pH值以及温度等因素对ATP/C吸附Cd²⁺的影响，并通过吸附动力学和热力学研究ATP/C材料对Cd²⁺的吸附行为，结果表明：在pH值为4、投放量80 mg、溶液温度25 ℃、初始Cd²⁺浓度100 mg/L时，ATP/C复合材料对Cd²⁺的吸附容量可达到82.83 mg/g。吸附机理研究表明：吸附过程是自发进行的，符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型，其吸附过程由单层吸附和化学吸附共同控制。

插套用导电CuSn合金耐腐蚀性能提升研究

向紫琪, 申会员, 何洋, 盛晓菲, 肖柱

2022, 13(1): 76-82. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.010

摘要(69) HTML (24) PDF[1797](3)

摘要:
用半连续铸造法制备5种合金。通过力学性能测试、盐雾腐蚀失重实验和直观颜色对比，优化出新耐腐蚀插套用导电CuSn合金成分。结果表明，若考虑综合力学性能、电性能、中性盐雾腐蚀失重率、制造成本等因素，合金成分控制范围为（质量分数）：Sn为0.8%~1.2%、Ni为0.8%~1.2%、Al为0.4%~0.6%、Zn为0.5%、Si为0.15%、Zr为0.05%，其余是Cu和不可避免的杂质元素。

中空SiC球形纳米颗粒的合成及吸波性能

向忠宁, 何秦川, 王益群, 任良贵

2022, 13(1): 83-92. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.011

摘要(105) HTML (72) PDF[3277](4)

摘要:
特殊结构和组成是决定电磁波吸收性能的关键因素。采用自组装技术合成碳包覆二氧化硅（SiO₂@C）的球形纳米颗粒，经高温热处理后制备出中空SiC球形纳米颗粒。通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对样品进行微观形貌分析和物相分析，采用矢量网络分析仪对样品的电磁参数进行测试，借助SiC的介电损耗以及其特殊的微观结构对其吸波性能进行调控，并模拟计算不同涂层厚度下样品的反射损耗（RL）。结果表明，随着SiO₂@C中碳含量的增加，经高温热处理后生成的SiC纳米颗粒由不规则的形状转变为中空球形纳米颗粒结构。在频率为14.06 GHz时，样品的最小反射损耗（RL_min）为-18.23 dB，有效吸收频带（RL≤-10 dB）达到了5.34 GHz，对应的涂层厚度为1.9 mm，体现出厚度薄、吸收频带宽的特点。

新型浮选机叶轮动力学性能及对粗颗粒浮选效果

谭明, 沈政昌, 张福亚

2022, 13(1): 93-100. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.012

摘要(137) HTML (61) PDF[2479](8)

摘要:
为了进一步提高粗颗粒的浮选回收率，开发下一代浮选机叶轮是研究的重点之一。针对某钼矿粗粒级回收率低的问题，将一种新型浮选机叶轮应用到钼矿局部浮选流程中。通过开展浮选机动力学性能研究，对比分析新型浮选机叶轮的搅拌分散和分选效果。研究表明，新型浮选机叶轮提高了粗颗粒在槽体内的输送高度，从而促进了粗颗粒回收，在考查期内选厂钼总回收率增加了1.73个百分点。

基于Mask RCNN的矿仓入料口

罗小燕, 刘顺, 汤文聪, 王兴卫

2022, 13(1): 101-107. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.013

摘要(139) HTML (59) PDF[3128](9)

摘要:
针对矿仓入料口堵塞矿石识别过程中现场工况环境复杂、矿石识别检测难度大等问题，采用深度学习和图像处理技术开展矿石智能识别检测的研究，提出基于Mask RCNN的矿石识别检测方法。该方法可以实现对矿石识别的同时进行实例分割，并提出利用矿石轮廓的形心坐标取代Mask RCNN中的外接矩形框定位方法，有效解决矿石定位不精确的问题。实验结果表明：基于Mask RCNN网络的矿石识别模型可以实现对多种数量、不同位姿以及堆叠的矿石精准识别，综合准确率达到97.6%，采用矿石轮廓形心坐标的定位方式可以有效避免因矿石形状和位姿而带来的定位误差，为智能清堵机械手提供精确的视觉引导。

矿山环境污染高光谱遥感监测研究进展

李迎双, 李恒凯, 徐丰

2022, 13(1): 108-114. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.014

摘要(129) HTML (38) PDF[973](14)

摘要:
矿产资源的开发导致了矿区环境的剧烈变化，直接影响了生态的可持续发展。近年来，高光谱遥感因其分辨率精细、图谱合一解决了传统遥感只能识别地物大类的问题，被广泛应用于矿区环境监测。许多学者在矿区环境高光谱遥感监测中均取得一定的成果，因此，文中在梳理大量文献的基础上，阐述了国内外矿区高光谱遥感研究现状，对研究数据的优缺点进行了整理总结，归纳了高光谱遥感技术在植被理化参数反演、土壤重金属含量反演、水污染识别及监测等方面的应用，对矿区高光谱发展前景进行了展望，认为矿区高光谱机理研究仍需提升，地面实测数据与无人机数据、卫星数据等多尺度空天地协同监测与智能感知体系的建立是未来努力的方向。

GA-BP神经网络模型在稀土矿边坡位移监测中的应用

张世佳, 饶运章, 王文涛, 谭述君, 巫辅宇

2022, 13(1): 115-121. doi: 10.13264/j.cnki.yjskx.2022.01.015

摘要(136) HTML (43) PDF[1813](11)

摘要:
离子型稀土原地浸矿工艺改变土体力学特性，导致山体滑坡风险提高。针对现有研究在预测稀土矿边坡位移时存在精度不高和误差较大等问题，利用遗传算法对BP神经网络初始权值和阈值进行优化，构建一种新的稀土矿边坡位移预测模型。以江西龙南某离子型稀土矿为研究对象，在矿山布置了位移计实时监测稀土矿开采全过程的位移变化。首先利用125组位移监测数据训练BP神经网络构建预测模型，5组数据进行模型验证；再通过GA-BP神经网络优化预测模型，将2种预测模型的预测值和实测值进行对比及误差分析。研究表明：GA-BP神经网络模型的平均相对误差、平均绝对误差、均方误差、平均绝对百分比误差均减小到优化前的1/3以下，可作为稀土矿边坡位移监测分析的一种辅助手段。

前驱体对氧化镧粉体形貌结构的影响

刘庆生, 肖浩, 邱廷省

2022, 13(1): 122-128. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.01.016

摘要(123) HTML (17) PDF[2427](12)

摘要:
研究不同前驱体对氧化稀土的影响，以碳酸氢钠、碳酸氢铵、草酸为沉淀剂，氯化镧为镧源，制备了相应的前驱体，并焙烧获得了氧化镧。以TG、XRD、FT-IR、粒度分析、SEM和ICP为分析表征手段，探究前驱体对氧化镧形貌结构的影响。结果表明: 前驱体焙烧时，均存在3个失重阶段，分别对应水（结晶水和吸附水）的脱离，部分CO₂的脱离，CO₂进一步脱离，直至质量不变，形成了稳定的最终产物，经XRD检测得出最终产物为氧化镧；上述沉淀剂反应后获得的前驱体中位径D₅₀分别为43、113、200 μm，前驱体焙烧后可获得形貌分别为椭圆形、表面絮状和球形的氧化镧，其中位径D₅₀分别为12、40、52 μm，La₂O₃含量依次为95.21%、95.92%、97.09%。以碳酸盐为沉淀剂制得的碳酸稀土和氧化镧的结晶度和粒度均小于以草酸为沉淀剂制得的前驱体及氧化镧，其原因是碳酸稀土的k_sp小于草酸稀土的k_sp，使得碳酸稀土反应速度更快，造成阴阳离子聚集成核，再进一步沉积成沉淀微粒的聚集速度大于构晶离子定向排列的速度，因此形成了无定形的小颗粒蓬松絮状物。最终产物的结晶度、粒度、形貌等均与其前驱体有关，前驱体在结晶、粒度方面的优异性将会在最终产物中体现出来，说明前驱体对最终产物在结晶度和粒度上具有一定的遗传性。

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2022年第13卷第1期

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