有色金属科学与工程

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李中臣, 王亲猛, 田庆华, 郭学益

2022, 13(4): 1-9. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.001

摘要(235) HTML (51) PDF[3273](42)

摘要:
针对铜熔炼浮选尾渣中铁资源未高效利用问题, 通过研究铁硅元素在低温碱性熔炼与浸出过程中的分配行为与规律, 确定其优化工艺条件并制备铁精矿。研究了熔炼时间、熔炼温度、碱渣质量比对硅、铁分离效果的影响以及浸出时间、液固比、浸出温度对多元素浸出率的影响, 确定优化工艺参数为熔炼温度为550℃, 熔炼时间为1.5 h, 碱渣质量比1.5:1, 浸出温度40℃, 浸出时间20 min, 液固比为15:1 mL/g。在低温碱性熔炼-浸出过程中Fe、Si总回收率可分别达到99.43%和91.22%, 所制铁精矿铁品位为61.82%, 满足GB/T 25953-2010中三级铁精矿铁标准, 且除铜外各杂质含量均低于一级标准中的限制值, 可直接用于钢铁行业。

高炉灰与转炉灰微波协同处理提取锌、铁有价组分

俞新宇, 彭军, 张芳, 马星宇, 常宏涛, 张阳阳

2022, 13(4): 10-19. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.002

摘要(182) HTML (25) PDF[2720](16)

摘要:
为了最大程度地发挥高炉灰与转炉灰的经济价值, 提高冶金固废资源利用率, 以高炉灰和转炉灰为原料, 采用微波法还原高炉灰与转炉灰中Zn、Fe等有价值元素并对其回收。此法利用微波热扩散均匀、升温速率快的特性, 大大降低反应时间, 同时还充分利用粉尘中的C进行自还原反应, 无需外配。通过正交实验探究不同因素对脱锌率的影响, 寻找还原Zn、Fe的较优条件; Zn提取完成后, 采用磁选法提取还原渣中的Fe。结果表明: 高炉灰和转炉灰配比为7:3, 还原温度区间为950~1 100℃时, 混合灰中的C可将Zn、Fe完全还原; 正交实验得到Zn脱除率因素由大到小顺序为还原温度、保温时间、料层高度、水分; 脱Zn较优工艺条件是: 还原温度1 100℃, 保温时间40 min, 料层高度0.5 cm, 水分含量为10%, 此时Zn脱除率为99.37%;还原渣经磁选后Fe回收率可达92.04%, 可作为铁精矿返回炼铁工序使用。

20CrMnTiH冶炼全流程夹杂物演变分析

巨银军, 吕子宇, 邢立东, 王敏, 包燕平

2022, 13(4): 20-27. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.003

摘要(131) HTML (24) PDF[3476](15)

摘要:
为明确冶炼过程中齿轮钢中的非金属夹杂物的演变行为, 实现对钢中夹杂物特性的有效控制和提高产品质量, 以20CrMnTiH齿轮钢为研究对象, 通过对"BOF-CAS-LF-VD-CC-轧制"的冶炼工艺对齿轮钢生产过程取样分析, 采用扫描电镜对不同阶段的夹杂物成分、尺寸、形貌和数量等特性进行系统分析研究。结果表明, 在转炉冶炼结束后, 在CAS精炼结束之前, 钢中只有Al₂O₃夹杂, 且呈团簇状存在; 在LF造白渣5 min时, 加入钙线进行钙处理, 促进夹杂物的形态改变, 形成了Al₂O₃、Al₂O₃-CaO以及Al₂O₃-MgO夹杂; 在LF出站时, 已经结合成为球状的Al₂O₃-MgO-CaO、CaS-MnS类的复合夹杂和TiN夹杂; 在中包位置时, 除了球状的Al₂O₃-MgO-CaO复合夹杂和CaS夹杂, 还出现了小尺寸氧化物夹杂。

直接热解法制备棒状二氧化锆粉体

宋健清, 李玉虎, 张敏, 孙亮

2022, 13(4): 28-34. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.004

摘要(159) HTML (58) PDF[4536](19)

摘要:
以氧氯化锆为原料, 借助DTG、SEM、XRD等表征手段, 考察了热解温度、热解气氛等工艺参数对直接热解法制备棒状二氧化锆的影响规律。结果表明, 氧氯化锆在氧化或水蒸气气氛中均可分解为氧化锆, 在同一气氛下的反应路径取决于热解温度。温度、气氛和前驱体种类对氧氯化锆热解产物的形貌和粒度影响较为显著。以ZrOCl₂·3.84H₂O为热解前驱体, 在H₂O-N₂气氛中于450℃温度下进行热解, 可得到粒度较为均匀、长径比为4~6的棒状二氧化锆, 通过分解温度的调控, 可获得四方相、单斜晶型或两者混合物的二氧化锆粉体。

硫酸法从锂磷铝石中提取锂工艺研究及优化

邓红云, 钟盛文, 刘雨鑫, 彭卫发, 张绍军

2022, 13(4): 35-43. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.005

摘要(502) HTML (163) PDF[1698](81)

摘要:
研究了硫酸法从锂磷铝石中提取锂的工艺。研究结果表明, 当矿物与硫酸质量比为1:0.4、焙烧温度为780~820℃、浸出液固质量比为1.6:1时, 锂提取率达96%以上; 将硫酸锂溶液用NaOH调节pH值为12, 可彻底去除溶液中的Al³⁺、Fe³⁺、PO₄^3-杂质, 所得硫酸锂溶液用EDTA络合Ca²⁺后, 与Na₂CO₃溶液反应可获得电池级碳酸锂。针对混酸料呈稀糊状和物料中的氟元素难处理两大问题展开工艺优化工作。在混酸料中加入吸水性物质, 可改善物料的稀糊状态, 有利于后续工业化生产; 将锂磷铝石煅烧后再混酸焙烧, 可消除混酸料的稀糊状, 锂提取率达97%以上; 酸化时在280℃左右进行保温反应, 能驱氟、降低硫酸锂溶液中的氟离子含量, 氟可以回收; 尾渣中AlPO₄有较高的回收价值。

铍资源现状及其选冶技术进展

李宏, 谭秀民, 张秀峰, 张利珍, 伊跃军, 王威

2022, 13(4): 44-53. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.006

摘要(213) HTML (26) PDF[1606](24)

摘要:
铍是一种重要的稀有矿产资源。美国铍产量居世界首位, 2019年产铍438.9 t, 占世界总量65%, 我国是主要铍消耗国, 2019年铍表观需求量为227.3 t, 对外依存度高, 我国铍资源保障形势严峻。本文阐述了世界铍资源现状, 列举了主要含铍矿物的浮选工艺, 并详细介绍了工业上氟化法和硫酸法制备氢氧化铍的流程。指出我国应该加大铍资源勘查力度, 注重浮选对低品位矿石有效富集及伴生资源综合回收利用, 加强溶液中低浓度铍的分离富集方法研究, 重点攻关高氟低铍型资源高效利用技术, 探索铍二次资源的再生利用, 提高我国铍资源国内保障能力。

TiN添加量对WC-TiC-TaNbC-10Co硬质合金组织结构及性能的影响

欧阳水林, 蒋俊鹏, 钟志强, 邱联昌, 羊求民, 谭卓鹏, 雷志军, 陈颢

2022, 13(4): 54-60. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.007

摘要(162) HTML (49) PDF[2547](10)

摘要:
采用一步烧结法, 通过改变原材料中TiN的添加量研究其对硬质合金组织结构及性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线能谱分析仪、X射线衍射分析仪、粗糙度测量仪、划痕测试仪等, 探究TiN添加量对WC-TiC-TaNbC-10Co硬质合金物理力学性能、微观组织结构、物相组成、表面形貌以及与涂层的结合力等性能的影响。结果表明: TiN添加量在0~1.6%范围内, 随着TiN添加量的增加, 合金的相对磁饱和强度和密度减小, 矫顽磁力增大、硬度和抗弯强度增大, 合金的脱β层厚度增加, 表面粗糙度先减小后增加, 与CVD涂层的结合力先增加后减小; 当TiN添加量为0.8%时, 合金与CVD涂层的结合力最好。

选区激光熔化Al-Zn-Mg-Sc合金组织与性能研究

谢芳浩, 李加南, 邓声华, 李卫荣

2022, 13(4): 61-69. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.008

摘要(152) HTML (34) PDF[6619](14)

摘要:
采用选区激光熔化(SLM)技术成形Al-Zn-Mg-Sc合金。研究了激光打印参数及热处理工艺对Al-Zn-Mg-Sc合金显微组织与力学性能的影响。研究结果表明, 打印态Al-Zn-Mg-Sc合金组织具有显著的各向异性特征: 建造面熔池为鱼鳞状, 晶粒为大尺寸柱状晶; 扫描面熔池则为条带状, 晶粒为小尺寸柱状晶与等轴晶。SLM成形的Al-Zn-Mg-Sc合金存在大量热裂纹, 严重影响合金力学性能。但热处理后, Al-Zn-Mg-Sc合金力学性能显著提高。经过热处理后合金的维氏(HV)硬度由91.70提升至144.27, 抗拉强度由183.71 MPa提升至257.53 MPa。

正极材料LiNi_0.8Mn_0.2O₂前驱体合成工艺的探究

胡顺, 夏鼎峰, 邹金, 钟盛文

2022, 13(4): 70-79. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.009

摘要(166) HTML (27) PDF[3344](26)

摘要:
成本低、性能稳定的无钴镍锰正极材料是目前的研究热点。采用共沉淀法制备Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂前驱体, 用氨水作为络合剂, 探究了NH₃浓度对前驱体Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂共沉淀的晶粒生长和形貌的影响, 以及对锂离子电池正极材料LiNi_0.8Mn_0.2O₂的晶体结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电镜、循环伏安测试、交流阻抗和电池充放电测试系统表征材料的结构、形貌和电化学性能。表征结果显示, 在0.1 C, 2.5~4.2 V化成条件下, 初始放电比容量为167 mAh/g, 充放电效率为96%。当氨水用量为45 mL时, 样品具有较优的循环性能, 在1 C倍率下, 2.5~4.2 V的电压测试范围内, 循环100次后, 放电比容量为139 mAh/g, 容量保持率为93.9%。在低倍率充放电条件下样品具有明显优于其他材料的电化学性能。

基于模糊频率比与熵指数的滑坡易发性评价——以崇义县为例

何书, 胡萌, 杨志华, 鲜木斯艳·阿布迪克依木, 陈康

2022, 13(4): 80-90. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.010

摘要(95) HTML (43) PDF[2557](9)

摘要:
为进一步优化基于频率比模型的滑坡易发性评价，构建了一种基于模糊频率比-熵指数的滑坡易发性评价模型。该模型将模糊信息分配的基本原理及方法引入频率比的计算中，优化了基于滑坡易发性影响因子分级的滑坡信息量统计，提出了模糊频率比的计算方法。在此基础上，建立了模糊频率比与熵指数相结合的滑坡易发性评价模型。以崇义县为例，基于对地质环境和滑坡空间分布特征的系统分析，提取了11个滑坡评价影响因子，构建了滑坡易发性评价指标体系。应用结果表明，与单一的频率比、频率比-熵指数两种模型相比，预测精度可分别提高7.5%和3.6%，高和极高易发区的滑坡频率占比达85.98%，预测成功率曲线的AUC值达0.863 7，均优于未进行频率比模糊优化的评价模型，表明该模型是一种有效且可靠的滑坡易发性评价模型。

极限平衡理论下寒区危岩稳定性及关键参数研究现状

舒佳军, 李小双, 邓正定, 黄晶柱

2022, 13(4): 91-97. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.011

摘要(87) HTML (27) PDF[1212](8)

摘要:
危岩失稳破坏是我国寒区主要的地质灾害之一，基于极限平衡分析理论，采用力学计算结果可定量分析危岩稳定性，因此，对极限平衡理论下寒区危岩稳定性计算参数研究一直是寒区边坡工程的重点。在收集国内外相关资料的基础上，从多方面总结了关键参数的研究进展，指出了当前危岩稳定性及关键参数研究存在的问题：①自然环境中危岩体结构面冻胀理论的选取；②适用于土体（连续介质）冻结深度计算的经验公式是否适用于岩体（多孔介质）；③如何界定主控面上岩体物理力学性能劣化规律。同时，对未来寒区危岩稳定性研究及发展予以分析，未来研究方向包括危岩结构面冻结深度研究的完善、多场多相耦合对危岩的劣化作用、断裂力学和损伤力学等理论与极限平衡理论相结合等方面。

贵州卡林型金矿的微观形貌及赋存状态研究

许才武, 蒋中刚, 邱洋, 唐道文, 袁鑫, 黄成戈

2022, 13(4): 98-106. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.012

摘要(126) HTML (54) PDF[3924](11)

摘要:
金的赋存状态、载金矿物共生关系等是决定金矿石可选性的关键因素，文中以贵州卡林型金矿为研究对象，通过XRF光谱仪、XRD衍射仪、扫描电镜、EDS能谱仪、光学显微镜和实际浸金实验对该矿进行分析。结果表明，该金矿中金绝大部分粒度小于1 μm且成团簇聚集，其主要的载金矿物为黄铁矿、砷黄铁矿且有一定共生关系，黄铁矿粒径多小于20 μm，而毒砂粒径多大于40 μm。研究结果可为该类金矿的选冶优化、机理研究以及提高矿物中金的提取率等方面提供指导。

氰化尾渣的性质特点与综合利用研究现状

陈潮方, 邱仙辉, 邱廷省, 张春菊, 谢泽政, 董浩, 赖瑞森

2022, 13(4): 107-115. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.013

摘要(90) HTML (59) PDF[1187](9)

摘要:
氰化尾渣中含有可回收的Au、Ag、Cu、Fe、Pb、Zn、S等有价金属元素，并且尾渣库存量巨大，回收氰化尾渣中的有价金属不仅有利于保护环境，还能产生一定的经济效益。本文围绕氰化尾渣的性质、危害、尾渣中有用矿物的回收工艺、氰化尾渣在建材行业的应用等方面综述了氰化尾渣综合利用的现状，总结了回收尾渣中有价金属的主要方法，分析了在综合利用氰化尾渣中存在的一些问题，并对综合利用氰化尾渣的未来发展方向进行了展望。

流体理化特性对土体渗流规律影响研究进展

郭钟群, 周可凡, 金解放, 周尖荣, 尚白红

2022, 13(4): 116-125. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.014

摘要(131) HTML (32) PDF[1795](12)

摘要:
土体渗流规律对工程建设和安全生产至关重要，渗透特性影响因素研究是岩土工程的热点问题。流体在土中的运动规律与土体自身性质、流体的理化性质、弥散和对流等密切相关，是土体液固相互作用的结果。文中基于流体理化特性，结合土体渗透性能的相关研究，分析了流体的化学组成、浓度、pH值和温度等因素对土体渗流规律的影响及内在机理。流体主要通过改变土体的微细观结构、双电层厚度、结合水含量、产生化学势等方式对土体的渗透特性产生影响。文中对土体液固相互作用研究进行了展望，可为相关工程实践提供参考。

降雨条件下植物修复分层尾矿土壤重金属迁移的模拟分析

陈红丹, 郝喆, 陈娜, 滕达, 王晓明

2022, 13(4): 126-134. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.015

摘要(105) HTML (28) PDF[2748](12)

摘要:
为探究分层土壤中重金属铜迁移对地下水的污染规律，通过土柱淋滤试验方法模拟表层植被、不同降雨强度、不同淋滤液pH条件下分层修复尾矿土壤中重金属铜的纵向迁移规律。结果表明，重金属铜会因为淋滤作用在分层土壤中纵向迁移，各土柱出水口淋出液的重金属铜浓度从上到下呈增加趋势，淋出液中重金属铜浓度随土壤中重金属铜浓度的增加而增加；当淋滤液pH<7时，各土柱出水口淋出液的pH值从上到下呈增加趋势；表层植被、降雨强度及淋滤液pH对淋出液中重金属铜的浓度有影响；在适宜降雨强度范围内，淋出液重金属铜的浓度随淋滤强度增大而增大；表层覆有植被的土柱降雨淋滤后各出水口（除溢流口外）的淋出液重金属浓度较大；当淋滤液pH<7时，各出水口淋出液的重金属浓度随淋滤液pH值的减小而增大，酸性淋滤液会在一定程度上促进淋出液重金属的析出。研究结果为控制实际尾矿库土壤污染和地下水污染提供理论基础。

基于电感耦合等离子技术测定高纯氧化镁产品中酸溶硅含量

王景凤, 赖春华, 孙康, 宋学文, 孔会民, 王茂盛, 隆英兰

2022, 13(4): 135-140. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.016

摘要(78) HTML (38) PDF[1287](8)

摘要:
高纯氧化镁产品纯度达到99.9%，杂质硅含量是评价高纯氧化镁产品等级的重要指标之一，对其进行准确测定显得尤为重要。常规的标准曲线法无法克服镁的基体效应，国内同行常规使用基体匹配法来克服基体效应，但是难以找到含杂元素与高纯氧化镁产品相近且纯度更高的金属镁。采用标准加入法作为技术手段，优点是非常适合高镁基体浓度中（超）痕量元素的分析，准确度高。本研究以盐酸溶解样品，以标准加入法为技术手段，采用电感耦合等离子体发射光谱技术，建立了一种简单、快速、准确的测定方法。该方法在分析谱线251.611 nm处，有良好的线性关系，方法的检出限为0.018 3 μg/mL，测定下限为0.061 0 μg/mL。在实际高纯氧化镁产品测试中，加标回收率在97.86%~103.80%之间，适合高纯氧化镁产品中酸溶硅的测定，为解决盐湖化工企业氧化镁产品中酸溶硅含量的测定提供了技术支撑。

稀土电解熔盐渣焙烧产物酸浸提取稀土、锂和氟

佟志芳, 温皓, 胡晓飞

2022, 13(4): 141-147. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.017

摘要(114) HTML (68) PDF[1975](16)

摘要:
稀土电解熔盐渣经过氧化钙和硫酸铝协同焙烧活化得到焙烧渣，采用硫酸浸出高效提取焙烧渣中稀土、锂、氟，系统考察了不同酸浸条件对稀土、锂、氟浸出率的影响。针对较优酸浸条件下的浸出液，用硫酸钠沉淀析出稀土复盐沉淀，实现稀土分离。结果表明：较优酸浸条件为硫酸浓度4 mol/L、液固体积质量比10:1（单位：mL/g）、浸出温度90 ℃、浸出时间4 h，熔盐渣中镨、钕、钆、锂、氟的浸出率分别为95.83%、96.55%、93.06%、95.52%、94.85%。稀土复盐沉淀纯度高，稀土回收率达99.3%以上。该方法可以高效回收稀土熔盐电解渣中稀土、锂、氟有价元素，对提升稀土熔盐电解渣的全组分利用具有重要意义。

镧负载D201树脂同步脱硝除磷的性能对比

崔占朋, 杨铭轩, 谢水莲, 陈君, 罗武辉

2022, 13(4): 148-154. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2022.04.018

摘要(104) HTML (18) PDF[3267](9)

摘要:
采用La³⁺、La（OH）₃以及La₂（CO₃）₃对D201树脂进行改性，并从吸附动力学、等温线、共存离子影响以及再生等方面系统地对比3种La负载树脂的同步脱硝除磷性能。扫描电镜及成分分析结果表明，D201表面能够负载不同形态的La，以La₂（CO₃）₃形态负载时La含量最高。吸附数据表明，La₂（CO₃）₃型D201树脂除磷效果优越，吸附容量高且受干扰离子影响小。经Na₂CO₃溶液再生5次后，各树脂均能保持良好的再生吸附效果，同步脱硝除磷性能稳定。树脂中季铵官能团（-R₄N⁺）对硝酸根选择性较高，使得硝氮吸附受共存离子的影响较弱；磷酸根吸附归因于与-R₄N⁺静电作用及与负载的各形态La形成沉淀、发生配体交换等，受体系pH值变化较为敏感，弱碱性条件可促进吸附。

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2022年第13卷第4期

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