绿色矿冶

摘要:本文通过分析颗粒受到的流场外部力和颗粒间作用力，总结悬浮液体系管道输送时颗粒迁移行为的力学致因，分析颗粒迁移行为的影响因素，总结基于力学机理的不同粒径颗粒迁移模型。管道输送过程中颗粒受到的流场外部力包括重力、黏性力、浮力、Saffman升力、Magnus升力等；颗粒间作用力包括范德华力、静电力、液桥力、摩擦力和碰撞力等。在流场外部力和颗粒间作用力共同作用下，处于管道壁剪切区的颗粒向管道中心柱塞流动区迁移，管道中心的细颗粒向管壁附近迁移。本文的研究，能够明晰目前膏体充填管道输送过程中形成柱塞流结构和边壁滑移层的内在机理，为矿山膏体充填工艺提供理论指导。

摘要:在大同煤矿双系特厚煤层开采中，采用含骨料浆液注浆充填技术封堵岩层裂隙，能够减轻采动对裂隙的扰动以及降低破碎岩体的导水性能，是预防老空水、有害气体下泄以及防止采区垮塌的关键措施。利用矿山固废粉煤灰作为绿色充填材料，可以实现固废资源的再利用。本文基于欧拉双向耦合模型，利用Fluent和Edem软件的耦合功能，构建了CFD-DEM耦合模型，分析骨料颗粒在裂隙中随浆液的运移、沉积行为及其对浆液流动速度的影响。研究发现：较小粒径和较低密度的骨料颗粒迁移距离较远，且相较于密度，粒径是影响骨料沉积速率的更重要因素；在迁移过程中，各粒径和密度的骨料固相比均呈现先增加后减少的趋势，沉降率随运移距离的增加而逐渐增大，且在相同位置，密度更大的骨料表现出更高的沉降率。研究结果为矿山固废充填材料的合理利用及注浆封堵技术的改进提供了理论依据。

摘要:搅拌剪切促使全尾砂、水泥及外加剂等物料相互混合，同时也影响了所制备的膏体料浆的物理化学性质，然而目前对其作用机理知之甚少。为深入研究搅拌剪切对膏体料浆性能的影响，采用聚焦光束反射测量技术(FBRM)对膏体料浆细观结构进行测试，分析搅拌剪切速率对全尾砂膏体细观结构的影响。结果表明，搅拌剪切对膏体细观结构具有显著影响。随着搅拌剪切速率的增加，膏体中聚集的颗粒被分散，平均弦长减小、实时颗粒数增多；当搅拌速率超过一定阈值后，膏体料浆的颗粒平均弦长增大、测得的实时颗粒数减少，表明高速剪切可能改变颗粒表面物理化学特征，从而增强颗粒之间的相互作用力，而这些变化将进一步影响膏体流变特征及固化后力学性能。

摘要:注浆是防治煤层底板含水层突水灾害的主要技术手段之一。通过注浆改造底板灰岩含水层，改变其为隔水层或弱含水层，可有效根治底板水害，实现矿井安全高效开采。本文基于宾汉体浆液，建立了恒定注浆速率下考虑浆液黏度时变性的一维渗流注浆理论模型，分析了裂隙注浆液扩散距离与注浆压力之间的定量关系，研究了水平裂隙浆液扩散规律，揭示了水平裂隙注浆浆液扩散机理。利用该模型，如果已知含水层静水压力和注浆流量，可以得到预定浆液扩散半径所需的注浆压力。最后，结合赵家寨煤矿22采区L1-2灰岩含水层现场注浆改造工程，对研究成果进行验证。注浆加固改造结果显示，注浆质量均达到设计要求，L1-2灰岩含水层得到有效改造。

摘要:某有色金属冶炼企业硫酸铜生产中的萃余液为含油高盐废水，其石油类浓度为92.5mg/L，TOC浓度为89.5mg/L，主要盐类为硫酸钠。本文选择气浮除油法作为预处理工艺，并利用固定床活性炭吸附法对该废水进行除油处理。试验结果表明，气浮法除油效果有限，石油类污染物的去除率为30.9%，TOC去除率为33.1%，仍有大部分油类残留；在固定床活性炭吸附法中，升流式进水方式有着更高的除油率，石油类去除率可达到80%左右，设置进水流速选择为500~1000mL/h时可以获得较优的处理效果和较高的处理效率，且从吸附开始2h后至吸附结束其出水效果稳定；对除油后废水进行分离提取，可得到无水硫酸钠（元明粉），经分析其品质接近于国标Ⅰ类一等品。

摘要:为回收钴精炼萃余液废水中的有价金属Ni、Co、Cd，使重金属离子浓度达到排放标准，采用一种H型IDA螯合树脂D854树脂去除萃余液沉淀后液中的重金属，并与现有工业中常用的Na型D851树脂进行重金属吸附、再生性能对比。结果表明，与D851树脂相比，H型D854树脂的重金属吸附容量大，吸附优先顺序为：Ni²⁺＞Co²⁺＞Cd²⁺；H型D854树脂吸附能力不易受原液pH变化的影响，在pH4~8范围内，吸附效果稳定；采用5BV质量分数为10%的H2SO4即可有效洗脱树脂，重金属洗脱顺序为Cd²⁺、Co²⁺、Ni²⁺；再生的H型D854树脂经3次重复使用后，吸附量仍能达到首次的90%以上，重金属去除效果稳定。H型D854树脂适用pH范围广，使用寿命长，易解吸、无需碱转型、再生时间短，大幅提高了萃余液废水处理效率。

摘要:在金精炼过程中，采用溶液氯化法会产生高浓度含氯废水，通常氯离子浓度可达100g/L左右，需要进行除氯处理。本文采用铜盐沉淀法降低废水中氯含量，考察了铜盐法处理含氯废水的最佳工艺条件。实验表明，废水除氯生产最优控制参数为：初始硫酸酸度42g/L，反应温度20℃，反应时间1h，铜粉用量为理论值的1.5倍，铜盐用量为理论值的1.2倍。在此条件下，氯离子沉淀率在90%以上。进行多次除氯循环试验中，除氯率保持在90%以上，说明采用铜渣进行多次循环废水除氯，稳定性较强、效率高。该技术可为高浓度含氯废水的工业化处理提供借鉴。

摘要:国内某大型冶炼企业采用底吹炉还原工艺处理铜浮渣，存在砷脱除率低、锡回收率低、砷冰铜产率大、冶炼所产黑铜含砷高、中间返料处理量大等问题。本文提出了底吹炉低温氧化工艺，将铜浮渣直接加入底吹炉中进行熔炼，不再配入任何辅料造渣，即不再人为地制造高熔点FeO-SiO₂-CaO渣型，而是选择熔点相对较低的PbO渣型，炉温降低至750℃。采用低温氧化工艺后，底吹炉内冶炼气氛由传统的还原性气氛改为弱氧化气氛，最终杜绝了砷冰铜的产生，同时锡的回收率由18.13%提升至93.23%，冶炼渣型由原来的高熔点FeO-SiO₂-CaO渣型转换为低熔点PbO渣型，冶炼温度由1100℃降至750℃左右，冶炼能耗大幅下降，铜浮渣冶炼加工成本下降60%以上，现场劳动强度大大降低，生产流程更为顺畅。

摘要:针对某项目贵金属冶炼电炉耐火材料损耗过快，极大影响生产效率的问题，通过构建三维多物理场耦合仿真模型，对电弧炉内电磁场和温度场进行模拟分析，明晰冶炼电弧炉内的传热机制并优化其水冷设计。通过Maxwell与Comsol两种电磁场仿真软件计算结果的对比，保证了计算的准确性。仿真结果表明，熔池电极以上部分，电极两侧磁感应强度最大，由内向外逐渐减小；熔池电极以下部分，磁感应强度由内向外逐渐增大。加热功率密度主要集中在电极区域，熔池内加热功率约占总加热功率的98%，炉壁温度随炉壁与熔池距离的增加而逐渐减小。针对铜水套上部外壁面温度过高的问题，提出了优化铜水套设计的解决方案。通过增加相邻铜水套之间的距离，炉壁局部过高点温度由452℃降低为277℃，水套冷却水进出口温差增大了9.45%，降低了耐火材料消耗，提高了生产效率。

摘要:粗铟熔铸浮渣中铟主要以三氧化铟、氯氧化铟、氢氧化铟的形式存在，铟含量较高，达到62.64%。本文采用酸浸 -置换-电解工艺回收处理粗铟熔铸浮渣，研究盐酸浸出过程中铟的浸出行为。经Cl-In-H₂O系E-pH图分析可知，控制反应pH＜2，升高电位，有利于熔铸浮渣中铟化合物的分解。浸出试验结果表明，最佳反应条件为液固比2.0、盐酸浓度7mol/L、反应时间4h、搅拌转速300r/min和反应温度25℃，在此条件下，铟浸出率为52.25%，浸出液中铟浓度可达165g/L。利用铝板进行置换，得到铟纯度约为99.95%的海绵铟，满足电解阳极板质量要求。

摘要:含铜危废种类繁多、成分复杂，富氧顶吹熔池还原熔炼技术在含铜危废综合回收中的应用越来越多。介绍了富氧顶吹熔池还原熔炼技术的工艺流程、工艺原理及主要工艺参数指标，提出了包括顶吹炉优化设计、高热值废料协同处理、烟气处理工艺优化等工艺应用改进，分析了该技术处理含铜多金属危废的优势及特点。富氧顶吹熔池还原熔炼技术处理含铜危废具有原料适应性强、熔炼反应迅速、节能环保、反应气氛易控制、搅动熔池的深度可调节等特点，实现了含铜危废处理和高热值危废物料协同处置的技术创新，具备一定的推广价值。

摘要:多晶硅生产是连续性生产，用电负荷相对稳定，在峰谷平分时电价模式下，用电费用较高。本文以河南某多晶硅生产企业为例，结合河南省全年三个时期的分时电价政策，分析多晶硅生产重点用电工序还原炉的特性，并建立多晶硅还原炉用电优化模型，探索削峰填谷的用电方式。根据用电优化模型，通过生产组织优化，调整还原炉的投运时间点，多晶硅企业若在每日19时投运还原炉，每个运行周期电费支出可以减少12000元左右，还原炉用电成本降低约4%，降成本效果明显。

摘要:当前，煤矸石堆放量巨大，将其制备成陶粒替代砂石骨料，可实现其大宗量消纳。以煤矸石作为主要原料，配加脱硫石膏、石灰石和白云石，进行煤矸石大掺量（≥80%）制备陶粒的试验研究。试验结果表明：90%煤矸石配加10%脱硫石膏造出的生球经1150℃焙烧60min后，制备的陶粒的堆积密度为729.80kg/m3，吸水率为2.49%，筒压强度为8.15MPa；90%煤矸石配加10%石灰石造出的生球经1150℃焙烧60min后，制备的陶粒的堆积密度为686.00kg/m3，吸水率为1.43%，筒压强度为8.30MPa；90%煤矸石配加10%白云石造出的生球经1150℃焙烧60min后，制备的陶粒的堆积密度为721.44kg/m3，吸水率为5.40%，筒压强度为9.39MPa。制备出的这三种陶粒性能均满足国家标准对高强陶粒的要求。

摘要:为减少飞灰对环境和人体健康的潜在威胁，需进行垃圾焚烧飞灰无害化处理。本文综述了固化/稳定化处理、热处理技术、水泥窑协同处置技术、安全填埋技术的原理、优缺点，介绍了各项技术的技术经济性、技术要点和发展趋势，提出垃圾飞灰综合利用策略，并从政策支持和技术创新等方面提出飞灰无害化处理技术进步的措施。低温热解+水洗+建材化应用、水泥窑协同处置等处理技术，能耗和成本低，但在技术成熟度、市场应用等方面还有待进一步探索。

摘要:城市固体废物来源广泛，物理组成和形态复杂，在焚烧处理时垃圾热值和燃烧热效率是热量回收的关键因素。本文选取典型工业固体废物作为原料，介绍固体回收燃料的制备工艺和产品质量，通过对比固体回收燃料与一般混合型固废的焚烧指标，以及不同主蒸汽参数条件下固体回收燃料的焚烧指标，分析固体回收燃料的焚烧和余热利用热效率，并进行热量平衡计算和有限元模拟，研究焚烧过程能量流分布和热量回收效果。

摘要:目前国内厨余垃圾处理采用以厌氧发酵为主的工艺路线。本文介绍了厨余垃圾厌氧发酵处理工艺的发展历程，分析厌氧发酵处理工艺的影响因素，如含固率、温度、罐体形式、物料输送、物料搅拌以及罐顶浮渣结壳和罐底积砂等，探讨干式厌氧发酵和湿式厌氧发酵方式适应性，并指出选择干式厌氧发酵或湿式厌氧发酵工艺时需要考虑多方面的因素，如当地垃圾分类的情况、厨余垃圾的成分、前端预处理工艺等。