In the process of gold extraction from copper anode slime, in order to reduce the dosage of sodium chlorate reagent and the gold content in gold slag, the addition amount and method of sodium chlorate in the process of chlorination and gold extraction were studied. The results show that when the addition of sodium chlorate is 1.8 times of theoretical value, the solid-liquid ratio is 1∶3, the reaction system temperature is 55 ℃, and the addition time is 110 min, then the gold content in the gold slag can be reduced to below 60 g/t, and the amount of sodium chlorate can be reduced by more than 28%.
针对铜管坯的孔洞、夹杂、裂纹、壁厚不均匀等常见缺陷难以在线检测的问题,引入超声波无损检测技术,设计开发了一套应用于熔铸现场的超声在线检测系统.结合铜管坯水平连铸工序对探伤的实际需求,设计多组体积缺陷、线缺陷、几何缺陷检测探头,实现对孔洞、裂纹、壁厚均匀性的在线检测.针对检测出来的铸坯缺陷数据和水平连铸实时工艺参数,开发了一套数据库管理系统,实现对水平连铸工序中多种数据的整合汇总和初步分析,为建立铸坯缺陷和工艺参数之间的关系,提供了一个信息化、智能化的数据库管理工具.
Cu/Al复合材料拥有优异的导电、导热性能及良好的耐腐蚀性,被广泛应用于通讯、电力和新能源等领域.作为异种金属连接形成的复合材料,其在制备过程中最大的难点在于消除异种金属间热膨胀系数差异等物理性质引起的缺陷,且连接处的界面间组织是影响其性能的主要因素,所以对此进行研究十分重要.综述了超声波焊接、搅拌摩擦焊、爆炸焊和铸造法下Cu/Al复合材料界面金属间化合物(IMC)的种类、形成机理,同时总结了Cu/Al复合材料性能改进常用的辅助手段:在等离子焊接和真空铸造工艺中添加微量元素;在拉拔旋压、轧制和爆炸焊后进行热处理;在超声波焊接、轧制中进行电脉冲辅助.国内外研究者们还广泛应用计算机模拟技术来研究Cu/Al复合材料的界面组织和性能.采用自主研发的冲击射流复合铸造工艺成功制备出Cu/Al复合材料,界面组织为Al2Cu,AlCu和Al4Cu9,最大结合强度为23 MPa.
为解决铍铜带材在连续退火时易出现的变形大、易刮边、力学性能不稳定等问题,以0.3mm国产QBe2铍青铜带材为研究对象,采用最先进的立式连续退火炉进行600～760℃连续退火试验,对不同工艺条件下带材的显微组织力学性能进行分析.结果表明,合理的热处理可以使铍青铜合金这一典型的时效析出强化合金,在高强度、高硬度、高导电性、高弹性等本就优异的综合性能基础上实现跨越式提升.QBe2铍铜带材在600～760℃退火工艺下,会在很短时间内变软.随着热处理温度的增加,QBe2铍铜合金的抗拉强度、屈服强度等出现了明显下降;而伸长率的变化情况则与之相反,热处理温度越高,伸长率越大.当退火温度为700℃时,合金获得较好的塑性;当退火温度≥700℃,带材时效后硬度、抗拉强度明显增加,且延伸率骤减;在760℃退火后QBe2铍铜合金具有与过饱和固溶体同等的强塑性,易于冷轧加工,且为后续成品固溶、时效处理提供良好的性能基础.
针对稀土永磁同步电机控制系统存在强耦合、非线性、抗干扰能力差的问题,提出了一种基于遗传粒子群算法(GAPSO)的稀土永磁同步电机自抗扰控制方法.第一步,介绍研究背景并推导出稀土永磁同步电机的数学表达式;第二步,通过设计跟踪微分器、扩张状态观测器以及非线性状态误差方程推导出自抗扰控制器的数学表达式,并利用遗传粒子群算法对其进行优化;第三步,讨论基于GAPSO和自抗扰控制的稀土永磁电机转速性能情况.通过Simulink仿真验证了上述方法的有效性,说明本文设计的自抗扰控制方法对提高电机性能具有促进作用.
Cu-Ni-Mn合金是一类具有高强度、高弹性模量的铜合金,凭借优异的力学、耐蚀以及耐磨性能,在矿山机械、海洋工程等领域被广泛应用.本文研究了Cu-20Ni-20Mn合金的组织转变规律及时效过程中的析出行为,采用向Cu-20Ni-20Mn合金中加入Hf元素作为第四组元的方式,揭示了Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响机制.结果表明,Cu-20Ni-20Mn-xHf合金铸态组织经固溶处理后,由树枝晶转变为等轴晶结构,并在热轧过程中发生不完全再结晶,由等轴晶转变为不完全再结晶组织,其力学性能随之逐步提高.合金在时效过程中的析出机制随温度升高而变化,在350～450℃由不连续析出向连续析出转变.Hf元素加入对Cu-20Ni-20Mn合金时效过程中的不连续析出会产生一定的抑制效果,并且在一定范围内,抑制效果随着Hf元素含量的增加逐渐提升.Cu-20Ni-20Mn合金的硬度峰值在350～450℃下能够保持在HB 320,0.6％Hf的添加能在低温时效时提高合金的硬度,350℃时提高HB 5.1,400℃时提高HB 8.1,而450℃时峰值硬度无明显提高.
SCR9000铜杆生产线是广州江铜铜材有限公司2019年从美国南线公司引进的生产线,铸轮直径达到3660mm,重量4.5t.铸轮在使用一段时间后需要下线对铜环表面进行喷砂处理,清理表面杂质,以形成特定粗糙度,提高表面强度.传统铸轮喷砂一般以普通黄砂为媒介,采用人工喷砂方式,工作环境恶劣.通过自主研究和设计,研制了可自动运行的、适用于SCR9000铜杆生产线的铸轮喷砂机.
纳米球状L12-γ'相(Pm-3m,a=0.3572nm)的共格析出强化Cu-Ni-Al合金兼具优异的力学性能及一定的导电性能,被广泛应用于轨道交通、海洋运输等领域.目前缺乏纳米球状L12-γ'相共格析出的Cu-Ni-Al显微组织演变及性能关联的系统研究.本文锁定Ni:Al原子比3:1,制备了系列Cuy(Ni3/4Al1/4)100-y(y=75.00,80.00,85.71,90.00,93.75;原子分数)合金,并详细探讨了合金性能(硬度、电导率及软化温度)、合金成分及显微组织之间的关联.结果表明,低温时效后样品出现大量的退火孪晶并析出纳米球状L12-γ'相.低温时效后Cu-Ni-Al合金的强化机制包括细晶强化和析出强化,随着Cu含量增加(Ni+Al含量减少),退火孪晶含量减少且L12-γ'相的析出含量逐渐增加,合金硬度、屈服强度及极限抗拉强度也随之降低.而合金导电性能与固溶在Cu基体中的溶质含量相关.最后,通过软化温度测试衡量了合金在高温下的应用潜力.本研究为高性能Cu-Ni-Al合金成分设计提供了有效的实验及理论依据.
二氧化钌(RuO2)具备较高的电阻稳定性和较低的电阻温度系数,被广泛应用于制备厚膜电阻浆料的导电相.以无水氯化钌为原料,水为反应介质,选用绿色且经济的还原剂,利用水热还原法,得到了兼具单分散和高球形度的RuO2颗粒,可满足电阻浆料制备的需要.采用扫描电子显微镜(SEM)分析了RuO2粉的形貌、粒径和团聚状态,以X射线衍射仪(XRD)检测颗粒的晶相,并利用电化学工作站测试了RuO2球形颗粒与RuO2/CuO复合材料的电阻特性.结果表明:单分散、球形度高、尺寸均匀的金红石型纳米RuO2的阻抗值最小,其导电性明显优于出现明显团聚的RuO2颗粒,RuO2/CuO也表现出较强的导电性.由阻抗测试结果可知,RuO2颗粒的加入可显著提升CuO的导电性.
在液氨分银-水合肼沉银工艺的生产实践中,发现了氨气散排严重的问题,通过分析其原因,采取了一系列治理办法:取消液氨站,采用氨水代替液氨,对氨浸分银-水合肼沉银工艺实施全过程密封生产.治理办法的配套工程包括:改造1套全新的氨水制备系统,密封分银反应釜及沉银反应釜,增加1台过滤洗涤干燥一体机,对吸收塔进行以稀酸取代水吸收氨气的改造.优化改造工艺及配套设备投产后,能有效解决氨气散排问题,三年左右即可收回改造成本.
研究了形变时效工艺对不同Sc含量的Cu-xSc合金(x=0.1,0.2,0.3,0.4;质量分数)微观组织、力学性能和导电性能的影响.结果显示,随着Sc含量增加,Cu-xSc合金基体晶粒尺寸逐渐减小;Cu-Sc合金硬度随着Sc含量的增加而增加,导电率随着Sc含量的增加而下降.不同Sc含量的Cu-xSc合金均在400℃时效60min后达到峰值时效,从而获得合理的硬度和导电率匹配.为了进一步提升合金的强度和导电率,对Cu-xSc合金进行两步形变时效处理,观察组织发现两步形变时效后基体中产生大量变形孪晶,变形孪晶与纳米析出相相互作用显著提升Cu-xSc合金的力学性能与导电性能.预时效先析出的纳米相会诱导产生大量孪晶束和高密度位错,有利于在终时效过程中促进固溶原子析出,从而提升合金的强度和导电率.两步形变时效后经计算综合评估,Cu-0.4Sc合金具有更优的强度和导电率匹配,其抗拉强度和导电率分别为656 MPa和67.8％IACS,较一步形变时效分别提升了19.7％和18.7％.
完善的矿井通风系统是有效预防非煤矿井中毒窒息事故发生的关键.以某特大型铁矿主辅联合式通风系统为研究对象,测试并分析采矿方法、作业中段数量等改变后对矿井通风效果的影响,应用矿井通风三维仿真系统软件从通风网络、通风动力、通风构筑物等方面优化矿井通风系统,并开展现场应用研究.结果表明:矿井总进风量增加约92m3/s,满足了生产规模为500万t/a的风量需求(670.0m3/s);东、西回风井的风量分配由1∶1.84优化到1∶1.35,趋于均衡,实现了双中段多分层同时作业的风流有序流动、主斜坡道风流稳定流动.这对及时排除作业过程中产生的污浊空气具有重要应用意义.
以Cu-Ti-B体系为研究对象,利用球磨和振动混粉方法进行构型设计,通过热压烧结制备出TiB2富集区(硬区)包裹纯Cu区(软区)的谐波结构TiB2/Cu复合材料.研究了球形Cu粉粒径对谐波结构复合材料微观组织、传导性能和力学性能的影响.结果显示:当球形Cu粉粒径较小时,谐波结构特征不明显,且强塑性较差.当球形Cu粉粒径大于15μm时,谐波结构特征逐渐显著.当Cu粉粒径在53～75μm时,谐波结构复合材料的致密度和传导性能最优,同时TiB2富集区与纯Cu区之间的不兼容变形有助于在纯Cu区产生背应力使其强化,并在TiB2富集区产生相应的正应力使其韧化,背应力与正应力的共同作用使谐波结构TiB2/Cu复合材料发挥较好的协调变形能力,获得更优的强塑性匹配.随着球形Cu粉粒径进一步增加,复合材料的强塑性逐渐降低.因此,在谐波结构复合材料中,调控合适的非均匀组织特征对复合材料综合性能至关重要.
作为我国镍钴等战略金属的资源基地,金川铜镍(钴)硫化物矿床的深部找矿遇到"瓶颈",已引起各方高度关注.本文基于近年来地质勘查成果,通过建模软件分析各矿体和构造的变化规律,系统总结了主矿体的深部赋存特征;梳理了金川深部找矿的难点——深部断裂构造变化趋势与成矿作用关系不清,提出"研究矿体(富矿)深部延伸变化判断含矿岩浆侵位方向,预测岩浆通道位置;研究断裂构造和成矿作用关系,构造与物化探信息结合来预测潜在矿体位置"的找矿思路,提出"断裂构造是形成金川矿床重要因素,含矿岩浆在脉动型构造运动作用下上侵形成金川矿床,其附近出现花岗斑岩脉或辉绿岩脉,与深部隐伏富矿体或致密块状特富矿体密切相关"的科学认识.采用深部构造变化、矿体赋存规律及物探等综合信息预测方法,分析了金川矿床深部及外围找矿潜力,为下一步地质找矿设计和找矿规划提供依据.
大尹格庄金矿在独头掘进时往往依靠经验和简单计算进行局扇及风筒选择的做法,无法满足深部掘进面局部通风精细化管理的要求,亟须建立一套更加便捷、精确的局部通风设计体系.借助Ventsim软件风筒计算功能对该矿现有4类局扇及配套风筒通风能力进行分析,得到各自在有1个直角弯头时能够满足浅部区域最低风量要求的通风距离.为设计一套更加精细的局部通风系统,选取该矿-556m水平大巷、-796m水平大巷、-616～-676m斜坡道、-796～-900m斜坡道4个具有代表性的较长距离掘进工程,在进行需风量计算的基础上,利用Ventsim软件的风量与风筒长度功能、风机与风筒长度功能进行局扇和风筒搭配选型,并在三维通风模型中进行模拟分析验证.模拟风量与风筒计算器计算结果相比,平均差值为0.2m3/s,差值主要受转弯局部阻力和空气势能影响.在风筒计算器计算结果的基础上,提出了两种优化调整方法.
随着矿产资源贫、杂、细等特点日益突出,入选矿石品位低和堆存废石量过大等问题凸显.将智能分选技术应用于矿石入选前的预先富集工序是解决该问题的一个重要途径.其中,以X射线透射技术(XRT)为主导的分选成像方案已经成为有色金属矿山解决有关问题的主流方式之一,并且在钨、铅锌、钼等金属矿山的选矿过程中取得了较好的富集效果,大大提高了矿山的经济效益.本文旨在介绍XRT的发展历程及研究现状,包括分选设备的原理、特点,以及该技术在不同有色金属领域的应用情况.
针对德兴铜矿采用纯岩粉填塞炮孔时填塞效果不佳的问题,通过综合运用力学计算和数值模拟进行分析,从理论上论证空气间隔器用于炮孔填塞的可行性.分析表明,一节空气间隔器提供的摩擦力(18850N)大于因此损失的填塞物重力及摩擦力之和(干孔16422N和水孔8426N),且使用间隔器填塞可延长爆炸应力波的作用时间,并提高应力综合作用强度.据此开展现场爆破试验,使用间隔器填塞的区域在爆破中的冲孔个数和冲孔高度明显小于对比区域,试验区电铲台效较对比区提高了10.4%.现场试验结果表明,将间隔器用于水孔填塞可提高对爆炸冲击物的抵抗,降低冲孔风险,并改善爆破效果.基于上述研究和试验,构建了一种易施工、成本低的露天水孔填塞方法.
添加不同质量浓度的小分子胶原蛋白(QS)或大分子骨胶(GJ)制备电解铜箔,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、微机控制万能试验机等对电解铜箔的相关性能进行了研究.结果表明,与聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)搭配使用时,加入QS或GJ都具有降低铜箔粗糙度和增加光泽的效果,但GJ需要搭配更高浓度的SPS才能发挥此效果;加入QS或GJ都会降低铜箔的抗拉强度,GJ对铜箔抗拉强度的影响相对更小,加入QS后铜箔断裂伸长率有升高的趋势;加入QS或GJ,铜箔毛面均表现出(111)晶面择优取向,晶面(200)和(220)可能与光泽和抗拉强度有关联.
通过熔体反应法制备了不同Si含量的钛硅黄铜,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对钛硅黄铜中硬质相的物相组成及三维形貌演变规律进行表征,分析Si含量对钛硅黄铜凝固组织的影响,并结合硬度及拉伸性能检测研究钛硅黄铜中微观组织与力学性能之间的关联性机制.结果表明,随着Si含量的增加,钛硅黄铜中合成硬质相的种类由片状枝晶状AlCu2Ti与六棱柱状Ti5Si3向多面体状Ti5Si4演变,硬质相的体积分数呈现先增加后趋于稳定的趋势;当Si添加量为1.5%(质量分数)时,大量未反应的Si元素促进了γ相基体的出现,合金基体由单一β相转变为β+γ相.Si含量在0.25%～1.5%(质量分数)变化时,钛硅黄铜的抗拉强度和硬度均随着Si含量的增加而持续增加,断后伸长率呈现先升高后降低的趋势,研究认为γ相的出现是合金断后延伸率下降的主要原因;在Si含量为1.0%(质量分数)时,钛硅黄铜的强塑性出现最佳配合,抗拉强度为(551±21)MPa,屈服强度为(276±16)MPa,断后伸长率为6.8%±0.3%.
随着锂离子电池(LIBs)在便携式电子设备和电动汽车领域的广泛应用,未来势必会产生大量的废弃LIBs,如果处理不当,将会带来安全隐患;此外,电池的大量生产会消耗许多稀缺贵金属资源.由此可见,废弃的LIBs对环境保护和资源回收都造成了巨大压力.鉴于环境、资源、安全和回收问题,废旧LIBs的回收迫在眉睫.本文对LIBs阴极材料的回收路线进行了详细描述,列举了当前主要的阴极材料回收方法,包括湿法冶金、直接再生、火法冶金和机械化学法.其中机械化学法因具有安全清洁,反应效率高,能耗低等优点在众多的回收方法中脱颖而出,故重点综述了机械化学法回收废旧LiCoO2(LCO),LiNixCoyMnzO2(LNCM)和LiFePO4(LFP)等阴极材料的研究进展.本文为回收废旧LIBs阴极材料提供了安全有效的思路,有助于推动机械化学法回收阴极材料向工业化发展.
