金属矿山杂志

金属矿山杂志2023年第01期

• 金属非金属矿业减碳路径与工程科技

  王运敏,张松波,代碧波,赵福刚,王星,潘堃

  能源消耗和 CO2 排放的剧增对人类可持续发展产生了巨大威胁,促进碳减排成为修复生态环境的重要途径。 我国自公布“双碳”战略目标后,各行各业积极响应并大力开展降碳研究,尤其是矿业领域,取得了一系列积极进展。 受资源环境对经济社会发展约束日益趋紧的影响,我国金属非金属矿山行业产量明显下降,但资源需求量与对外依存度仍在持续增长。 我国有着巨大的碳减排空间,从结构控碳、技术减碳和管理降碳 3 个减碳路径出发,论述了我国金属非金属矿业的减碳关键共性技术与减碳重大工程技术与装备,并从减碳机制体制优化、节能减碳政策和提升减碳管理 3 个方向提出了节能减碳政策建议。

• 专题特约主编寄语

  汪云甲

  我国矿产资源开发为经济社会快速发展作出了巨大贡献,但也产生了大面积的地表沉降、地裂缝、崩塌、滑坡、泥石流等矿山地质灾害,导致地形地貌景观、土地资源及生态环境的破坏,威胁了矿区居民的生命财产安全及生态环境安全,并制约了区域经济社会的可持续发展。 近年来,InSAR 监测、高精度遥感、无人机航空摄影等一批新技术、新方法在矿山地质灾害监测、防治及预警工作中得到了应用,取得了显著成效。 多年来,我国学者在该领域进行了不断探索,取得了丰硕成果。 为总结该领域的技术成果,进一步推动测绘高新技术在矿山地质灾害防控及预警方面的应用,2022 年 2 月,受邀担任《金属矿山》杂志 “测绘视角下的矿山地质灾害智能识别与预警”专题特约主编,与杨泽发(中南大学)、包妮沙(东北大学)、王磊(安徽理工大学)、李培现(中国矿业大学(北京))、陈炳乾(江苏师范大学)等学者组建了“特约编委会”,主持本专题的宣传、征稿、审稿等工作。 专题共收录了 15 篇涉及矿山地质灾害监测研究进展及发展趋势,基于 InSAR、无人机、地面 LiDAR、GNSS、高光谱等技术的矿山地质灾害(矿区地表形变、滑坡、崩塌、尾矿库沉降、泥石流、植被损毁及生态恶化等)多源监测、数据处理、识别评价、三维建模及致灾规律,“天—空—地—人”协同监测与多要素智能感知技术体系构建等方面的最新研究成果,论文作者主要来自中国矿业大学、中国矿业大学(北京)、东北大学、中南大学、中国地质大学(北京)、长安大学、太原理工大学、安徽理工大学、江苏师范大学、河南理工大学、江西理工大学、沈阳建筑大学、华北理工大学、北京市地质灾害防治研究所等单位。

• 矿山地质环境“天—空—地—人”协同监测与多要素智能感知

  陈国良,时洪涛,汪云甲,周大伟,刘鑫,王行风,庄会富

  矿区地质灾害突出、环境问题复杂,其多尺度、连续性和整体性监测及生态环境多要素耦合演变机理研究,是我国矿区生态保护总体规划的主要工作内容。 为解决矿区地质环境多平台、多要素、多尺度和时空协同监测问题,基于对地观测技术、地基设备和人工调查手段,建立了矿山地质环境“天—空—地—人”立体协同监测及多要素精准感知技术体系。 在此基础上,通过构建矿区多源异构数据的智能融合模型,开发知识引导和数据学习双向驱动的智能化地质环境信息提取方法,从而实现矿区全生命周期地质环境演变的智能反演与感知。 研究表明:“天—空—地—人”协同监测与基于多源异构数据融合的多要素精准感知,是矿区生态环境多要素耦合演变机理研究的重要基础,能够为矿山地质环境“信息智能获取—知识学习—辅助决策”大数据决策支持系统构建提供技术支撑,为矿区安全高效开采和矿山地质环境保护提供科学保障。

• 无人机低空遥感矿山地质灾害监测研究进展及发展趋势

  廉旭刚,韩雨,刘晓宇,胡海峰,蔡音飞

  矿产资源开采导致矿区地表频繁发生地质灾害,严重制约了矿山智能化的建设进程,监测并预警地质灾害的发生对于矿区正常生产及防灾部署具有重大意义。 当前矿区地质灾害主要依靠传统地面监测手段及 InSAR等方法,存在费时费力、周期长及 InSAR 无法监测大梯度形变等不足,无人机低空遥感作为一种新兴手段,以其独特的优势已经被广泛应用于矿山地质灾害监测中。 结合现阶段典型成果及课题组近年来的探索实践,简述了矿山地质灾害的类型,分析了无人机低空遥感矿山地质灾害监测的应用现状,总结了无人机低空遥感在开采沉陷监测、煤火识别及地质灾害监测等方面应用的基本流程,提炼了现阶段无人机遥感实时高精度沉陷盆地构建、水平位移监测及多源时空数据融合等技术发展亟需攻克的技术难点,并从无人机高精度数据采集、多类型载荷协同、5G 实时传输及智能灾害监测等方面展望了未来发展方向。 未来矿山地质灾害要向“多网融合+实时监测+智能作业+任务协同+全面感知+自主决策”的智能监测预警体系方向发展,需要多学科、多部门学者开展协同攻关,实现“产学研用”联动发展。

• 基于改进遥感生态指数的山西省及煤炭矿区生态环境分析

  李晶,李生财,郭伟,闫星光,张瑞

  遥感生态指数(Remote Sensing Ecology Index,RSEI)是目前生态监测评价中使用较为广泛的一种遥感指数,在矿区生态环境研究中也得到了大量应用。 但是其提出是基于城市区域的生态环境分析,对于黄河流域水土侵蚀易发区的适用性尚待研究。 黄河流域中游煤炭矿区高强度、大范围开采带来的局部地质环境、生态状况改变,更对该指数的适用性提出了挑战。 基于现有遥感生态指数并兼顾地域差异化特点,提出了一种改进型遥感生态指数(Modified Remote Sensing Ecology Index,MRSEI),即在顾及绿度( NDVI)、湿度( WET)、热度( LST)和干度( NDBSI)因子的同时,引入土壤侵蚀模型( The Revised Universal Soil Loss Equation,RUSLE),通过归一化运算获取土壤侵蚀因子(Erosion),并将该因子纳入生态环境质量分析中。 通过在谷歌云平台( Google Earth Engine,GEE)上计算 MRSEI 并将其应用于山西省及煤炭国家规划矿区,结果表明:① 与传统的 RSEI 相比,改进的生态指数 MRSEI 有效集成了绿度、湿度、干度、热度和土壤侵蚀 5 个生态因子的综合信息,可以更全面客观地揭示山西省及煤炭国家规划矿区生态环境及其变化;② 2000—2020 年,山西省的生态环境质量呈现先恶化后好转的趋势,空间分布特征主要表现为省域东南部生态环境质量较高,而西北、西南区域相对较低。

• 耦合多因子的地表生态状况指数在干旱半干旱区露天矿的应用效果评价

  包妮沙,李秋玥,杨天鸿,刘善军,齐迹

  矿区生态环境遥感动态监测是指导绿色矿山建设和生态恢复的重要基础。 耦合绿度、热度、干度、湿度、亮度多种生态因子的指数,如遥感生态指数( Remote Sensing Ecological Index,RSEI)、地表生态状况组成指数( LandSurface Ecological Status Composition Index,LSESCI)具有可视化、可扩展等优势,已被广泛用于矿区生态环境监测中,但地表生态状况指数在不同景观条件和露天开采模式下表征矿区生态环境的适宜性及差异性尚不明确,并且研究区多为单一矿区易忽略因生态环境背景差异导致的区域异质性。 因此,以新疆位于不同生态功能分区以及地形条件下的金宝铁矿区、黑山煤矿区和乌拉根锌矿区为研究区,基于长时间序列 Landsat 遥感影像提取绿度、热度、干度、湿度、亮度生态因子耦合构建 LSESCI、RSEI、改进遥感生态指数(Modified Remote Sensing Ecological Index ,MRSEI)及标准化遥感生态指数(Standardized Remote Sensing Ecological Index,RSEIs) 4 个地表生态状况指数,结合土地利用数据和 DEM数据,通过相关性分析、缓冲区分析、滑动滤波、Sen+MK 等多种方法综合分析,揭示了基于卫星遥感数据反演获取的地表生态状况指数表征不同生态功能区露天矿地表生态状况性能的差异性。 结果表明:① 不同地表生态状况指数与绿度、热度、干度、湿度、亮度各生态因子的平均皮尔森相关系数达到 0. 6 以上,其中 RSEI 指数对各生态因子拟合程度最好。 ② 结合土地利用数据和 DEM 数据,LSESCI 指数能够有效区分位于山前冲洪积扇区的金宝铁矿露天采区和原地貌裸土及山间谷地,不会过低估计生态环境质量,能够反映露天开采对生态环境的影响范围。 对于原地貌有低覆盖植被且存在土地盐渍化的研究区,如黑山煤矿区和乌拉根锌矿区,相比 MRSEI 和 RSEIs 指数,RSEI 指数与湿度、热度等生态因子相关性更高,不会低估研究区的生态环境质量。 ③ 基于 Sen+MK 时间序列分析算法和最优指数,对2005—2020 年各矿区的生态环境时空变化特征进行了分析,露天开采对研究区内生态环境质量“良”和“优”的土地影响不大,通过露天开采占用、挖损的土地主要为生态环境质量“中”的土地。 相比黑山煤矿区,金宝铁矿区和乌拉根锌矿区的生态环境质量显著下降区域面积小,通过复垦及生态恢复生态环境质量显著提高的面积比例高,其中乌拉根锌矿区复垦率为 34. 58%,金宝铁矿区复垦率为 20. 75%。

• 基于 LandTrendr 和 CCDC 算法的神东煤炭基地植被损毁识别对比分析

  李军,张艺藂,张彩月,谢慧真,张成业,杜梦豪,王雅颖

  煤炭基地是我国煤炭资源的集中产业地,面临着植被损毁区域大、损毁原因复杂多变的问题。 定量分析长时序植被损毁识别方法在煤炭基地的适用性,对当地生态环境质量监管具有十分重要的意义。 基于 Google EarthEngine 云计算平台的 Landsat 影像数据,从植被损毁识别、不同地表区域适用性、植被损毁时间 3 个方面,定量对比分析了 LandTrendr (LT)和 Continuous Change Detection and Classification (CCDC)算法在神东煤炭基地进行长时序(1990-2020 年)植被损毁识别中的适用性。 研究表明:① 在植被损毁识别上,LT 和 CCDC 算法总体精度分别为 73. 6%和84. 4%,识别效果较好。 ② LT 和 CCDC 算法都能较好地避免林地区域的错分误差。 但 LT 算法仅能识别露天采场区域部分植被损毁,遗漏误差较大,且基本无法识别到城市扩张所造成的植被损毁,而 CCDC 算法对这两类区域的识别效果较好。 在水体区域,LT 算法显著优于 CCDC 算法。 ③ LT 和 CCDC 算法识别损毁时间的误差在 1 a 内的结果分别占 95. 7%和 90%,损毁时间识别效果很好。 总体而言,相较于 LT 算法,CCDC 算法更适用于城市扩张明显、水体面积很少的神东煤炭基地植被损毁识别。 上述分析为神东煤炭基地生态环境质量监管提供了数据参考,更为两种算法在其他煤炭基地尺度的进一步应用提供了方法优选借鉴,但是两种算法均存在难以避免的局限性,未来需要研究一种能够准确自适应识别煤炭基地内大范围露天矿群植被损毁事件的新方法。

• 联合LiDAR 和高光谱数据反演矿山生态修复区植被地上碳储量

  唐佳佳,董婧,杨永均,许木桑,雷少刚,华夏

  准确评估矿区植被地上碳储量,可为矿区生态修复及其碳汇贡献估算提供科学依据。 利用无人机采集激光雷达和高光谱数据,分别建立乔、灌、草 3 种植物群落的地上碳储量估算模型,并在神东矿区大柳塔采煤沉陷生态修复区实现了应用与验证。 研究发现:仅利用高光谱数据反演乔、灌、草植物群落地上碳储量的精度 R2 分别为 0. 42、0. 43、0. 41,仅利用激光雷达数据反演乔、灌、草植物群落地上碳储量的精度 R2 分别为 0. 64、0. 44、0. 36,融合 LiDAR和高光谱两种数据反演乔、灌、草植物群落地上碳储量的精度 R2 分别达到 0. 87、0. 73、0. 72;LiDAR 和高光谱特征中的高度百分位变量和绿色指数分别与地上碳储量的相关性最高,对于提升地上碳储量的反演精度贡献最大,说明融合 LiDAR 和高光谱数据在反映群落形态结构和光合固碳特征方面的能力,可有效提高矿区植被地上碳储量的反演精度。 研究结果表明:融合 LiDAR 和高光谱数据,可以实现矿区复杂地形和植被配置下的植被地上碳储量估算,为矿区生态修复碳汇贡献评估提供支撑。

• 采空区—滑坡—泥石流链式灾害隐患综合遥感识别与评价

  焦润成,郭学飞,南赟,杨红磊,曹颖,王晟宇,闫驰,韩建锋,马晓雪,赵丹凝,倪璇,马驰

  地下开采易导致地面产生持续变形,并可能形成采空区—滑坡—泥石流链式灾害隐患,严重影响了采空区及周边地区居民和设施安全。 目前对于灾害链的研究大都基于已发生的灾害开展回溯分析,对于链式灾害隐患的识别和评估相对欠缺。 综合遥感技术能够有效识别地质灾害隐患,利用大比例尺航空摄影测量、时序 InSAR、机载LiDAR 等手段开展了北京西山东江沟滑坡隐患识别及链式灾害隐患分析。 发现东江沟内发育 10 处中型滑坡,滑坡体中上部普遍存在拉张裂隙,前缘发育崩滑,在 2016—2022 年间 LOS 方向的地表形变速率为 8. 1 ~ 30. 5 mm / a。 这些滑坡成为东江沟的主要物源,强烈影响了“崩塌、滑坡及水土流失严重程度” “松散物储量” “泥沙沿程补给长度” “河沟堵塞程度”等多项泥石流易发因子,使得东江沟暴发泥石流灾害的可能性由“中”提升为“大”。 研究表明:综合遥感技术在采空区—滑坡—泥石流链式灾害隐患识别中是有效且可靠的,能够为矿区及周边地区灾害防治提供技术依据。

• 基于 SBAS-InSAR 技术的关闭矿井地表多维形变时空监测与分析方法

  张连蓬,梁亮,陈炳乾,胡晋山,于洋,秦璐,余昊,杨家乐,杨宇

  矿井关闭后,煤岩体在应力、地下水等多种因素的作用下发生风化劣化、强度降低,将改变废弃采空区内破裂岩体的应力和承载能力,可能导致采空区地表发生二次形变或多次形变。 为探明矿井关闭后的地表形变规律,以徐州东部矿区为例,基于 SBAS-InSAR 技术,提出了关闭矿井地表形变时空监测与分析方法。 利用 2015 年 7 月6 日—2021 年 11 月 19 日的 171 景 Sentinel-1A SAR 数据,监测并分析了徐州东部矿区闭矿后 6 a 内的地表多维变形时空演化规律。 研究表明:关闭矿区内地表最大沉降速率为-33 mm / a,累计最大沉降量为-219 mm;最大抬升速率为 36mm / a,累计最大抬升量为 233 mm。 同时发现地表最大倾斜与曲率值分别达到 3. 6 mm / m 和-0. 19 mm / m2,已经超过了建筑物允许变形值,需要对其进行加固和保持持续监测;此外还发现权台矿地表以抬升为主,抬升面积 6 a 内增加了 9. 81 km2,旗山矿在闭矿后出现先下沉后抬升的过程,整体表现为抬升,面积由 8. 44 km2 上升至 15. 27 km2,其余 4个矿区以沉降为主。

• 无人机不同航线规划方案下露天矿山三维建模对比研究

  张艳博,路恒骁,梁鹏,姚旭龙,李群,于光远,李华

  基于无人机摄影测量技术获取露天矿山三维模型,对于矿山地质环境监测、边坡地质灾害调查及治理具有重要作用。 针对地形起伏落差较大的露天矿山,以单镜头四旋翼小型无人机为试验设备,采用基于 DSM 建立的仿地“之”字航线规划方案,并结合传统的定高“之”字及“井”字航线规划方案,构建了不同航线下的露天矿山三维模型。 从三维模型完整性、布设检测点两个方面分析模型精度,并对不同航线下构建的三维模型进行了评价分析。 研究表明:仿地“之”字和定高“之”字、“井”字 3 种航线规划方案均能获取完整的露天矿山三维模型;采用仿地“之”字航线得到的模型纹理、细节、颜色、信息丰富度以及模型精度均优于传统的定高“之”字和“井”字航线;相比传统定高“之”字航线和“井”字航线,仿地“之”字航线是在地形起伏、落差较大的露天矿山地区进行无人机矿山建模的最优航线规划方案。 仿地“之”字航线规划方案提高了露天矿山三维模型精度,对于矿山边坡灾害预警和灾害调查工作具有重要参考意义。

• 融合 SBAS-InSAR 与 GS-LSTM 的尾矿库沉降监测与预测

  李如仁孙加瑶

  尾矿库作为一种危险源,需对其进行长期监测及预警,但目前针对尾矿库的监测方法费时费力且预警模型较少,为此提出了一种基于小基线集(SBAS-InSAR)技术、长短期记忆( LSTM)神经网络以及网格搜索( GS)算法相结合的尾矿库沉降预测模型,实现了尾矿库沉降监测与预测的一体化。 首先,以 60 景 Sentinel-1A 影像作为数据源,采用 SBAS-InSAR 技术监测鞍山市西果园尾矿库动态沉降过程,获取该尾矿库 2018—2020 年内时间序列沉降信息,将其与 GPS 技术获取的测量结果进行对比,发现时序 InSAR 监测精度较高。 然后将降雨量与沉降量关联分析,得到尾矿库沉降的波动规律,构建 LSTM 神经网络沉降预测模型,再利用 GS 算法将模型中的超参数进行全局寻优。 最后将监测数据划分为训练集与测试集,与传统预测模型进行对比。 试验结果表明:GS-LSTM 模型在西果园尾矿库沉降预测中呈现出了较好的预测精度,3 个测试点中最大平均绝对误差(MAE)为 2. 51 mm,最大均方根误差(RMSE)为2. 90 mm,可以较为精准地反映出具有尾矿库沉降特点的波动和趋势,为尾矿库灾害预警及治理提供了理论依据。

• 适用于露天矿时序形变监测的优化DS-InSAR 技术

  李鸣庚,张书毕,高延东,李世金,张艳锁,贾义琨,孔令辰

  露天矿形变监测对矿区安全开采具有重要意义。 针对常规监测手段存在的效率低、成本高、难以获取某一地区内露天矿区大范围、长时序的地表形变特征的问题,提出了一种采用复相干矩阵分解法进行相位优化的优化分布式目标 InSAR(Distributed Target Interferometric Synthetic Aperture Radar,DS-InSAR)时序地表形变监测方法。 该方法在通过快速同质点识别算法 FaSHPS(Fast Statistically Homogeneous Pixels Selection,FaSHPS)提取同质像元的基础上,采用复相干矩阵特征值分解法实现相位优化,融合永久散射体( Persistent Scatterers,PS)获取时序地表形变信息。利用 50 景 Sentinel-1A SAR 影像,获取了 2020 年 1 月—2021 年 8 月辽宁省鞍山地区齐大山矿、大孤山矿、鞍千矿 3 个矿区的时序地表形变特征。 结果表明:监测时段内大孤山矿、齐大山矿与鞍千矿共存在 5 处形变区,最大累积形变量为-493. 43 mm,各形变区时序形变特征与露天矿开采活动高度相关;与常规时序 InSAR 技术相比,该技术有效提高了获取的同质像元密度及可靠性,获取的监测点数量是后者的 1. 253 倍,点位空间分布更为均匀,获取的形变场更加完整;两者相同点位形变量监测结果的相关系数为 0. 855 6,证明所采用的 DS-InSAR 技术可靠性较高,能够较好地实现对露天矿区高精度、大范围、长时序的地表形变监测。

• 基于 InSAR 技术的开采沉陷影响边界划定方法

  杨泽发马泽林乔思宇

  开采沉陷影响边界(沉陷边界)是地表建(构)筑物损害鉴定的重要依据。 传统沉陷边界划定方法大都依赖于矿区地面实测沉降或地下开采进度等资料,对于缺乏地表实测资料的矿区则难以采用传统方法划定沉陷边界。 合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术可通过存档的 SAR 影像“回溯”矿区高空间分辨率历史变形信息,为不依赖矿区实测资料的沉陷边界划定提供了新契机。 然而现有的 InSAR 沉陷边界划定方法通常以忽略地表东西向和南北方向水平移动的矿区 InSAR 沉降为基础,采用下沉 1 cm 等值线作为阈值划定沉陷边界。 该方法未顾及 InSAR 观测误差差异,导致其划定的沉陷边界可靠性不高,容易“误导”开采损害鉴定。 为克服该局限,提出了一种全新的基于 InSAR 技术的开采沉陷影响边界划定方法。 首先,仅忽略 InSAR 不敏感的南北向水平移动分量,通过融合升降轨 InSAR观测值获取矿区历史沉降,提高 InSAR 沉降监测精度;其次,以非形变区监测值为样本自适应评估 InSAR 开采沉陷估计值的整体精度;然后以不同的置信区间为指标选取等值线阈值,并据此划定矿区沉陷边界;最后通过模拟试验和唐山某矿区的真实数据试验进行了方法验证。 试验结果表明:以 99%置信区间(约 2. 58 倍 InSAR 沉降标准差)为阈值划定的 InSAR 沉陷边界与参考边界较为接近。

• 融合 SBAS-InSAR 技术与 TSO-LSTM 模型的矿区地表沉降预测方法

  肖海平,夏益强,刘小生,陈兰兰

  矿区由于重工业器械的使用和采矿活动频繁,其岩层和地表容易发生沉陷和变形,快速、准确地分析、预测地表沉降是实现高效防灾减灾、推进绿色矿山建设的重要手段。 针对现有预测模型监测点过少、多源数据难以获取以及网络模型超参数难以确定等问题,提出了一种基于金枪鱼群(Tuna Swarm Optimization,TSO)优化长短时间记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络模型超参数的深度学习预测方法,利用多个高相干性点的沉降时序实现矿区的精准预测。 利用 SBAS-InSAR 技术处理 50 景覆盖德兴铜矿区的 Sentinel-1 A 升轨 SAR 影像,获取了该区域 25 465个高相干性点的沉降时间序列。 利用 TSO 算法优化 LSTM 网络模型超参数,寻找出最适合该矿区沉降时序预测的LSTM 网络模型,并使用优化后的 LSTM 网络模型分区域对沉降区开展沉降时序预测并计算预测精度。 研究表明:使用 TSO 算法优化 LSTM 网络模型超参数是有效的,优化后的模型均方根误差至少降低了 20%,平均绝对值误差至少降低了 35%,预测均方根误差不超过 2 mm,预测平均绝对误差不超过 3 mm,模型平均预测精度超过 95%。 所提方法为确保安矿区全安全生产,实现科学防灾、减灾提供了技术支持。

• 矿区全尺度梯度地表形变监测的 LEV-InSAR 模型

  王羽,王磊,李靖宇,江克贵,李世保,杨科,刘洪江

  针对合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术无法准确提取矿区大梯度地表形变信息这一问题,提出了一种融合水准数据的 D-InSAR 矿区全尺度梯度地表形变监测方法( Differential Interferometry Synthetic ApertureRadar Method Based on Leveling Data Fusion,LEV-InSAR),并以山西省长治市霍尔辛赫矿区 3501 工作面作为试验区域,以 9 景哨兵 1 号影像和部分同时期水准数据作为研究数据,采用 LEV-InSAR 模型对该区的地表形变进行了监测。试验结果表明:LEV-InSAR 模型监测结果与观测线水准实测结果基本吻合,累计下沉误差最大为 41 mm,其倾向线和走向线水准观测点均方根误差分别为 10. 2 mm 和 14. 9 mm,平均相对误差分别为 14. 4%和 26. 6%。 LEV-InSAR 模型在一定程度上恢复了研究区内大梯度形变区域的形变量,实现了矿区全尺度梯度地表形变监测,验证了该监测方法的可行性和适用性。

• 特征区域最近点迭代地表移动分析算法

  蔡来良,康洪跃,杜庄,张志斌

  为了获取人员难以到达的陡坡、悬崖等危险地形的地表移动和变形值,采用三维激光扫描技术对其进行精细测量,结合点云特征区域提取和最近点迭代(Iteration Closest Points,ICP)算法,对点云分析方法进行了深入研究,提出了特征区域最近点迭代地表移动分析算法(Surface Movement Analysis Algorithm Based on Feature Region Iteration Closest Points,FRICP)。 该算法通过点云滤波处理,实现地面点和植被点有效分离;在此基础上,将法向量和植被高程信息相结合,提取点云中的特征点;再对同一区域地面特征点进行聚类分析,形成特征区域;然后建立球形搜索区域及特征度量指标,匹配多期同名特征区域;最后使用 ICP 算法对同一地点不同时期的观测点云进行计算,利用获得的坐标变换参数求取地表移动值。 采用某矿开采沉陷区山坡移动监测数据进行了算法验证,结果表明:FRICP 算法可以准确获取山地边坡的移动和变形值,与人工精确判读结果相比,三维坐标最大偏差为 12 mm,最小偏差为 3 mm。FRICP 算法可同时计算地表下沉和水平移动值,为利用三维激光扫描技术分析山地边坡地表移动提供了新思路,可为山区开采沉陷监测等领域提供技术支持。

• 角柱形掏槽孔布置及毫秒延时爆破效果分析与应用

  段宝福,柴明星,张正欣,孙宗军

  角柱形掏槽在提高巷道爆破进尺方面起到了主要作用,因此对角柱形掏槽爆破参数进行深入分析,能够更好地提高巷道掘进效率。 结合补偿空间理论和经验公式确定了最适宜孔间距为 179 mm,并运用 LS-DYNA 数值模拟软件建立多种数值计算模型,对岩巷掘进中角柱形掏槽的孔间距、掏槽孔布置和延时段数等参数进行了分析。结合数值计算和现场爆破效果综合分析,得出最适宜孔间距为 170 mm,最优布孔方式为两段毫秒延时起爆模型 4,最优起爆方式为两段毫秒延时起爆。 应用最优参数的新方案对比旧方案发现:爆破进尺增加了 0. 7 m,炸药单耗降低了0. 11 kg / m3,合速度峰值振动速度平均减少了 0. 12 cm / s。 研究表明:新方案不仅能够提高掘进效率和经济效益,还能减少振动带来的影响,保障巷道掘进安全施工。 研究结果可为角柱形掏槽爆破参数优选提供参考,对于类似施工条件的爆破方案设计具有一定的指导意义。

• 基于工业互联网的露天矿数字孪生建模系统和方法

  姚江,王智强,侯卫钢,毛明革,王润,李璐

  并行推进、融合发展是我国推进智能制造的技术路线,云技术和工业互联网是支撑新一代智能制造的基础。 提出了基于工业互联网的露天矿数字孪生建模系统和方法,能够实现采矿一块屏,对地质、测量、设计、到采矿生产环节的生产、安全、设备能耗、铁运生产等方面进行一体化集成,所有采矿生产过程都可以通过露天矿数字孪生模型完成,最终形成智慧矿山整体解决方案。 露天矿数字孪生是以工业互联网为基础基于现实世界露天矿采场而创建的虚拟世界的模型,包括端、边、网、云 4 层系统,结合采场基础设施、采矿设备以及生产运行数据与三维数字地质系统,呈现三维露天矿采场。 通过在鞍钢矿业齐大山铁矿为期 1 a 的示范应用,推动了管理体制变革,突破了传统层级管理架构,实现了垂直管理,提高了管理效率,在生产组织环节,实现了数据融合应用、业务融合系统,生产管理效率提升了 30%以上,直接经济效益 2 920 万元,为增强企业竞争力提供了有力支撑。

• 基于模糊 DEMATEL-ISM 的高铁采空区地基注浆治理影响因素研究

  苑东亮贺琳黄铭任连伟

  高速铁路下伏采空区地基注浆治理的有效性是高速列车安全运行的关键。 针对采空区的复杂性、注浆工程的隐蔽性及注浆效果难控制等问题,根据国家及地方规范文件、期刊文献和实证研究成果等 3 方面的基础资料,结合问卷调查和专家访谈方式构建了高速铁路采空区地基注浆治理影响因素体系。 通过模糊 DEMATEL 方法研究影响因素之间的关联强度并识别关键因素,进一步基于 ISM 方法分析影响因素间的相互作用关系,建立层次结构模型。研究表明:注浆材料及性能是高铁采空区地基注浆治理的主要影响因素,对注浆效果作用程度最大;岩体基本质量和注浆材料及性能对注浆效果产生直接影响;开采方式、开采深度和煤层倾角等是注浆治理的深层因素;重复采动是影响注浆治理的最根本和最关键的因素。

• 超低品位磁铁矿矿岩破碎能耗优化研究

  杜广盛,武海龙,高云峰,陈世江

  低品位矿山的矿岩破碎能耗问题是绿色矿山建设中节能减排的重要环节。 经典破矿理论中矿岩质量和矿石破碎粒径比是能耗的两个主要影响因素。 基于内蒙古地区某露天矿实际情况,为精准有效地降低矿岩破碎能耗,结合破碎功耗学说,采用实验室测得矿岩力学参数 b 对矿岩质量进行定量化分析并计算出能耗比,利用不同适用性的能耗公式对多级破碎能耗进行求解,从而分析在各个破矿工序中不同力学性质和粒度的矿岩破碎能耗指标。 结果表明:该矿山围岩与矿石力学性质有较大差异,引入力学性质参数 b 可以有效地表征出能耗差异,提供了优化能耗的依据。 针对力学性质差异较大的岩石可以分离后再破碎;在破矿设备和矿岩质量稳定且有多级破碎需求时,矿岩每次破碎粒度差异不宜过大,矿岩初次破碎应至 125 mm 粒径,后续多级破碎粒度比为 40%时能耗较低。

• 某难选次生富集带含铜硫铁矿综合回收试验研究

  朱国庆吴磊杜淑华夏亮余长军

  某次生富集带硫铁矿含 S 28. 73%、Cu 0. 61%。 该矿金属矿物以黄铁矿和白铁矿为主,含少量的铜蓝、辉铜矿、蓝辉铜矿、黄铜矿、黝铜矿、斑铜矿等含铜矿物;脉石矿物以石英和方解石为主。 对该矿进行铜物相分析,铜矿物以硫酸铜为主,其次为次生硫化铜及少量原生硫化铜。 硫酸铜遇水易溶解,产生大量铜离子,在浮选过程中会活化黄铁矿造成铜硫分离困难。 同时次生铜矿物不仅易于过磨而增加铜在尾矿中的损失,而且容易罩盖在黄铁矿表面造成铜硫分离更加复杂。 为了更好地回收该矿中的铜,试验采取水洗+铜优先浮选的方案,通过水洗优先回收硫酸铜中的铜,再对水洗浸渣进行铜优先浮选,回收硫化铜矿物。 研究结果表明:① 对该矿进行水洗试验,能有效地回收硫酸铜中的铜,铜回收率为 47. 30%;② 水洗浸渣在磨矿细度为-0. 074 mm 占 70%、石灰用量为 3 000 g / t、硫化钠用量为3 000 g / t、水玻璃用量为 3 000 g / t、亚硫酸钠用量为 1 800 g / t、BK404 用量为 30 g / t 的条件下,进行闭路浮选流程处理,最终获得铜精矿 Cu 品位 14. 45%,Cu 回收率 46. 94%;硫精矿 S 品位 46. 10%,S 回收率 96. 22%。 通过试验研究,该矿铜硫矿物均得到合理回收,研究结果为该类型铜矿资源的有效回收提供了借鉴。

• 提高铜锌铁矿石中伴生金银指标的试验研究

  王朝,杨延宙,谢兰馨,冯媛媛,许永伟,赖春华

  某铜锌铁多金属矿含铜 0. 58%、锌 1. 44%、全铁 34. 96%、金 0. 21 g / t、银 5. 91 g / t。 铜、锌主要以硫化矿形式存在,因此在保证铁铜锌较好指标的基础上采用新型药剂回收伴生金银。 采用“优先选铜,选铜尾矿选锌”的浮选工艺,在磨矿细度-0. 074 mm 占 75%,8250 为铜新型捕收剂,8194 为锌新型捕收剂,石灰、硫酸锌、亚硫酸钠、硫酸铜作为常规调整剂。 闭路试验可获得含铜 20. 801%、铜回收率 88. 92%的铜精矿,含锌 50. 86%,锌回收率 75. 82%的锌精矿,铜精矿金回收率为 48. 03%,银回收率为 71. 16%。 铜回收率比原工艺提高 7. 44 个百分点,金、银均已达到计价标准且回收率较原工艺分别提高 9. 64 个百分点和 20. 76 个百分点,进一步减少了资源浪费,增加了企业效益。

• 滇中某沉积黏土型锂矿焙烧—酸浸工艺提锂试验研究

  石贵明,周意超,陈海蛟,官科成,陈永金

  为回收滇中某黏土型锂矿中的锂,针对锂品位 0. 07%的样品,开展焙烧—酸浸工艺优化试验。 结果表明,适宜的工艺参数为焙烧温度 600 ℃ ,固液比 1 ∶20 g / mL,浸出时间 120 min,浸出温度 90 ℃ ,搅拌速度 200 r / min,H2O2(质量浓度 2%)用量 10 mL,柠檬酸浓度 1. 6 mol / L,在此条件下,锂浸出率达 84. 13%。 XRD 及 SEM 分析结果表明,样品中主要矿物结构未被破坏,锂通过离子交换浸出到溶液中。 柠檬酸酸浸效果与无机酸、盐类浸出剂等相当,同时还具有浸出液酸性弱、对设备腐蚀性小、对环境影响小等优点。 研究结果可为该类型锂矿的利用提供一定的技术参考。

• 水包油型乳化柴油制备及其对辉钼矿浮选的强化

  王森王志远宛鹤张崇辉薛季玮卜显忠

  柴油是浮选辉钼矿的常用捕收剂,但在矿浆中分散性差,影响其捕收效果。 采用超声法制备水包油型乳化柴油,油水质量比为 1 ∶10,以聚氧乙烯月桂醚为乳化剂,乳化剂用量为油、水总质量的 1. 5%,超声功率为 300 W,超声时间为 2 min。 制备的乳化柴油用于辉钼矿粗选,可得到 Mo 品位和回收率分别为 7. 71%、86. 72%的钼精矿,相较原柴油精矿 Mo 品位提高 0. 19 个百分点,Mo 回收率提高 3. 44 个百分点。 超声乳化提高了柴油在矿浆中的分散性,乳化剂的添加则保证了乳化柴油的稳定性,从而有效提高了辉钼矿浮选指标。

• 粗粒辉钼矿水力浮选预抛尾试验研究

  张博爱,陈湘根,晁彦德,陈天修,曹亦俊,李国胜,李超

  传统泡沫浮选粒度上限低,仅为 150 μm 左右,常规全粒级磨矿—浮选工艺能耗高、分选效率低。 针对此问题,开发了粗颗粒水力浮选预抛尾技术,大幅提高分选粒度上限至 1. 0 mm,有助于降低后续磨浮成本,提高分选效率。 以河南栾川地区的辉钼矿( -1. 0 mm)为研究对象,重点考察表观水速、表观气速、床层高度、进料高度、进料速度等工艺参数对粗粒辉钼矿分选效率的影响。 结果表明:表观水速、表观气速及床层高度对水力浮选影响较大,而进料速度、进料高度对水力浮选影响相对较小。 最适宜水力浮选条件下尾矿 Mo 品位低至 0. 006%,低于选厂浮选尾矿品位,抛尾率高达 41. 78%,表明粗粒辉钼矿水力浮选预抛尾效果良好。 通过分析各条件下水力浮选精、尾矿粒度分布,发现精矿平均粒径小于尾矿平均粒径,分级现象明显,结合表面暴露率结果分析,表明粗粒钼矿水力浮选指标为粒度分级与界面分选共同作用结果。

• 典型有机抑制剂在萤石和方解石浮选分离中的作用机制及其应用

  路倩倩,韩海生,陈占发,李文恒,许道刚,穆迎迎,刘若华

  方解石是碳酸盐型萤石矿主要的伴生矿物之一,其与萤石的高效浮选分离是萤石资源高效开发利用的关键。 系统研究了草酸、酒石酸、柠檬酸、聚丙烯酸、单宁酸等典型有机抑制剂对萤石和方解石浮选行为的影响,分析抑制剂结构组成对抑制活性的影响规律。 结果表明,草酸、酒石酸、柠檬酸可有效抑制萤石,实现萤石与方解石的反浮选分离;聚丙烯酸、单宁酸可有效抑制方解石,且单宁酸在萤石表面仅为物理吸附,而方解石表面为化学吸附,有利于实现萤石与方解石的正浮选分离。 针对高钙萤石资源提出了反浮选脱方解石—强化萤石与方解石浮选分离的两段浮选新工艺,应用于湖南某高钙萤石矿山(萤石 36. 82%,方解石 18. 75%),获得萤石精矿品位 91. 73%、回收率79. 95%,为高钙萤石资源的开发提供了全新的解决方案。

• 新型捕收剂浮选石英型低品位萤石矿试验研究

  黄健,彭伟,李武斌,王振杰,刘安荣

  传统脂肪酸类捕收剂水溶性较差,低温条件下对萤石的捕收效果不佳。 针对贵州某石英型低品位萤石矿,开发了新型捕收剂 LY13,通过条件试验确定适宜的药剂制度为:Na2CO3 用量 300 g / t,水玻璃用量 600 g / t,LY13用量 600 g / t。 经“1 粗 6 精 1 扫”闭路试验流程,获得了 CaF2 品位 98. 46%、回收率为 80. 75%的萤石精矿。 研究结果可为同类型萤石资源的开发利用提供有益参考。

• 三聚磷酸钠对微细粒嵌布磁铁矿磨矿效果的影响

  周文波,朱照强,王永刚,徐敏,彭畅,彭宇

  为探究三聚磷酸钠对磁铁矿磨矿效果的影响,以新疆某微细粒嵌布磁铁矿石为研究对象,三聚磷酸钠为助磨剂,进行二段磨矿助磨剂条件试验,同时结合粒度分析、SEM、FTIR、矿浆黏度等检测结果,对三聚磷酸钠的助磨机理进行了探究。 结果表明:在试验给定的相同磨矿条件下,加入 1 kg / t 三聚磷酸钠可使磨矿产品中-30 μm 含量提高 12. 65 个百分点,-30 μm 粒级比生产率和磨矿效率分别提高了 36. 36%和 34. 54%,同时磨矿产品中磁铁矿的解离度提高了 5. 81 个百分点,磁选精矿的品位提高了 2. 55 个百分点。 三聚磷酸钠通过降低矿浆的黏度、改变矿粒表面的吸附特性、减少矿粒表面吸附的微细矿粒、增加矿粒表面的微细裂隙等方式促进磁铁矿颗粒的粉碎,提高了磨矿效率。

• 硫酸熟化硫粉还原电解锰阳极渣制备四氧化三锰工艺研究

  彭商权刘剑韦玉红章聪华肖佳俊颜文斌

  为探究绿色高效的还原浸出体系,以电解锰阳极渣为原料,硫粉为还原剂,采用浓硫酸熟化后浸出锰,浸出液经浓缩、除杂后,通过碳酸盐沉锰—焙烧法制备得到四氧化三锰。 结果表明:在熟化温度为 125 ℃ ,酸固体积质量比为 0. 8 mL / g,熟化时间为 20 h,硫粉/ 锰阳极渣质量比为 0. 18 g / g,浸出时间为 1 min 的条件下,阳极渣中锰的浸出率可达 96. 15%;使用除杂后的浸出液制备得到的四氧化三锰颗粒均匀,呈疏松多孔结构,其锰含量达到 71. 81%。硫酸熟化硫粉还原浸出与常规硫粉湿法还原浸出工艺相比,反应时间大幅缩短、浓硫酸用量大幅减少,有效地实现了锰、铅分离,且采用硫粉作为还原剂,成本低廉,还原过程无二次污染。 研究结果对电解锰阳极渣的资源化利用具有一定的参考价值。

• 瓦斯灰协同氧催化脱硫体系中锌的浸出动力学研究

  钟莹莹,谢兵华,杨学金,王访,高冀云,马林转,刘天成,贾丽娟

  为了分析瓦斯灰湿法脱硫工艺中锌浸出过程的动力学,以云南某高炉瓦斯灰为原料进行脱硫浸出锌试验,分别考察了反应温度、搅拌速度、进口 SO2 浓度和进口流量对锌浸出率的影响,研究了锌的浸出动力学。 结果表明:在反应温度为 40 ℃ 、进气流量为 400 mL / min、搅拌速度为 600 r / min、进口 SO2 浓度为 3. 0 g / m3 的条件下,保证高脱硫率的同时锌的浸出率达到 44. 6%;在 25~ 60 ℃条件下,反应表观活化能 Ea = 23. 4 kJ / mol,表明瓦斯灰脱硫中锌浸出过程遵循收缩核模型,过程受混合控制,采用半经验模型描述该过程,得到搅拌速度,进口 SO2 浓度和进气流量的反应级数分别为 0. 385 7、0. 175 69 和 0. 488 93,建立了半经验动力学方程。

• 胶东深部金矿三维成矿预测及巨大的资源潜力

  宋明春,周明岭,鲍中义,温桂军,李世勇,范家盟,杨真亮,贺春艳,高美霞,王洪军,王永庆,李瑞翔

  我国重要矿产资源严重短缺,深部找矿成为解决资源危机的必然选择,深部矿产资源预测则是深部找矿的前提和基础。 然而,深部矿床埋藏深度大,主要根据地表物化遥和地质信息进行成矿预测的常规方法已不适用于深部成矿预测,三维成矿预测是解决深部找矿靶区圈定难题的关键方法。 胶东是具有世界影响的金成矿区,深部找矿成果和勘探深度位居国内前列,对其进行三维成矿预测具备得天独厚的条件,对于推动我国深部找矿具有重要的示范作用。 简要介绍了胶东三维成矿预测的方法、依据和预测结果。 主要采用地质和地球物理相结合的方法建立了胶东区域三维地质模型,采用钻探与地球物理相结合的方法建立了主要金矿床集中区的三维地质模型。 根据三维空间上的金矿断裂控矿规律,提出了基于阶梯成矿模式、重点根据断裂倾角梯变和缓倾角段控矿规律的深部找矿靶区预测方法和基于控矿断裂浅部资源量的深部金矿资源潜力预测方法。 根据胶东区域三维地质模型和深部地球物理探测结果,圈定了 3 处找矿新靶区;根据金矿床集中区三维地质模型,提取了断裂缓冲区、断裂倾角、断裂表面变化率、矿体等间距分布等特征变量,在焦家断裂和三山岛断裂圈定了 5 处深部找矿靶区;根据三山岛、焦家、招平 3 条控矿断裂-2 000 m 标高以浅已探明的金资源量,预测三者-2 000~ -5 000 m 深度金资源量达到 3 377~ 6 490 t,认为胶东金资源总量有望超过万吨目标。 新的预测成果,揭示了胶东地区令人振奋的深部金矿资源潜力,为进一步开展深部找矿奠定了基础。

• 基于科学钻探技术的老湾金矿带金成矿机制研究

  陈建立,郭鹏,陈英男,赵焕,魏从玲

  老湾金矿带位于秦岭—桐柏—大别造山带中部,是近年来发现的超大型金矿床。 为进一步探索深部第二找矿空间,实施了老湾金矿 3 006. 42 m 科学钻探。 钻探穿透地表花岗岩后在深部又发现隐伏花岗岩体,两岩体在空间上毗邻,通过元素统计分析方法对两岩体进行了元素丰度及分布特征、相关性分析、R 型聚类分析和因子分析研究,发现老湾花岗岩和老湾隐伏花岗岩的元素丰度均高于中国二长花岗岩的平均值,且老湾隐伏花岗岩体明显高于老湾花岗岩体。 两岩体具有不同的元素组合特征,老湾花岗岩的元素分布较均匀,而老湾隐伏花岗岩的元素分布离散程度较悬殊且 Au、W、Mo 局部高度富集,具备形成钼钨矿(化)体的条件。 老湾隐伏花岗岩的 Au、Bi 具有高度相关性,受同一地质因子控制,并具有幔源成因特点,表明老湾隐伏花岗岩与金成矿关系密切,为老湾地区金成矿提供了物质来源。 老湾金矿是处在秦岭—大别造山带构造背景下,受早白垩世大规模岩浆活动影响的产物,深源幔源岩浆热液为金成矿提供了主要的金铋物质来源及流体。

• 赤铁矿渣—煤泥铁碳基复合材料的制备及除Cr(Ⅵ )性能研究

  杨慧芬,姜美苓,高春庆,冯筱迪,周轶臣,李萱

  为探究赤铁矿渣和煤泥的高附加值利用途径,通过高温还原法制备铁碳基复合材料并将其用于 Cr( Ⅵ )的吸附研究,利用 SEM-EDS、XRD 及 XPS 进行吸附机理研究。 结果表明,所制材料主要含 Fe、C、S 3 种元素,其摩尔比为 24 ∶62 ∶14。 Fe、C 元素构成铁碳基复合材料的基本结构,FeO、FeS 和 Al2O3·SiO2 不均匀地镶嵌在复合材料的结构中。 这种材料对水中 Cr(Ⅵ)具有较好的去除性能。 在 Cr(Ⅵ )初始浓度 100 mg / L、初始 pH = 2 的溶液中,投加 3 g / L铁碳基复合材料,25 ℃振荡反应 60 min,水中 Cr(Ⅵ )的去除率可达 99. 87%,材料的最大吸附量可达 86. 88 mg / g。 水中 Cr(Ⅵ)的去除,是因为 Cr(Ⅵ)能与铁碳基材料表面的 Fe 发生还原反应生成 Fe2+和 Cr( Ⅲ ),再进一步与材料表面OH-、S2-结合生成稳定的 FeCr2O4 和 FeCr2S4,沉积在铁碳基材料表面。 以上研究为赤铁矿渣和煤泥制备铁碳基复合材料及其应用提供了理论和技术指导。

• 底泥陶粒曝气生物滤池处理生活污水的试验研究

  陈佳慧,蔡德所,散剑娣,谢紫珺,郭一恒

  为探究底泥陶粒滤料和市售陶粒滤料对曝气生物滤池( BAF)效能的影响,构建了底泥陶粒曝气生物滤池(SSC-BAF)和市售陶粒曝气生物滤池(CTC-BAF)对比试验体系,考察了 BAF 启动挂膜、不同水力停留时间对生活污水中 COD、NH3-N、TP 去除效果的影响。 结果表明,底泥陶粒表面粗糙,孔隙性较好,比表面积较大,生物附着性较强,适于作微生物的载体。 微生物在底泥陶粒滤料上挂膜成功仅需 12 d,且 SSC-BAF 对 COD、NH3-N、TP 的去除率比CTC-BAF 分别提高了 9. 19、7. 55、11. 42 个百分点。 水力停留时间对 BAF 系统去除 COD、TP 有较大影响,对 NH3-N 的去除影响较小。 当水力停留时间为 22 h 时,SSC-BAF 对 COD、NH3-N、TP 的去除效果均优于 CTC-BAF,平均去除率分别为 77. 24%、71. 21%、73. 92%。 以河道底泥为原料制备的陶粒可用作 BAF 滤料,底泥陶粒滤料对 BAF 效能的提升更显著。

• 聚丙烯酸盐复合电解锰渣胶凝材料的防渗性能研究

  黄先杰,王玥,周珏,黄代宽,曹阳,张大斌

  构建性能优异的胶凝体系是固废填埋场渗漏原位修复的关键技术。 采用新型两步水溶液聚合法制备聚丙烯酸盐复合电解锰渣固结体,考察固结体的抗压性能、抗渗性能及耐腐蚀性能,利用电镜扫描( SEM)、能谱仪(EDS)表征形貌及成分分析,揭示聚丙烯酸盐复合电解锰渣胶凝体系的防渗机理。 试验结果表明:复合胶凝固结体是多重交联网络结构聚合体,表面光滑、平整、密实,具有比单一组分丙烯酸钠更优异的抗压性能、抗渗性能及与混凝土相当的耐腐蚀性能;聚丙烯酸盐的阴离子—COO-与电解锰渣中的 Mn2+、Fe3+、Al3+等带正电的阳离子通过配位键作用,聚合成具有多重交联网络结构的胶凝体系,胶凝体系的分子链吸附力增强,扩张受到束缚,致密而厚实的胶凝表面提高了聚丙烯酸盐的防渗性能,电解锰渣中的硬质相棒状 CaSO4 空间交错地嵌于聚合胶凝体中,可作为骨架支撑结构增加机械强度。

• 硅锰渣复合粉煤灰制备免蒸压加气混凝土

  孙鑫蕊,王学志,辛明,贺晶晶

  以不同取代率的硅锰渣复合粉煤灰作为硅质原料,采用免蒸压工艺制备加气混凝土,对比了不同掺量的硅锰渣对免蒸压加气混凝土干密度、含水率、吸水率、抗压强度等性能的变化规律;对性能指标进行无量纲处理,建立免蒸压加气混凝土的性能指标多因素影响回归模型,通过偏相关性分析,得到不同性能指标与自变量的相关性程度;并采用扫描电镜(SEM)对不同配合比加气混凝土的内部微观形貌及孔结构进行分析。 结果表明,随硅锰渣掺量的增加,加气混凝土干密度增大,而含水率、吸水率变化幅度相对较小,抗压强度则随硅锰渣及硅灰掺量增加及水胶比的变化而呈现不同的趋势;随硅锰渣掺量的增加,加气混凝土水化产物中托贝莫来石晶体数量减少,气孔多呈现连通状态或扁平状态;当粉煤灰与硅锰渣质量比为 3 ∶1 时,加气混凝土抗压强度最高;在硅锰渣掺量为 100%,水胶比为0. 35 时,试件仍能满足 A5. 0 级要求,从绿色环保及综合利用大宗固废的角度考虑,在制备加气混凝土过程中,尽量大程度掺加硅锰渣是可行的。

• 硅酸钙板质废弃物处理含铅污水及土壤试验

  杨云平,任子杰,高惠民,王康,李建德

  硅酸钙板固体废弃物中通常含有托贝莫来石,在污水处理和土壤改良剂制备方面具有潜在应用价值。分别以抛光粉和废弃硅酸钙板为原料制备吸附剂和土壤改良剂,通过吸附—脱附和土壤重金属固化试验探究其对含铅污水和铅污染土壤的处理效果。 结果表明:① 废弃的硅酸钙板和抛光粉的主要成分为托贝莫来石,二者对溶液中Pb2+均有较好的吸附效果且不易脱附,其中抛光粉吸附剂对 Pb2+的吸附容量为 264. 84 mg / g,废弃硅酸钙吸附剂对Pb2+的吸附容量为 275. 12 mg / g。 ② 2 种改良剂对土壤中 Pb2+的固化效果良好,若提高相互之间的接触,改良效果有望进一步提高。 ③ 2 种改良剂均可以降低土壤容重,同时使土壤水分蒸发加快。 研究结果可为硅酸钙板废弃物的消纳利用提供有益参考。