2018年, 第28卷, 第1期　刊出日期：2018-01-25

  

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Structural Materials
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  应变速率对1050工业纯铝组织演变及热稳定性的影响

  杨 扬,王君良,陈亚东,胡海波

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 1-8.

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  采用分离式Hopkinson压杆和Instron-3369力学试验机对1050工业纯铝进行动态和准静态单向压缩实验，随后变形试样在423~523 K(150~250 °C)保温1 h。透射电子显微镜(TEM)观察表明，动态/准静态单向加载后均获得了拉长片层状组织，并且应变速率越高，变形组织中位错密度越高。在423~523 K范围内，准静态加载试样结构更为稳定，晶粒没有显著长大。但是，经523 K (250 °C)、1 h退火后，动态加载试样变形组织已经被完全再结晶组织取代，平均晶粒尺寸急剧增大至4.7 μm。结果表明，准静态加载试样退火过程中的组织演变机制为传统的非连续再结晶机制，而动态加载试样退火组织演变行为为晶粒连续粗化过程，即连续再结晶。
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  直接冷却铸造法制备的三层6009/7050/6009铝合金复层板坯的变形和热处理能力

  闫光远,毛 丰,曹志强,李廷举,王同敏

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 9-19.

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  采用一种新的直接冷却铸造方法制备三层6009/7050/6009铝合金复层板坯。为了研究该复层板坯的塑性变形和热处理行为，对铸态6009/7050/6009复层板坯先后进行均匀化退火、热轧、固溶和时效处理。实验结果表明，在最佳的实验参数下，7050合金和6009合金实现了良好的冶金结合。当对退火态样品进行压下量为55%的热轧处理时，其包覆率明显降低，但随着压下量的继续增大，包覆率变化不明显；当对退火态样品连续进行压下量为55%、65%和75%的热轧处理时，棒状富锌相含量明显增加；随着压下量的不断增大，扩散层厚度逐渐变小。经过随后的固溶时效处理后，除热轧压下量为75%的样品薄侧外，三层复层板坯中7050合金层、界面层和6009合金层的硬度均显著增加。
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  T6热处理对AM60B镁合金断裂强度影响的Weibull分析

  A. H. SHEVIDI, R. TAGHIABADI, A. RAZAGHIAN

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 20-29.

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  研究T6热处理对AM60B 合金断裂强度和可靠性的影响。在浇铸温度分别为670、 685和 700 °C，保温时间为 5、 10和15 min条件下，制备拉伸试样。用流动性试验测试了合金在不同浇铸温度和保温时间条件下的流动长度。结果表明，最佳的浇铸温度和保温时间分别为685 °C和10 min。拉伸试样的SEM 断口形貌分析结果显示夹杂的氧化物和与氧化物相关的孔隙是非优化浇铸条件下断裂强度降低的主要因素。将最佳铸造条件下制备的样品采用T6热处理制度进行热处理，然后用Weibull统计法确定浇铸和热处理条件下断裂强度的分散性。结果表明，T6热处理制度尽管对平均断裂强度影响较小，但是提高了铸件的可靠性，其Weibull 模量提高了75%。显微结构和断口形貌的观察结果显示，热处理后样品的显微组织更加均匀，且消除了粗大的脆性 β相颗粒，从而提高了铸件的性能。
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  添加Sn和Y元素改善双相Mg-9Li-3Al合金的力学性能

  常丽丽,史春昌,崔红卫

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 30-35.

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  为提高Mg-9Li-3Al 双相镁合金的力学性能，向其中添加Sn和Y元素。通过金相显微镜观察、扫描电镜分析、X射线测试及拉伸试验分析研究Sn和Y元素对Mg-9Li-3Al合金显微组织演变和力学性能的影响。研究结果表明，Sn元素添加改变了块状初生α-Mg的形貌，使其呈板条状；Y元素添加使合金中α-Mg相呈现块状和板条状两种形态。 铸态Mg-9Li-3Al-1Sn-1Y合金的屈服强度约为118 MPa， 抗拉强度为148 MPa，断裂伸长率约为21%。在MgLi2Sn和Al2Y金属间化合物的共同作用下，添加Sn和Y元素的Mg-9Li-3Al合金的强度和伸长率获得提升。
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  热处理对激光增材制造Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr钛合金显微组织和力学性能的影响

  朱言言,陈 博,汤海波,程 序,王华明,李 佳

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 36-46.

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  研究热处理对激光增材制造Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr钛合金(TC17)的影响以优化其显微组织和力学性能。研究结果表明，激光增材制造TC17钛合金沉积态样品具有粗大的原始β柱状晶和等轴晶的混合晶粒形貌、晶内超细α片层和连续晶界α相(αGB)等典型特征。经α+β两相区840 °C预处理和标准固溶时效热处理后，连续晶界α相(αGB)粗化并且在其两侧形成不含初生α相(αP)的晶界无析出区(PFZ)。经单相区910 °C预处理后，所有α相完全转变成β单相并且晶界附近溶质元素分布均匀，再经过标准固溶时效热处理形成明显断续的晶界α相(αGB)及呈均匀分布的晶内初生α相(αP)和次生α相(αS)。两种热处理工艺均可以明显提高激光增材制造TC17钛合金的综合力学性能，达到了TC17锻件航空标准规定值。
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  放电等离子烧结对纳米TiN增强Ti-6Al-4V显微组织和磨损行为的影响

  Oluwasegun Eso FALODUN, Babatunde Abiodun OBADELE, Samuel Ranti OKE, Oladeji IGE, Peter Apata OLUBAMBI, Moipone Linda LETHABANE, Shepherd Willie BHERO

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 47-54.

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  采用放电等离子烧结(SPS)成功制备Ti-6Al-4V/TiN复合材料。加入Ti-6Al-4V中的TiN含量变化范围为1%~5%(体积分数)。研究添加TiN对Ti-6Al-4V材料致密度、显微组织、硬度和磨损行为的影响。实验结果表明，随着TiN含量的增加，材料的烧结密度从99%降低至97%；而显微硬度值却从HV0.1 389增加至HV0.1 488。X射线衍射(XRD)分析表明，伴随着少量二次Ti2N相的形成，复合材料中TiN相的衍射峰强度增加。SEM分析表明，SPS烧结Ti-6Al-4V纳米复合材料具有细化的α/β相组织及均匀分散的TiN颗粒。与无添加烧结Ti-6Al-4V相比，Ti-6Al-4V/TiN复合材料的磨损表面呈现非连续的凹槽，抗磨粒磨损性能得到提高。
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  基于搅拌摩擦点加工技术的TA15钛合金板及其TIG焊接接头组织及硬度

  杨夏炜,李文亚,李宏宇,姚硕天,孙宜璇,孙怡娴,梅 璐

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 55-65.

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  基于搅拌摩擦点焊加工技术(FSSP)，对TA15钛合金TIG焊接接头的组织和硬度进行研究。采用金相分析和硬度测试方法，分别对TA15板材及其TIG焊接接头进行组织分析和硬度测试。结果表明，FSSP不但能有效改善TA15板材组织，而且可以提高其显微硬度，同时也可以改善TA15合金TIG 焊接接头的显微微组织。焊核区平均显微硬度值显著提高，热影响区显微硬度值略有增加。搅拌区的硬度明显高于母材，且沿着宽度方向出现两个硬度峰值。经过FSSP 之后，TA15合金TIG 焊接接头焊核区的平均硬度值与FSSP 之前相比，有了显著提高。此外，在所选工艺参数下，TA15 板材及其TIG 焊接接头经过FSSP 之后，表面氧化均不明显，同时也发现，表面均出现晶粒细小的光亮白层组织。
Functional Materials
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  功能梯度镀镍ZrO2复合涂层的共同电沉积和性能评价

  B. BOSTANI, N. PARVINI AHMADI, S. YAZDANI, R. ARGHAVANIAN

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 66-76.

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  通过逐步提高搅拌速率，成功从电镀槽中共同电沉积化学镀镍ZrO2(NCZ)功能梯度Ni-NCZ复合涂层。研究表明，在搅拌速度为250 r/min的电镀槽中，共同电沉积导致最大颗粒含量和最佳颗粒分布。为制备NCZ梯度Ni-NCZ复合涂层，搅拌速度从0不断增加至250 r/min。从基体到表面共沉积的NCZ含量持续增加。结果表明，随着镍基体中共同电沉积的NCZ粒子含量的增加，从界面到涂层表面显微硬度增加。镍基体较小的晶粒尺寸和较高的共同电沉积颗粒含量是显微硬度提高的原因。弯曲试验表明，与普通Ni-NCZ涂层相比，功能梯度复合涂层与基体具有更好的附着力，这一结果归因为功能梯度复合涂层与基体之间具有更好的机械匹配。耐磨测试结果表明，功能梯度Ni-NCZ复合涂层的耐磨性优于普通复合涂层。
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  纳米结构 Ni-Al2O3梯度涂层的制备及结构表征

  Arash YAZDANI, Taghi ISFAHANI

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 77-87.

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  将微米级的Ni和Al2O3粉末通过行星式球磨机沉积在固定于球磨罐内顶端的铝板上，制备纳米结构的Ni-Al2O3复合涂层。共采用五组不同Ni与Al2O3质量比(1:1~16:1)的混合粉末，并制备一组纯Ni涂层。用XRD、SEM 和TEM 技术对涂层的相组成和微观结构进行表征。结果表明，初始混合粉末的成分对涂层中Al2O3颗粒的含量和微观结构有很大影响。Al2O3含量高的初始混合粉沉积的涂层中，Al2O3颗粒所占体积分数大。虽然通过本研究的方法可沉积出含有50% Al2O3颗粒的Ni-Al2O3复合涂层，但其性能差，制备出的致密度高、无裂纹和/或孔洞的涂层中Al2O3颗粒的含量小于20%，且需用Ni和Al2O3质量比≥4:1 的初始混合粉制备。研究还发现，机械和冶金结合是涂层和铝基体结合的主要机理。通过在同一制备条件下沉积两种独立的涂料层可以成功制备出具有较好的致密度和完整性的功能梯度复合涂层。
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  脉冲电镀Ni-W-P镀层及其耐蚀性

  周海晖,廖作为,方晨旭,李焕新,冯 斌,徐 松,曹国飞,旷亚非,

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 88-95.

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  采用脉冲电镀法在Cu基体上制备Ni-W-P合金镀层，并通过单因素方法探讨电解液pH(1~3)、温度(40~80 °C)、平均电流密度(1~7 A/dm2)及脉冲频率(200~1000 Hz)对沉积速度、镀层结构及耐蚀性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线能谱仪对镀层表面微观形貌、结构及元素组成进行分析。在3.5% NaCl(质量分数)溶液及土壤溶液中采用动电位极化曲线及电化学阻抗谱对镀层的耐蚀性能进行研究。结果表明：脉冲电镀Ni-W-P镀层具有良好的耐蚀性能，且脉冲电镀参数对镀层结构及耐蚀性能具有十分重要的影响。最优脉冲电镀Ni-W-P镀层参数如下：pH 2.0、温度 60 °C、平均电流密度4 A/dm2、脉冲频率600 Hz。在最优脉冲电沉积参数条件下制备的Ni-W-P合金镀层具有优良的耐腐蚀性能(276.8 kΩ)，其表面致密，无任何明显缺陷。
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  Mg-6Zn-1Ca合金激光熔覆Al-Si层的组织与性能

  张晓林,张可敏,邹建新

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 96-102.

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  采用激光熔覆Al-Si粉体以提高Mg-6Zn-1Ca合金的表面性能，并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜 (SEM)和能谱(EDS)技术研究熔覆层的相组成、组织结构和化学成分。结果表明，熔覆层主要由α-Mg、Mg2Si枝晶、Mg17Al12和Al3Mg2相组成。由于生成了Mg2Si、Mg17Al12和Al3Mg2金属间化合物以及快速熔凝的晶粒细化作用，熔覆层的显微硬度(HV0.025 310)比基体硬度(HV0.025 54)高近5倍。同时，在3.5% NaCl(质量分数)水溶液中的腐蚀性能测试显示，腐蚀电位从基体的-1574.6 mV上升到了熔覆后的-128.7 mV，而腐蚀电流密度则从基体的170.1 μA/cm2降至熔覆后的6.7 μA/cm2。这些研究结果显示，激光熔覆Al-Si粉体可以显著提高Mg-6Zn-1Ca合金表层的硬度和耐蚀性。
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  由生物材料制备的绿色碳泡沫的物理及电磁屏蔽性能

  Shameel FARHAN,王汝敏,李克智

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 103-113.

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  以梧桐树含纤维的果实为原料、煤焦油沥青为粘合剂，通过粉末模塑法制备了100%绿色碳泡沫，目的是采用生物材料制备高强度，且可应用于物理、热和电磁屏蔽领域的多孔碳泡沫。在1000 °C下不使用任何外部保护性气体，通过对梧桐树种子热解进行快速碳化。为比较分析，模制过程中在一些样品中混入了5％(质量分数)的氯化铁。氯化铁作为石墨化催化剂和活化剂，使材料比表面积从88增加到294 m2/g，弯曲强度降低25%。由于材料中引入较多的石墨成分，其热稳定性得到改善，但热导率提高有限(从0.22提高到0.67 W/(m·K))。经催化得到的碳泡沫在X波段的电磁屏蔽效能在20 dB以上，反射率仅为8.26％~10.33％，表明吸收损耗是占主导地位的电磁屏蔽机理。这种新材料轻质、高度多孔，保留有机生物材料互连多孔形态，有望应用于高温隔热材料领域。
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  组织工程用Mg-Ca-Zn-Co合金泡沫的制备及氟化处理

  Ilven MUTLU

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 114-124.

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  以尿素为造孔剂，利用基于粉末冶金法的“造孔剂-水浸出”法制备可用于骨组织工程的多孔 Mg-Ca-Zn-Co合金支架。并研究合金浸泡在氟化氢(HF)溶液中进行表面氟化处理对合金耐腐蚀性能的影响。结果表明，随着Zn含量的增加，合金的弹性模量提高。Ca 的添加可以阻止烧结过程中样品的氧化。合金在模拟体液中的电化学腐蚀行为的研究表明，当Zn含量从1.0%增加到 3.0%时，合金的腐蚀率和质量损失都先减小，随着Zn 含量的进一步增加，合金的腐蚀率和质量损失而后增大。氟化处理后合金表面形成了氟化物涂层，提高了合金的耐腐蚀性。
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  Tb/Mg掺杂对羟基磷灰石纳米颗粒基因载体理化特性的影响

  陈良建,陈 恬,曹 君,刘蓓蕾,邵春生,周科朝,张 斗

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 125-136.

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  羟基磷灰石纳米颗粒(HAnps)基因载体的转染效率与粒径、形貌、表面电荷、表面改性等有关。本研究通过水热合成法制备掺杂Tb/Mg的HAnps，观察Tb/Mg掺杂量对HAnps形貌、粒径、表面电荷、成分和细胞胞吞作用的影响。结果表明，掺Mg组的分散性优于掺Tb组的分散性。增加掺杂量使Tb-HAnps的粒径增大，而Mg-HAnps的粒径减小。掺Mg组的粒径及zeta电位均低于掺Tb组的。掺Mg量为7.5%的HAnps平均粒径约30 nm，呈相对均匀的细长杆状，而掺Mg量为10%的HAnps易于团聚。被胞吞入MG63细胞的Mg-HAnps-GFP呈点状分布于核周区域并形成荧光圈，而Tb-HAnps易于团聚。因此，作为基因载体，Mg-HAnps明显优于Tb-HAnps。
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  三元Au/Fe2O3-ZnO基高选择性丙酮气敏材料的共沉淀和微波辐照法合成

  李 酽,陈丽丽,赵方贤

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 137-144.

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  采用共沉淀和微波辐照法合成三元Au/Fe2O3-ZnO基气敏材料。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对材料进行表征，并对其气敏性能进行测试。结果表明，材料由六方纤锌矿ZnO、面心立方纳米金和斜方相Fe2O3晶粒组成。Au/Fe2O3-ZnO基传感器对乙醇和丙酮具有很高的选择性，在较低工作温度(270 °C)下，对丙酮气体的灵敏度高(154)，且响应速度极快(1 s)。材料对气体的选择性与加入该材料的Fe2O3量有关。该材料在丙酮气体检测与安全管理方面具有非常好的应用前景。
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  锂离子电池复合正极材料Li1+x(Mn0.6Ni0.2Co0.2)1-xO2 (0≤x≤0.3)中锂含量对电化学性能的影响

  潘成迟,杨应昌,侯红帅,景明俊,朱裔荣,宋维鑫,纪效波

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 145-150.

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  为了确定具有固定比例的富锂锰基(Mn:Ni:Co=0.6:0.2:0.2)正极材料中的最优锂含量，制备了Li1+x(Mn0.6- Ni0.2Co0.2)1-x O2 (x=0, 0.1, 0.2, 0.3) 复合物正极材料。XRD测试表明，富锂锰基复合材料具有典型的空间 和C2/m层状复合结构。SEM观察表明，颗粒粒度在0.4~1.1之间，并且粒度随锂含量的增加而增大。Li1.2(Mn0.6- Ni0.2Co0.2)0.8O2具有较好的首次放电容量，在电流密度为20 mA/g，电压为2.0~4.8 V下，其首次放电容量为275.7 mA·h/g。然而Li1.1(Mn0.6Ni0.2Co0.2)0.9O2 表现出较好的循环性能，在0.2C、50次循环后，容量保持率为93.8%，在反应动力学中具有较好的锂离子脱嵌能力。
Mine Engineering, Metallurgical Engineering, Chemistry and Chemical Engineering
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  矽卡岩矿床岩体形态定量分析及成矿关系——以安徽铜陵凤凰山铜矿床为例

  毛先成,赵 莹,邓 浩,张 彬,刘占坤,陈 进,邹艳红,赖健清

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 151-162.

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  矽卡岩型矿床矿体的形成和分布主要受岩浆岩的形态及其与围岩的接触带控制。以凤凰山铜矿新屋里岩体为实验对象，运用新方法获得侵入岩岩体形态与矽卡岩矿化的定量关系。首先，基于数学形态学和欧式距离变换，提取岩体三维形态特征参数；然后，分析形态参数和矿体之间的定量关系；最后，进行形态参数和矿化指标之间的相关性分析。结果表明，形态特征参数能有效指示矽卡岩矿床隐伏矿体位置，矿体主要位于：(1)距离一级趋势面-25~50 m的岩体部位；(2)距离二级趋势面200 m附近的外凸部位，附近岩体切平面与趋势面走向一致；(3)岩体原始接触面和趋势接触面之间的夹角为35°~70°的接触带；(4)岩体原始接触面与区域挤压远应力场之间的夹角为50°~60°的岩体部位。这些定量关系可以推广到其他矽卡岩矿床的矿产勘查中。
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  捕收剂烷基二醚胺对菱锌矿、石英和方解石选择性浮选的影响

  朱海玲,覃文庆,陈 臣,柴立元,李来顺,刘三军,张 婷

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 163-168.

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  通过单矿物浮选试验和实际矿石浮选试验考察了烷基二醚胺(GE-609)做捕收剂时，菱锌矿、石英和方解石的浮选分离。结果表明，GE-609对3种矿物均有良好的捕收性能，浮选无选择性。硫化钠能增强菱锌矿和方解石的浮选但抑制石英。此外，水玻璃和六偏磷酸钠均对方解石表现出良好的选择性抑制作用。实际矿石浮选试验表明，最终闭路试验获得Zn品位为23.51%、回收率为71.02%的锌精矿。通过动电位测试和红外光谱分析考察了GE-609在菱锌矿表面的吸附，结果表明，GE-609在菱锌矿表面的吸附包括静电吸附和化学吸附，且硫化钠的存在增强了BGE-609在菱锌矿表面的吸附。
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  低品位红土镍矿预焙烧-碱浸过程中硅的转化和浸出动力学

  牟文宁,陆修远,崔富晖,罗绍华,翟玉春

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 169-176.

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  研究低品位红土镍矿预焙烧过程矿相的转化和碱浸过程硅的提取。结果表明，红土镍矿经650 °C预焙烧2 h，由于利蛇纹石转化为镁橄榄石和原顽辉石使得矿物的活性显著提高，当磨细矿样(44~61 μm)经预焙烧后，与氢氧化钠溶液(60 g/L)按照1:5的固液比混合在140 °C浸出120 min，硅的提取率可达到89.89%，镁、铁、镍等有价元素在固体渣中得到富集。红土镍矿的浸出动力学可由扩散通过产物层控制模型来描述，计算得到过程的活化能为11.63 kJ/mol，动力学方程为1-3(1-x)2/3+2(1-x)=13.53×10-2exp[-11.63/(RT)]t。
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  不同温度下MoO3在KOH介质中的溶解动力学

  A. ARACENA, A. SANINO, O. JEREZ

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 177-185.

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  通过改变体系的温度、KOH浓度和粒径，研究合成的MoO3在氢氧化钾(KOH)介质中的溶解动力学，考察搅拌速率和和反应剂种类(如氢氧化钡、氢氧化钙和氢氧化钠等)的影响。实验是在一个可以控制温度和搅拌速率的反应器中进行的。结果表明，钼华的溶解反应生成了钼酸钾(K2MoO4)，而没有中间化合物生成。温度(6~80 °C)、KOH浓度(0.0005~0.025 mol/L)和粒径(5~40 mm)对MoO3的溶解影响显著。在温度80 °C、KOH浓度0.01 mol/L、反应时间0.25 h的条件下，钼的回收率最大，达67.5%。在接近水的冰点的最低温度(6 °C)下，反应45 min后，钼的回收率为17.8%。建立了KOH环境中MoO3溶解的动力学方程，表明扩散是通过多孔层进行的。计算得到活化能为47.81 kJ/mol，KOH 浓度的反应级数为1.0，与粒径的平方成反比，并得到了动力学方程。MoO3是辉钼矿精矿(MoS2)氧化的产物，它的溶解导致钼的回收率低，这主要是因为CaCO3和Cr(Mo4)3等杂质消耗了KOH。
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  硝/硫混酸浸出铜阳极泥中硒的动力学

  杨洪英,李雪娇,佟琳琳,金哲男,殷 璐,陈国宝

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(1): 186-192.

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  研究在硝/硫混酸体系中浸出铜阳极泥中硒的动力学和影响硒的浸出过程的主要参数。结果表明，硒的浸出速率与搅拌速度无关，而与浸出温度以及硫酸和硝酸的浓度相关。硒的浸出包括两个阶段：在第一阶段，硒的浸出活化能为103.5 kJ/mol，硒的浸出主要由化学反应控制，硒的浸出与硫酸浓度无关，而与硝酸浓度相关，其反应级数为0.5613；在第二阶段，硒的浸出活化能为30.6 kJ/mol，硒的浸出由扩散和化学反应混合控制。此时，硒的浸出与硝酸的浓度基本无关。