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2018年, 第28卷, 第11期 刊出日期:2018-11-25
  

  • 全选
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    Structural Materials
  • 刘丹阳,汪洁霞,李劲风,
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2151-2161.
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    通过力学测试、SEM、EPMA和TEM对基于Al-3.35Cu-1.2Li-0.4Mg-0.4Zn-0.3Mn-0.1Zr(质量分数, %)的含Sc和不含Sc两种合金的显微组织和力学性能进行研究。研究发现,0.082% (质量分数)Sc元素的添加可形成富含Cu和含Sc的Al3(ScZr)粒子和W相颗粒。Al3(ScZr)粒子可以抑制固溶过程中的再结晶和再结晶晶粒长大;而W相在固溶过程中不易溶解,可使Cu在固溶基体中含量减少,导致在T8时效过程中的含Cu的主强化相T1(Al2CuLi)和θ'''' (Al2Cu)的分数下降。由于W相的形成,少量Sc的添加导致力学性能下降。
  • 康雷,赵刚,王光东,刘坤,田妮
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2162-2172.
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    采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、硬度及电导率测试等手段,研究7050合金薄板固溶处理后通过不同方式淬火冷却至室温的性能及析出行为。结果表明:7050合金经不同方式淬火冷却后,在自然时效最初的48 h内样品的电导率迅速下降。合金自然时效状态的电导率由GP区的尺寸和密度共同决定,其中GP区的尺寸为主要影响因素。室温水淬火样品基体内GP区的尺寸最大,为1.8~2.6 nm;水雾和强风淬火样品基体内的GP区尺寸相近,为1.4~1.8 nm。水雾淬火为7050合金固溶处理后较理想的淬火冷却方式,由该方式淬火的7050合金先自然时效70 d再人工峰时效处理后的硬度为HV 193.6,电导率为30.5% (IACS),均高于相同状态下室温水淬火合金的。
  • 胡 坤,袁 渡,吕书林,吴树森
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2173-2180.
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    采用超声处理和挤压铸造制备具有不同纳米SiC颗粒含量的复合材料,并研究SiCp含量对纳米复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着纳米颗粒的加入,显微组织明显细化,α(Al)晶粒形貌由粗大枝晶向玫瑰晶转变,长针状共晶硅逐渐变短并且圆整。随着颗粒含量的增加,复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率均持续增加。特别是,当SiC加入量达到2%(质量分数)时,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为259 MPa、144 MPa和5.3%,与基体合金相比分别增加19%、69%和15%。强度的提升是由于Hall-Petch强化和Orowan强化。
  • Srinivasan ARTHANARI, Jae Cheol JANG, Kwang Seon SHIN
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2181-2189.
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    研究高压铸造Al-6Si-3Ni(SN63)及Al-6Si-3Ni-2Cu(SNC632)合金在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中的腐蚀行为。X射线衍射及显微组织分析表明,单相Si及Al3Ni/Al3Ni2二元相分布在合金的晶界处,并且在SNC632合金晶界处析出单相Cu。电化学腐蚀实验结果表明,与SN63合金相比,SNC632合金表现出高的腐蚀电位(φcorr),低的腐蚀电流密度(Jcorr)及高的耐腐蚀性。电化学阻抗谱(EIS)等效电路曲线拟合分析表明,电解质与衬底之间存在两个界面,而SNC632合金的电荷转移电阻(Rct)要比SN63合金的高。浸泡腐蚀试验与电化学腐蚀结果一致,SNC632合金表现出较高的耐腐蚀性。Cu元素的添加导致在SNC632合金并未出现含金属间化合物的次生铜相而出现单相Cu,进而提高其抗腐蚀性。
  • 张扬,陈晓阳,卢雅琳,李小平
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2190-2198.
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    研究挤压比对Mg-6Sn-2Zn-1Ca (TZX621,质量分数,%)合金显微组织和力学性能的影响。结果发现,挤压态TZX621合金中发生不完全再结晶;当挤压比从6增大至16,未再结晶晶粒的相对含量和再结晶晶粒的平均尺寸均降低,基面织构强度也随之弱化。热挤压过程中,粗大CaMgSn相发生破碎,细小Mg2Sn相则在α-Mg基体中析出。挤压比为16时,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率达到226.9 MPa、295.6 MPa和18.1%,与挤压比为6时相比分别提高了36.0%、17.7%和13.5%。
  • F. DOOST MOHAMMADI, H. JAFARI
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2199-2213.
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    研究不同钙含量 (0.0%、0.1%、0.5%和1.0%,质量分数)的铸态和热挤压态Mg-5Zn-1Y合金的显微组织和生物降解行为,挤压温度分别为300、330和 370 °C。研究合金的化学成分、相组成、显微组织和生物降解行为。宏观和微观检测表明,钙的加入细化了晶粒结构,形成了金属间化合物相Ca2Mg6Zn3。热挤压过程使金属间化合物相破碎为细小颗粒,并沿挤压方向分布。而且,几乎所有的合金中都发生了动态再结晶,且在370 °C挤压的合金中形成了更多的双态组织。极化曲线显示无钝化区,表明活性极化在合金中占主导地位,因此,通过添加钙使晶粒细化和通过热挤压发生动态再结晶会增加合金的生物降解速率。研究结果表明,铸态 Mg-5Zn-1Y-0.1Ca 合金的耐腐蚀性最好,而在挤压态合金中,300 °C挤压的 Mg-5Zn-1Y-0.5Ca合金表现出最低的生物降解速率。因此,热挤压并非总是能改善镁合金的生物降解行为。
  • 刘金学,刘轲,杜文博,李淑波,王朝辉,杜宪,孙翠翠
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2214-2225.
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    通过光学显微镜、场发射扫描电镜和透射电镜研究热压缩过程中Mg-Zn-Er 合金的显微组织及织构的演化。结果表明,温度对动态再结晶(DRX)具有很大的影响。当温度为200 °C、应变量为0.6时,由于应力集中使得非基面滑移áa+c?位错被激活,孪生动态再结晶机制(TDRX)开始启动。当温度为350 °C时,围绕着初始晶粒的项链状结构出现,这是典型的连续动态再结晶机制(CDRX)。动态再结晶对弱化织构具有非常重要的影响,同时低温下孪生对弱化织构也起到一定的作用。研究还发现,当温度从200 °C提高到350 °C时,由于动态再结晶形核位点从孪晶界向初始晶界转移,织构减弱。
  • FrancZUPANI?,CarlosA.NUNES,GilbertoC.COELHO,PaulaL.CURY,GorazdLOJEN,TonicaBON?INA
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2226-2235.
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    通过熔模铸造和连续浇铸两种方法制备富含硅和铌、不含铍的新型镍基合金,研究合金在凝固过程中的显微组织演化及其力学性能。合金凝固开始于FCC-γ的结晶,随后发生二元共晶反应,形成异构组分 FCC-γ+G相,取代含铍合金中的低熔点共晶体(FCC-γ+NiBe)。凝固末期,在熔模铸造法制备的合金中形成AlNi6Si3 和γ′相,而在连续浇铸法制备的合金中,AlNi6Si3相的形成受到抑制。Scheil凝固模型与实验结果吻合较好。
  • KalingaSimantBAL,JyotsnaDUTTAMAJUMDAR,AsimavaROYCHOUDHURY
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2236-2247.
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    研究镱纤维激光焊接哈氏合金C-276薄板焊缝区的元素微偏析特性。通过EDS数据分析得到的偏析比和元素的平衡分布系数表明,与以往报道的激光焊接哈氏合金C-276相比,镱纤维激光焊接哈氏合金元素微偏析减少。镱光纤激光器的高熔融效率、低线性输入热量及糊状区较高的冷却速率导致微偏析减少。用镱光纤激光器焊接哈氏合金C-276的熔融效率为64%,比传统焊接方法的熔融效率(48%)高。高熔融效率导致焊接所需的线性热输入减少,因此在本研究中发现,与以往的报道相比,其减幅更大。焊缝中心线从液相温度到固相温度的冷却速率量级为103 °C/s。在焊缝中心线形成了构成较低微偏析的胞状枝晶子结构。
  • 张伟,马青松,戴科伟,毛卫国
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2248-2254.
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    以固相含量为20%(质量分数)、Al2O3/SiO2质量比为2:1的Al2O3-SiO2溶胶为原料,制备三维编织碳纤维增强莫来石(3D C/mullite)复合材料。分析溶胶的特性与莫来石化行为,发现溶胶经1300 °C热处理基本实现完全莫来石化,凝胶粉呈现出较好的烧结收缩特性。通过溶胶“真空浸渍-干燥-热处理”路线制备出3D C/mullite复合材料,即使总孔隙率为26.0%,复合材料仍获得良好的力学性能,弯曲强度和断裂韧性分别为241.2 MPa和10.9 MPa?m1/2。表征复合材料在1200、1400和1600 °C下的抗氧化性能。由于基体的进一步致密化,3D C/mullite复合材料在1600 °C下氧化30 min后,仅有微小的质量损失,力学性能几乎没有变化。
  • Functional Materials
  • MiladKAVAKEBI,FaridJAMALI-SHEINI
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2255-2264.
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    采用声化学法研究Zn掺杂对氧化镉纳米结构生长过程的影响。纳米颗粒的X射线衍射(XRD)谱表明,所制备的CdO样品为立方结构。场发射扫描电子显微镜(FESEM)图像显示,样品用Zn原子掺杂时,其形貌发生变化,粒度变小。利用室温光致发光(PL)和紫外-可见光谱(UV-Vis)分析技术研究样品的光学性质,结果表明,不同的发射带由不同的跃迁引起,CdO能带隙由于掺杂而增大。对纳米结构电学性质的研究表明,Zn掺杂导致光生载流子密度提高,从而使得纳米结构的导电性提高,光照射纳米结构所产生的光电流亦增大。根据本研究的结果,Zn掺杂可以改变CdO纳米结构的物理性质。
  • 王燕,陈泽华,黄静,李高杰,曹建亮,张波,陈兴颖,张火利,贾磊
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2265-2273.
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    采用沉淀和水热合成方法制备还原氧化石墨烯负载氧化钴纳米催化剂。采用XRD、Raman光源、SEM、TEM、氮气吸附、UV-Vis、XPS和H2-TPR等测试手段对所合成的催化剂进行表征。结果表明:颗粒尺寸均一的钴氧化物纳米颗粒均匀地分散在还原氧化石墨烯表面,所合成的材料具有较大的比表面积和均一的孔径分布。采用连续流动固定床微反-色谱装置对所合成的杂化催化剂对一氧化碳氧化的催化性能进行研究后发现,含还原氧化石墨烯质量分数为30%的催化剂具有最高的催化活性,能实现一氧化碳在100 °C时的完全氧化。
  • 冯 艳,雷 格,贺玉卿,王日初,王小锋
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2274-2286.
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    通过电化学技术分析镁空气电池阳极Mg-Al-Pb-La合金的放电行为,并与Mg-Al-Pb合金的放电行为进行比较。结果表明,相对于Mg-Al-Pb合金,Mg-Al-Pb-La合金在开路电位下耐蚀性增强,表现出更好的放电活性。Mg-Al-Pb-La合金阳极的利用效率比商用Mg-Al-Zn (AZ) 和Mg-Al-Mn (AM)合金阳极的利用效率高。由Mg-Al-Pb-La阳极和空气阴极组成的单个镁空气电池的平均放电电压为1.295 V,在放电电流密度为10 mA/cm2时其放电容量为1370 mA·h/g,比Mg-Li合金作为空气电池阳极时的放电容量高。Mg-Al-Pb-La阳极放电性能的增强是由于显微组织的改变降低了自腐蚀,加速了电池放电过程中氧化产物的脱落。另外,分析了Mg-Al-Pb-La合金阳极在放电过程中的溶解机制。
  • 刘爱辉,徐吉林
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2287-2293.
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    为提高镁合金的耐蚀性,通过微弧氧化和硬脂酸乙醇溶液疏水处理两步法在镁合金表面制备超疏水涂层。考察微弧氧化电压、频率和时间对疏水处理试样接触角的影响。结果表明:随着微弧氧化电压、频率和时间的增加,疏水处理试样的接触角均先增大后减小,分别在350 V、1000 Hz和5 min时获得最大值。最佳超疏水涂层主要由MgO和Mg2SiO4相组成,其表面微孔直径为~900 nm,厚度为~6.86 μm,接触角高达156.96°。超疏水试样的腐蚀电流密度较基体降低3个数量级,而氢气析出量较基体降低94.77%。
  • Computational Materials Science and Numerical Modelling
  • 钟茜婷,黄林科,王磊,刘峰,董晓明,张忠铧
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2294-2306.
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    为了定量描述和预测中低层错能金属热加工过程中不连续动态再结晶(DDRX)的动力学过程,通过考虑原始晶粒尺寸分布特征、初始晶界(GBs)的曲率效应和GBs的连续消耗作用,构建新的基于物象的动力学模型。采用Incoloy 028合金进行压缩试验以获得动力学数据(再结晶晶粒的尺寸和体积分数)和显微组织。结果表明,DDRX过程特征参数,即流变应力、再结晶分数和晶粒尺寸演变的模型计算结果与实验匹配良好;在此基础上,提出再结晶晶粒长大的热动力学关系,即:动力学能垒随热力学驱动力的增大而不断减小。
  • 朱杰,黄尚宇,刘维,胡建华,邹希凡
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2307-2313.
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    各向异性屈服函数参数识别中经常需要完成等双拉实验,但这要求专用的实验技术或设备。采用基于传统单轴拉伸实验装置的平面应变实验取代等双拉实验,以提供相关实验数据,完成各向异性屈服函数的参数识别。运用基于平面应变实验的简易方法,对5xxx铝合金和AlMgSi铝合金板材实现Yld2000-2d各向异性屈服函数的参数识别。结果表明,通过该方法预测的屈服应力、各向异性系数、屈服轨迹与实验值以及采用等双拉实验的预测值十分接近。因此,采用平面应变实验替代等双拉实验完成Yld2000-2d屈服函数参数识别的方法是有效的。
  • 柳 青,祁复功,丁海民,范孝良,乐 英
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2314-2323.
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    采用内聚力模型研究颗粒增强金属基复合材料近邻颗粒间的应力及应变分布。结果表明,复合材料的应变主要集中于基体上,在加载路径上存在一个应变较高的区域,从而促进了颗粒极点附近空洞的形成。基体的应力和应变都随着基体与增强颗粒距离的增大而减小。模拟结果表明,增强颗粒之间的相互影响有一个临界距离,而且这个临界距离会随粒径的增大而增大。此外,加载方向和颗粒的中心线夹角对应力和应变的分布也有一定的影响,当加载方向和颗粒的中心线夹角为0°时,颗粒之间的相互影响最大,其夹角为45°时颗粒之间的相互影响最小。
  • 高恩志,张星星,刘春忠,马宗义
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2324-2334.
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    基于固体力学理论,采用ABAQUS有限元软件建立搅拌摩擦焊接(FSW)全过程热力耦合模型,利用质点跟踪技术模拟研究FSW全过程材料流动行为。结果表明,搅拌针周围材料的运动方式为螺旋运动,焊缝上部与下部材料有明显不同的流动方式,上部分材料在轴肩的影响下会螺旋向下运动,下部分材料在搅拌针的影响下会向上运动。搅拌针周围材料质点的流动速度高于搅拌针底部质点的。材料可绕搅拌针旋转数周,模拟结果与钨示踪粒子的实验观测结果很吻合。
  • Mining, Mineral Processing, and Metallurgical Engineering
  • 宋超,周圆圆,刘全军,邓建英,李世美,高利坤,余力
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2335-2341.
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    采用浮选试验、吸附量测定、傅里叶转换红外光谱分析(FTIR)以及X射线光电子能谱分析(XPS)研究自然pH条件下BaCl2对钾长石盐酸十二胺浮选的影响。研究结果表明,低浓度BaCl2对钾长石的浮选具有活化作 用,高浓度BaCl2对钾长石浮选具有抑制作用。位于3548.18、3475.56和3414.35 cm-1的红外光谱谱峰表明盐酸十二胺与钾长石表面作用后有3种不同—OH基团存在。XPS分析结果表明,Ba2+在钾长石表面吸附后,长石表面K原子的浓度降低程度是Si、Al和O原子的两倍。低浓度下BaCl2的活化作用可归因于矿物表面K+和Ba2+的离子交换作用;高浓度下BaCl2的抑制作用可归因于矿物表面Ba2+的物理吸附;同时矿浆中Cl-浓度的增加也会导致盐酸十二胺溶解平衡的移动,RNH2H+的浓度降低。
  • 李小斌,申雷霆,童潇依,齐天贵,刘桂华,周秋生,彭志宏
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2342-2350.
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    含硅组分在(NH4)2WO4-(NH4)2CO3-NH3-H2O体系中的反应行为对仲钨酸铵清洁生产新技术的研发具有重要意义。为了探索此体系中硅的脱除方法,对含硅组分的反应行为进行系统的热力学分析。热力学计算结果表明,钨矿物焙烧熟料中的硅酸盐在浸出过程中会发生部分分解,25 °C条件下溶出体系中硅浓度在热力学上可达到150~160 mg/L。溶液中溶解的硅可采用镁盐沉淀法除去,体系中低碳酸根浓度和高铵浓度有利于硅的脱除,当体系中总碳酸根浓度高于1.5 mol/L时,硅酸镁沉淀难以形成。在合适的除硅条件下,在溶液中添加镁盐,硅浓度可降至8~10 mg/L。此外,研究体系中的钙和镁的反应行为,发现实验结果与理论计算结果一致。
  • 王银帅,邹星礼,鲁雄刚,李尚书,郑凯,汪淑娟,许茜,周忠福,
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2351-2359.
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    采用电解脱氧工艺,以不同比例的TiO2和GeO2混合物为前驱体,在电压为3.0 V、温度为800 °C的电解条件下,制备Ti-Ge(TixGey)金属间化合物。在同样电解条件下,以5TiO2-3GeO2 或 5CaTiO3-3GeO2为前驱体时,均可电解得到Ti5Ge3金属间化合物。获得的电解产物表现出相对均匀的晶粒结构。此外,初始原料(TiO2/GeO2)的摩尔比对最终电解产物有非常大的影响。根据实验数据,详细阐述电解脱氧制备TixGey金属间化合物的相关反应机理。结果表明,电解脱氧工艺是一种环境友好的制备TixGey金属间化合物的方法。
  • 刘伟锋,邓循博,张杜超,杨天足,陈霖
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2360-2367.
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    提出一种环境友好、节能的新方法从废铅膏中回收铅。首先在水热条件下,通过葡萄糖将废铅膏中的二氧化铅彻底还原,详细研究反应时间、葡萄糖过量系数、温度和pH值对水热还原过程的影响,在最优条件,即温度175 °C、时间120 min、葡萄糖过量系数3.0和pH 5.5,二氧化铅还原率达到99.9%,还原渣中只有PbO·PbSO4和PbSO4两种物相。随后,还原渣在氢氧化钠溶液中进行脱硫转化,脱硫率达到99.40%,脱硫渣中铅主要以3PbO·H2O物相存在。
  • P. C. ROUT, G. K. MISHRA, D. MOHAPATRA, B. PADH, B. R. REDDY
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2368-2374.
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    开发一种处理钼加工厂产出的钙基钼钒渣的工业化生产工艺。用乙酸选择性浸出钒,采用湿法工艺以钒酸铁形式回收钒。研究选择性浸出钒和沉淀钒酸铁的工艺条件。钒回收率达到90.3%,钒酸铁滤饼中钒含量为26.5%,Fe含量为29%,适合于钒铁工业。全流程钼的总回收率为98.6%。所得的浸出渣含钼14.3%,杂质含量可忽略不计,可用作钼生产或者钼铁工业的原料。这个简单而经济的工艺在单一操作中产生两个产品流,有可能解决长期存在的处理这种混合钼钒残渣的问题。
  • 巫圣喜,赵龙胜,王良士,黄小卫,董金诗,冯宗玉,崔大立,张立峰
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2375-2382.
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    为了建立磷酸溶液中稀土回收工艺性基础数据和更好地了解磷酸蒸发浓缩过程中的稀土行为,测定不同温度条件下不同磷浓度的磷酸溶液中的稀土溶解度。建立关于磷酸溶液中稀土溶解度与磷浓度之间简单线性模型,该模型与实验测定的磷酸溶液中稀土溶解度具有较高的契合度(R2>0.94)。磷酸溶液中稀土溶解度的控制性影响因素为溶液中氢离子浓度。此外,升温能使磷酸溶液中稀土溶解度迅速下降,这主要是因为升温导致磷酸稀土的溶解反应吉布斯自由能升高,同时,升温还抑制磷酸分子的电离。
  • 付小佼,储满生,高立华,柳政根
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(11): 2383-2394.
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    实现低品位硼镁铁共生矿的综合利用,提出新的清洁生产工艺路线,通过金属化还原-磁选分离、硫酸浸出和浸出液加入乙醇结晶,提取其中的镁资源,可分别得到富铁产品、富硅产品和富硼产品。金属化还原-磁选环节中,在还原温度1250 °C、还原时间60 min、矿粒度0.50~2.00 mm和煤粒度0.50~1.50 mm条件下,原矿中94.6%的镁可富集到非磁性产物中。非磁性产物在浸出温度90 °C、浸出时间15 min和液固比7:1的条件下和硫酸反应,87.4%的镁可富集到溶液中,从而与残留在浸出渣中的硅分离。镁离子浓度为0.8 mol/L的浸出液常温下加入原始溶液体积1.5倍的乙醇静置30 min后,97.2%的镁以MgSO4·7H2O的形式结晶析出。