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  • CN 62-1112/TF 
  • ISSN 1005-2518 
  • 创刊于1988年
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黄金科学技术, 2022, 30(4): 623-631 doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2022.04.165

采选技术与矿山管理

某难选金矿选厂浮选时间和放大系数的优化研究

明平田,1,2,3, 李飞,1,2,3, 熊召华1,2,3, 陈自强1,2,3, 马生萍1,2,3

1.都兰金辉矿业有限公司,青海 都兰 816100

2.青海省第六地质勘查院,青海 格尔木 816000

3.青海省金矿资源开发工程技术研究中心,青海 都兰 816100

Study on Optimization of Flotation Time and Magnification Coefficient of a Refractory Gold Ore Concentrator

MING Pingtian,1,2,3, LI Fei,1,2,3, XIONG Zhaohua1,2,3, CHEN Ziqiang1,2,3, MA Shengping1,2,3

1.Dulan Jinhui Mining Co. , Ltd. , Dulan 816100, Qinghai, China

2.Qinghai 6th Institute of Geology Exploration, Xining 816000, Qinghai, China

3.The Engineering and Technology Research Center for the Development of Gold Mining Resources in Qinghai Province, Dulan 816100, Qinghai, China

通讯作者: 李飞(1987-),男,湖北荆门人,工程师,从事工艺研究和选矿生产等工作。376169069@qq.com

收稿日期: 2021-11-09   修回日期: 2022-05-25  

基金资助: 四川省区域创新合作项目“柴达木盆地大型金矿资源高效提质降杂新技术研究与示范”.  22QYCX0061

Received: 2021-11-09   Revised: 2022-05-25  

作者简介 About authors

明平田(1977-),男,陕西山阳人,正高级工程师,从事选矿工艺研究和生产管理等工作ptming4500@sina.com , E-mail:ptming4500@sina.com

摘要

浮选时间是选厂设计的重要参数之一,而浮选时间的确定与实验室小型试验的浮选时间和放大系数有关。针对难选金矿浮选时间的选定问题,在某选厂原设计(1 500 t/d)的基础上,重新进行了选厂设计以及实际浮选时间和放大系数的计算,验证选厂浮选时间的放大系数。随着矿石性质的变化,在该选厂开展了浮选工艺优化试验,将试验成果应用于选厂生产中,并在磨矿细度和浮选条件相同的情况下,开展了不同矿石处理量工业试验,确定了选厂最佳矿石处理量,计算了优化后的浮选时间和放大系数。结果表明:小型试验浮选时间为21 min,选厂实际浮选时间为84.08 min,实际放大系数为4.00;相比优化前,在原矿金品位降低0.47 g/t的情况下,选厂矿石处理量增加了204 t/d,金精矿富集比降低了0.11,金回收率提高了3.22%。研究结果可为同类型矿石性质选厂的浮选工艺设计提供参考。

关键词: 难选金矿 ; 浮选时间 ; 放大系数 ; 工艺优化 ; 处理量 ; 浮选指标

Abstract

Flotation time is one of the important parameters in the design of concentrator.The length of flotation time has great influence on the recovery and utilization of mineral resources and the operation effect of the concentrator.The determination of flotation time is related to the flotation time and magnification factor of small laboratory tests.In view of the selection of flotation time for refractory gold ores and the verification of the amplification factor of the flotation time of the concentrator,the concentrator was designed on the basis of the design of a 1 500 t/d concentrator,and the actual flotation time and amplification factor were calculated.The flotation time of the pilot scale test was 31 min.The designed flotation time is 54 min,and the average amplification coefficient is 1.74(roughing K value is 1.5,cleaning K value is 2.50 to 2.67).The actual flotation time of the concentrator is 68.99 min,and the actual amplification coefficient is 2.23(the actual rough scavenging K value is 1.86 to 2.41,and the actual cleaning K value is 1.88 to 3.45).With the change of ore properties,the pilot scale test of flotation process optimization was carried out for the gold mine according to the change of ore properties.Compared with the flotation test in the design,the flotation concentration is increased from 25% to 28%,the -74 μm content of grinding classification product is reduced from 75% to 71%,and the collector butyl xanthate was replaced with iso-amyl xanthate.The amount of sodium carbonate in rough scavenging process increases by 500 g/t,the amount of copper sulfate decreases by 200 g/t,no more copper sulfate and sodium carbonate was added in scavenging,and the flotation time is reduced from 31 min to 21 min.On this basis,the mineral processing tests with the same grinding fineness,flotation concentration and system conditions were conducted in the mill.The best ore dressing plant capacity of 1 704 t/d was determined.Combined with the survey of flotation process,according to the laboratory flotation test,the time of flotation,the flotation machine volume of each activity and the concentration of flotation were determined.The flotation time and K value of each flotation operation in the concentrator were calculated.The total flotation time of the concentrator reaches 84.08 min,and the K value of the flotation time is 4.00.The K value of rough sweep selection is 3.96 to 4.21 with an average of 4.10,and the K value of clean selection is 3.66 to 4.00 with an average of 3.81.After optimization,ore processing capacity increase by 204 t/d,gold concentrate concentration ratio decrease by 0.11 and gold recovery rate increase by 3.22% when the gold grade of raw ore decrease by 0.47 g/t.The research provides reference for the design of concentrator of the same type ore.

Keywords: refractory gold ore ; flotation time ; amplification coefficient ; process optimization ; capacity ; flotation performance

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本文引用格式

明平田, 李飞, 熊召华, 陈自强, 马生萍. 某难选金矿选厂浮选时间和放大系数的优化研究[J]. 黄金科学技术, 2022, 30(4): 623-631 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2022.04.165

MING Pingtian, LI Fei, XIONG Zhaohua, CHEN Ziqiang, MA Shengping. Study on Optimization of Flotation Time and Magnification Coefficient of a Refractory Gold Ore Concentrator[J]. Gold Science and Technology, 2022, 30(4): 623-631 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2022.04.165

浮选时间关系到选厂的建设投资和选厂投产后的选矿指标,是影响矿产资源有价元素回收率和矿山经济效益的重要设计参数之一(袁琳阳等,2021)。浮选时间选择过短,会导致矿产资源有价元素回收率降低;浮选时间选择过长,则会使选厂建设投资和运行能耗增高(刘建忠,2009李红,2011)。在进行选厂浮选设计时,选厂的浮选时间是将实验室流程试验确定的浮选时间乘一个放大系数(K),再参考同类型矿石性质选厂在工业实践中得到的浮选时间,从而最终确定选厂的设计浮选时间(史帅星等,2013陈名洁等,2018)。经查阅文献,少见有关K值选择依据的报道,该值还只是一个经验数据。国外选厂K值一般取2,国内K值一般取1.5(《选矿设计手册》编委会,1988)。饭岛一等(1990)详细总结了铜、铅、锌、硫和钼等有色金属矿物的粗选或混合浮选时的K值,认为K值分布在0.90~2.62之间,大多小于1.75,平均值为1.54;对于金矿石浮选,K值最高可达到5;即使对于同一种矿石,K值也有很大的差别。实际上,K值的选择对选矿指标影响很大,K值选择偏小,浮选时间过短,则精矿品位高,回收率低;K值选择偏大,浮选时间过长,精矿品位低,回收率高(秦伍等,2018)。随着矿产资源开发力度不断加大,易选别矿石消耗殆尽,难选矿石成为矿产资源的主要来源。矿石性质劣化,造成难选问题日益突出(殷璐等,2018唐义胜,2020杨波等,2020)。因此,开展选矿试验是进行选矿设计的基础,选矿设计应基于对试验数据和矿石性质的充分了解,并谨慎确定K值(邓圣为等,2019)。对于难选矿石,K值宜大不宜小;对于易选矿石, K值宜小不宜大。放大系数的准确选取可为选厂后续达产达标奠定坚实基础。

选厂生产过程中,浮选时间的影响因素较多,如矿石难选性、浮选浓度、浮选液位及充气量等。对于以上影响因素,研究人员开展了相应的工业浮选试验,确定了适宜的工艺参数,并将试验成果应用于工业生产实践中,提高了资源的回收率和企业的经济效益(陈晓东,2021)。在选厂建成投产以后,矿石性质、选矿工艺和浮选时间等工艺条件是变化的,从业者应根据选厂存在的问题,及时开展选厂工艺考察和选矿工艺优化试验研究,这对提高选矿回收率意义重大(周建月,2018杨俊龙等,2020)。根据浮选时间试验可知,若浮选时间过短,则精矿品位高,回收率低;若浮选时间过长,则精矿品位低,回收率高。因此,对于难选矿石,可以适当减小选厂的处理量,从而延长浮选时间,提高回收率(张丽霞,2002李垒等,2014余厚福等,2020);对于易选别矿石,可适当增加选厂的处理量,从而降低选矿加工能耗,提高生产效率(赵铁林,2018)。此外,在选厂生产实践中,绝大多数选厂入选矿石的性质、品位会发生不同程度的变化,选矿工艺也需要进行必要的调整和优化,否则选厂浮选指标就会出现波动。浮选时间不仅关系到选厂的矿石处理能力,而且关系到选厂的生产指标和企业的经济效益。因此,在对选矿工艺进行优化时,除了可以调整磨矿细度、浮选浓度和药剂制度(刘守信等,2010田祎兰,2015)等条件外,浮选时间也是重要的考虑因素,对性质复杂的难选矿石更是如此。

针对难选金矿浮选时间和K值的选定问题,以青海某难选金矿选厂为例,开展了选矿试验,并计算了浮选时间的放大系数,以期为同类型矿石性质选厂的浮选工艺设计提供参考。

1 选矿工艺与浮选时间

1.1 矿石性质

青海某金矿为微细粒蚀变岩型难选金矿。该矿石硫含量较低,砷和碳含量较高。贵金属矿物以自然金为主,含有微量碲金银矿、方锑金矿、黑铋金矿、硫银矿、自然银、碲银矿和锑银矿等。金属硫化矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿和毒砂,含少量斜方砷铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉锑矿、辉锑镍矿和辉锑铁矿等。金属氧化矿物为少量的褐铁矿、金红石、白铁矿和钛铁矿等。脉石矿物主要为石英、黏土类矿物(绢云母、绿泥石、黏土和蒙脱石等)、长石和方解石,含少量白云石、阳起石和黑云母等。

矿石中绝大多数金以显微、超显微分散状态包裹在毒砂和斜方砷铁矿中,其次是包裹在绢云母、石英和绿泥石等脉石矿物中,少量与黄铁矿和磁黄铁矿连生或包裹,游离金占比为34.21%,金属硫化矿物包裹金占比为52.24%,脉石矿物包裹金占比为13.65%。金的嵌布粒度微细,少量金嵌布粒度达到纳米级。粒度在20~40 μm的金占比为36.37%,10~20 μm的金占比为24.86%,5~10 μm的金占比为26.03%,小于5 μm的金占比为12.74%。

1.2 选矿设计

该金矿选矿厂在进行设计时,其选矿试验的粗选浓度为25%,设计浮选工艺流程图如图1所示,浮选采用RK/FD3.0 L(1.5 L、0.75 L、0.5 L)单槽浮选机。设计试验指标见表1

图1

图1   某金矿选矿厂选矿试验工艺设计流程

Fig.1   Design flow chart of beneficiation test of a gold concentration


表1   某金矿选矿厂选矿试验指标设计

Table 1  Design of beneficiation test indexes of a gold concentrator

选矿指标设计指标值
原矿金品位/(×10-63.64
精矿金品位/(×10-637.00
尾矿金品位/(×10-60.72
精矿产率/%11.11
金回收率/%82.42
金富集比10.16

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1.3 选矿生产实际

在实际设计时,结合选矿流程试验确定的浮选时间以及国内相同类型的选厂生产浮选时间,设计矿石处理量为1 500 t/d。破碎采用两段一闭路流程,磨矿采用两段两闭路流程。浮选共2个系列,工艺为一粗二精二扫流程。其中,粗扫浮选机为XCF+KYF浮选机组合,单台浮选机有效容积为8 m³,生产能力(矿浆)为2~8 m³/min,吸气量为0.0~1.5 m³/(m2·min),浓度<45%;精选采用BF浮选机,单台浮选机有效容积为2 m3,生产能力(矿浆)为1.0~2.0 m³/min,吸气量为0.5~1.0 m³/(m2·min),浓度<45%。实际选矿工艺流程见图2

图2

图2   某金矿选矿工艺流程图

Fig.2   Flow chart of beneficiation process of a gold mine


选厂达产后,对浮选工艺流程进行考察,明确各浮选作业浓度及产率,并在此基础上进行浮选时间和K值计算,计算结果见表2,选厂达产后的生产指标见表3

表2   1 500 t/d浮选单系列工艺计算结果

Table 2  Calculation results of 1 500 t/d flotation single series process

作业名称产率/%选厂浮选浓度/%浮选机有效容积/m³浮选时间/minK
设计试验选厂实际设计选厂实际
粗选153.4725.004012814.851.501.86
扫一108.1123.204012819.301.502.41
扫二94.9222.503212816.971.502.12
粗扫选小计112362451.121.502.13
精一33.9221.00121047.512.501.88
精二11.1120.0088310.362.673.45
精选小计2018717.872.572.55
累计132543168.991.742.23

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表3   选厂达产后的生产指标

Table 3  Production indexes of the concentrator after reaching the target

选矿指标达产指标值
原矿金品位/(×10-62.77
精矿金品位/(×10-627.34
尾矿金品位/(×10-60.58
精矿产率/%8.20
金回收率/%80.94
金富集比9.87

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表2可知,选厂浮选作业粗选浓度为25%,扫选、精选浓度为20.0%~23.2%;浮选试验确定的浮选时间为31 min,选厂设计的浮选时间为54 min,设计粗选K值为1.50,精选K值为2.50~2.67。选厂达产后,实际浮选时间为68.99 min,平均K值为2.23。其中,粗、扫选K值为1.86~2.41,平均值为2.13;精选K值为1.88~3.45,平均值为2.55。

表1表3可知,与设计时的试验指标相比,选厂达产后的原矿品位降低了0.87 g/t,精矿产率降低了2.91%,金回收率降低了1.48%,金富集比降低了0.29。

2 选矿工艺优化后的浮选时间

随着采矿由地表向地下延伸,选矿厂入选金矿品位呈降低的趋势。现阶段选矿厂入选品位约为2.3 g/t。为了提高金的回收率,对该选厂浮选工艺进行优化。

2.1 浮选时间优化试验

(1)浓度条件试验。在浮选细度为71.98%的条件下,开展浮选浓度条件试验,试验流程见图3,试验结果见表4。由表4可知,随着浮选浓度的增加,精矿品位递减,精矿产率先增加后降低,金回收率先增加后降低,最佳浮选浓度为28.08%。

图3

图3   某金矿浓度试验流程图

Fig.3   Concentration test flow chart of a gold mine


表4   不同浓度浮选试验结果

Table 4  Flotation test results of different concentrations

浮选浓度/%金品位/(×10-6选矿指标
原矿精矿尾矿产率/%回收率/%金富集比
23.872.6728.120.617.4978.8610.53
25.112.8127.740.638.0479.389.87
28.082.7826.870.598.3380.559.67
29.242.7226.400.638.1178.729.71

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(2)浮选时间条件试验。为了确定最佳浮选时间,在金矿选矿厂采用分批刮泡的方式,开展了浮选时间试验。由表5可知,随着浮选时间的增加,精矿品位递减,浮选时间达到5 min时,累计精矿品位为26.82 g/t,累计回收率为80.38%,继续增加浮选时间,5 min后的产品精矿产率及金品位明显降低,第6~7 min金回收率仅为0.45%。因此,确定适宜的小试粗选浮选时间为5 min。

表5   浮选时间试验

Table 5  Flotation time test

浮选流程刮泡时间原矿金品位/(×10-6产品金品位/(×10-6作业产率/%累积产率/%作业回收率/%累积回收率/%
粗选第1 min2.7843.212.462.4638.2438.25
第2 min34.551.493.9518.5256.75
第3 min17.782.496.4415.9372.68
第4~5 min11.321.898.337.7080.38
第6~7 min5.210.248.570.4580.83
第8~9 min1.200.549.110.2381.06
扫一第1 min0.593.211.871.8710.1710.17
第2~3 min1.831.503.374.6514.82
第4~5 min1.721.594.954.6419.46
第6~7 min1.510.945.892.4121.87
扫二第1~2 min0.501.482.002.005.925.92
第3~4 min1.371.153.153.159.07
第5~7 min0.710.663.810.9410.01

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(3)闭路试验。在适宜的浮选浓度、细度和时间的基础上,开展一粗二扫二精闭路试验,工艺流程见图4,试验结果见表6

图4

图4   工艺优化闭路试验工艺流程图

Fig.4   Process flow of closed-circuit test of process optimization


表6   优化试验选矿指标

Table 6  Beneficiation index of optimized test

选矿指标优化后指标值
原矿金品位/(×10-62.36
精矿金品位/(×10-624.1
尾矿金品位/(×10-60.41
精矿产率/%8.23
金回收率/%84.06
金富集比10.21

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2.2 工业优化试验

(1)浮选浓度对浮选时间的影响。为了研究工艺优化后浮选浓度对选厂浮选时间和放大系数的影响,在磨矿细度和药剂制度基本相同的工艺条件下,开展了不同浮选浓度下的浮选时间工业试验,试验结果见表7。由表7可知,随着浮选浓度的增加,浮选时间递减;浮选浓度在25.17%~33.17%范围内,精矿品位随浮选浓度的增加而递减,金回收率先增加后降低,当浮选浓度为29.54%时,粗选回收率为73.41%。

表7   不同浮选浓度对浮选指标的影响试验结果

Table 7  Test results of the influence of different flotation concentration on flotation index in

浮选浓度/%实验室小型试验浮选时间/min选厂实际粗选时间/min选厂实际K金品位/(×10-6粗选作业指标
原矿精矿尾矿产率/%回收率/%金富集比
25.17521.714.342.3721.550.767.7470.429.09
27.16521.394.282.3123.410.727.0171.0210.13
29.54521.004.202.3922.170.697.9173.419.28
31.07520.754.152.3121.380.757.5669.999.26
33.17520.404.082.3320.220.778.0269.608.68

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(2)充气量和浮选液位对浮选时间的影响。控制浮选浓度约为29.54%,开展了不同充气量及浮选液位对浮选指标的影响试验,工业试验结果见表8。由表8可知,随着浮选液位的不断升高,需适当降低充气量,浮选时间逐渐增加,在该范围内,精矿品位递增,对回收率影响较小。

表8   不同充气量及浮选液位对浮选指标的影响试验结果

Table 8  Test results of the influence of different aeration volume and flotation liquid level on flotation index

浮选液位/%充气量/(m3·m-2·min-1

实验室小型试验

浮选时间/min

选厂实际浮选时间/min选厂实际K金品位/(×10-6粗选作业指标
原矿精矿尾矿产率/%回收率/%金富集比
752.90520.104.022.3220.550.718.1171.888.86
802.85521.444.292.3022.450.707.3671.809.76
852.83522.784.562.3423.000.757.1570.249.83
902.80524.124.822.3124.120.726.7970.9510.44
922.77524.664.932.3225.190.716.5871.4110.86

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(3)处理量对浮选时间的影响。控制浮选浓度约为29.45%,开展了不同处理量对应的浮选时间对浮选指标的影响试验,每个批次的运行时间为60 h,工业试验结果见表9。由表9可知,除第2个试验批次的原矿品位略有降低外,其余批次原矿品位较为接近。随着选矿日处理量的增加,磨矿产品 -74 μm含量递减,金精矿产率在7.40%~9.91%范围内波动,金富集比在8.55~11.39范围内波动,金回收率逐步降低。结合金精矿品位、金回收率和处理能力,得到选厂最佳矿石处理量为1 704 t/d。

表9   不同矿石处理量对浮选指标的影响试验结果

Table 9  Test results of the influence of different ore processing capacity on flotation index

批次处理量/(t·d-1平均选矿参数金品位/(×10-6选矿指标
粗选浓度/%-74 μm含量/%原矿精矿尾矿产率/%回收率/%金富集比
11 65629.4171.192.3620.170.419.9184.528.55
21 68029.3571.172.1324.270.377.4084.1211.39
31 70429.2871.162.3022.450.408.6184.169.76
41 72829.3270.982.3724.090.428.2283.6210.16

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在此基础上进行浮选时间和放大系数的计算,结果见表10。由表10可知,当选厂处理量为1 704 t/d时,粗选浓度为29.28%,浮选试验确定的浮选时间为21 min,选厂实际浮选时间为84.08 min,实际粗扫选K值范围为3.96~4.21,平均值为4.10。实际精选K取值范围为3.66~4.00,平均值为3.81。选厂生产指标相比实验室小型浮选试验指标,原矿品位降低了0.06 g/t,精矿产率增加了0.38%,金回收率提高了0.10%,金富集比降低了0.45,生产和实验室小型浮选指标相近,有效地指导了选厂的生产,达到了预期目标。

表10   选厂最佳矿石处理量单系列浮选时间计算结果

Table 10  Calculation results of single series flotation time for optimal ore processing capacity of concentrator

作业

名称

产率

/%

选厂浮选浓度/%实验室小型试验浮选时间/min选厂实际浮选时间/min选厂实际K
合计2184.084.00
粗选115.3229.28521.044.21
扫一103.2125.42519.823.96
扫二98.6625.37416.554.14
小计1457.424.10
精一30.6525.18414.653.66
精二8.6123.24312.014.00
小计726.663.81

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3 结论

(1)对于微细粒蚀变岩型难选金矿,选厂设计处理量为1 500 t/d。实验室小型浮选试验粗选浓度为25%,浮选时间为31 min(粗扫选为24 min,精选为7 min);选厂设计浮选时间为54 min(粗扫选为36 min,精选为18 min),粗扫选K值为1.5,精选K值为2.50~2.67,浮选平均K值为1.74;选厂实际粗扫选K值为1.86~2.41,实际精选K值为1.88~3.45,浮选平均K值为2.23。选厂达产后相比较设计时的试验指标,原矿金品位降低了0.87 g/t,精矿产率降低了2.91%,金回收率降低了1.48%,金富集比降低了0.29。

(2)由于矿石性质发生变化,该选厂开展了实验室浮选小型试验,相比较设计时的浮选试验,浮选浓度由25%提高至28%,-74 μm含量由75%降低至71%,捕收剂丁基黄药更换为异戊基黄药,粗选Na2CO3用量增加了500 g/t,CuSO4用量降低了200 g/t,扫选取消了CuSO4和Na2CO3的添加,浮选时间由31 min降低至21 min。通过在选厂开展相同磨矿细度、浮选浓度和药剂制度条件下的不同矿石处理量工业试验,确定了选厂最佳的矿石处理量为1 704 t/d。浮选工业试验取得了和实验室浮选小型试验相近的浮选指标,较好地指导了选矿厂的生产,通过优化浮选条件,提高了生产效率,缩短了生产周期,降低了生产成本。

(3)在矿石处理量为1 704 t/d的基础上,开展了选厂浮选工艺考察。根据实验室浮选试验确定的浮选时间和各作业的浮选机容积、浮选浓度等指标,计算了选厂各浮选作业的浮选时间和K值。选厂总浮选时间达到84.08 min,浮选时间K值为4.00。粗扫选K值为3.96~4.21,平均值为4.10,精选K值为3.66~4.00,平均值为3.81。研究结果可为同类型矿山的选厂设计提供参考依据。

http://www.goldsci.ac.cn/article/2022/1005-2518/1005-2518-2022-30-4-623.shtml

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