2022第5期目录
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    地质采矿与安全工程
  • 郭靖
    摘要:
    尾砂的大量堆存不但占用土地,而且对周围环境造成严重影响。受可塑性差、活性低等因素制约,我国尾砂利用面临着着产品附加值低、利用率低等共性难题。基于此,本文利用高温煅烧(600-1000℃)提高含伊利石尾矿的活性,将其应用于充填胶凝材料的制备。通过试验得知,含伊利石尾矿的活性随着煅烧温度的升高而增强。将1000℃条件下活化的含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料用于井下充填,当胶凝材料和尾砂质量比为1:6,料浆浓度为70%时,充填体3d和28d抗压强度分别为0.43 MPa和2.27 MPa。另一方面,与水泥基充填材料相比,利用含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料可节省约11.87%的充填成本。据此,利用含伊利石尾矿制备充填胶凝材料,一方面开辟了尾矿大宗资源化利用的新途径,同时也有利于降低充填成本,切实推进我国绿色矿山建设。
  • 提取冶金与化学工程
  • 姚春玲,刘振楠,刘聪,龙晓波,程涌
    摘要:
    合金的热力学性质在材料科学和工程中起着重要的作用。因此,对于复杂体系,利用灵活可靠的热力学模型进行理论计算具有重要价值和科学意义。改进的M-MIVM能够同时表达分子构型的微观状态数(熵)和分子相互作用(焓)对过量吉布斯自由能的贡献,具有坚实的物理基础,可预测实际固溶体的热力学性质。该模型的一个显著优点在于仅利用二元无限稀释活度系数或二元活度数据就可以描述和预测多元固溶体的热力学性质。利用改进的M-MIVM对Au-Ni、Co-Ni、Cr-Ni、Cu-Ni、Fe-Ni、Ni-Pd、Ni-Pt、Ni-V、Co-Fe、Cr-Fe、Co-Fe-Ni、Cr-Fe-Ni、C-Co-Fe-Ni系等镍基固溶体合金的活度进行了预测。研究结果表明:除Cr-Ni、Ni-V两个二元非连续固溶体外,其余体系的活度模型预测值与实验数据吻合较好,13个体系总的相对平均偏差仅为4.75%,且预测效果优于MIVM,能够满足工程计算要求。改进的M-MIVM在镍基固态合金应用中具有一定的准确性、稳定性和适用性,可为镍基合金设计提供较为可靠的热力学数据。
  • 胡爱琳,赵俊学,辛 鑫,王 泽,康 毅,张笑天,崔雅茹,李 彬
    摘要:
    脱铜阳极泥熔炼高铅渣在熔点测定过程中由于挥发会导致测定结果偏离“真值”(本文称为“测不准”)。本文以卡尔多炉工艺熔炼脱铜阳极泥的高铅渣为研究对象,尝试通过研究挥发机制预测升温过程的适时炉渣组成,进一步以适时炉渣组成与熔点测定值对应,以消除挥发的影响。采用FactSage7.1软件计算熔炼渣的熔点和挥发反应的热力学,用半球法测定熔化温度,利用TG热重分析仪测定渣样的失重变化规律。结果表明:高温下含铅渣挥发主要是PbO以及少量的Bi2O3、As4O6、TeO2、SeO2和Sb4O6挥发所导致的,在950~1200℃高温段挥发最明显,当PbO含量分别为14.52%、25.07%、28.75%和41.25%的铅渣挥发率分别为35.25%、49.48%、55.92%和58.39%。Factsage计算熔点值比半球点及流动温度实测偏高。对脱铜阳极泥熔炼高铅渣所测半球点温度和流动温度与适时炉渣成分(基于原始炉渣成分及挥发失重的测算)对应,得到更接近“真值”的新成分-熔点的对应关系。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 秦立科
    摘要:
    针对以往研究中有限元无法模拟裂纹开展以及离散元无法考虑试块中微波不均匀性的问题,采用有限元-离散元耦合方法模拟微波弱化矿物的过程,监测模型中强度、温度、裂纹变化情况,根据强度变化分析黄铁矿粒径、含量及微波功率对强度弱化效果的影响。结果显示,微波可以有效降低矿物强度;黄铁矿粒径、含量对微波弱化矿物效果的影响不大,微波功率对弱化效果有着重要影响;矿物强度降低主要发生在一段时间内。结果表明:有限元-离散元耦合方法可以更加准确地描述微波辅助矿物解离;微波辅助矿物解离可以用于含不同粒径、不同含量黄铁矿的矿物解离,提高微波功率、选择合适的照射时间可以有效提高能量利用效率。
  • 环境科学与工程
  • 赵国庆,洪湃,班华,徐津
    摘要:
    在当前“碳达峰、碳中和”的背景下,稀土企业在制订低碳规划的过程中,对于减碳措施的减碳潜力没有数字化的概念,缺乏量化的评价手段,缺乏科学的数据支撑。生命周期评价为解决这些问题提供了科学的方法和工具。本文采用生命周期评价方法对包钢稀土产品稀土抛光粉、钕铁硼磁性材料、储氢合金粉等从原材料采集、生产加工的“从摇篮到大门”的生命周期过程进行了全面的、数字化的环境影响评价。提出了稀土生产过程中主要副产品的分配方法。以碳排放指标为例,解析了稀土产品生命周期碳排放的构成,在各个工序的分布情况,从而能够发现产品全流程碳排放的最大影响因素,进而制定科学的减碳策略。应用生命周期评价方法可以系统化、定量化地对稀土企业进行低碳规划。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 杨彪,倪瑞璞,高皓,马亦骥,曾德明
    摘要:
    传统卷积神经网络运用于矿物种属鉴定时,由于其较大的参数量和固定输入图像分辨率的限制,需要充足的计算资源与一定的图像预处理,难以在实际勘探中部署。为此,本文基于深度可分离卷积,结合注意力机制,通过密集连接的方式构建矿物智能识别模型,且该模型可以对多分辨率矿物图像进行训练。实验结果表明,模型内存占用仅为20M,验证准确率与测试准确率均高于90%,分类效果优于经典卷积神经网络,表现出优异的正负例样本鉴别能力。以上结果证明,本文提出的模型在识别性能与内存占用达到良好的平衡,适用于便携式设备,且能有效地对不同分辨率矿物图像进行识别,并有良好的泛化性,具有潜在的应用价值。
  • 提取冶金与化学工程
  • 曾颜亮,邹耕,廖春发,刘付朋
    摘要:
    本文以砷锑铋中和富集渣为原料,研究了盐酸浓度、液固比、反应温度及反应时间对Bi、Cu、Pb、As、Sb的浸出行为及Bi的浸出动力学。结果表明:当盐酸浓度为6.0 mol/L、液固比为6:1、温度为80 ℃、浸出时间为15 min时,Bi、Cu、Pb、As、Sb的浸出率分别为97.4 %、96.1 %、75.9 %、93.6 %、96.0 %;铋浸出过程动力学可分为两个阶段控制,前期受界面传质与扩散的混合控制,后期受化学反应控制,反应活化能分别为14.50 kJ/mol和82.80 kJ/mol。
  • 材料制备与加工
  • 张柏瑞,周存龙,赵广辉,王 涛,赵博文
    摘要:
    镁铝层合板经轧制成形后会产生大量的残余应力,严重影响层合板的后续加工和板材的使役性能。本文对三道次升温热轧的镁铝层合板进行不同工艺的退火处理后,使用iXRD-X射线残余应力检测仪测量层合板的表面残余应力,采用SEM-EBSD技术分析了层合板的表面微观组织。研究发现:1)退火前层合板表面残余应力沿平面的分布存在各向异性,各道次层合板的表面残余应力不同;2)残余应力在不同退火工艺下的消除机制不同,低温下为回复退火,中温下为回复与再结晶作用共存,高温下为再结晶退火;3)局域取向差值(KAM)可反映位错密度的分布,从而对残余应力进行表征,KAM越小,残余应力的消除效果越好。研究结果对改善镁铝层合板的后续加工性能及扩大板材的适用范围等问题提供了帮助。
  • 环境科学与工程
  • 肖丽珍,张兵,徐世光
    摘要:
    为直观展示污染物在三维空间分布情况和界定污染土壤方量,可通过构建三维可视化模型来实现。本文基于EVS软件采用三维地层建模方法,以玉溪市某堆渣场为研究对象,对污染物进行三维空间插值分析,对比Kriging、IDWS、IDWM和NN插值模型中汞的污染范围和污染方量的差异,通过交叉验证法来评价模型精度。研究结果表明4种插值模型差异较大,模型精度验证中平均误差(ME)和平均绝对误差(MAE)表现为NN>IDWS>IDWN>Kriging,均方根误差(RMSE)表现.为NN>IDWS>Kriging>IDWM,Kriging插值模型的插值精度最高。汞污染集中分布于堆渣层中,Kriging插值模型计算污染土方量为36787.968m3。本研究成果在今后的土壤修复工作中具有广阔应用前景。
  • 材料制备与加工
  • 罗谨,雷文,刘海鹏,鲁礼林,张海军
    摘要:
    氢气作为一种新型绿色的可再生能源,不仅能有效缓解能源危机问题,而且还可以保护环境。过渡金属镍发现在碱性溶液中具有较高的析氢活性;由于邻近杂原子具有改变镍原子表面吸附能/解吸能的能力,还可以为某些中间体提供吸附/解吸中心,因此镍基合金的形成更有利于促进镍的电化学析氢反应。本文综述了近年来二元及多元镍基合金材料的制备方法,探讨了材料结构与电催化析氢性能之间的联系。并在此基础上,对电催化析氢镍基合金材料的研究方向和应用前景进行了展望。
  • 袁杰,刘超丽,李敏
    摘要:
    探索改良St?ber工艺制备的二氧化硅微球对水溶液中Cu2+离子吸附性能。通过X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分析、氮气吸附-脱附等分析表征了二氧化硅微球结构与性能。考查了温度、时间、Cu2+离子初始浓度、吸附剂投加量等因素对吸附效果的影响,探讨了吸附动力学特性与等温吸附过程。结果表明,选择0.1g二氧化硅微球对50 mL初始浓度100 mg/L铜离子溶液在40℃条件下进行240min吸附实验,可脱除98.49%的铜离子;伪二级动力学模型可更好地拟合吸附行为,吸附等温线符合Langmuir模型;最大理论吸附量为52.5243 mg/g(40℃)。制备的二氧化硅微球对溶液中Cu2+离子具有良好吸附性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 郭加仁,齐兆军,荆晓东,李广波,朱庚杰,吴再海,贾海波
    摘要:
    尾砂充填是一个复杂工业过程,充填过程中存在大滞后、非线性和时变性特点,传统控制策略效果不佳,难以实现尾砂浓度精准控制,因此需要先进控制算法进行充填浓度的精准控制,提高浓度控制的稳定性。以某黄金矿山生产工艺为研究对象,建立充填浓度控制模型,提出了一种模糊内模控制策略,利用粒子群算法对模糊自适应参数进行在线辨识,在MATLAB中进行浓度控制系统仿真。与IMC算法和Fuzzy-IMC算法对比,优化后的模糊内模控制算法具有超调量小、鲁棒性高等优点,浓度控制响应速度快,稳定性高,在抗干扰性和稳定性方面优于内模控制和模糊内模控制算法,浓度控制误差在2%,比内模控制算法提高3%,明显提高系统的控制精度,更好地满足实际应用的要求。
  • 材料制备与加工
  • 房玉鑫,王优强,张平,王雪兆
    摘要:
    颗粒增强铝基复合材料因其轻质性和耐磨性,是发展轻量化制动部件的优良备选材料。本研究采用由压力浸渗法制备的SiCp/2024Al复合材料,与GCr15钢球进行了干滑动摩擦磨损实验,探究其在T4和T6热处理以及不同载荷和滑动速度下的磨损机理和摩擦学性能;为进一步探明SiC颗粒加入对磨损机理的影响,与2024铝合金进行了相同的对比实验。结果表明:高硬度SiC颗粒的加入明显提高了材料的耐磨性,T6热处理工艺相较于T4工艺可降低复合材料的摩擦系数和磨损率,SiCp/2024Al复合材料相较于2024铝合金具有更高且稳定的平均摩擦系数,而磨损率和磨损量降低;复合材料的磨损机制主要为剥层磨损,2024铝合金的磨损机制为磨粒磨损,SiC颗粒的加入引起了磨损机理的转变;磨损过程中亚表层颗粒在低速低载情况下较为完整,起保护减磨作用,而在高速高载情况下更易破碎形成微观缺陷,加快亚表层微裂纹的扩展。
  • 地质采矿与安全工程
  • 杨 勇,张忠政,胡 军,赵允坤
    摘要:
    为提高极限学习机(ELM)模型在弓长岭露天矿边坡稳定性预测中的精度,有效解决ELM模型在训练过程中随机产生的连接权值和隐含层阈值而导致模型稳定性差的问题,引入基于随机权重法改进的粒子群算法(IPSO)进行优化,提出了改进粒子群算法优化极限学习(IPSO-ELM)模型,将该模型应用到弓长岭露天矿边坡监测的数据中,把预测结果与ELM模型和PSO-ELM模型的预测值进行对比分析,结果表明:IPSO-ELM模型预测值接近于实测值,预测精度高、预测速度快,模型构建合理,在露天矿边坡预测中具有较高的可行性,可作为露天矿边坡预测的一种参考方法。
  • 张妍
    摘要:
    针对某金矿超细尾砂胶结充填采用水泥胶凝材料经济效益低、充填效果差、充填体无法接顶等问题,利用当地成本低廉的粉煤灰、矿渣、脱硫石膏等工业固废开发低成本矿山充填胶凝材料。首先,在分析原材料物理化学性质的基础上,基于响应曲面法为依据的Box-Behnken试验设计,开展17组配比优化试验;其次,构建以充填体28 d抗压强度为响应目标的二次多项式预测模型,结合方差分析和响应曲面考察各试验因素对响应目标的影响主次关系,以优化胶凝材料最优配比;最后,借助X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、扫描电镜分析(SEM)等微观检测手段,阐明复合胶凝体系中水化产物的类型及强度发展规律。试验结果表明:充填体抗压强度不仅受单一因素的影响,而且受多因素交互作用的影响。水泥与粉煤灰的交互作用影响显著,水泥与脱硫石膏的交互作用影响次之, 粉煤灰与脱硫石膏的交互作用影响不显著。胶凝材料最优配比为水泥添加量27%,粉煤灰添加量48%,矿渣添加量23%,脱硫石膏添加量2%,水玻璃添加量3.5%,芒硝添加量为1.5%,此条件下,充填体28 d抗压强度为3.58 MPa,满足矿山充填采矿要求。复合胶凝体系主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,随着水化反应的进行,二者交错黏结构筑成稳固的空间网络体系,使充填体保持较高的强度性能。
  • 材料制备与加工
  • 郝志军,云慧琴,陈金欢,李成,赵建军
    摘要:
    本文采用传统高温固相反应法制备了钙钛矿锰氧化物Pr(0.87-x)DyxCa0.13MnO3(x=0,0.05,0.1,0.15)系列多晶样品,研究了Dy的掺杂量对母相Pr0.87Ca0.13MnO3样品的结构、磁性以及磁热效应的影响。掺杂量为0、0.05和0.1的样品满足预成型团簇相的典型特征,而掺杂量为0.15的样品可能满足类Griffiths相的典型特征;当T
  • 张思斌,田青超,冀璞光,殷福星
    摘要:
    将定向凝固态M2052合金采用不同的工艺轧制得到三组合金样品,对合金施加固溶+时效热处理,并采用金相显微镜、X射线衍射仪、动态热机械分析仪和万能材料试验机研究了合金在不同轧制压下率的组织、织构、阻尼性能及力学性能。结果表明,随着轧制压下率的增加,合金的微观组织由枝晶组织向等轴晶转变,且α-Mn的析出量增多,导致阻尼性能下降。40%、60%和90%轧制压下率的合金在0.1 Hz的孪晶峰内耗分别为0.0548,0.0532,0.0333。同时,织构组成也发生明显变化,H织构严重降低合金伸长率,但P织构可以大幅提高合金力学性能。经轧制处理的合金伸长率均大于15.0%,抗拉强度均大于500 MPa。研究结果对兼具优异力学性能的高阻尼锰铜基合金的研制具有重要的指导意义。
  • 地质采矿与安全工程
  • 王 贺,陈 何
    摘要:
    为研究充填体变形特性对采动压力分布的影响规律,采用弹性地基梁理论和结构力学理论,构建了充填体矿柱采动地压分布力学模型,给出了充填体变形参数影响下的矿柱压力理论解析解,分析了不同刚度比对采动地压分布影响规律,并提出了基于充填体与围岩变形参数匹配的充填体力学设计方法。研究结果表明:充填体与围岩变形参数对充填采场采动压力分布影响显著;岩体与充填体弹模比小于1000时,围岩及充填体采动压力对弹模比的参数敏感度较高;在充填体参数设计时,应将岩体与充填体弹模比控制在1500以内,为类似充填开采矿山的充填体力学设计提供了有益参考。
  • 材料制备与加工
  • 盛路阳,展俊岭,刘文异,吴邦昊,张钰,张吉波
    摘要:
    采用低温-高温二步晶化法动态水热合成制备了椭球形貌纳米HBeta分子筛,采用金属盐溶液等体积浸渍制备了La2O3、Cr2O3以及NiO负载HBeta分子筛,采用XRD、N2吸附-脱附、SEM、NH3-TPD及Py-FTIR等手段对样品的结构、酸性进行表征,并对其催化2-甲萘与甲醇烷基化反应的催化性能进行了研究。结果表明,金属氧化物改性降低了HBeta的结晶度、比表面积和平均孔径。Cr2O3和NiO改性保持了酸强度分布而明显降低了中强酸酸量;NiO/HBeta上Lewis酸量增加且酸强度降低。La2O3和Cr2O3改性样品的三甲基萘副产物选择性增加,2,6-二甲基萘(2,6-DMN)选择性下降。NiO/HBeta上初始催化活性下降,但产物中二甲基萘选择性增加,2,6-DMN收率由2.52%提高至3.31%。随着反应时间延长,样品的催化活性均下降而2,6-DMN选择性提高,La2O3/HBeta在反应5 h获得4.41%的2,6-DMN收率。
    地质采矿与安全工程
  • 郭靖
    摘要:
    尾砂的大量堆存不但占用土地,而且对周围环境造成严重影响。受可塑性差、活性低等因素制约,我国尾砂利用面临着着产品附加值低、利用率低等共性难题。基于此,本文利用高温煅烧(600-1000℃)提高含伊利石尾矿的活性,将其应用于充填胶凝材料的制备。通过试验得知,含伊利石尾矿的活性随着煅烧温度的升高而增强。将1000℃条件下活化的含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料用于井下充填,当胶凝材料和尾砂质量比为1:6,料浆浓度为70%时,充填体3d和28d抗压强度分别为0.43 MPa和2.27 MPa。另一方面,与水泥基充填材料相比,利用含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料可节省约11.87%的充填成本。据此,利用含伊利石尾矿制备充填胶凝材料,一方面开辟了尾矿大宗资源化利用的新途径,同时也有利于降低充填成本,切实推进我国绿色矿山建设。
  • 提取冶金与化学工程
  • 姚春玲,刘振楠,刘聪,龙晓波,程涌
    摘要:
    合金的热力学性质在材料科学和工程中起着重要的作用。因此,对于复杂体系,利用灵活可靠的热力学模型进行理论计算具有重要价值和科学意义。改进的M-MIVM能够同时表达分子构型的微观状态数(熵)和分子相互作用(焓)对过量吉布斯自由能的贡献,具有坚实的物理基础,可预测实际固溶体的热力学性质。该模型的一个显著优点在于仅利用二元无限稀释活度系数或二元活度数据就可以描述和预测多元固溶体的热力学性质。利用改进的M-MIVM对Au-Ni、Co-Ni、Cr-Ni、Cu-Ni、Fe-Ni、Ni-Pd、Ni-Pt、Ni-V、Co-Fe、Cr-Fe、Co-Fe-Ni、Cr-Fe-Ni、C-Co-Fe-Ni系等镍基固溶体合金的活度进行了预测。研究结果表明:除Cr-Ni、Ni-V两个二元非连续固溶体外,其余体系的活度模型预测值与实验数据吻合较好,13个体系总的相对平均偏差仅为4.75%,且预测效果优于MIVM,能够满足工程计算要求。改进的M-MIVM在镍基固态合金应用中具有一定的准确性、稳定性和适用性,可为镍基合金设计提供较为可靠的热力学数据。
  • 胡爱琳,赵俊学,辛 鑫,王 泽,康 毅,张笑天,崔雅茹,李 彬
    摘要:
    脱铜阳极泥熔炼高铅渣在熔点测定过程中由于挥发会导致测定结果偏离“真值”(本文称为“测不准”)。本文以卡尔多炉工艺熔炼脱铜阳极泥的高铅渣为研究对象,尝试通过研究挥发机制预测升温过程的适时炉渣组成,进一步以适时炉渣组成与熔点测定值对应,以消除挥发的影响。采用FactSage7.1软件计算熔炼渣的熔点和挥发反应的热力学,用半球法测定熔化温度,利用TG热重分析仪测定渣样的失重变化规律。结果表明:高温下含铅渣挥发主要是PbO以及少量的Bi2O3、As4O6、TeO2、SeO2和Sb4O6挥发所导致的,在950~1200℃高温段挥发最明显,当PbO含量分别为14.52%、25.07%、28.75%和41.25%的铅渣挥发率分别为35.25%、49.48%、55.92%和58.39%。Factsage计算熔点值比半球点及流动温度实测偏高。对脱铜阳极泥熔炼高铅渣所测半球点温度和流动温度与适时炉渣成分(基于原始炉渣成分及挥发失重的测算)对应,得到更接近“真值”的新成分-熔点的对应关系。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 秦立科
    摘要:
    针对以往研究中有限元无法模拟裂纹开展以及离散元无法考虑试块中微波不均匀性的问题,采用有限元-离散元耦合方法模拟微波弱化矿物的过程,监测模型中强度、温度、裂纹变化情况,根据强度变化分析黄铁矿粒径、含量及微波功率对强度弱化效果的影响。结果显示,微波可以有效降低矿物强度;黄铁矿粒径、含量对微波弱化矿物效果的影响不大,微波功率对弱化效果有着重要影响;矿物强度降低主要发生在一段时间内。结果表明:有限元-离散元耦合方法可以更加准确地描述微波辅助矿物解离;微波辅助矿物解离可以用于含不同粒径、不同含量黄铁矿的矿物解离,提高微波功率、选择合适的照射时间可以有效提高能量利用效率。
  • 环境科学与工程
  • 赵国庆,洪湃,班华,徐津
    摘要:
    在当前“碳达峰、碳中和”的背景下,稀土企业在制订低碳规划的过程中,对于减碳措施的减碳潜力没有数字化的概念,缺乏量化的评价手段,缺乏科学的数据支撑。生命周期评价为解决这些问题提供了科学的方法和工具。本文采用生命周期评价方法对包钢稀土产品稀土抛光粉、钕铁硼磁性材料、储氢合金粉等从原材料采集、生产加工的“从摇篮到大门”的生命周期过程进行了全面的、数字化的环境影响评价。提出了稀土生产过程中主要副产品的分配方法。以碳排放指标为例,解析了稀土产品生命周期碳排放的构成,在各个工序的分布情况,从而能够发现产品全流程碳排放的最大影响因素,进而制定科学的减碳策略。应用生命周期评价方法可以系统化、定量化地对稀土企业进行低碳规划。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 杨彪,倪瑞璞,高皓,马亦骥,曾德明
    摘要:
    传统卷积神经网络运用于矿物种属鉴定时,由于其较大的参数量和固定输入图像分辨率的限制,需要充足的计算资源与一定的图像预处理,难以在实际勘探中部署。为此,本文基于深度可分离卷积,结合注意力机制,通过密集连接的方式构建矿物智能识别模型,且该模型可以对多分辨率矿物图像进行训练。实验结果表明,模型内存占用仅为20M,验证准确率与测试准确率均高于90%,分类效果优于经典卷积神经网络,表现出优异的正负例样本鉴别能力。以上结果证明,本文提出的模型在识别性能与内存占用达到良好的平衡,适用于便携式设备,且能有效地对不同分辨率矿物图像进行识别,并有良好的泛化性,具有潜在的应用价值。
  • 提取冶金与化学工程
  • 曾颜亮,邹耕,廖春发,刘付朋
    摘要:
    本文以砷锑铋中和富集渣为原料,研究了盐酸浓度、液固比、反应温度及反应时间对Bi、Cu、Pb、As、Sb的浸出行为及Bi的浸出动力学。结果表明:当盐酸浓度为6.0 mol/L、液固比为6:1、温度为80 ℃、浸出时间为15 min时,Bi、Cu、Pb、As、Sb的浸出率分别为97.4 %、96.1 %、75.9 %、93.6 %、96.0 %;铋浸出过程动力学可分为两个阶段控制,前期受界面传质与扩散的混合控制,后期受化学反应控制,反应活化能分别为14.50 kJ/mol和82.80 kJ/mol。
  • 材料制备与加工
  • 张柏瑞,周存龙,赵广辉,王 涛,赵博文
    摘要:
    镁铝层合板经轧制成形后会产生大量的残余应力,严重影响层合板的后续加工和板材的使役性能。本文对三道次升温热轧的镁铝层合板进行不同工艺的退火处理后,使用iXRD-X射线残余应力检测仪测量层合板的表面残余应力,采用SEM-EBSD技术分析了层合板的表面微观组织。研究发现:1)退火前层合板表面残余应力沿平面的分布存在各向异性,各道次层合板的表面残余应力不同;2)残余应力在不同退火工艺下的消除机制不同,低温下为回复退火,中温下为回复与再结晶作用共存,高温下为再结晶退火;3)局域取向差值(KAM)可反映位错密度的分布,从而对残余应力进行表征,KAM越小,残余应力的消除效果越好。研究结果对改善镁铝层合板的后续加工性能及扩大板材的适用范围等问题提供了帮助。
  • 环境科学与工程
  • 肖丽珍,张兵,徐世光
    摘要:
    为直观展示污染物在三维空间分布情况和界定污染土壤方量,可通过构建三维可视化模型来实现。本文基于EVS软件采用三维地层建模方法,以玉溪市某堆渣场为研究对象,对污染物进行三维空间插值分析,对比Kriging、IDWS、IDWM和NN插值模型中汞的污染范围和污染方量的差异,通过交叉验证法来评价模型精度。研究结果表明4种插值模型差异较大,模型精度验证中平均误差(ME)和平均绝对误差(MAE)表现为NN>IDWS>IDWN>Kriging,均方根误差(RMSE)表现.为NN>IDWS>Kriging>IDWM,Kriging插值模型的插值精度最高。汞污染集中分布于堆渣层中,Kriging插值模型计算污染土方量为36787.968m3。本研究成果在今后的土壤修复工作中具有广阔应用前景。
  • 材料制备与加工
  • 罗谨,雷文,刘海鹏,鲁礼林,张海军
    摘要:
    氢气作为一种新型绿色的可再生能源,不仅能有效缓解能源危机问题,而且还可以保护环境。过渡金属镍发现在碱性溶液中具有较高的析氢活性;由于邻近杂原子具有改变镍原子表面吸附能/解吸能的能力,还可以为某些中间体提供吸附/解吸中心,因此镍基合金的形成更有利于促进镍的电化学析氢反应。本文综述了近年来二元及多元镍基合金材料的制备方法,探讨了材料结构与电催化析氢性能之间的联系。并在此基础上,对电催化析氢镍基合金材料的研究方向和应用前景进行了展望。
  • 袁杰,刘超丽,李敏
    摘要:
    探索改良St?ber工艺制备的二氧化硅微球对水溶液中Cu2+离子吸附性能。通过X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分析、氮气吸附-脱附等分析表征了二氧化硅微球结构与性能。考查了温度、时间、Cu2+离子初始浓度、吸附剂投加量等因素对吸附效果的影响,探讨了吸附动力学特性与等温吸附过程。结果表明,选择0.1g二氧化硅微球对50 mL初始浓度100 mg/L铜离子溶液在40℃条件下进行240min吸附实验,可脱除98.49%的铜离子;伪二级动力学模型可更好地拟合吸附行为,吸附等温线符合Langmuir模型;最大理论吸附量为52.5243 mg/g(40℃)。制备的二氧化硅微球对溶液中Cu2+离子具有良好吸附性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 郭加仁,齐兆军,荆晓东,李广波,朱庚杰,吴再海,贾海波
    摘要:
    尾砂充填是一个复杂工业过程,充填过程中存在大滞后、非线性和时变性特点,传统控制策略效果不佳,难以实现尾砂浓度精准控制,因此需要先进控制算法进行充填浓度的精准控制,提高浓度控制的稳定性。以某黄金矿山生产工艺为研究对象,建立充填浓度控制模型,提出了一种模糊内模控制策略,利用粒子群算法对模糊自适应参数进行在线辨识,在MATLAB中进行浓度控制系统仿真。与IMC算法和Fuzzy-IMC算法对比,优化后的模糊内模控制算法具有超调量小、鲁棒性高等优点,浓度控制响应速度快,稳定性高,在抗干扰性和稳定性方面优于内模控制和模糊内模控制算法,浓度控制误差在2%,比内模控制算法提高3%,明显提高系统的控制精度,更好地满足实际应用的要求。
  • 材料制备与加工
  • 房玉鑫,王优强,张平,王雪兆
    摘要:
    颗粒增强铝基复合材料因其轻质性和耐磨性,是发展轻量化制动部件的优良备选材料。本研究采用由压力浸渗法制备的SiCp/2024Al复合材料,与GCr15钢球进行了干滑动摩擦磨损实验,探究其在T4和T6热处理以及不同载荷和滑动速度下的磨损机理和摩擦学性能;为进一步探明SiC颗粒加入对磨损机理的影响,与2024铝合金进行了相同的对比实验。结果表明:高硬度SiC颗粒的加入明显提高了材料的耐磨性,T6热处理工艺相较于T4工艺可降低复合材料的摩擦系数和磨损率,SiCp/2024Al复合材料相较于2024铝合金具有更高且稳定的平均摩擦系数,而磨损率和磨损量降低;复合材料的磨损机制主要为剥层磨损,2024铝合金的磨损机制为磨粒磨损,SiC颗粒的加入引起了磨损机理的转变;磨损过程中亚表层颗粒在低速低载情况下较为完整,起保护减磨作用,而在高速高载情况下更易破碎形成微观缺陷,加快亚表层微裂纹的扩展。
  • 地质采矿与安全工程
  • 杨 勇,张忠政,胡 军,赵允坤
    摘要:
    为提高极限学习机(ELM)模型在弓长岭露天矿边坡稳定性预测中的精度,有效解决ELM模型在训练过程中随机产生的连接权值和隐含层阈值而导致模型稳定性差的问题,引入基于随机权重法改进的粒子群算法(IPSO)进行优化,提出了改进粒子群算法优化极限学习(IPSO-ELM)模型,将该模型应用到弓长岭露天矿边坡监测的数据中,把预测结果与ELM模型和PSO-ELM模型的预测值进行对比分析,结果表明:IPSO-ELM模型预测值接近于实测值,预测精度高、预测速度快,模型构建合理,在露天矿边坡预测中具有较高的可行性,可作为露天矿边坡预测的一种参考方法。
  • 张妍
    摘要:
    针对某金矿超细尾砂胶结充填采用水泥胶凝材料经济效益低、充填效果差、充填体无法接顶等问题,利用当地成本低廉的粉煤灰、矿渣、脱硫石膏等工业固废开发低成本矿山充填胶凝材料。首先,在分析原材料物理化学性质的基础上,基于响应曲面法为依据的Box-Behnken试验设计,开展17组配比优化试验;其次,构建以充填体28 d抗压强度为响应目标的二次多项式预测模型,结合方差分析和响应曲面考察各试验因素对响应目标的影响主次关系,以优化胶凝材料最优配比;最后,借助X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、扫描电镜分析(SEM)等微观检测手段,阐明复合胶凝体系中水化产物的类型及强度发展规律。试验结果表明:充填体抗压强度不仅受单一因素的影响,而且受多因素交互作用的影响。水泥与粉煤灰的交互作用影响显著,水泥与脱硫石膏的交互作用影响次之, 粉煤灰与脱硫石膏的交互作用影响不显著。胶凝材料最优配比为水泥添加量27%,粉煤灰添加量48%,矿渣添加量23%,脱硫石膏添加量2%,水玻璃添加量3.5%,芒硝添加量为1.5%,此条件下,充填体28 d抗压强度为3.58 MPa,满足矿山充填采矿要求。复合胶凝体系主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,随着水化反应的进行,二者交错黏结构筑成稳固的空间网络体系,使充填体保持较高的强度性能。
  • 材料制备与加工
  • 郝志军,云慧琴,陈金欢,李成,赵建军
    摘要:
    本文采用传统高温固相反应法制备了钙钛矿锰氧化物Pr(0.87-x)DyxCa0.13MnO3(x=0,0.05,0.1,0.15)系列多晶样品,研究了Dy的掺杂量对母相Pr0.87Ca0.13MnO3样品的结构、磁性以及磁热效应的影响。掺杂量为0、0.05和0.1的样品满足预成型团簇相的典型特征,而掺杂量为0.15的样品可能满足类Griffiths相的典型特征;当T
  • 张思斌,田青超,冀璞光,殷福星
    摘要:
    将定向凝固态M2052合金采用不同的工艺轧制得到三组合金样品,对合金施加固溶+时效热处理,并采用金相显微镜、X射线衍射仪、动态热机械分析仪和万能材料试验机研究了合金在不同轧制压下率的组织、织构、阻尼性能及力学性能。结果表明,随着轧制压下率的增加,合金的微观组织由枝晶组织向等轴晶转变,且α-Mn的析出量增多,导致阻尼性能下降。40%、60%和90%轧制压下率的合金在0.1 Hz的孪晶峰内耗分别为0.0548,0.0532,0.0333。同时,织构组成也发生明显变化,H织构严重降低合金伸长率,但P织构可以大幅提高合金力学性能。经轧制处理的合金伸长率均大于15.0%,抗拉强度均大于500 MPa。研究结果对兼具优异力学性能的高阻尼锰铜基合金的研制具有重要的指导意义。
  • 地质采矿与安全工程
  • 王 贺,陈 何
    摘要:
    为研究充填体变形特性对采动压力分布的影响规律,采用弹性地基梁理论和结构力学理论,构建了充填体矿柱采动地压分布力学模型,给出了充填体变形参数影响下的矿柱压力理论解析解,分析了不同刚度比对采动地压分布影响规律,并提出了基于充填体与围岩变形参数匹配的充填体力学设计方法。研究结果表明:充填体与围岩变形参数对充填采场采动压力分布影响显著;岩体与充填体弹模比小于1000时,围岩及充填体采动压力对弹模比的参数敏感度较高;在充填体参数设计时,应将岩体与充填体弹模比控制在1500以内,为类似充填开采矿山的充填体力学设计提供了有益参考。
  • 材料制备与加工
  • 盛路阳,展俊岭,刘文异,吴邦昊,张钰,张吉波
    摘要:
    采用低温-高温二步晶化法动态水热合成制备了椭球形貌纳米HBeta分子筛,采用金属盐溶液等体积浸渍制备了La2O3、Cr2O3以及NiO负载HBeta分子筛,采用XRD、N2吸附-脱附、SEM、NH3-TPD及Py-FTIR等手段对样品的结构、酸性进行表征,并对其催化2-甲萘与甲醇烷基化反应的催化性能进行了研究。结果表明,金属氧化物改性降低了HBeta的结晶度、比表面积和平均孔径。Cr2O3和NiO改性保持了酸强度分布而明显降低了中强酸酸量;NiO/HBeta上Lewis酸量增加且酸强度降低。La2O3和Cr2O3改性样品的三甲基萘副产物选择性增加,2,6-二甲基萘(2,6-DMN)选择性下降。NiO/HBeta上初始催化活性下降,但产物中二甲基萘选择性增加,2,6-DMN收率由2.52%提高至3.31%。随着反应时间延长,样品的催化活性均下降而2,6-DMN选择性提高,La2O3/HBeta在反应5 h获得4.41%的2,6-DMN收率。
    地质采矿与安全工程
  • 郭靖
    摘要:
    尾砂的大量堆存不但占用土地,而且对周围环境造成严重影响。受可塑性差、活性低等因素制约,我国尾砂利用面临着着产品附加值低、利用率低等共性难题。基于此,本文利用高温煅烧(600-1000℃)提高含伊利石尾矿的活性,将其应用于充填胶凝材料的制备。通过试验得知,含伊利石尾矿的活性随着煅烧温度的升高而增强。将1000℃条件下活化的含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料用于井下充填,当胶凝材料和尾砂质量比为1:6,料浆浓度为70%时,充填体3d和28d抗压强度分别为0.43 MPa和2.27 MPa。另一方面,与水泥基充填材料相比,利用含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料可节省约11.87%的充填成本。据此,利用含伊利石尾矿制备充填胶凝材料,一方面开辟了尾矿大宗资源化利用的新途径,同时也有利于降低充填成本,切实推进我国绿色矿山建设。
  • 提取冶金与化学工程
  • 姚春玲,刘振楠,刘聪,龙晓波,程涌
    摘要:
    合金的热力学性质在材料科学和工程中起着重要的作用。因此,对于复杂体系,利用灵活可靠的热力学模型进行理论计算具有重要价值和科学意义。改进的M-MIVM能够同时表达分子构型的微观状态数(熵)和分子相互作用(焓)对过量吉布斯自由能的贡献,具有坚实的物理基础,可预测实际固溶体的热力学性质。该模型的一个显著优点在于仅利用二元无限稀释活度系数或二元活度数据就可以描述和预测多元固溶体的热力学性质。利用改进的M-MIVM对Au-Ni、Co-Ni、Cr-Ni、Cu-Ni、Fe-Ni、Ni-Pd、Ni-Pt、Ni-V、Co-Fe、Cr-Fe、Co-Fe-Ni、Cr-Fe-Ni、C-Co-Fe-Ni系等镍基固溶体合金的活度进行了预测。研究结果表明:除Cr-Ni、Ni-V两个二元非连续固溶体外,其余体系的活度模型预测值与实验数据吻合较好,13个体系总的相对平均偏差仅为4.75%,且预测效果优于MIVM,能够满足工程计算要求。改进的M-MIVM在镍基固态合金应用中具有一定的准确性、稳定性和适用性,可为镍基合金设计提供较为可靠的热力学数据。
  • 胡爱琳,赵俊学,辛 鑫,王 泽,康 毅,张笑天,崔雅茹,李 彬
    摘要:
    脱铜阳极泥熔炼高铅渣在熔点测定过程中由于挥发会导致测定结果偏离“真值”(本文称为“测不准”)。本文以卡尔多炉工艺熔炼脱铜阳极泥的高铅渣为研究对象,尝试通过研究挥发机制预测升温过程的适时炉渣组成,进一步以适时炉渣组成与熔点测定值对应,以消除挥发的影响。采用FactSage7.1软件计算熔炼渣的熔点和挥发反应的热力学,用半球法测定熔化温度,利用TG热重分析仪测定渣样的失重变化规律。结果表明:高温下含铅渣挥发主要是PbO以及少量的Bi2O3、As4O6、TeO2、SeO2和Sb4O6挥发所导致的,在950~1200℃高温段挥发最明显,当PbO含量分别为14.52%、25.07%、28.75%和41.25%的铅渣挥发率分别为35.25%、49.48%、55.92%和58.39%。Factsage计算熔点值比半球点及流动温度实测偏高。对脱铜阳极泥熔炼高铅渣所测半球点温度和流动温度与适时炉渣成分(基于原始炉渣成分及挥发失重的测算)对应,得到更接近“真值”的新成分-熔点的对应关系。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 秦立科
    摘要:
    针对以往研究中有限元无法模拟裂纹开展以及离散元无法考虑试块中微波不均匀性的问题,采用有限元-离散元耦合方法模拟微波弱化矿物的过程,监测模型中强度、温度、裂纹变化情况,根据强度变化分析黄铁矿粒径、含量及微波功率对强度弱化效果的影响。结果显示,微波可以有效降低矿物强度;黄铁矿粒径、含量对微波弱化矿物效果的影响不大,微波功率对弱化效果有着重要影响;矿物强度降低主要发生在一段时间内。结果表明:有限元-离散元耦合方法可以更加准确地描述微波辅助矿物解离;微波辅助矿物解离可以用于含不同粒径、不同含量黄铁矿的矿物解离,提高微波功率、选择合适的照射时间可以有效提高能量利用效率。
  • 环境科学与工程
  • 赵国庆,洪湃,班华,徐津
    摘要:
    在当前“碳达峰、碳中和”的背景下,稀土企业在制订低碳规划的过程中,对于减碳措施的减碳潜力没有数字化的概念,缺乏量化的评价手段,缺乏科学的数据支撑。生命周期评价为解决这些问题提供了科学的方法和工具。本文采用生命周期评价方法对包钢稀土产品稀土抛光粉、钕铁硼磁性材料、储氢合金粉等从原材料采集、生产加工的“从摇篮到大门”的生命周期过程进行了全面的、数字化的环境影响评价。提出了稀土生产过程中主要副产品的分配方法。以碳排放指标为例,解析了稀土产品生命周期碳排放的构成,在各个工序的分布情况,从而能够发现产品全流程碳排放的最大影响因素,进而制定科学的减碳策略。应用生命周期评价方法可以系统化、定量化地对稀土企业进行低碳规划。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 杨彪,倪瑞璞,高皓,马亦骥,曾德明
    摘要:
    传统卷积神经网络运用于矿物种属鉴定时,由于其较大的参数量和固定输入图像分辨率的限制,需要充足的计算资源与一定的图像预处理,难以在实际勘探中部署。为此,本文基于深度可分离卷积,结合注意力机制,通过密集连接的方式构建矿物智能识别模型,且该模型可以对多分辨率矿物图像进行训练。实验结果表明,模型内存占用仅为20M,验证准确率与测试准确率均高于90%,分类效果优于经典卷积神经网络,表现出优异的正负例样本鉴别能力。以上结果证明,本文提出的模型在识别性能与内存占用达到良好的平衡,适用于便携式设备,且能有效地对不同分辨率矿物图像进行识别,并有良好的泛化性,具有潜在的应用价值。
  • 提取冶金与化学工程
  • 曾颜亮,邹耕,廖春发,刘付朋
    摘要:
    本文以砷锑铋中和富集渣为原料,研究了盐酸浓度、液固比、反应温度及反应时间对Bi、Cu、Pb、As、Sb的浸出行为及Bi的浸出动力学。结果表明:当盐酸浓度为6.0 mol/L、液固比为6:1、温度为80 ℃、浸出时间为15 min时,Bi、Cu、Pb、As、Sb的浸出率分别为97.4 %、96.1 %、75.9 %、93.6 %、96.0 %;铋浸出过程动力学可分为两个阶段控制,前期受界面传质与扩散的混合控制,后期受化学反应控制,反应活化能分别为14.50 kJ/mol和82.80 kJ/mol。
  • 材料制备与加工
  • 张柏瑞,周存龙,赵广辉,王 涛,赵博文
    摘要:
    镁铝层合板经轧制成形后会产生大量的残余应力,严重影响层合板的后续加工和板材的使役性能。本文对三道次升温热轧的镁铝层合板进行不同工艺的退火处理后,使用iXRD-X射线残余应力检测仪测量层合板的表面残余应力,采用SEM-EBSD技术分析了层合板的表面微观组织。研究发现:1)退火前层合板表面残余应力沿平面的分布存在各向异性,各道次层合板的表面残余应力不同;2)残余应力在不同退火工艺下的消除机制不同,低温下为回复退火,中温下为回复与再结晶作用共存,高温下为再结晶退火;3)局域取向差值(KAM)可反映位错密度的分布,从而对残余应力进行表征,KAM越小,残余应力的消除效果越好。研究结果对改善镁铝层合板的后续加工性能及扩大板材的适用范围等问题提供了帮助。
  • 环境科学与工程
  • 肖丽珍,张兵,徐世光
    摘要:
    为直观展示污染物在三维空间分布情况和界定污染土壤方量,可通过构建三维可视化模型来实现。本文基于EVS软件采用三维地层建模方法,以玉溪市某堆渣场为研究对象,对污染物进行三维空间插值分析,对比Kriging、IDWS、IDWM和NN插值模型中汞的污染范围和污染方量的差异,通过交叉验证法来评价模型精度。研究结果表明4种插值模型差异较大,模型精度验证中平均误差(ME)和平均绝对误差(MAE)表现为NN>IDWS>IDWN>Kriging,均方根误差(RMSE)表现.为NN>IDWS>Kriging>IDWM,Kriging插值模型的插值精度最高。汞污染集中分布于堆渣层中,Kriging插值模型计算污染土方量为36787.968m3。本研究成果在今后的土壤修复工作中具有广阔应用前景。
  • 材料制备与加工
  • 罗谨,雷文,刘海鹏,鲁礼林,张海军
    摘要:
    氢气作为一种新型绿色的可再生能源,不仅能有效缓解能源危机问题,而且还可以保护环境。过渡金属镍发现在碱性溶液中具有较高的析氢活性;由于邻近杂原子具有改变镍原子表面吸附能/解吸能的能力,还可以为某些中间体提供吸附/解吸中心,因此镍基合金的形成更有利于促进镍的电化学析氢反应。本文综述了近年来二元及多元镍基合金材料的制备方法,探讨了材料结构与电催化析氢性能之间的联系。并在此基础上,对电催化析氢镍基合金材料的研究方向和应用前景进行了展望。
  • 袁杰,刘超丽,李敏
    摘要:
    探索改良St?ber工艺制备的二氧化硅微球对水溶液中Cu2+离子吸附性能。通过X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分析、氮气吸附-脱附等分析表征了二氧化硅微球结构与性能。考查了温度、时间、Cu2+离子初始浓度、吸附剂投加量等因素对吸附效果的影响,探讨了吸附动力学特性与等温吸附过程。结果表明,选择0.1g二氧化硅微球对50 mL初始浓度100 mg/L铜离子溶液在40℃条件下进行240min吸附实验,可脱除98.49%的铜离子;伪二级动力学模型可更好地拟合吸附行为,吸附等温线符合Langmuir模型;最大理论吸附量为52.5243 mg/g(40℃)。制备的二氧化硅微球对溶液中Cu2+离子具有良好吸附性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 郭加仁,齐兆军,荆晓东,李广波,朱庚杰,吴再海,贾海波
    摘要:
    尾砂充填是一个复杂工业过程,充填过程中存在大滞后、非线性和时变性特点,传统控制策略效果不佳,难以实现尾砂浓度精准控制,因此需要先进控制算法进行充填浓度的精准控制,提高浓度控制的稳定性。以某黄金矿山生产工艺为研究对象,建立充填浓度控制模型,提出了一种模糊内模控制策略,利用粒子群算法对模糊自适应参数进行在线辨识,在MATLAB中进行浓度控制系统仿真。与IMC算法和Fuzzy-IMC算法对比,优化后的模糊内模控制算法具有超调量小、鲁棒性高等优点,浓度控制响应速度快,稳定性高,在抗干扰性和稳定性方面优于内模控制和模糊内模控制算法,浓度控制误差在2%,比内模控制算法提高3%,明显提高系统的控制精度,更好地满足实际应用的要求。
  • 材料制备与加工
  • 房玉鑫,王优强,张平,王雪兆
    摘要:
    颗粒增强铝基复合材料因其轻质性和耐磨性,是发展轻量化制动部件的优良备选材料。本研究采用由压力浸渗法制备的SiCp/2024Al复合材料,与GCr15钢球进行了干滑动摩擦磨损实验,探究其在T4和T6热处理以及不同载荷和滑动速度下的磨损机理和摩擦学性能;为进一步探明SiC颗粒加入对磨损机理的影响,与2024铝合金进行了相同的对比实验。结果表明:高硬度SiC颗粒的加入明显提高了材料的耐磨性,T6热处理工艺相较于T4工艺可降低复合材料的摩擦系数和磨损率,SiCp/2024Al复合材料相较于2024铝合金具有更高且稳定的平均摩擦系数,而磨损率和磨损量降低;复合材料的磨损机制主要为剥层磨损,2024铝合金的磨损机制为磨粒磨损,SiC颗粒的加入引起了磨损机理的转变;磨损过程中亚表层颗粒在低速低载情况下较为完整,起保护减磨作用,而在高速高载情况下更易破碎形成微观缺陷,加快亚表层微裂纹的扩展。
  • 地质采矿与安全工程
  • 杨 勇,张忠政,胡 军,赵允坤
    摘要:
    为提高极限学习机(ELM)模型在弓长岭露天矿边坡稳定性预测中的精度,有效解决ELM模型在训练过程中随机产生的连接权值和隐含层阈值而导致模型稳定性差的问题,引入基于随机权重法改进的粒子群算法(IPSO)进行优化,提出了改进粒子群算法优化极限学习(IPSO-ELM)模型,将该模型应用到弓长岭露天矿边坡监测的数据中,把预测结果与ELM模型和PSO-ELM模型的预测值进行对比分析,结果表明:IPSO-ELM模型预测值接近于实测值,预测精度高、预测速度快,模型构建合理,在露天矿边坡预测中具有较高的可行性,可作为露天矿边坡预测的一种参考方法。
  • 张妍
    摘要:
    针对某金矿超细尾砂胶结充填采用水泥胶凝材料经济效益低、充填效果差、充填体无法接顶等问题,利用当地成本低廉的粉煤灰、矿渣、脱硫石膏等工业固废开发低成本矿山充填胶凝材料。首先,在分析原材料物理化学性质的基础上,基于响应曲面法为依据的Box-Behnken试验设计,开展17组配比优化试验;其次,构建以充填体28 d抗压强度为响应目标的二次多项式预测模型,结合方差分析和响应曲面考察各试验因素对响应目标的影响主次关系,以优化胶凝材料最优配比;最后,借助X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、扫描电镜分析(SEM)等微观检测手段,阐明复合胶凝体系中水化产物的类型及强度发展规律。试验结果表明:充填体抗压强度不仅受单一因素的影响,而且受多因素交互作用的影响。水泥与粉煤灰的交互作用影响显著,水泥与脱硫石膏的交互作用影响次之, 粉煤灰与脱硫石膏的交互作用影响不显著。胶凝材料最优配比为水泥添加量27%,粉煤灰添加量48%,矿渣添加量23%,脱硫石膏添加量2%,水玻璃添加量3.5%,芒硝添加量为1.5%,此条件下,充填体28 d抗压强度为3.58 MPa,满足矿山充填采矿要求。复合胶凝体系主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,随着水化反应的进行,二者交错黏结构筑成稳固的空间网络体系,使充填体保持较高的强度性能。
  • 材料制备与加工
  • 郝志军,云慧琴,陈金欢,李成,赵建军
    摘要:
    本文采用传统高温固相反应法制备了钙钛矿锰氧化物Pr(0.87-x)DyxCa0.13MnO3(x=0,0.05,0.1,0.15)系列多晶样品,研究了Dy的掺杂量对母相Pr0.87Ca0.13MnO3样品的结构、磁性以及磁热效应的影响。掺杂量为0、0.05和0.1的样品满足预成型团簇相的典型特征,而掺杂量为0.15的样品可能满足类Griffiths相的典型特征;当T
  • 张思斌,田青超,冀璞光,殷福星
    摘要:
    将定向凝固态M2052合金采用不同的工艺轧制得到三组合金样品,对合金施加固溶+时效热处理,并采用金相显微镜、X射线衍射仪、动态热机械分析仪和万能材料试验机研究了合金在不同轧制压下率的组织、织构、阻尼性能及力学性能。结果表明,随着轧制压下率的增加,合金的微观组织由枝晶组织向等轴晶转变,且α-Mn的析出量增多,导致阻尼性能下降。40%、60%和90%轧制压下率的合金在0.1 Hz的孪晶峰内耗分别为0.0548,0.0532,0.0333。同时,织构组成也发生明显变化,H织构严重降低合金伸长率,但P织构可以大幅提高合金力学性能。经轧制处理的合金伸长率均大于15.0%,抗拉强度均大于500 MPa。研究结果对兼具优异力学性能的高阻尼锰铜基合金的研制具有重要的指导意义。
  • 地质采矿与安全工程
  • 王 贺,陈 何
    摘要:
    为研究充填体变形特性对采动压力分布的影响规律,采用弹性地基梁理论和结构力学理论,构建了充填体矿柱采动地压分布力学模型,给出了充填体变形参数影响下的矿柱压力理论解析解,分析了不同刚度比对采动地压分布影响规律,并提出了基于充填体与围岩变形参数匹配的充填体力学设计方法。研究结果表明:充填体与围岩变形参数对充填采场采动压力分布影响显著;岩体与充填体弹模比小于1000时,围岩及充填体采动压力对弹模比的参数敏感度较高;在充填体参数设计时,应将岩体与充填体弹模比控制在1500以内,为类似充填开采矿山的充填体力学设计提供了有益参考。
  • 材料制备与加工
  • 盛路阳,展俊岭,刘文异,吴邦昊,张钰,张吉波
    摘要:
    采用低温-高温二步晶化法动态水热合成制备了椭球形貌纳米HBeta分子筛,采用金属盐溶液等体积浸渍制备了La2O3、Cr2O3以及NiO负载HBeta分子筛,采用XRD、N2吸附-脱附、SEM、NH3-TPD及Py-FTIR等手段对样品的结构、酸性进行表征,并对其催化2-甲萘与甲醇烷基化反应的催化性能进行了研究。结果表明,金属氧化物改性降低了HBeta的结晶度、比表面积和平均孔径。Cr2O3和NiO改性保持了酸强度分布而明显降低了中强酸酸量;NiO/HBeta上Lewis酸量增加且酸强度降低。La2O3和Cr2O3改性样品的三甲基萘副产物选择性增加,2,6-二甲基萘(2,6-DMN)选择性下降。NiO/HBeta上初始催化活性下降,但产物中二甲基萘选择性增加,2,6-DMN收率由2.52%提高至3.31%。随着反应时间延长,样品的催化活性均下降而2,6-DMN选择性提高,La2O3/HBeta在反应5 h获得4.41%的2,6-DMN收率。

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