2022第7期目录
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    材料制备与加工
  • 魏玉伟,张晓斌,彭安校,苏兰林,梁圣钊,陆杰,王小林,王毅
    摘要:
    拜耳法生产氧化铝分解槽焊缝及附近出现大批次开裂,利用扫描电子显微镜SEM、光学显微镜OM等手段分析裂纹形貌和金相组织,利用有限元等方法分析分解槽罐体受力情况,最后综合分析开裂失效行为机理。结果表明:厚壁焊缝自身产生纵向、横向和厚度方向三种残余应力,与罐体内部液体自重产生的应力叠加形成碱脆的多重应力环境。另外,潮湿的焊条在焊接时水蒸气在高温下产生气泡,气泡造成应力集中,作为裂纹源在碱应力促进下沿晶界和珠光体区域扩展(IGPSCC)形成最终裂纹,造成泄露。建立了多应力碱性环境下含气孔的厚壁容器焊缝应变诱发-阳极溶解导致IGPSCC模型,为研究长期运行后的拜耳法氧化铝分解槽焊缝应力-碱脆开裂行为提供借鉴。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 晋艳玲,谢海云,张培,陈家灵,曾鹏,封东霞,纪翠翠
    摘要:
    方铅矿的高效选择性抑制是铅多金属硫化矿浮选领域亟待解决的问题之一。本文采用硫酸对方铅矿进行表面改性使其可浮性降低而实现选择性抑制。针对方铅矿纯矿物,采用表面改性试验结合浮选试验,研究并确定了表面改性的主要影响因素和最佳条件。在试验研究基础上,采用响应曲面法对方铅矿表面改性的参数条件进行了优化,建立了主要参数,如硫酸浓度、改性温度、改性时间及三因素之间的交互作用对方铅矿可浮性影响的多元回归方程,预测数据分析结果表明,优化后的表面最佳改性条件为硫酸浓度2.10mol/L,改性温度91.08℃,改性时间24.75min,此时方铅矿的回收率仅为3.52%,实现了高效抑制。预测结果与验证试验结果一致,表明所选模型具有良好的预测性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 胡 航,彭 磊,王光进,刘文连,周汉民,尤耿明,郭利杰
    摘要:
    强降雨是导致尾矿库发生溃坝灾害的重要因素。为进一步探究强降雨洪水条件下尾矿库溃坝灾害影响,依托四川某尾矿库为研究对象,分析不同降雨频率条件下(200年、500年、1000年)的洪水暴发强度,并结合FLO-2D软件对强降雨条件下尾矿库溃坝影响进行了数值模拟。研究结果表明:溃坝量对尾矿库溃坝致灾程度有显著影响,溃坝砂流的灾害影响程度随溃坝量的增加而增大;溃坝尾砂流的最大淹没高度和峰值流速随溃坝量的增加而增大,下泄砂流的沿程淹没高度随尾砂运动距离的增加呈下降趋势;在地面高程变化幅度大的区域砂流的流速明显偏大,地面高程变化对砂流流速变化有较大影响。根据溃坝模拟结果,对强降雨条件下的溃坝尾砂流致灾影响程度进行了预估,为相关尾矿库溃坝灾害预测提供了参考。
  • 环境科学与工程
  • 张冰,岳强
    摘要:
    近年来我国制定了诸多碳减排目标,铝工业作为高碳排产业,需要做出一定调整,原铝电解环节碳减排是重中之重。本文基于NSGA-Ⅱ算法,对我国原铝电解环节碳减排进行分析,在考虑成本的情况下,至2050年,1吨原铝电解环节二氧化碳排放量可降至2740 kg,较2019年下降了71.5%,其中创新技术减排量占总减排量比例为12.4%,调整电力结构减排量占87.6%。由于风电、光电及核电成本较高且存在技术投资,折合减排成本为0.07元/kg-CO2。
  • 地质采矿与安全工程
  • 袁槐岑,周梦缘,刘俊新,王光进
    摘要:
    细粒化高堆尾矿库受地震作用影响,其潜在安全隐患突出。为了解加载频率和循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响,针对西南地区某尾矿库的深埋尾粉砂开展了一系列不同加载频率及循环应力比的动三轴试验。系统地研究了不同加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂累积塑形变形的影响,并从滞回曲线的形态特征(整体倾斜程度k、宽窄程度α、面积S、不闭合程度ε)重点分析了加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响。试验结果表明:变形呈反“L”型破坏,存在累积塑形应变转折点;随着循环振次的增加,k、α逐渐减小,S、ε逐渐增加,即刚度和黏滞性越来越小、耗散的能量和塑性应变越来越大,而加载频率和循环应力比均会影响这一过程。
  • 材料制备与加工
  • 孙智博,李 菲,阎峰云
    摘要:
    工业硅生产过程中产生大量含硅、含碳废料,将其制备成碳硅复合球团再入炉,不仅可以还提高了废料利用效率,还有利于改善炉内温度分布,提高产率。粘结剂在碳硅复合球团工业化应用中必不可少。本文使用万能材料试验机研究了不同粘结剂对碳硅复合球团强度的影响,使用光学接触角/表界面张力测量仪研究了粘结剂与原料之间的润湿性能,为碳硅复合球团寻找适合的工业粘结剂提供科学依据。实验结果表明淀粉与硅石粉润湿性良好,但与煤粉不润湿,球团中含量为7%时,球团的冷强度为26.8 MPa;木质素与硅石粉和煤粉均表现出良好的润湿性,球团中木质素含量为7%时,球团的热强度为11.4 MPa;生物质油与硅石粉润湿性良好,与煤粉初始接触角大于90 °,但0.4 s后表现为润湿。生物质油为粘结剂时,球团冷热强度均较好。添加复合粘结剂5%时,球团的冷热强度分别达到29.8 MPa和11.3 MPa,抗碎率和粉化率分别为96.9%和0.98%。球团强度满足工业应用要求。
  • 地质采矿与安全工程
  • 任旭,王鸿榕,李先恒,徐桂弘,杨福敏
    摘要:
    针对岩质边坡不良地质体渐进破坏,开展模型试验中泥岩相似材料的试验,参考学者们已有的研究经验,本文选用两种配合比进行试配。第一组:铁精粉、重晶石粉、石英砂,橡胶粉及松香酒精;第二组:铁精粉、重晶石粉、石英砂、石膏粉和水。通过在测试密度、抗压强度及变形模量发现第一组相似材料各指标与目标值均相差甚远,而第二组相似材料,需至少养护7天,除密度外其余指标均在目标值范围。参照第二组配比,通过二次试验,重点调整铁精粉、重晶石粉掺量,加入适量甘油,得到了满足泥岩相似材料各项指标的配合比,以此试验结果为读者在制备泥岩相似材料时提供一定的借鉴。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 高亚龙,刘全军,董敬申,盛洁,刘美琳
    摘要:
    老挝某金矿中金品位为4.12g/t,金主要赋存在黄铁矿等硫化矿中,属于一种难处理的氧硫混合型矿石。为高效回收该矿石中的金,开展了详细的选矿试验研究。对浮选条件进行逐级优化,确定了最佳的作业参数。通过对原矿进行“一粗三精四扫”,扫选部分中的三个中矿合并再磨并进行“一粗三精三扫”的全闭路流程试验,获得了金品位为32.16g/t,回收率为57.06%的金精矿1;及金品位为31.48g/t,回收率为24.37%的金精矿2;得到了总回收率为81.43%的金精矿,且尾矿中金品位仅为0.85g/t,金的损失较小,取得了较为满意的生产指标。
  • 罗朝熙,和丽芳,黄宋魏,黄 斌,马关宇
    摘要:
    目前金属矿物嵌布粒度的测定主要依靠技术人员在显微镜下观测,存在工作量大、观测粒度准确度和精度不高等问题。因此提出了基于K-means聚类算法的金属矿物嵌布粒度测量方法。K-means算法初始聚类中心数K值的准确预设是本方法的核心之一,本项目对此开展了深入研究,发现利用金属矿物光片显微镜下图像中的颜色特征,对原矿图像中的矿物种类进行准确判别,再将识别到的矿物颜色特征作为设置K值的依据。通过K-means算法将目的矿物的颜色聚类为单一的颜色,对聚类的图像进行颜色分割,最后利用Feret Diameter精确测量出该金属矿物嵌布粒度。结果表明:该方法明显提高了金属矿物嵌布粒度测量的准确度、精度和效率,具有极大的应用价值。
  • 材料制备与加工
  • 栗文浩,吴少鹏,蔡晓兰,姚耀春,周蕾,程远超
    摘要:
    铜基复合材料以其优异的电学、耐磨和力学等性能受到了许多学者的重视。近年来,陶瓷颗粒、碳纳米相等因其结构特性和物理性能、力学性能的优异性,已成为铜基复合材料常用的增强相之一。本文概述了不同增强相(Al2O3、CNTs、MAX)增强铜基复合材料的制备方法和综合性能方面的研究进展;阐述了增强相在铜基体中的分散性以及增强相与基体之间的界面结合对铜基复合材料综合性能的影响及强化机制,旨在阐明通过增强相的结构设计实现综合性能良好的铜基复合材料的设计思路。
  • 地质采矿与安全工程
  • 黄 鑫,蔡晓光,薄景山,李思汉
    摘要:
    尾矿砂的动模量和阻尼比特性对尾矿库的地震反应分析具有重要作用。通过对某中线法铜矿尾矿库的尾粉砂、尾细砂和尾中砂开展共振柱试验,系统地研究了三种尾矿砂的动剪切模量和阻尼比特性,并与相同密实度下的石英标准砂进行比较。试验结果表明:相同围压下,尾粉砂的动剪切模量最小,阻尼比最大;石英砂的动剪切模量最大,阻尼比最小;尾细砂的动剪切模量比尾中砂的略大,阻尼比比尾中砂的略小。此外,还得到了各围压下三种尾矿砂的动模量和阻尼比衰减曲线,回归拟合出了Hardin-Drnevich模型参数。
  • 提取冶金与化学工程
  • 李永勇,金鑫,李兴彬,魏昶,甄勇,邓志敢,李旻廷
    摘要:
    湿法炼锌废电解液在冷冻结晶除镁时会生成大量ZnSO4?7H2O和MgSO4?7H2O组成的结晶产物,采用中和水解法实现结晶产物中锌、镁的分离回收。根据配位化学热力学平衡原理,绘制了298K时Zn2+-Mg2+-H2O系热力学平衡图。结果表明:在pH为6.0~12.0范围内,锌离子优先沉淀析出;pH=8.0时,Zn(OH)2(s)的条件溶度积pKs=15.6,溶液中[Zn]T≤1.0×10-5mol/L。实验数据表明,在温度60℃、pH为7.0、反应时间80min的最优条件下,锌沉淀率达到100%,镁不沉淀;硫酸镁溶液经蒸发结晶得到MgSO4?6H2O,沉锌产物经稀硫酸浸出获得硫酸锌溶液和石膏产品。
  • 材料制备与加工
  • 吴昊,陈刚,唐啸天,沈书城
    摘要:
    采用铝热反应法制备了CoCrFeNiMnAlCux(x=0.2、0.4、0.6和0.8)高熵合金,研究了不同Cu含量对CoCrFeNiMnAlCux高熵合金的微观结构、硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。结果表明: CoCrFeNiMnAlCux高熵合金结构由体心立方结构(BCC)和面心立方结构(FCC)组成,且FCC相随着Cu含量的增加而增加。在Cu0.2合金中Cu元素分布均匀且未发生偏析,组织分布较为均匀;随着Cu进一步增加,富Cu相逐渐在Cu0.4和Cu0.6合金中偏析。当x=0.8时,Cu由于与合金中其他元素之间的正混合焓,而大量在晶界处析出。当Cu含量从0.2增加至0.8时,硬度、耐磨性和耐蚀性先升高后下降,磨损机制由最开始的磨粒磨损逐渐转变为粘着磨损,最后又转变为磨粒磨损。其中CoCrFeNiMnAlCu0.6合金展示了最佳的性能,硬度、磨损率和腐蚀电流分别为564HV0.5、4.187×10-5 mm3/N·m和1.17×10-6A·cm2。
  • 何小静,王辰,徐梁格,叶梦玲,林飞
    摘要:
    为提升稀土基氟氧化物的荧光发射能力及细胞吞噬效果,采用双惰性层包覆工艺,同时利用功能性亲水聚合物进行表面修饰,制备获得YOF:Yb3+,Tm3+@YOF:Yb3+@mSiO2-Py-FITC-β-CD纳米颗粒。使用透射电镜(TEM,含能谱分析)、紫外(UV-Vis)及荧光(PL)分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)分别对试样的成分、形貌、荧光及细胞吞噬能力进行表征。结果表明:双惰性层包覆的纳米颗粒尺寸范围30~35 nm,且具有较强的上转换荧光锐峰发射,在475 nm处(绿色)荧光寿命可达58.696 μs。样品在浓度较低时(50 μg/mL)易被RAW264.7细胞大量吞噬。
  • 环境科学与工程
  • 王艳,洪松,张云,李?,叶志祥,巴图
    摘要:
    为探究红土镍尾矿对周边环境的潜在风险,以我国西南地区某典型红土镍尾矿为研究对象,采集了尾矿库及周边环境中尾矿、土壤、地表水、底泥及植被共58个样品,分析了该尾矿库的污染特征及周边环境污染风险,为该尾矿库重金属污染治理和修复提供依据。采用电感耦合等离子体光谱仪 (ICP-OES) 测定重金属铜、镍、钴、铬等含量;通过测试尾矿库中各重金属的形态特征,分析其潜在迁移能力。运用潜在生态风险指数分析尾矿库周边土壤的生态风险水平。结果表明:与我国西北、东北地区硫化镍尾矿中重金属Cu、Ni含量较高不同,该红土镍尾矿及其周边土壤中主要重金属为Ni、Co、Cr,Cu含量较小。形态分析结果表明,总体上各元素残渣态占比高于其他形态,但在个别深度上,Co还原态占比高于残渣态,Co潜在迁移能力大于Ni和Cr。库周边土壤及河流底泥中Ni、Co和Cr超标严重,土壤综合潜在生态风险平均值达到了严重污染,表明该镍尾矿库周边土壤已经受到了Ni、Co、Cr等重金属的严重威胁。尾矿库附近植物中重金属含量分析结果表明,部分植物中Ni、Co含量超过了生态土壤筛选值中植物体内重金属含量限值。
  • 王家莉,王国华,谢水波,刘颖,王晨旭,赵发,刘迎九
    摘要:
    基于功能互补原则,采用“自下而上”的配菌法,将硝酸盐还原菌(NRB)、硫酸盐还原菌(SRB)及异化铁还原菌(FeRB)等比例混合,构建人工菌群并探讨其修复铀(U)污染地下水的效果与作用机制。模拟试验结果表明:在pH 7.2、25 ℃、U(VI) 初始浓度为20.0 mg /L的铀污染地下水中,人工菌群对溶液中U(VI)的去除率比单菌提高了20 %~35 %。人工菌群的固铀过程分为三阶段:首先微生物将溶液中的U(VI)吸附固定于菌体表面,同时NRB将NO3-还原,为U(VI)的还原创造有利条件;然后SRB、FeRB同步还原U(VI)、SO42-;最后FeRB等微生物促进非结晶态U(IV)转化为UO2,提高了还原产物的稳定性。
  • 提取冶金与化学工程
  • 朱佳俊,黄凯,马育新,李渭鹏
    摘要:
    针对新疆阜康冶炼厂造锍捕集所得贵金属合金,通过硫酸化焙烧和水淬所得渣,采用亚硫酸钠溶液浸出法对其中的银开展湿法提取试验考察。本文系统考察了固液比(20g/l~400g/l)、亚硫酸钠浓度(50g/l~200g/l)、pH(6.5-10.5)、浸出时间(30min~720min)、粒径(0.425mm、0.25mm和0.18mm)以及浸出温度(25℃、50℃和75℃)对银的浸出率的影响。银的最优浸出条件为,固液比200g/l,亚硫酸钠150g/l,pH为7.5,浸出时间120min,浸出温度20℃,在此条件下,可以高效提取渣中的银,浸出率为93.66%。
  • 地质采矿与安全工程
  • 李博文,李克钢
    摘要:
    为了研究平面滑动边坡中张裂缝位于坡面上时边坡稳定性变化情况,根据极限平衡理论,建立坡面张裂缝参数关系式,通过改进水压分布函数获得各水压分布形式下张裂缝和滑动面的水压力表达式,运用Matlab编制程序,探讨不同水压分布形式下各参数对边坡安全系数的影响,以及不同水深条件下,各水压分布形式边坡滑动面临界倾角变化情况。研究表明,地下水位的升高使各水压分布形式下边坡安全系数变小,其中张裂缝与滑动面的连接点透水、滑动面在边坡出露位置不透水且滑动面和张裂缝中均有水压的水压分布形式变化幅度最大,地下水位的升高使该形式的临界倾角变大,使其他形式的临界倾角变小。
  • 材料制备与加工
  • 庄晓东,田林,林琳,杨妮,李小英,谢刚
    摘要:
    采用热分解法制备了不同含锰涂层钛阳极,对比测试了不同含锰涂层钛阳极的性能。对所制备钛阳极涂层成分和形貌进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)检测分析。通过循环伏安曲线(CV)、极化曲线(LSV)和加速寿命实验(ALT)测试,探究了涂层钛阳极在硫酸溶液中的电化学行为。结果表明,不同元素组成的涂层钛阳极表面形貌具有明显的差异,Mn可以明显改善涂层的形貌结构和催化性能,提高涂层的耐腐蚀性。通过对比Ti/IrO2-RuO2-MnO2涂层阳极综合性能最好、强化电解寿命可达114h,具有很好的吸氧催化活性和稳定性。
  • 水东莉,李刚
    摘要:
    利用激光束高能量为燃烧热源,引发体系Al热反应与钨精原矿粉中WO3进行置换,原位自生增强相,制备钨精原矿粉/Al-Cu复合材料。利用OM、SEM、XRD、TEM等研究了激光工艺参数、成分配比和压制压力对复合材料微观结构和致密性的影响规律。结果表明:复合材料由α-Al,α-(Al,W)和中间相构成的多相结构为基体,纳米晶颗粒Al2O3为增强相的复杂复合组织构成;随着功率的增加及作用时间的延长,烧结产物组织均匀细化程度明显提高。当激光功率为1000w,持续作用时间为30s时,试样组织晶粒最均匀细小;激光的工艺参数、原始压坯相对密度和成分配比影响烧结产物的致密性。当工艺参数为1000w,30s,压坯相对密度为85%,Al/Cu的成分配比为66.8:33.2时,产物的孔隙率最低为3.67%,合成密度最大为3.58 g.cm-3,致密化程度最高。
  • 提取冶金与化学工程
  • 孙旭,李旻廷,袁松,樊刚,邓志敢,魏昶,李兴彬
    摘要:
    针对酸性含铜溶液中砷的固化问题,本文采用常压臭葱石沉砷的方法,在Fe(Ⅱ)-As-SO42-溶液体系下,研究了不同初始铜离子浓度、反应温度和初始pH值条件下,铜离子对沉淀物晶形、组分及稳定性的影响。结果表明,初始铜离子浓度在10~20 g/L范围内,均可以合成出臭葱石晶体,提高初始铜离子浓度对臭葱石晶体形貌和稳定性的影响不明显,但臭葱石颗粒尺寸有变小的趋势。初始铜离子浓度为10 g/L时,当反应温度为60~80 ℃时,得到的沉淀物多呈小颗粒团聚体,达到85 ℃及以上时才能够生成双锥状臭葱石晶体。提高反应温度,会增加臭葱石沉淀中砷、铁、铜的含量,并能提高臭葱石的稳定性。初始pH值在0.7~1.2范围内,可以得到双锥状臭葱石晶体。提高初始pH值,会降低臭葱石沉淀中砷和铁的含量,增加臭葱石沉淀中铜的含量,并降低臭葱石稳定性。
  • 材料制备与加工
  • 张宗奎,彭珊珊,代前飞,樊美,尹胜,赵飞
    摘要:
    石墨烯增强锌基复合材料具有良好的力学性能,有望作为可降解医用植入材料用于人体骨骼修复。为了明确石墨烯添加对锌基复合材料降解行为的影响,本文采用电化学方法和浸泡法对比研究了纯锌、石墨烯/锌基复合材料在人体模拟体液(SBF)中的腐蚀行为。结果表明随着石墨烯含量增加,试验材料的腐蚀速率加快,腐蚀形式以均匀腐蚀为主,腐蚀产物主要为ZnO。
  • 夏悦然,刘彩霞,马菲,张静
    摘要:
    对多壁碳纳米管 (MWCNT) 进行回流酸处理,增加其表面活性获得羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT),结合聚乙烯醇 (PVA) 形成多功能导电水凝胶。借助CMWCNT表面羧基活性基团,与多重络合、纠缠的PVA链形成广泛氢键,构建CMWCNT-PVA水凝胶分层网络。通过丝网印刷工艺,制备CMWCNT-PVA自愈合柔性电极,该电极具有高电导率(35.1 S/m) 、高机械强度 (2000次循环弯曲) 和约10秒的自愈合特性,愈合后电路中,在大变形下也保持优异导电性和稳定性,且由柔性电路设计制备的发光二极管阵列,能够呈现HF发光图案。该自愈合柔性电极为柔性电路发展提供一种新的策略,对拓展电子皮肤、软体机器人和可穿戴设备等在人机交互中的应用具有重要科学意义。
  • 提取冶金与化学工程
  • 郑雪梅,王毕雄,李金京,马爱元
    摘要:
    开展了超声强化NH3 - C4H6O6 - H2O体系浸出氧化锌烟尘提锌实验,进行了响应曲面优化浸出实验研究,分别考察超声功率、反应时间、酒石酸浓度、液固比四因素及其交互作用对锌浸出率的影响,研究结果显示:酒石酸浓度与液固比间的交互作用对锌浸出率影响最为显著,获得了优化提锌工艺条件:控制超声功率为300 W、浸出时间30 min、氨水浓度7 mol/L、酒石酸浓度0.5 mol/L、液固比5:1、浸出温度45 ℃、搅拌速度100 r/min时,锌的浸出率可达80.05 %,较常规浸出相比(74.80%),超声条件下锌浸出率提高5.25%。对浸出渣和浸出液分别进行X射线衍射(XRD)及红外光谱分析(FT-IR),XRD结果显示NH3-C4H6O6-H2O体系下ZnFe2O4、Zn2SiO4、ZnS物相难以被浸出,FT-IR分析显示羧酸根阴离子与锌离子形成络合离子强化锌浸出。
    材料制备与加工
  • 魏玉伟,张晓斌,彭安校,苏兰林,梁圣钊,陆杰,王小林,王毅
    摘要:
    拜耳法生产氧化铝分解槽焊缝及附近出现大批次开裂,利用扫描电子显微镜SEM、光学显微镜OM等手段分析裂纹形貌和金相组织,利用有限元等方法分析分解槽罐体受力情况,最后综合分析开裂失效行为机理。结果表明:厚壁焊缝自身产生纵向、横向和厚度方向三种残余应力,与罐体内部液体自重产生的应力叠加形成碱脆的多重应力环境。另外,潮湿的焊条在焊接时水蒸气在高温下产生气泡,气泡造成应力集中,作为裂纹源在碱应力促进下沿晶界和珠光体区域扩展(IGPSCC)形成最终裂纹,造成泄露。建立了多应力碱性环境下含气孔的厚壁容器焊缝应变诱发-阳极溶解导致IGPSCC模型,为研究长期运行后的拜耳法氧化铝分解槽焊缝应力-碱脆开裂行为提供借鉴。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 晋艳玲,谢海云,张培,陈家灵,曾鹏,封东霞,纪翠翠
    摘要:
    方铅矿的高效选择性抑制是铅多金属硫化矿浮选领域亟待解决的问题之一。本文采用硫酸对方铅矿进行表面改性使其可浮性降低而实现选择性抑制。针对方铅矿纯矿物,采用表面改性试验结合浮选试验,研究并确定了表面改性的主要影响因素和最佳条件。在试验研究基础上,采用响应曲面法对方铅矿表面改性的参数条件进行了优化,建立了主要参数,如硫酸浓度、改性温度、改性时间及三因素之间的交互作用对方铅矿可浮性影响的多元回归方程,预测数据分析结果表明,优化后的表面最佳改性条件为硫酸浓度2.10mol/L,改性温度91.08℃,改性时间24.75min,此时方铅矿的回收率仅为3.52%,实现了高效抑制。预测结果与验证试验结果一致,表明所选模型具有良好的预测性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 胡 航,彭 磊,王光进,刘文连,周汉民,尤耿明,郭利杰
    摘要:
    强降雨是导致尾矿库发生溃坝灾害的重要因素。为进一步探究强降雨洪水条件下尾矿库溃坝灾害影响,依托四川某尾矿库为研究对象,分析不同降雨频率条件下(200年、500年、1000年)的洪水暴发强度,并结合FLO-2D软件对强降雨条件下尾矿库溃坝影响进行了数值模拟。研究结果表明:溃坝量对尾矿库溃坝致灾程度有显著影响,溃坝砂流的灾害影响程度随溃坝量的增加而增大;溃坝尾砂流的最大淹没高度和峰值流速随溃坝量的增加而增大,下泄砂流的沿程淹没高度随尾砂运动距离的增加呈下降趋势;在地面高程变化幅度大的区域砂流的流速明显偏大,地面高程变化对砂流流速变化有较大影响。根据溃坝模拟结果,对强降雨条件下的溃坝尾砂流致灾影响程度进行了预估,为相关尾矿库溃坝灾害预测提供了参考。
  • 环境科学与工程
  • 张冰,岳强
    摘要:
    近年来我国制定了诸多碳减排目标,铝工业作为高碳排产业,需要做出一定调整,原铝电解环节碳减排是重中之重。本文基于NSGA-Ⅱ算法,对我国原铝电解环节碳减排进行分析,在考虑成本的情况下,至2050年,1吨原铝电解环节二氧化碳排放量可降至2740 kg,较2019年下降了71.5%,其中创新技术减排量占总减排量比例为12.4%,调整电力结构减排量占87.6%。由于风电、光电及核电成本较高且存在技术投资,折合减排成本为0.07元/kg-CO2。
  • 地质采矿与安全工程
  • 袁槐岑,周梦缘,刘俊新,王光进
    摘要:
    细粒化高堆尾矿库受地震作用影响,其潜在安全隐患突出。为了解加载频率和循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响,针对西南地区某尾矿库的深埋尾粉砂开展了一系列不同加载频率及循环应力比的动三轴试验。系统地研究了不同加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂累积塑形变形的影响,并从滞回曲线的形态特征(整体倾斜程度k、宽窄程度α、面积S、不闭合程度ε)重点分析了加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响。试验结果表明:变形呈反“L”型破坏,存在累积塑形应变转折点;随着循环振次的增加,k、α逐渐减小,S、ε逐渐增加,即刚度和黏滞性越来越小、耗散的能量和塑性应变越来越大,而加载频率和循环应力比均会影响这一过程。
  • 材料制备与加工
  • 孙智博,李 菲,阎峰云
    摘要:
    工业硅生产过程中产生大量含硅、含碳废料,将其制备成碳硅复合球团再入炉,不仅可以还提高了废料利用效率,还有利于改善炉内温度分布,提高产率。粘结剂在碳硅复合球团工业化应用中必不可少。本文使用万能材料试验机研究了不同粘结剂对碳硅复合球团强度的影响,使用光学接触角/表界面张力测量仪研究了粘结剂与原料之间的润湿性能,为碳硅复合球团寻找适合的工业粘结剂提供科学依据。实验结果表明淀粉与硅石粉润湿性良好,但与煤粉不润湿,球团中含量为7%时,球团的冷强度为26.8 MPa;木质素与硅石粉和煤粉均表现出良好的润湿性,球团中木质素含量为7%时,球团的热强度为11.4 MPa;生物质油与硅石粉润湿性良好,与煤粉初始接触角大于90 °,但0.4 s后表现为润湿。生物质油为粘结剂时,球团冷热强度均较好。添加复合粘结剂5%时,球团的冷热强度分别达到29.8 MPa和11.3 MPa,抗碎率和粉化率分别为96.9%和0.98%。球团强度满足工业应用要求。
  • 地质采矿与安全工程
  • 任旭,王鸿榕,李先恒,徐桂弘,杨福敏
    摘要:
    针对岩质边坡不良地质体渐进破坏,开展模型试验中泥岩相似材料的试验,参考学者们已有的研究经验,本文选用两种配合比进行试配。第一组:铁精粉、重晶石粉、石英砂,橡胶粉及松香酒精;第二组:铁精粉、重晶石粉、石英砂、石膏粉和水。通过在测试密度、抗压强度及变形模量发现第一组相似材料各指标与目标值均相差甚远,而第二组相似材料,需至少养护7天,除密度外其余指标均在目标值范围。参照第二组配比,通过二次试验,重点调整铁精粉、重晶石粉掺量,加入适量甘油,得到了满足泥岩相似材料各项指标的配合比,以此试验结果为读者在制备泥岩相似材料时提供一定的借鉴。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 高亚龙,刘全军,董敬申,盛洁,刘美琳
    摘要:
    老挝某金矿中金品位为4.12g/t,金主要赋存在黄铁矿等硫化矿中,属于一种难处理的氧硫混合型矿石。为高效回收该矿石中的金,开展了详细的选矿试验研究。对浮选条件进行逐级优化,确定了最佳的作业参数。通过对原矿进行“一粗三精四扫”,扫选部分中的三个中矿合并再磨并进行“一粗三精三扫”的全闭路流程试验,获得了金品位为32.16g/t,回收率为57.06%的金精矿1;及金品位为31.48g/t,回收率为24.37%的金精矿2;得到了总回收率为81.43%的金精矿,且尾矿中金品位仅为0.85g/t,金的损失较小,取得了较为满意的生产指标。
  • 罗朝熙,和丽芳,黄宋魏,黄 斌,马关宇
    摘要:
    目前金属矿物嵌布粒度的测定主要依靠技术人员在显微镜下观测,存在工作量大、观测粒度准确度和精度不高等问题。因此提出了基于K-means聚类算法的金属矿物嵌布粒度测量方法。K-means算法初始聚类中心数K值的准确预设是本方法的核心之一,本项目对此开展了深入研究,发现利用金属矿物光片显微镜下图像中的颜色特征,对原矿图像中的矿物种类进行准确判别,再将识别到的矿物颜色特征作为设置K值的依据。通过K-means算法将目的矿物的颜色聚类为单一的颜色,对聚类的图像进行颜色分割,最后利用Feret Diameter精确测量出该金属矿物嵌布粒度。结果表明:该方法明显提高了金属矿物嵌布粒度测量的准确度、精度和效率,具有极大的应用价值。
  • 材料制备与加工
  • 栗文浩,吴少鹏,蔡晓兰,姚耀春,周蕾,程远超
    摘要:
    铜基复合材料以其优异的电学、耐磨和力学等性能受到了许多学者的重视。近年来,陶瓷颗粒、碳纳米相等因其结构特性和物理性能、力学性能的优异性,已成为铜基复合材料常用的增强相之一。本文概述了不同增强相(Al2O3、CNTs、MAX)增强铜基复合材料的制备方法和综合性能方面的研究进展;阐述了增强相在铜基体中的分散性以及增强相与基体之间的界面结合对铜基复合材料综合性能的影响及强化机制,旨在阐明通过增强相的结构设计实现综合性能良好的铜基复合材料的设计思路。
  • 地质采矿与安全工程
  • 黄 鑫,蔡晓光,薄景山,李思汉
    摘要:
    尾矿砂的动模量和阻尼比特性对尾矿库的地震反应分析具有重要作用。通过对某中线法铜矿尾矿库的尾粉砂、尾细砂和尾中砂开展共振柱试验,系统地研究了三种尾矿砂的动剪切模量和阻尼比特性,并与相同密实度下的石英标准砂进行比较。试验结果表明:相同围压下,尾粉砂的动剪切模量最小,阻尼比最大;石英砂的动剪切模量最大,阻尼比最小;尾细砂的动剪切模量比尾中砂的略大,阻尼比比尾中砂的略小。此外,还得到了各围压下三种尾矿砂的动模量和阻尼比衰减曲线,回归拟合出了Hardin-Drnevich模型参数。
  • 提取冶金与化学工程
  • 李永勇,金鑫,李兴彬,魏昶,甄勇,邓志敢,李旻廷
    摘要:
    湿法炼锌废电解液在冷冻结晶除镁时会生成大量ZnSO4?7H2O和MgSO4?7H2O组成的结晶产物,采用中和水解法实现结晶产物中锌、镁的分离回收。根据配位化学热力学平衡原理,绘制了298K时Zn2+-Mg2+-H2O系热力学平衡图。结果表明:在pH为6.0~12.0范围内,锌离子优先沉淀析出;pH=8.0时,Zn(OH)2(s)的条件溶度积pKs=15.6,溶液中[Zn]T≤1.0×10-5mol/L。实验数据表明,在温度60℃、pH为7.0、反应时间80min的最优条件下,锌沉淀率达到100%,镁不沉淀;硫酸镁溶液经蒸发结晶得到MgSO4?6H2O,沉锌产物经稀硫酸浸出获得硫酸锌溶液和石膏产品。
  • 材料制备与加工
  • 吴昊,陈刚,唐啸天,沈书城
    摘要:
    采用铝热反应法制备了CoCrFeNiMnAlCux(x=0.2、0.4、0.6和0.8)高熵合金,研究了不同Cu含量对CoCrFeNiMnAlCux高熵合金的微观结构、硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。结果表明: CoCrFeNiMnAlCux高熵合金结构由体心立方结构(BCC)和面心立方结构(FCC)组成,且FCC相随着Cu含量的增加而增加。在Cu0.2合金中Cu元素分布均匀且未发生偏析,组织分布较为均匀;随着Cu进一步增加,富Cu相逐渐在Cu0.4和Cu0.6合金中偏析。当x=0.8时,Cu由于与合金中其他元素之间的正混合焓,而大量在晶界处析出。当Cu含量从0.2增加至0.8时,硬度、耐磨性和耐蚀性先升高后下降,磨损机制由最开始的磨粒磨损逐渐转变为粘着磨损,最后又转变为磨粒磨损。其中CoCrFeNiMnAlCu0.6合金展示了最佳的性能,硬度、磨损率和腐蚀电流分别为564HV0.5、4.187×10-5 mm3/N·m和1.17×10-6A·cm2。
  • 何小静,王辰,徐梁格,叶梦玲,林飞
    摘要:
    为提升稀土基氟氧化物的荧光发射能力及细胞吞噬效果,采用双惰性层包覆工艺,同时利用功能性亲水聚合物进行表面修饰,制备获得YOF:Yb3+,Tm3+@YOF:Yb3+@mSiO2-Py-FITC-β-CD纳米颗粒。使用透射电镜(TEM,含能谱分析)、紫外(UV-Vis)及荧光(PL)分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)分别对试样的成分、形貌、荧光及细胞吞噬能力进行表征。结果表明:双惰性层包覆的纳米颗粒尺寸范围30~35 nm,且具有较强的上转换荧光锐峰发射,在475 nm处(绿色)荧光寿命可达58.696 μs。样品在浓度较低时(50 μg/mL)易被RAW264.7细胞大量吞噬。
  • 环境科学与工程
  • 王艳,洪松,张云,李?,叶志祥,巴图
    摘要:
    为探究红土镍尾矿对周边环境的潜在风险,以我国西南地区某典型红土镍尾矿为研究对象,采集了尾矿库及周边环境中尾矿、土壤、地表水、底泥及植被共58个样品,分析了该尾矿库的污染特征及周边环境污染风险,为该尾矿库重金属污染治理和修复提供依据。采用电感耦合等离子体光谱仪 (ICP-OES) 测定重金属铜、镍、钴、铬等含量;通过测试尾矿库中各重金属的形态特征,分析其潜在迁移能力。运用潜在生态风险指数分析尾矿库周边土壤的生态风险水平。结果表明:与我国西北、东北地区硫化镍尾矿中重金属Cu、Ni含量较高不同,该红土镍尾矿及其周边土壤中主要重金属为Ni、Co、Cr,Cu含量较小。形态分析结果表明,总体上各元素残渣态占比高于其他形态,但在个别深度上,Co还原态占比高于残渣态,Co潜在迁移能力大于Ni和Cr。库周边土壤及河流底泥中Ni、Co和Cr超标严重,土壤综合潜在生态风险平均值达到了严重污染,表明该镍尾矿库周边土壤已经受到了Ni、Co、Cr等重金属的严重威胁。尾矿库附近植物中重金属含量分析结果表明,部分植物中Ni、Co含量超过了生态土壤筛选值中植物体内重金属含量限值。
  • 王家莉,王国华,谢水波,刘颖,王晨旭,赵发,刘迎九
    摘要:
    基于功能互补原则,采用“自下而上”的配菌法,将硝酸盐还原菌(NRB)、硫酸盐还原菌(SRB)及异化铁还原菌(FeRB)等比例混合,构建人工菌群并探讨其修复铀(U)污染地下水的效果与作用机制。模拟试验结果表明:在pH 7.2、25 ℃、U(VI) 初始浓度为20.0 mg /L的铀污染地下水中,人工菌群对溶液中U(VI)的去除率比单菌提高了20 %~35 %。人工菌群的固铀过程分为三阶段:首先微生物将溶液中的U(VI)吸附固定于菌体表面,同时NRB将NO3-还原,为U(VI)的还原创造有利条件;然后SRB、FeRB同步还原U(VI)、SO42-;最后FeRB等微生物促进非结晶态U(IV)转化为UO2,提高了还原产物的稳定性。
  • 提取冶金与化学工程
  • 朱佳俊,黄凯,马育新,李渭鹏
    摘要:
    针对新疆阜康冶炼厂造锍捕集所得贵金属合金,通过硫酸化焙烧和水淬所得渣,采用亚硫酸钠溶液浸出法对其中的银开展湿法提取试验考察。本文系统考察了固液比(20g/l~400g/l)、亚硫酸钠浓度(50g/l~200g/l)、pH(6.5-10.5)、浸出时间(30min~720min)、粒径(0.425mm、0.25mm和0.18mm)以及浸出温度(25℃、50℃和75℃)对银的浸出率的影响。银的最优浸出条件为,固液比200g/l,亚硫酸钠150g/l,pH为7.5,浸出时间120min,浸出温度20℃,在此条件下,可以高效提取渣中的银,浸出率为93.66%。
  • 地质采矿与安全工程
  • 李博文,李克钢
    摘要:
    为了研究平面滑动边坡中张裂缝位于坡面上时边坡稳定性变化情况,根据极限平衡理论,建立坡面张裂缝参数关系式,通过改进水压分布函数获得各水压分布形式下张裂缝和滑动面的水压力表达式,运用Matlab编制程序,探讨不同水压分布形式下各参数对边坡安全系数的影响,以及不同水深条件下,各水压分布形式边坡滑动面临界倾角变化情况。研究表明,地下水位的升高使各水压分布形式下边坡安全系数变小,其中张裂缝与滑动面的连接点透水、滑动面在边坡出露位置不透水且滑动面和张裂缝中均有水压的水压分布形式变化幅度最大,地下水位的升高使该形式的临界倾角变大,使其他形式的临界倾角变小。
  • 材料制备与加工
  • 庄晓东,田林,林琳,杨妮,李小英,谢刚
    摘要:
    采用热分解法制备了不同含锰涂层钛阳极,对比测试了不同含锰涂层钛阳极的性能。对所制备钛阳极涂层成分和形貌进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)检测分析。通过循环伏安曲线(CV)、极化曲线(LSV)和加速寿命实验(ALT)测试,探究了涂层钛阳极在硫酸溶液中的电化学行为。结果表明,不同元素组成的涂层钛阳极表面形貌具有明显的差异,Mn可以明显改善涂层的形貌结构和催化性能,提高涂层的耐腐蚀性。通过对比Ti/IrO2-RuO2-MnO2涂层阳极综合性能最好、强化电解寿命可达114h,具有很好的吸氧催化活性和稳定性。
  • 水东莉,李刚
    摘要:
    利用激光束高能量为燃烧热源,引发体系Al热反应与钨精原矿粉中WO3进行置换,原位自生增强相,制备钨精原矿粉/Al-Cu复合材料。利用OM、SEM、XRD、TEM等研究了激光工艺参数、成分配比和压制压力对复合材料微观结构和致密性的影响规律。结果表明:复合材料由α-Al,α-(Al,W)和中间相构成的多相结构为基体,纳米晶颗粒Al2O3为增强相的复杂复合组织构成;随着功率的增加及作用时间的延长,烧结产物组织均匀细化程度明显提高。当激光功率为1000w,持续作用时间为30s时,试样组织晶粒最均匀细小;激光的工艺参数、原始压坯相对密度和成分配比影响烧结产物的致密性。当工艺参数为1000w,30s,压坯相对密度为85%,Al/Cu的成分配比为66.8:33.2时,产物的孔隙率最低为3.67%,合成密度最大为3.58 g.cm-3,致密化程度最高。
  • 提取冶金与化学工程
  • 孙旭,李旻廷,袁松,樊刚,邓志敢,魏昶,李兴彬
    摘要:
    针对酸性含铜溶液中砷的固化问题,本文采用常压臭葱石沉砷的方法,在Fe(Ⅱ)-As-SO42-溶液体系下,研究了不同初始铜离子浓度、反应温度和初始pH值条件下,铜离子对沉淀物晶形、组分及稳定性的影响。结果表明,初始铜离子浓度在10~20 g/L范围内,均可以合成出臭葱石晶体,提高初始铜离子浓度对臭葱石晶体形貌和稳定性的影响不明显,但臭葱石颗粒尺寸有变小的趋势。初始铜离子浓度为10 g/L时,当反应温度为60~80 ℃时,得到的沉淀物多呈小颗粒团聚体,达到85 ℃及以上时才能够生成双锥状臭葱石晶体。提高反应温度,会增加臭葱石沉淀中砷、铁、铜的含量,并能提高臭葱石的稳定性。初始pH值在0.7~1.2范围内,可以得到双锥状臭葱石晶体。提高初始pH值,会降低臭葱石沉淀中砷和铁的含量,增加臭葱石沉淀中铜的含量,并降低臭葱石稳定性。
  • 材料制备与加工
  • 张宗奎,彭珊珊,代前飞,樊美,尹胜,赵飞
    摘要:
    石墨烯增强锌基复合材料具有良好的力学性能,有望作为可降解医用植入材料用于人体骨骼修复。为了明确石墨烯添加对锌基复合材料降解行为的影响,本文采用电化学方法和浸泡法对比研究了纯锌、石墨烯/锌基复合材料在人体模拟体液(SBF)中的腐蚀行为。结果表明随着石墨烯含量增加,试验材料的腐蚀速率加快,腐蚀形式以均匀腐蚀为主,腐蚀产物主要为ZnO。
  • 夏悦然,刘彩霞,马菲,张静
    摘要:
    对多壁碳纳米管 (MWCNT) 进行回流酸处理,增加其表面活性获得羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT),结合聚乙烯醇 (PVA) 形成多功能导电水凝胶。借助CMWCNT表面羧基活性基团,与多重络合、纠缠的PVA链形成广泛氢键,构建CMWCNT-PVA水凝胶分层网络。通过丝网印刷工艺,制备CMWCNT-PVA自愈合柔性电极,该电极具有高电导率(35.1 S/m) 、高机械强度 (2000次循环弯曲) 和约10秒的自愈合特性,愈合后电路中,在大变形下也保持优异导电性和稳定性,且由柔性电路设计制备的发光二极管阵列,能够呈现HF发光图案。该自愈合柔性电极为柔性电路发展提供一种新的策略,对拓展电子皮肤、软体机器人和可穿戴设备等在人机交互中的应用具有重要科学意义。
  • 提取冶金与化学工程
  • 郑雪梅,王毕雄,李金京,马爱元
    摘要:
    开展了超声强化NH3 - C4H6O6 - H2O体系浸出氧化锌烟尘提锌实验,进行了响应曲面优化浸出实验研究,分别考察超声功率、反应时间、酒石酸浓度、液固比四因素及其交互作用对锌浸出率的影响,研究结果显示:酒石酸浓度与液固比间的交互作用对锌浸出率影响最为显著,获得了优化提锌工艺条件:控制超声功率为300 W、浸出时间30 min、氨水浓度7 mol/L、酒石酸浓度0.5 mol/L、液固比5:1、浸出温度45 ℃、搅拌速度100 r/min时,锌的浸出率可达80.05 %,较常规浸出相比(74.80%),超声条件下锌浸出率提高5.25%。对浸出渣和浸出液分别进行X射线衍射(XRD)及红外光谱分析(FT-IR),XRD结果显示NH3-C4H6O6-H2O体系下ZnFe2O4、Zn2SiO4、ZnS物相难以被浸出,FT-IR分析显示羧酸根阴离子与锌离子形成络合离子强化锌浸出。
    材料制备与加工
  • 魏玉伟,张晓斌,彭安校,苏兰林,梁圣钊,陆杰,王小林,王毅
    摘要:
    拜耳法生产氧化铝分解槽焊缝及附近出现大批次开裂,利用扫描电子显微镜SEM、光学显微镜OM等手段分析裂纹形貌和金相组织,利用有限元等方法分析分解槽罐体受力情况,最后综合分析开裂失效行为机理。结果表明:厚壁焊缝自身产生纵向、横向和厚度方向三种残余应力,与罐体内部液体自重产生的应力叠加形成碱脆的多重应力环境。另外,潮湿的焊条在焊接时水蒸气在高温下产生气泡,气泡造成应力集中,作为裂纹源在碱应力促进下沿晶界和珠光体区域扩展(IGPSCC)形成最终裂纹,造成泄露。建立了多应力碱性环境下含气孔的厚壁容器焊缝应变诱发-阳极溶解导致IGPSCC模型,为研究长期运行后的拜耳法氧化铝分解槽焊缝应力-碱脆开裂行为提供借鉴。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 晋艳玲,谢海云,张培,陈家灵,曾鹏,封东霞,纪翠翠
    摘要:
    方铅矿的高效选择性抑制是铅多金属硫化矿浮选领域亟待解决的问题之一。本文采用硫酸对方铅矿进行表面改性使其可浮性降低而实现选择性抑制。针对方铅矿纯矿物,采用表面改性试验结合浮选试验,研究并确定了表面改性的主要影响因素和最佳条件。在试验研究基础上,采用响应曲面法对方铅矿表面改性的参数条件进行了优化,建立了主要参数,如硫酸浓度、改性温度、改性时间及三因素之间的交互作用对方铅矿可浮性影响的多元回归方程,预测数据分析结果表明,优化后的表面最佳改性条件为硫酸浓度2.10mol/L,改性温度91.08℃,改性时间24.75min,此时方铅矿的回收率仅为3.52%,实现了高效抑制。预测结果与验证试验结果一致,表明所选模型具有良好的预测性能。
  • 地质采矿与安全工程
  • 胡 航,彭 磊,王光进,刘文连,周汉民,尤耿明,郭利杰
    摘要:
    强降雨是导致尾矿库发生溃坝灾害的重要因素。为进一步探究强降雨洪水条件下尾矿库溃坝灾害影响,依托四川某尾矿库为研究对象,分析不同降雨频率条件下(200年、500年、1000年)的洪水暴发强度,并结合FLO-2D软件对强降雨条件下尾矿库溃坝影响进行了数值模拟。研究结果表明:溃坝量对尾矿库溃坝致灾程度有显著影响,溃坝砂流的灾害影响程度随溃坝量的增加而增大;溃坝尾砂流的最大淹没高度和峰值流速随溃坝量的增加而增大,下泄砂流的沿程淹没高度随尾砂运动距离的增加呈下降趋势;在地面高程变化幅度大的区域砂流的流速明显偏大,地面高程变化对砂流流速变化有较大影响。根据溃坝模拟结果,对强降雨条件下的溃坝尾砂流致灾影响程度进行了预估,为相关尾矿库溃坝灾害预测提供了参考。
  • 环境科学与工程
  • 张冰,岳强
    摘要:
    近年来我国制定了诸多碳减排目标,铝工业作为高碳排产业,需要做出一定调整,原铝电解环节碳减排是重中之重。本文基于NSGA-Ⅱ算法,对我国原铝电解环节碳减排进行分析,在考虑成本的情况下,至2050年,1吨原铝电解环节二氧化碳排放量可降至2740 kg,较2019年下降了71.5%,其中创新技术减排量占总减排量比例为12.4%,调整电力结构减排量占87.6%。由于风电、光电及核电成本较高且存在技术投资,折合减排成本为0.07元/kg-CO2。
  • 地质采矿与安全工程
  • 袁槐岑,周梦缘,刘俊新,王光进
    摘要:
    细粒化高堆尾矿库受地震作用影响,其潜在安全隐患突出。为了解加载频率和循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响,针对西南地区某尾矿库的深埋尾粉砂开展了一系列不同加载频率及循环应力比的动三轴试验。系统地研究了不同加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂累积塑形变形的影响,并从滞回曲线的形态特征(整体倾斜程度k、宽窄程度α、面积S、不闭合程度ε)重点分析了加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响。试验结果表明:变形呈反“L”型破坏,存在累积塑形应变转折点;随着循环振次的增加,k、α逐渐减小,S、ε逐渐增加,即刚度和黏滞性越来越小、耗散的能量和塑性应变越来越大,而加载频率和循环应力比均会影响这一过程。
  • 材料制备与加工
  • 孙智博,李 菲,阎峰云
    摘要:
    工业硅生产过程中产生大量含硅、含碳废料,将其制备成碳硅复合球团再入炉,不仅可以还提高了废料利用效率,还有利于改善炉内温度分布,提高产率。粘结剂在碳硅复合球团工业化应用中必不可少。本文使用万能材料试验机研究了不同粘结剂对碳硅复合球团强度的影响,使用光学接触角/表界面张力测量仪研究了粘结剂与原料之间的润湿性能,为碳硅复合球团寻找适合的工业粘结剂提供科学依据。实验结果表明淀粉与硅石粉润湿性良好,但与煤粉不润湿,球团中含量为7%时,球团的冷强度为26.8 MPa;木质素与硅石粉和煤粉均表现出良好的润湿性,球团中木质素含量为7%时,球团的热强度为11.4 MPa;生物质油与硅石粉润湿性良好,与煤粉初始接触角大于90 °,但0.4 s后表现为润湿。生物质油为粘结剂时,球团冷热强度均较好。添加复合粘结剂5%时,球团的冷热强度分别达到29.8 MPa和11.3 MPa,抗碎率和粉化率分别为96.9%和0.98%。球团强度满足工业应用要求。
  • 地质采矿与安全工程
  • 任旭,王鸿榕,李先恒,徐桂弘,杨福敏
    摘要:
    针对岩质边坡不良地质体渐进破坏,开展模型试验中泥岩相似材料的试验,参考学者们已有的研究经验,本文选用两种配合比进行试配。第一组:铁精粉、重晶石粉、石英砂,橡胶粉及松香酒精;第二组:铁精粉、重晶石粉、石英砂、石膏粉和水。通过在测试密度、抗压强度及变形模量发现第一组相似材料各指标与目标值均相差甚远,而第二组相似材料,需至少养护7天,除密度外其余指标均在目标值范围。参照第二组配比,通过二次试验,重点调整铁精粉、重晶石粉掺量,加入适量甘油,得到了满足泥岩相似材料各项指标的配合比,以此试验结果为读者在制备泥岩相似材料时提供一定的借鉴。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 高亚龙,刘全军,董敬申,盛洁,刘美琳
    摘要:
    老挝某金矿中金品位为4.12g/t,金主要赋存在黄铁矿等硫化矿中,属于一种难处理的氧硫混合型矿石。为高效回收该矿石中的金,开展了详细的选矿试验研究。对浮选条件进行逐级优化,确定了最佳的作业参数。通过对原矿进行“一粗三精四扫”,扫选部分中的三个中矿合并再磨并进行“一粗三精三扫”的全闭路流程试验,获得了金品位为32.16g/t,回收率为57.06%的金精矿1;及金品位为31.48g/t,回收率为24.37%的金精矿2;得到了总回收率为81.43%的金精矿,且尾矿中金品位仅为0.85g/t,金的损失较小,取得了较为满意的生产指标。
  • 罗朝熙,和丽芳,黄宋魏,黄 斌,马关宇
    摘要:
    目前金属矿物嵌布粒度的测定主要依靠技术人员在显微镜下观测,存在工作量大、观测粒度准确度和精度不高等问题。因此提出了基于K-means聚类算法的金属矿物嵌布粒度测量方法。K-means算法初始聚类中心数K值的准确预设是本方法的核心之一,本项目对此开展了深入研究,发现利用金属矿物光片显微镜下图像中的颜色特征,对原矿图像中的矿物种类进行准确判别,再将识别到的矿物颜色特征作为设置K值的依据。通过K-means算法将目的矿物的颜色聚类为单一的颜色,对聚类的图像进行颜色分割,最后利用Feret Diameter精确测量出该金属矿物嵌布粒度。结果表明:该方法明显提高了金属矿物嵌布粒度测量的准确度、精度和效率,具有极大的应用价值。
  • 材料制备与加工
  • 栗文浩,吴少鹏,蔡晓兰,姚耀春,周蕾,程远超
    摘要:
    铜基复合材料以其优异的电学、耐磨和力学等性能受到了许多学者的重视。近年来,陶瓷颗粒、碳纳米相等因其结构特性和物理性能、力学性能的优异性,已成为铜基复合材料常用的增强相之一。本文概述了不同增强相(Al2O3、CNTs、MAX)增强铜基复合材料的制备方法和综合性能方面的研究进展;阐述了增强相在铜基体中的分散性以及增强相与基体之间的界面结合对铜基复合材料综合性能的影响及强化机制,旨在阐明通过增强相的结构设计实现综合性能良好的铜基复合材料的设计思路。
  • 地质采矿与安全工程
  • 黄 鑫,蔡晓光,薄景山,李思汉
    摘要:
    尾矿砂的动模量和阻尼比特性对尾矿库的地震反应分析具有重要作用。通过对某中线法铜矿尾矿库的尾粉砂、尾细砂和尾中砂开展共振柱试验,系统地研究了三种尾矿砂的动剪切模量和阻尼比特性,并与相同密实度下的石英标准砂进行比较。试验结果表明:相同围压下,尾粉砂的动剪切模量最小,阻尼比最大;石英砂的动剪切模量最大,阻尼比最小;尾细砂的动剪切模量比尾中砂的略大,阻尼比比尾中砂的略小。此外,还得到了各围压下三种尾矿砂的动模量和阻尼比衰减曲线,回归拟合出了Hardin-Drnevich模型参数。
  • 提取冶金与化学工程
  • 李永勇,金鑫,李兴彬,魏昶,甄勇,邓志敢,李旻廷
    摘要:
    湿法炼锌废电解液在冷冻结晶除镁时会生成大量ZnSO4?7H2O和MgSO4?7H2O组成的结晶产物,采用中和水解法实现结晶产物中锌、镁的分离回收。根据配位化学热力学平衡原理,绘制了298K时Zn2+-Mg2+-H2O系热力学平衡图。结果表明:在pH为6.0~12.0范围内,锌离子优先沉淀析出;pH=8.0时,Zn(OH)2(s)的条件溶度积pKs=15.6,溶液中[Zn]T≤1.0×10-5mol/L。实验数据表明,在温度60℃、pH为7.0、反应时间80min的最优条件下,锌沉淀率达到100%,镁不沉淀;硫酸镁溶液经蒸发结晶得到MgSO4?6H2O,沉锌产物经稀硫酸浸出获得硫酸锌溶液和石膏产品。
  • 材料制备与加工
  • 吴昊,陈刚,唐啸天,沈书城
    摘要:
    采用铝热反应法制备了CoCrFeNiMnAlCux(x=0.2、0.4、0.6和0.8)高熵合金,研究了不同Cu含量对CoCrFeNiMnAlCux高熵合金的微观结构、硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。结果表明: CoCrFeNiMnAlCux高熵合金结构由体心立方结构(BCC)和面心立方结构(FCC)组成,且FCC相随着Cu含量的增加而增加。在Cu0.2合金中Cu元素分布均匀且未发生偏析,组织分布较为均匀;随着Cu进一步增加,富Cu相逐渐在Cu0.4和Cu0.6合金中偏析。当x=0.8时,Cu由于与合金中其他元素之间的正混合焓,而大量在晶界处析出。当Cu含量从0.2增加至0.8时,硬度、耐磨性和耐蚀性先升高后下降,磨损机制由最开始的磨粒磨损逐渐转变为粘着磨损,最后又转变为磨粒磨损。其中CoCrFeNiMnAlCu0.6合金展示了最佳的性能,硬度、磨损率和腐蚀电流分别为564HV0.5、4.187×10-5 mm3/N·m和1.17×10-6A·cm2。
  • 何小静,王辰,徐梁格,叶梦玲,林飞
    摘要:
    为提升稀土基氟氧化物的荧光发射能力及细胞吞噬效果,采用双惰性层包覆工艺,同时利用功能性亲水聚合物进行表面修饰,制备获得YOF:Yb3+,Tm3+@YOF:Yb3+@mSiO2-Py-FITC-β-CD纳米颗粒。使用透射电镜(TEM,含能谱分析)、紫外(UV-Vis)及荧光(PL)分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)分别对试样的成分、形貌、荧光及细胞吞噬能力进行表征。结果表明:双惰性层包覆的纳米颗粒尺寸范围30~35 nm,且具有较强的上转换荧光锐峰发射,在475 nm处(绿色)荧光寿命可达58.696 μs。样品在浓度较低时(50 μg/mL)易被RAW264.7细胞大量吞噬。
  • 环境科学与工程
  • 王艳,洪松,张云,李?,叶志祥,巴图
    摘要:
    为探究红土镍尾矿对周边环境的潜在风险,以我国西南地区某典型红土镍尾矿为研究对象,采集了尾矿库及周边环境中尾矿、土壤、地表水、底泥及植被共58个样品,分析了该尾矿库的污染特征及周边环境污染风险,为该尾矿库重金属污染治理和修复提供依据。采用电感耦合等离子体光谱仪 (ICP-OES) 测定重金属铜、镍、钴、铬等含量;通过测试尾矿库中各重金属的形态特征,分析其潜在迁移能力。运用潜在生态风险指数分析尾矿库周边土壤的生态风险水平。结果表明:与我国西北、东北地区硫化镍尾矿中重金属Cu、Ni含量较高不同,该红土镍尾矿及其周边土壤中主要重金属为Ni、Co、Cr,Cu含量较小。形态分析结果表明,总体上各元素残渣态占比高于其他形态,但在个别深度上,Co还原态占比高于残渣态,Co潜在迁移能力大于Ni和Cr。库周边土壤及河流底泥中Ni、Co和Cr超标严重,土壤综合潜在生态风险平均值达到了严重污染,表明该镍尾矿库周边土壤已经受到了Ni、Co、Cr等重金属的严重威胁。尾矿库附近植物中重金属含量分析结果表明,部分植物中Ni、Co含量超过了生态土壤筛选值中植物体内重金属含量限值。
  • 王家莉,王国华,谢水波,刘颖,王晨旭,赵发,刘迎九
    摘要:
    基于功能互补原则,采用“自下而上”的配菌法,将硝酸盐还原菌(NRB)、硫酸盐还原菌(SRB)及异化铁还原菌(FeRB)等比例混合,构建人工菌群并探讨其修复铀(U)污染地下水的效果与作用机制。模拟试验结果表明:在pH 7.2、25 ℃、U(VI) 初始浓度为20.0 mg /L的铀污染地下水中,人工菌群对溶液中U(VI)的去除率比单菌提高了20 %~35 %。人工菌群的固铀过程分为三阶段:首先微生物将溶液中的U(VI)吸附固定于菌体表面,同时NRB将NO3-还原,为U(VI)的还原创造有利条件;然后SRB、FeRB同步还原U(VI)、SO42-;最后FeRB等微生物促进非结晶态U(IV)转化为UO2,提高了还原产物的稳定性。
  • 提取冶金与化学工程
  • 朱佳俊,黄凯,马育新,李渭鹏
    摘要:
    针对新疆阜康冶炼厂造锍捕集所得贵金属合金,通过硫酸化焙烧和水淬所得渣,采用亚硫酸钠溶液浸出法对其中的银开展湿法提取试验考察。本文系统考察了固液比(20g/l~400g/l)、亚硫酸钠浓度(50g/l~200g/l)、pH(6.5-10.5)、浸出时间(30min~720min)、粒径(0.425mm、0.25mm和0.18mm)以及浸出温度(25℃、50℃和75℃)对银的浸出率的影响。银的最优浸出条件为,固液比200g/l,亚硫酸钠150g/l,pH为7.5,浸出时间120min,浸出温度20℃,在此条件下,可以高效提取渣中的银,浸出率为93.66%。
  • 地质采矿与安全工程
  • 李博文,李克钢
    摘要:
    为了研究平面滑动边坡中张裂缝位于坡面上时边坡稳定性变化情况,根据极限平衡理论,建立坡面张裂缝参数关系式,通过改进水压分布函数获得各水压分布形式下张裂缝和滑动面的水压力表达式,运用Matlab编制程序,探讨不同水压分布形式下各参数对边坡安全系数的影响,以及不同水深条件下,各水压分布形式边坡滑动面临界倾角变化情况。研究表明,地下水位的升高使各水压分布形式下边坡安全系数变小,其中张裂缝与滑动面的连接点透水、滑动面在边坡出露位置不透水且滑动面和张裂缝中均有水压的水压分布形式变化幅度最大,地下水位的升高使该形式的临界倾角变大,使其他形式的临界倾角变小。
  • 材料制备与加工
  • 庄晓东,田林,林琳,杨妮,李小英,谢刚
    摘要:
    采用热分解法制备了不同含锰涂层钛阳极,对比测试了不同含锰涂层钛阳极的性能。对所制备钛阳极涂层成分和形貌进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)检测分析。通过循环伏安曲线(CV)、极化曲线(LSV)和加速寿命实验(ALT)测试,探究了涂层钛阳极在硫酸溶液中的电化学行为。结果表明,不同元素组成的涂层钛阳极表面形貌具有明显的差异,Mn可以明显改善涂层的形貌结构和催化性能,提高涂层的耐腐蚀性。通过对比Ti/IrO2-RuO2-MnO2涂层阳极综合性能最好、强化电解寿命可达114h,具有很好的吸氧催化活性和稳定性。
  • 水东莉,李刚
    摘要:
    利用激光束高能量为燃烧热源,引发体系Al热反应与钨精原矿粉中WO3进行置换,原位自生增强相,制备钨精原矿粉/Al-Cu复合材料。利用OM、SEM、XRD、TEM等研究了激光工艺参数、成分配比和压制压力对复合材料微观结构和致密性的影响规律。结果表明:复合材料由α-Al,α-(Al,W)和中间相构成的多相结构为基体,纳米晶颗粒Al2O3为增强相的复杂复合组织构成;随着功率的增加及作用时间的延长,烧结产物组织均匀细化程度明显提高。当激光功率为1000w,持续作用时间为30s时,试样组织晶粒最均匀细小;激光的工艺参数、原始压坯相对密度和成分配比影响烧结产物的致密性。当工艺参数为1000w,30s,压坯相对密度为85%,Al/Cu的成分配比为66.8:33.2时,产物的孔隙率最低为3.67%,合成密度最大为3.58 g.cm-3,致密化程度最高。
  • 提取冶金与化学工程
  • 孙旭,李旻廷,袁松,樊刚,邓志敢,魏昶,李兴彬
    摘要:
    针对酸性含铜溶液中砷的固化问题,本文采用常压臭葱石沉砷的方法,在Fe(Ⅱ)-As-SO42-溶液体系下,研究了不同初始铜离子浓度、反应温度和初始pH值条件下,铜离子对沉淀物晶形、组分及稳定性的影响。结果表明,初始铜离子浓度在10~20 g/L范围内,均可以合成出臭葱石晶体,提高初始铜离子浓度对臭葱石晶体形貌和稳定性的影响不明显,但臭葱石颗粒尺寸有变小的趋势。初始铜离子浓度为10 g/L时,当反应温度为60~80 ℃时,得到的沉淀物多呈小颗粒团聚体,达到85 ℃及以上时才能够生成双锥状臭葱石晶体。提高反应温度,会增加臭葱石沉淀中砷、铁、铜的含量,并能提高臭葱石的稳定性。初始pH值在0.7~1.2范围内,可以得到双锥状臭葱石晶体。提高初始pH值,会降低臭葱石沉淀中砷和铁的含量,增加臭葱石沉淀中铜的含量,并降低臭葱石稳定性。
  • 材料制备与加工
  • 张宗奎,彭珊珊,代前飞,樊美,尹胜,赵飞
    摘要:
    石墨烯增强锌基复合材料具有良好的力学性能,有望作为可降解医用植入材料用于人体骨骼修复。为了明确石墨烯添加对锌基复合材料降解行为的影响,本文采用电化学方法和浸泡法对比研究了纯锌、石墨烯/锌基复合材料在人体模拟体液(SBF)中的腐蚀行为。结果表明随着石墨烯含量增加,试验材料的腐蚀速率加快,腐蚀形式以均匀腐蚀为主,腐蚀产物主要为ZnO。
  • 夏悦然,刘彩霞,马菲,张静
    摘要:
    对多壁碳纳米管 (MWCNT) 进行回流酸处理,增加其表面活性获得羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT),结合聚乙烯醇 (PVA) 形成多功能导电水凝胶。借助CMWCNT表面羧基活性基团,与多重络合、纠缠的PVA链形成广泛氢键,构建CMWCNT-PVA水凝胶分层网络。通过丝网印刷工艺,制备CMWCNT-PVA自愈合柔性电极,该电极具有高电导率(35.1 S/m) 、高机械强度 (2000次循环弯曲) 和约10秒的自愈合特性,愈合后电路中,在大变形下也保持优异导电性和稳定性,且由柔性电路设计制备的发光二极管阵列,能够呈现HF发光图案。该自愈合柔性电极为柔性电路发展提供一种新的策略,对拓展电子皮肤、软体机器人和可穿戴设备等在人机交互中的应用具有重要科学意义。
  • 提取冶金与化学工程
  • 郑雪梅,王毕雄,李金京,马爱元
    摘要:
    开展了超声强化NH3 - C4H6O6 - H2O体系浸出氧化锌烟尘提锌实验,进行了响应曲面优化浸出实验研究,分别考察超声功率、反应时间、酒石酸浓度、液固比四因素及其交互作用对锌浸出率的影响,研究结果显示:酒石酸浓度与液固比间的交互作用对锌浸出率影响最为显著,获得了优化提锌工艺条件:控制超声功率为300 W、浸出时间30 min、氨水浓度7 mol/L、酒石酸浓度0.5 mol/L、液固比5:1、浸出温度45 ℃、搅拌速度100 r/min时,锌的浸出率可达80.05 %,较常规浸出相比(74.80%),超声条件下锌浸出率提高5.25%。对浸出渣和浸出液分别进行X射线衍射(XRD)及红外光谱分析(FT-IR),XRD结果显示NH3-C4H6O6-H2O体系下ZnFe2O4、Zn2SiO4、ZnS物相难以被浸出,FT-IR分析显示羧酸根阴离子与锌离子形成络合离子强化锌浸出。

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