2025第1期目录
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    材料制备与加工
  • 韩宗恩,高绪锋,赖智博,张真豪,金雅璇,张寒雨,王旭锋,李运刚
    2025(1) DOI:
    摘要:
    固溶时效工艺能够兼顾Cu-Fe合金的力学性能和导电性能,Fe含量是影响合金组织和性能的重要因素。采用熔铸法制备了Cu-xFe(x=1,3,5)合金,对合金进行固溶时效处理,研究了固溶时效工艺及Fe含量对合金力学性能、导电性能、微观组织的影响。结果表明,时效处理过程中Fe原子析出满足Ostwald成熟机制与Marangon迁移、聚集机制。Cu-3%Fe合金经400℃×5h时效处理,合金电导率为69.6% IACS、抗拉强度为319 MPa、维氏硬度为87.5 HV,此条件下合金力学性能和导电性能匹配最为良好。根据导电率与析出相转变体积分数间的关系,借助 Martition 定律和 Avrami 经验方程,计算得到 Cu-Fe合金在时效过程中相应的 Avrami 析出动力学方程及导电率方程,比较试验得到的导电率与导电率方程计算得到的导电率数值发现, Avrami 导电率方程可准确反应合金时效过程中导电率的变化。
  • 王伟臣,雷乂舻,宋海鹏,杜娟
    2025(1) DOI:
    摘要:
    开展含点蚀2050-T8铝锂合金的应力腐蚀开裂(SCC)实验研究,结合声发射,数字图像相关(DIC)、扫描电镜研究了不同工况下(含单蚀坑和不同间隔双蚀坑)铝锂合金的损伤演化和失效规律。实验结果表明:含点蚀铝锂合金应力腐蚀开裂过程可以分为三个阶段:试件表面的预活化阶段,应力腐蚀裂纹萌生阶段和应力腐蚀裂纹扩展阶段。与单蚀坑情况相比,双蚀坑试件裂纹扩展阶段有所缩短,归因于两个腐蚀坑产生裂纹的相互联合。基于人工神经网络的声发射损伤分类分析表明,与单蚀坑情况相比,双蚀坑试样应力腐蚀开裂过程中发生了更多腐蚀行为,归因于腐蚀面积的增大;其机械连续信号数量明显更多且更快集中出现,表明含双蚀坑试件产生了更多塑性变形。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 李志远,吕晋芳,童雄,周槿澍,郑永兴
    2025(1) DOI:
    摘要:
    为探究氧化铜矿物硫化焙烧-浮选回收的可行性,本论文以氧化铜矿物为研究对象、黄铁矿作为硫化剂,采用硫化焙烧-浮选实验研究焙烧温度、黄铁矿用量、焙烧保温时间对人造硫化铜矿浮选行为的影响。结果表明,在焙烧温度为500 ℃、氧化铜与黄铁矿的质量比为1:1.4、焙烧保温时间为0.5 h时,通过浮选实验可获得铜品位和回收率分别为39.63%和93.68%的铜精矿。XRD结果表明,焙烧产物中铜主要以CuFeS2、Cu5FeS4和Cu2S的形式存在。接触角测量、红外光谱分析、吸附量测试等分析表明,异丁基黄药通过化学作用吸附在人造硫化铜表面,使其疏水性得到显著增加。
  • 材料制备与加工
  • 王洪明,于皓同,周松,安金岚,王澜斌
    2025(1) DOI:
    摘要:
    本文研究了不同退火工艺对激光沉积修复TA15钛合金显微组织及力学性能的影响。结果表明通过不同退火处理后激光沉积修复TA15钛合金的基材区为α相与β相的双态组织,热影响区为异质结构,修复区为网篮组织。拉伸试验结果表明经不同退火处理后试件的断裂机制均为韧性断裂,930℃/1h热处理后的试件获得塑性与强度最优匹配。通过DIC全场应变手段分析发现经不同退火处理后的试样均断裂在激光修复区,修复区决定整体修复试样的力学性能。
  • 刘聪,欧阳佩旋,张淑婷,宋杰人,文艺,刘璐
    2025(1) DOI:
    摘要:
    超声喷丸是一种用于改善高附加价值复杂结构零部件疲劳性能的重要表面强化技术。弹丸在工件表面的冲击位置分布及冲击速度等是影响超声喷丸强化效果的重要因素,而常规的实验测量方法存在较大的技术难度,且试错成本高,为了减少成本,因而采用数值仿真方法研究超声喷丸过程弹丸的冲击动力学已成为了研究热点之一。本文分别采用多体动力学软件ADAMS和离散元软件EDEM,建立了超声喷丸三维仿真模型,计算获得了弹丸冲击位置、冲击速度和冲击角度等冲击动力学数据,开展两种方法数值仿真结果的准确性和计算效率两方面对比,并分析了两种方法的数值仿真效果的研究。研究结果表明,两种方法均可用于超声喷丸过程弹丸的冲击动力学仿真研究,当弹丸数量较少(如20个)时,两者的计算结果一致性较好,但ADAMS的仿真效率约为EDEM的2倍;而当弹丸数量较多(如50个)时,EDEM的计算结果更为准确,且计算效率比ADAMS提高了5.7倍。
  • 崔雅茹,孙晓艺,胡锦鹏,郝禹,严加隆
    2025(1) DOI:
    摘要:
    碲化钴(CoTe2)作为储钠负极材料因其具有大离子半径、高密度(7.92 g cm-3)和独特的晶体结构,已经得到广泛的研究。然而,CoTe2固有的低电导率和离子扩散时的体积膨胀,制约了CoTe2在钠离子电池中的应用。金属有机骨架由于特殊的拓扑结构,可调节的组成和较大的比表面积,是合成电极材料的理想模板。本文以Co基金属有机骨架(ZIF-67)为前驱体,通过高温碲化的方法原位构建了氮掺杂碳限域的CoTe2多面体负极材料,同时讨论了不同的碲化温度对最终产物的微观形貌,物相组成以及充放电行为的影响。结果表明,550℃条件下,制备的CoTe2展现了均匀的颗粒分布,晶型与标准的CoTe2晶体基本匹配。在0.1 A g-1安培密度下对材料进行恒电流充放电测试,循环100圈后,其放电比容量为137.7 mAh g-1,而450和650℃下合成的CoTe2,比容量分别只有66.7和91.5 mAh g-1
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 谢金成,姜亚雄,任祥君,陈禄政,薛子兴
    2025(1) DOI:
    摘要:
    半逆流型筒式磁选机是关键的弱磁选设备,具有操作简单、运行维护成本低、指标稳定等优点,但针对该备磁选过程的机理研究鲜有报道,随着入选物料的不断细化,如何高效回收微细粒矿物也成为半逆流型筒式磁选机面临的新问题。为此,本文采用COMSOL仿真软件对半逆流型筒式磁选过程进行模拟,揭示了其流场/磁场分布特征及矿粒捕获特征。仿真结果表明,矿浆在进入分选区之前流速较小,穿过分选区时流速较快,分选筒附近存在一层流速较快的区域,这有利于矿浆的分散和矿粒的选择性捕获;磁系中永磁块N-S交叉排列使分选筒表面的磁场大小和方向快速交变,不仅能增加矿粒所受磁力大小,还有利于磁性矿粒在分选筒表面的翻滚,进而提高分选的选择性;考查不同条件下矿粒的捕获规律发现,-20 μm微细磁铁矿的回收难度大,增大磁场强度、降低给矿流量、缩小分选筒间隙能强化其回收。在实践中,通过采用“高场强+窄间隙+适中给矿流量”的调控策略,使云南某微细粒氰化尾渣中的磁性铁回收率从不足70%提高至90%以上,成效显著。
  • 材料制备与加工
  • 段望春,郑冬,张龙,赵燕春,马虎文,冯远飞
    2025(1) DOI:
    摘要:
    本文采用磁悬浮水冷铜坩埚熔炼及负压铜模吸铸法制备了Ti25Zr10Hf15Ni25Cu25-xCox(x=5, 10, 15 at.%) 高熵形状记忆合金,利用XRD、SEM、万能试验机和电化学工作站对合金的相结构、微观组织、力学性能以及耐腐蚀性能的进行了测试分析。结果表明铸态合金组织为B2奥氏体单相结构,压缩断裂后为B2+B19’相,且随着Co含量的增加,晶粒尺寸先减小后增大。随着Co含量的增加,体系的抗压强度和塑性呈现先增加后降低的趋势,且随着尺寸的减小试样的强度和塑性略有提高,Ti25Zr10Hf15Ni25Cu15Co10合金的综合力学性能最佳,抗压强度及塑性分别达到2694.65 MPa和26.55 %。在3.5 wt.% NaCl溶液中,合金的耐腐蚀性随Co含量的增加先上升再下降。
  • 地质采矿与安全工程
  • 杨成杰,张智宇,孟佳乐,曾晓昌
    2025(1) DOI:
    摘要:
    针对某矿山聚矿槽爆破存在炮孔炸药未完全起爆、成槽效果不佳、悬顶等问题,采用ANSYS/LS-dyna软件对不同直径空孔和762mm直径空孔直眼掏槽爆破参数进行数值模拟和现场试验研究。研究结果表明:762mm大直径空孔不仅具有100mm直径空孔的作用,且比100mm直径空孔应力集中效应和应力波导向作用更明显、提供了更大自由面和补偿空间。而且在条件允许的情况下,762mm直径空孔比常规掏槽爆破所需空孔数量更少,其工艺也更加简单;根据不同掏槽孔间距与不同辅助炮孔间距的爆腔面积,确定出切割爆破的最佳参数为掏槽孔间距0.95m、辅助炮孔间距0.88m;将数值模拟结果应用于现场试验,降低炸药单耗15%且一定程度上降低了大块率,为指导矿山生产起积极作用,研究结果对确定切割天井爆破成井方案以及参数选择具有一定意义。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 李豪,先永骏,陈灿能,李志婷,陈英杰
    2025(1) DOI:
    摘要:
    辽宁某尾矿(本研究试验样品)含Li2O 0.43%,主要以锂云母(2.20%)和锂辉石(3.84%)形式存在;含有部分铁磁性物杂质,不利于锂矿物浮选富集,属于低品位难选锂矿资源。根据试验样品性质及前期探索试验结果,提出了磁选预先脱铁磁性矿物,开-闭路联合分步的新技术思路处理该矿石,即采用两性捕收剂AP01开路浮选锂云母,复合脂肪酸CA01闭路浮选锂辉石。在优化条件下,小型试验获得产率9.46%,Li2O品位1.21%,Li2O回收率26.62%的锂云母精矿,以及产率10.04%,Li2O品位1.92%,Li2O回收率44.83%的锂辉石精矿。两种产品合并,Li2O总回收率达到71.65%,Li2O品位达1.58%,达到可销售锂矿要求。精矿产品分析检测结果表明,AP01对锂云母具有优良的选择性,CA01兼顾锂辉石选择性的同时,与残余AP01共同作用强化捕收微细粒难浮锂云母。研究结果对类似低品位难选锂矿的综合利用提供了有价值的参考。
  • 提取冶金与化学工程
  • 姚志杰,黄义鹏,杨凤丽
    2025(1) DOI:
    摘要:
    熔盐电化学法炼铁具有生产效率高、绿色环保等优点,是未来钢铁生产工艺的潜在方法。本文选用CaCl2-NaCl-Fe2O3作为电解质体系,采用循环伏安法(CV)等测试技术研究了Fe(Ⅲ)在惰性钨电极上的电化学行为,主要讨论了Fe(Ⅲ)转移电子数、扩散系数及成核方式。结果表明:温度为993 K时,Fe(Ⅲ)离子的电化学还原过程为两步还原,其反应方程式分别为Fe(Ⅲ)+e-=Fe(Ⅱ),Fe(Ⅱ)+2e-=Fe(0);铁离子在钨电极上的电化学还原过程为扩散控制,扩散系数为1.443×10-6 cm2·s-1;Fe(Ⅲ)在钨电极上的电结晶方式为瞬时成核。
  • 地质采矿与安全工程
  • 郭钟群,刘琪琪,刘凌峰,汪浩轩,刘颜硕,王晓军
    2025(1) DOI:
    摘要:
    离子型稀土矿边坡稳定性是制约矿山安全开采的关键问题。基于自制模拟试验装置,开展了不同降雨-浸矿条件下离子型稀土滑坡模拟试验,刻画了坡体形态破坏和坡面形貌破坏特征,揭示了土体含水率和孔隙水压力的变化规律,运用COMSOL多场耦合软件进行了边坡稳定性数值模拟分析。通过模型试验发现,边坡破坏模式主要为浅层滑塌和冲蚀滑移形成的综合破坏;降雨入渗过程中,坡面和坡脚处的土体含水率都是先增大后趋于稳定,饱和含水率在41%~44%之间;坡面处的孔隙水压力先上升后趋于稳定,坡体内部孔隙水压力则由稳定到突增再趋于稳定。通过数值模拟得到,当降雨强度增大时,降雨量的变化对边坡的安全系数影响较大,下降4.26%;对黏聚力和内摩擦角的影响很小,下降约2.7%。
  • 杨成杰,张智宇,刘浩杉,陈成志
    2025(1) DOI:
    摘要:
    为探究普朗铜矿在开采过程中由爆破引发的冲击荷载对于两种矿岩动态力学特性以及爆破时破碎能变化规律,采用SHPB试验装置对两种矿岩进行不同荷载下的冲击试验,分析两种矿岩的动态抗压强度及能量变化规律。试验结果表明:随着应变率的增加,两种岩石的动态抗压强度均呈幂函数增加。与B型矿石相比,A类矿石表现出更高的动态抗压强度,且两者的差异随应变率的增大而增大。其中,A类矿石的动态抗压强度提高了264.32%,B型试件的动态抗压强度提高了210.73%。A类矿石的单位体积吸收能随应变率增加其增长幅度大于B类岩石;对两种矿石破碎后的碎块分布进行的分析显示,B类矿石的分形维数整体较高。研究结果为矿山长期稳定的安全生产和爆破方案的选择提供了重要的理论依据。
  • 徐柳,曹辉,童玉升,梁忠豪,纪洪广
    2025(1) DOI:
    摘要:
    岩爆的准确评价与可视化表征对于深部地下工程有着重要的作用。本文采用了基于多指标参量的多维正态云模型来开展岩爆倾向性评价,最大程度的保证评价结果的可靠性,进一步利用3DMine软件,结合矿山实际工程条件,构建了深部岩体的岩爆倾向性评价三维模型,实现了岩爆评价结果空间分布特征与井下实际工程的可视化展示,同时可以根据需要任意截取剖面,更加精确、直观地了解各层和不同深度的岩爆情况,为矿山深部开采过程中的岩爆灾害防控提供基础依据。
  • 材料制备与加工
  • 温汝歆,王芦燕,杜开平
    2025(1) DOI:
    摘要:
    钼具有良好的抗蠕变性能和与碱金属的相容性,是核反应堆结构材料的候选金属之一,但是由于钼的室温脆性严重限制了其应用。金属钼中加入铼元素,由于“铼效应”的影响提高了钼的再结晶温度,改善了其室温加工性能。其中表现较好的是铼含量为41~47.5Wt.%和10~15Wt.%的钼铼合金,具有良好的室温强度和一定的韧塑性。由于铼资源稀缺,如何保障材料性能的同时降低铼含量对钼铼合金发展具有重要意义。本文阐述了钼铼合金在核反应堆结构材料中的应用以及制备工艺现状,分析了高铼合金和低铼合金的性能优势,最后对钼铼合金还存在的问题进行了总结和展望。
  • 环境科学与工程
  • 贺攀阳,冯钰妍,王甜,王彤彤,张光侠,虢忠霖,张晓民,陈天星
    2025(1) DOI:
    摘要:
    钝化技术具有原位修复、操作简单、周期短等优势,在重金属污染土壤修复中得到广泛应用,高性能钝化材料是该技术的关键所在。本文以多孔地聚物为基体,通过酸处理和后嫁接法制备出巯基改性多级孔地聚物。采用X射线衍射仪(XRD)、氮气物理吸附、X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分析了样品的组成与结构特征,考察了样品对土壤中铅的钝化性能。结果表明,酸处理不仅能有效提高地聚物的BET比表面积,也可为后续的巯基接枝提供反应位点,SH-3HGeo样品对土壤中铅的钝化率随添加量的增加而增加。当添加量为7%时,SH-3HGeo样品在钝化处理120 d后对土壤中铅的钝化率可达90.2%。 BCR结果表明,SH-3HGeo钝化处理后土壤中Pb由易迁移的酸溶态和还原态转化为稳定性较强的可氧化态与残渣态,残渣态Pb含量增加了30.01%,表明巯基改性多级孔地聚物在土壤重金属污染修复领域具有巨大的应用潜力。
  • 提取冶金与化学工程
  • 刘德峰,王钰智,张臻悦,池汝安,郭文达
    2025(1) DOI:
    摘要:
    为了提高堆浸工艺的稀土浸出效率,通过分层分级柱浸实验,CT扫描和图像处理技术相结合的手段,探索颗粒级配组合类型对风化壳淋积型稀土矿重组矿样的渗流特性的影响规律,优化分层分级矿样组合类型,并从微观孔隙结构角度揭示优选分层分级重组矿样堆浸渗流机制。结果表明:分层分级组合矿样的渗透系数均高于原矿,且粗中细矿样的渗透系数最大;原矿孔隙体积集中在-0.001 mm3,而粗中细矿样的粗、中、细粒径层的主要分布于+0.001 mm3、0.0001 mm3-0.001 mm3、-0.0001 mm3;原矿孔隙长度和宽度均小于0.4 mm,而粗、中、细粒层孔隙长度分别为0.4 mm-1 mm、0.2 mm-0.4 mm、-0.2 mm,其孔隙宽度分别为0.4 mm-1 mm、-0.3 mm、-0.2 mm;原矿孔喉长度主要分布与0.1 mm-0.3 mm,而粗、中、细粒层的分别集中于0.1 mm-0.3 mm、0.2 mm-0.4 mm、0.2 mm-0.5 mm;浸矿后粗中细矿样的整体连通性优于原矿。研究结果可为提高风化壳淋积型稀土矿堆浸工艺的稀土浸出效率提供理论依据。
    材料制备与加工
  • 韩宗恩,高绪锋,赖智博,张真豪,金雅璇,张寒雨,王旭锋,李运刚
    2025(1) DOI:
    摘要:
    固溶时效工艺能够兼顾Cu-Fe合金的力学性能和导电性能,Fe含量是影响合金组织和性能的重要因素。采用熔铸法制备了Cu-xFe(x=1,3,5)合金,对合金进行固溶时效处理,研究了固溶时效工艺及Fe含量对合金力学性能、导电性能、微观组织的影响。结果表明,时效处理过程中Fe原子析出满足Ostwald成熟机制与Marangon迁移、聚集机制。Cu-3%Fe合金经400℃×5h时效处理,合金电导率为69.6% IACS、抗拉强度为319 MPa、维氏硬度为87.5 HV,此条件下合金力学性能和导电性能匹配最为良好。根据导电率与析出相转变体积分数间的关系,借助 Martition 定律和 Avrami 经验方程,计算得到 Cu-Fe合金在时效过程中相应的 Avrami 析出动力学方程及导电率方程,比较试验得到的导电率与导电率方程计算得到的导电率数值发现, Avrami 导电率方程可准确反应合金时效过程中导电率的变化。
  • 王伟臣,雷乂舻,宋海鹏,杜娟
    2025(1) DOI:
    摘要:
    开展含点蚀2050-T8铝锂合金的应力腐蚀开裂(SCC)实验研究,结合声发射,数字图像相关(DIC)、扫描电镜研究了不同工况下(含单蚀坑和不同间隔双蚀坑)铝锂合金的损伤演化和失效规律。实验结果表明:含点蚀铝锂合金应力腐蚀开裂过程可以分为三个阶段:试件表面的预活化阶段,应力腐蚀裂纹萌生阶段和应力腐蚀裂纹扩展阶段。与单蚀坑情况相比,双蚀坑试件裂纹扩展阶段有所缩短,归因于两个腐蚀坑产生裂纹的相互联合。基于人工神经网络的声发射损伤分类分析表明,与单蚀坑情况相比,双蚀坑试样应力腐蚀开裂过程中发生了更多腐蚀行为,归因于腐蚀面积的增大;其机械连续信号数量明显更多且更快集中出现,表明含双蚀坑试件产生了更多塑性变形。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 李志远,吕晋芳,童雄,周槿澍,郑永兴
    2025(1) DOI:
    摘要:
    为探究氧化铜矿物硫化焙烧-浮选回收的可行性,本论文以氧化铜矿物为研究对象、黄铁矿作为硫化剂,采用硫化焙烧-浮选实验研究焙烧温度、黄铁矿用量、焙烧保温时间对人造硫化铜矿浮选行为的影响。结果表明,在焙烧温度为500 ℃、氧化铜与黄铁矿的质量比为1:1.4、焙烧保温时间为0.5 h时,通过浮选实验可获得铜品位和回收率分别为39.63%和93.68%的铜精矿。XRD结果表明,焙烧产物中铜主要以CuFeS2、Cu5FeS4和Cu2S的形式存在。接触角测量、红外光谱分析、吸附量测试等分析表明,异丁基黄药通过化学作用吸附在人造硫化铜表面,使其疏水性得到显著增加。
  • 材料制备与加工
  • 王洪明,于皓同,周松,安金岚,王澜斌
    2025(1) DOI:
    摘要:
    本文研究了不同退火工艺对激光沉积修复TA15钛合金显微组织及力学性能的影响。结果表明通过不同退火处理后激光沉积修复TA15钛合金的基材区为α相与β相的双态组织,热影响区为异质结构,修复区为网篮组织。拉伸试验结果表明经不同退火处理后试件的断裂机制均为韧性断裂,930℃/1h热处理后的试件获得塑性与强度最优匹配。通过DIC全场应变手段分析发现经不同退火处理后的试样均断裂在激光修复区,修复区决定整体修复试样的力学性能。
  • 刘聪,欧阳佩旋,张淑婷,宋杰人,文艺,刘璐
    2025(1) DOI:
    摘要:
    超声喷丸是一种用于改善高附加价值复杂结构零部件疲劳性能的重要表面强化技术。弹丸在工件表面的冲击位置分布及冲击速度等是影响超声喷丸强化效果的重要因素,而常规的实验测量方法存在较大的技术难度,且试错成本高,为了减少成本,因而采用数值仿真方法研究超声喷丸过程弹丸的冲击动力学已成为了研究热点之一。本文分别采用多体动力学软件ADAMS和离散元软件EDEM,建立了超声喷丸三维仿真模型,计算获得了弹丸冲击位置、冲击速度和冲击角度等冲击动力学数据,开展两种方法数值仿真结果的准确性和计算效率两方面对比,并分析了两种方法的数值仿真效果的研究。研究结果表明,两种方法均可用于超声喷丸过程弹丸的冲击动力学仿真研究,当弹丸数量较少(如20个)时,两者的计算结果一致性较好,但ADAMS的仿真效率约为EDEM的2倍;而当弹丸数量较多(如50个)时,EDEM的计算结果更为准确,且计算效率比ADAMS提高了5.7倍。
  • 崔雅茹,孙晓艺,胡锦鹏,郝禹,严加隆
    2025(1) DOI:
    摘要:
    碲化钴(CoTe2)作为储钠负极材料因其具有大离子半径、高密度(7.92 g cm-3)和独特的晶体结构,已经得到广泛的研究。然而,CoTe2固有的低电导率和离子扩散时的体积膨胀,制约了CoTe2在钠离子电池中的应用。金属有机骨架由于特殊的拓扑结构,可调节的组成和较大的比表面积,是合成电极材料的理想模板。本文以Co基金属有机骨架(ZIF-67)为前驱体,通过高温碲化的方法原位构建了氮掺杂碳限域的CoTe2多面体负极材料,同时讨论了不同的碲化温度对最终产物的微观形貌,物相组成以及充放电行为的影响。结果表明,550℃条件下,制备的CoTe2展现了均匀的颗粒分布,晶型与标准的CoTe2晶体基本匹配。在0.1 A g-1安培密度下对材料进行恒电流充放电测试,循环100圈后,其放电比容量为137.7 mAh g-1,而450和650℃下合成的CoTe2,比容量分别只有66.7和91.5 mAh g-1
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 谢金成,姜亚雄,任祥君,陈禄政,薛子兴
    2025(1) DOI:
    摘要:
    半逆流型筒式磁选机是关键的弱磁选设备,具有操作简单、运行维护成本低、指标稳定等优点,但针对该备磁选过程的机理研究鲜有报道,随着入选物料的不断细化,如何高效回收微细粒矿物也成为半逆流型筒式磁选机面临的新问题。为此,本文采用COMSOL仿真软件对半逆流型筒式磁选过程进行模拟,揭示了其流场/磁场分布特征及矿粒捕获特征。仿真结果表明,矿浆在进入分选区之前流速较小,穿过分选区时流速较快,分选筒附近存在一层流速较快的区域,这有利于矿浆的分散和矿粒的选择性捕获;磁系中永磁块N-S交叉排列使分选筒表面的磁场大小和方向快速交变,不仅能增加矿粒所受磁力大小,还有利于磁性矿粒在分选筒表面的翻滚,进而提高分选的选择性;考查不同条件下矿粒的捕获规律发现,-20 μm微细磁铁矿的回收难度大,增大磁场强度、降低给矿流量、缩小分选筒间隙能强化其回收。在实践中,通过采用“高场强+窄间隙+适中给矿流量”的调控策略,使云南某微细粒氰化尾渣中的磁性铁回收率从不足70%提高至90%以上,成效显著。
  • 材料制备与加工
  • 段望春,郑冬,张龙,赵燕春,马虎文,冯远飞
    2025(1) DOI:
    摘要:
    本文采用磁悬浮水冷铜坩埚熔炼及负压铜模吸铸法制备了Ti25Zr10Hf15Ni25Cu25-xCox(x=5, 10, 15 at.%) 高熵形状记忆合金,利用XRD、SEM、万能试验机和电化学工作站对合金的相结构、微观组织、力学性能以及耐腐蚀性能的进行了测试分析。结果表明铸态合金组织为B2奥氏体单相结构,压缩断裂后为B2+B19’相,且随着Co含量的增加,晶粒尺寸先减小后增大。随着Co含量的增加,体系的抗压强度和塑性呈现先增加后降低的趋势,且随着尺寸的减小试样的强度和塑性略有提高,Ti25Zr10Hf15Ni25Cu15Co10合金的综合力学性能最佳,抗压强度及塑性分别达到2694.65 MPa和26.55 %。在3.5 wt.% NaCl溶液中,合金的耐腐蚀性随Co含量的增加先上升再下降。
  • 地质采矿与安全工程
  • 杨成杰,张智宇,孟佳乐,曾晓昌
    2025(1) DOI:
    摘要:
    针对某矿山聚矿槽爆破存在炮孔炸药未完全起爆、成槽效果不佳、悬顶等问题,采用ANSYS/LS-dyna软件对不同直径空孔和762mm直径空孔直眼掏槽爆破参数进行数值模拟和现场试验研究。研究结果表明:762mm大直径空孔不仅具有100mm直径空孔的作用,且比100mm直径空孔应力集中效应和应力波导向作用更明显、提供了更大自由面和补偿空间。而且在条件允许的情况下,762mm直径空孔比常规掏槽爆破所需空孔数量更少,其工艺也更加简单;根据不同掏槽孔间距与不同辅助炮孔间距的爆腔面积,确定出切割爆破的最佳参数为掏槽孔间距0.95m、辅助炮孔间距0.88m;将数值模拟结果应用于现场试验,降低炸药单耗15%且一定程度上降低了大块率,为指导矿山生产起积极作用,研究结果对确定切割天井爆破成井方案以及参数选择具有一定意义。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 李豪,先永骏,陈灿能,李志婷,陈英杰
    2025(1) DOI:
    摘要:
    辽宁某尾矿(本研究试验样品)含Li2O 0.43%,主要以锂云母(2.20%)和锂辉石(3.84%)形式存在;含有部分铁磁性物杂质,不利于锂矿物浮选富集,属于低品位难选锂矿资源。根据试验样品性质及前期探索试验结果,提出了磁选预先脱铁磁性矿物,开-闭路联合分步的新技术思路处理该矿石,即采用两性捕收剂AP01开路浮选锂云母,复合脂肪酸CA01闭路浮选锂辉石。在优化条件下,小型试验获得产率9.46%,Li2O品位1.21%,Li2O回收率26.62%的锂云母精矿,以及产率10.04%,Li2O品位1.92%,Li2O回收率44.83%的锂辉石精矿。两种产品合并,Li2O总回收率达到71.65%,Li2O品位达1.58%,达到可销售锂矿要求。精矿产品分析检测结果表明,AP01对锂云母具有优良的选择性,CA01兼顾锂辉石选择性的同时,与残余AP01共同作用强化捕收微细粒难浮锂云母。研究结果对类似低品位难选锂矿的综合利用提供了有价值的参考。
  • 提取冶金与化学工程
  • 姚志杰,黄义鹏,杨凤丽
    2025(1) DOI:
    摘要:
    熔盐电化学法炼铁具有生产效率高、绿色环保等优点,是未来钢铁生产工艺的潜在方法。本文选用CaCl2-NaCl-Fe2O3作为电解质体系,采用循环伏安法(CV)等测试技术研究了Fe(Ⅲ)在惰性钨电极上的电化学行为,主要讨论了Fe(Ⅲ)转移电子数、扩散系数及成核方式。结果表明:温度为993 K时,Fe(Ⅲ)离子的电化学还原过程为两步还原,其反应方程式分别为Fe(Ⅲ)+e-=Fe(Ⅱ),Fe(Ⅱ)+2e-=Fe(0);铁离子在钨电极上的电化学还原过程为扩散控制,扩散系数为1.443×10-6 cm2·s-1;Fe(Ⅲ)在钨电极上的电结晶方式为瞬时成核。
  • 地质采矿与安全工程
  • 郭钟群,刘琪琪,刘凌峰,汪浩轩,刘颜硕,王晓军
    2025(1) DOI:
    摘要:
    离子型稀土矿边坡稳定性是制约矿山安全开采的关键问题。基于自制模拟试验装置,开展了不同降雨-浸矿条件下离子型稀土滑坡模拟试验,刻画了坡体形态破坏和坡面形貌破坏特征,揭示了土体含水率和孔隙水压力的变化规律,运用COMSOL多场耦合软件进行了边坡稳定性数值模拟分析。通过模型试验发现,边坡破坏模式主要为浅层滑塌和冲蚀滑移形成的综合破坏;降雨入渗过程中,坡面和坡脚处的土体含水率都是先增大后趋于稳定,饱和含水率在41%~44%之间;坡面处的孔隙水压力先上升后趋于稳定,坡体内部孔隙水压力则由稳定到突增再趋于稳定。通过数值模拟得到,当降雨强度增大时,降雨量的变化对边坡的安全系数影响较大,下降4.26%;对黏聚力和内摩擦角的影响很小,下降约2.7%。
  • 杨成杰,张智宇,刘浩杉,陈成志
    2025(1) DOI:
    摘要:
    为探究普朗铜矿在开采过程中由爆破引发的冲击荷载对于两种矿岩动态力学特性以及爆破时破碎能变化规律,采用SHPB试验装置对两种矿岩进行不同荷载下的冲击试验,分析两种矿岩的动态抗压强度及能量变化规律。试验结果表明:随着应变率的增加,两种岩石的动态抗压强度均呈幂函数增加。与B型矿石相比,A类矿石表现出更高的动态抗压强度,且两者的差异随应变率的增大而增大。其中,A类矿石的动态抗压强度提高了264.32%,B型试件的动态抗压强度提高了210.73%。A类矿石的单位体积吸收能随应变率增加其增长幅度大于B类岩石;对两种矿石破碎后的碎块分布进行的分析显示,B类矿石的分形维数整体较高。研究结果为矿山长期稳定的安全生产和爆破方案的选择提供了重要的理论依据。
  • 徐柳,曹辉,童玉升,梁忠豪,纪洪广
    2025(1) DOI:
    摘要:
    岩爆的准确评价与可视化表征对于深部地下工程有着重要的作用。本文采用了基于多指标参量的多维正态云模型来开展岩爆倾向性评价,最大程度的保证评价结果的可靠性,进一步利用3DMine软件,结合矿山实际工程条件,构建了深部岩体的岩爆倾向性评价三维模型,实现了岩爆评价结果空间分布特征与井下实际工程的可视化展示,同时可以根据需要任意截取剖面,更加精确、直观地了解各层和不同深度的岩爆情况,为矿山深部开采过程中的岩爆灾害防控提供基础依据。
  • 材料制备与加工
  • 温汝歆,王芦燕,杜开平
    2025(1) DOI:
    摘要:
    钼具有良好的抗蠕变性能和与碱金属的相容性,是核反应堆结构材料的候选金属之一,但是由于钼的室温脆性严重限制了其应用。金属钼中加入铼元素,由于“铼效应”的影响提高了钼的再结晶温度,改善了其室温加工性能。其中表现较好的是铼含量为41~47.5Wt.%和10~15Wt.%的钼铼合金,具有良好的室温强度和一定的韧塑性。由于铼资源稀缺,如何保障材料性能的同时降低铼含量对钼铼合金发展具有重要意义。本文阐述了钼铼合金在核反应堆结构材料中的应用以及制备工艺现状,分析了高铼合金和低铼合金的性能优势,最后对钼铼合金还存在的问题进行了总结和展望。
  • 环境科学与工程
  • 贺攀阳,冯钰妍,王甜,王彤彤,张光侠,虢忠霖,张晓民,陈天星
    2025(1) DOI:
    摘要:
    钝化技术具有原位修复、操作简单、周期短等优势,在重金属污染土壤修复中得到广泛应用,高性能钝化材料是该技术的关键所在。本文以多孔地聚物为基体,通过酸处理和后嫁接法制备出巯基改性多级孔地聚物。采用X射线衍射仪(XRD)、氮气物理吸附、X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分析了样品的组成与结构特征,考察了样品对土壤中铅的钝化性能。结果表明,酸处理不仅能有效提高地聚物的BET比表面积,也可为后续的巯基接枝提供反应位点,SH-3HGeo样品对土壤中铅的钝化率随添加量的增加而增加。当添加量为7%时,SH-3HGeo样品在钝化处理120 d后对土壤中铅的钝化率可达90.2%。 BCR结果表明,SH-3HGeo钝化处理后土壤中Pb由易迁移的酸溶态和还原态转化为稳定性较强的可氧化态与残渣态,残渣态Pb含量增加了30.01%,表明巯基改性多级孔地聚物在土壤重金属污染修复领域具有巨大的应用潜力。
  • 提取冶金与化学工程
  • 刘德峰,王钰智,张臻悦,池汝安,郭文达
    2025(1) DOI:
    摘要:
    为了提高堆浸工艺的稀土浸出效率,通过分层分级柱浸实验,CT扫描和图像处理技术相结合的手段,探索颗粒级配组合类型对风化壳淋积型稀土矿重组矿样的渗流特性的影响规律,优化分层分级矿样组合类型,并从微观孔隙结构角度揭示优选分层分级重组矿样堆浸渗流机制。结果表明:分层分级组合矿样的渗透系数均高于原矿,且粗中细矿样的渗透系数最大;原矿孔隙体积集中在-0.001 mm3,而粗中细矿样的粗、中、细粒径层的主要分布于+0.001 mm3、0.0001 mm3-0.001 mm3、-0.0001 mm3;原矿孔隙长度和宽度均小于0.4 mm,而粗、中、细粒层孔隙长度分别为0.4 mm-1 mm、0.2 mm-0.4 mm、-0.2 mm,其孔隙宽度分别为0.4 mm-1 mm、-0.3 mm、-0.2 mm;原矿孔喉长度主要分布与0.1 mm-0.3 mm,而粗、中、细粒层的分别集中于0.1 mm-0.3 mm、0.2 mm-0.4 mm、0.2 mm-0.5 mm;浸矿后粗中细矿样的整体连通性优于原矿。研究结果可为提高风化壳淋积型稀土矿堆浸工艺的稀土浸出效率提供理论依据。
    材料制备与加工
  • 韩宗恩,高绪锋,赖智博,张真豪,金雅璇,张寒雨,王旭锋,李运刚
    2025(1) DOI:
    摘要:
    固溶时效工艺能够兼顾Cu-Fe合金的力学性能和导电性能,Fe含量是影响合金组织和性能的重要因素。采用熔铸法制备了Cu-xFe(x=1,3,5)合金,对合金进行固溶时效处理,研究了固溶时效工艺及Fe含量对合金力学性能、导电性能、微观组织的影响。结果表明,时效处理过程中Fe原子析出满足Ostwald成熟机制与Marangon迁移、聚集机制。Cu-3%Fe合金经400℃×5h时效处理,合金电导率为69.6% IACS、抗拉强度为319 MPa、维氏硬度为87.5 HV,此条件下合金力学性能和导电性能匹配最为良好。根据导电率与析出相转变体积分数间的关系,借助 Martition 定律和 Avrami 经验方程,计算得到 Cu-Fe合金在时效过程中相应的 Avrami 析出动力学方程及导电率方程,比较试验得到的导电率与导电率方程计算得到的导电率数值发现, Avrami 导电率方程可准确反应合金时效过程中导电率的变化。
  • 王伟臣,雷乂舻,宋海鹏,杜娟
    2025(1) DOI:
    摘要:
    开展含点蚀2050-T8铝锂合金的应力腐蚀开裂(SCC)实验研究,结合声发射,数字图像相关(DIC)、扫描电镜研究了不同工况下(含单蚀坑和不同间隔双蚀坑)铝锂合金的损伤演化和失效规律。实验结果表明:含点蚀铝锂合金应力腐蚀开裂过程可以分为三个阶段:试件表面的预活化阶段,应力腐蚀裂纹萌生阶段和应力腐蚀裂纹扩展阶段。与单蚀坑情况相比,双蚀坑试件裂纹扩展阶段有所缩短,归因于两个腐蚀坑产生裂纹的相互联合。基于人工神经网络的声发射损伤分类分析表明,与单蚀坑情况相比,双蚀坑试样应力腐蚀开裂过程中发生了更多腐蚀行为,归因于腐蚀面积的增大;其机械连续信号数量明显更多且更快集中出现,表明含双蚀坑试件产生了更多塑性变形。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 李志远,吕晋芳,童雄,周槿澍,郑永兴
    2025(1) DOI:
    摘要:
    为探究氧化铜矿物硫化焙烧-浮选回收的可行性,本论文以氧化铜矿物为研究对象、黄铁矿作为硫化剂,采用硫化焙烧-浮选实验研究焙烧温度、黄铁矿用量、焙烧保温时间对人造硫化铜矿浮选行为的影响。结果表明,在焙烧温度为500 ℃、氧化铜与黄铁矿的质量比为1:1.4、焙烧保温时间为0.5 h时,通过浮选实验可获得铜品位和回收率分别为39.63%和93.68%的铜精矿。XRD结果表明,焙烧产物中铜主要以CuFeS2、Cu5FeS4和Cu2S的形式存在。接触角测量、红外光谱分析、吸附量测试等分析表明,异丁基黄药通过化学作用吸附在人造硫化铜表面,使其疏水性得到显著增加。
  • 材料制备与加工
  • 王洪明,于皓同,周松,安金岚,王澜斌
    2025(1) DOI:
    摘要:
    本文研究了不同退火工艺对激光沉积修复TA15钛合金显微组织及力学性能的影响。结果表明通过不同退火处理后激光沉积修复TA15钛合金的基材区为α相与β相的双态组织,热影响区为异质结构,修复区为网篮组织。拉伸试验结果表明经不同退火处理后试件的断裂机制均为韧性断裂,930℃/1h热处理后的试件获得塑性与强度最优匹配。通过DIC全场应变手段分析发现经不同退火处理后的试样均断裂在激光修复区,修复区决定整体修复试样的力学性能。
  • 刘聪,欧阳佩旋,张淑婷,宋杰人,文艺,刘璐
    2025(1) DOI:
    摘要:
    超声喷丸是一种用于改善高附加价值复杂结构零部件疲劳性能的重要表面强化技术。弹丸在工件表面的冲击位置分布及冲击速度等是影响超声喷丸强化效果的重要因素,而常规的实验测量方法存在较大的技术难度,且试错成本高,为了减少成本,因而采用数值仿真方法研究超声喷丸过程弹丸的冲击动力学已成为了研究热点之一。本文分别采用多体动力学软件ADAMS和离散元软件EDEM,建立了超声喷丸三维仿真模型,计算获得了弹丸冲击位置、冲击速度和冲击角度等冲击动力学数据,开展两种方法数值仿真结果的准确性和计算效率两方面对比,并分析了两种方法的数值仿真效果的研究。研究结果表明,两种方法均可用于超声喷丸过程弹丸的冲击动力学仿真研究,当弹丸数量较少(如20个)时,两者的计算结果一致性较好,但ADAMS的仿真效率约为EDEM的2倍;而当弹丸数量较多(如50个)时,EDEM的计算结果更为准确,且计算效率比ADAMS提高了5.7倍。
  • 崔雅茹,孙晓艺,胡锦鹏,郝禹,严加隆
    2025(1) DOI:
    摘要:
    碲化钴(CoTe2)作为储钠负极材料因其具有大离子半径、高密度(7.92 g cm-3)和独特的晶体结构,已经得到广泛的研究。然而,CoTe2固有的低电导率和离子扩散时的体积膨胀,制约了CoTe2在钠离子电池中的应用。金属有机骨架由于特殊的拓扑结构,可调节的组成和较大的比表面积,是合成电极材料的理想模板。本文以Co基金属有机骨架(ZIF-67)为前驱体,通过高温碲化的方法原位构建了氮掺杂碳限域的CoTe2多面体负极材料,同时讨论了不同的碲化温度对最终产物的微观形貌,物相组成以及充放电行为的影响。结果表明,550℃条件下,制备的CoTe2展现了均匀的颗粒分布,晶型与标准的CoTe2晶体基本匹配。在0.1 A g-1安培密度下对材料进行恒电流充放电测试,循环100圈后,其放电比容量为137.7 mAh g-1,而450和650℃下合成的CoTe2,比容量分别只有66.7和91.5 mAh g-1
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 谢金成,姜亚雄,任祥君,陈禄政,薛子兴
    2025(1) DOI:
    摘要:
    半逆流型筒式磁选机是关键的弱磁选设备,具有操作简单、运行维护成本低、指标稳定等优点,但针对该备磁选过程的机理研究鲜有报道,随着入选物料的不断细化,如何高效回收微细粒矿物也成为半逆流型筒式磁选机面临的新问题。为此,本文采用COMSOL仿真软件对半逆流型筒式磁选过程进行模拟,揭示了其流场/磁场分布特征及矿粒捕获特征。仿真结果表明,矿浆在进入分选区之前流速较小,穿过分选区时流速较快,分选筒附近存在一层流速较快的区域,这有利于矿浆的分散和矿粒的选择性捕获;磁系中永磁块N-S交叉排列使分选筒表面的磁场大小和方向快速交变,不仅能增加矿粒所受磁力大小,还有利于磁性矿粒在分选筒表面的翻滚,进而提高分选的选择性;考查不同条件下矿粒的捕获规律发现,-20 μm微细磁铁矿的回收难度大,增大磁场强度、降低给矿流量、缩小分选筒间隙能强化其回收。在实践中,通过采用“高场强+窄间隙+适中给矿流量”的调控策略,使云南某微细粒氰化尾渣中的磁性铁回收率从不足70%提高至90%以上,成效显著。
  • 材料制备与加工
  • 段望春,郑冬,张龙,赵燕春,马虎文,冯远飞
    2025(1) DOI:
    摘要:
    本文采用磁悬浮水冷铜坩埚熔炼及负压铜模吸铸法制备了Ti25Zr10Hf15Ni25Cu25-xCox(x=5, 10, 15 at.%) 高熵形状记忆合金,利用XRD、SEM、万能试验机和电化学工作站对合金的相结构、微观组织、力学性能以及耐腐蚀性能的进行了测试分析。结果表明铸态合金组织为B2奥氏体单相结构,压缩断裂后为B2+B19’相,且随着Co含量的增加,晶粒尺寸先减小后增大。随着Co含量的增加,体系的抗压强度和塑性呈现先增加后降低的趋势,且随着尺寸的减小试样的强度和塑性略有提高,Ti25Zr10Hf15Ni25Cu15Co10合金的综合力学性能最佳,抗压强度及塑性分别达到2694.65 MPa和26.55 %。在3.5 wt.% NaCl溶液中,合金的耐腐蚀性随Co含量的增加先上升再下降。
  • 地质采矿与安全工程
  • 杨成杰,张智宇,孟佳乐,曾晓昌
    2025(1) DOI:
    摘要:
    针对某矿山聚矿槽爆破存在炮孔炸药未完全起爆、成槽效果不佳、悬顶等问题,采用ANSYS/LS-dyna软件对不同直径空孔和762mm直径空孔直眼掏槽爆破参数进行数值模拟和现场试验研究。研究结果表明:762mm大直径空孔不仅具有100mm直径空孔的作用,且比100mm直径空孔应力集中效应和应力波导向作用更明显、提供了更大自由面和补偿空间。而且在条件允许的情况下,762mm直径空孔比常规掏槽爆破所需空孔数量更少,其工艺也更加简单;根据不同掏槽孔间距与不同辅助炮孔间距的爆腔面积,确定出切割爆破的最佳参数为掏槽孔间距0.95m、辅助炮孔间距0.88m;将数值模拟结果应用于现场试验,降低炸药单耗15%且一定程度上降低了大块率,为指导矿山生产起积极作用,研究结果对确定切割天井爆破成井方案以及参数选择具有一定意义。
  • 矿物加工与工艺矿物学
  • 李豪,先永骏,陈灿能,李志婷,陈英杰
    2025(1) DOI:
    摘要:
    辽宁某尾矿(本研究试验样品)含Li2O 0.43%,主要以锂云母(2.20%)和锂辉石(3.84%)形式存在;含有部分铁磁性物杂质,不利于锂矿物浮选富集,属于低品位难选锂矿资源。根据试验样品性质及前期探索试验结果,提出了磁选预先脱铁磁性矿物,开-闭路联合分步的新技术思路处理该矿石,即采用两性捕收剂AP01开路浮选锂云母,复合脂肪酸CA01闭路浮选锂辉石。在优化条件下,小型试验获得产率9.46%,Li2O品位1.21%,Li2O回收率26.62%的锂云母精矿,以及产率10.04%,Li2O品位1.92%,Li2O回收率44.83%的锂辉石精矿。两种产品合并,Li2O总回收率达到71.65%,Li2O品位达1.58%,达到可销售锂矿要求。精矿产品分析检测结果表明,AP01对锂云母具有优良的选择性,CA01兼顾锂辉石选择性的同时,与残余AP01共同作用强化捕收微细粒难浮锂云母。研究结果对类似低品位难选锂矿的综合利用提供了有价值的参考。
  • 提取冶金与化学工程
  • 姚志杰,黄义鹏,杨凤丽
    2025(1) DOI:
    摘要:
    熔盐电化学法炼铁具有生产效率高、绿色环保等优点,是未来钢铁生产工艺的潜在方法。本文选用CaCl2-NaCl-Fe2O3作为电解质体系,采用循环伏安法(CV)等测试技术研究了Fe(Ⅲ)在惰性钨电极上的电化学行为,主要讨论了Fe(Ⅲ)转移电子数、扩散系数及成核方式。结果表明:温度为993 K时,Fe(Ⅲ)离子的电化学还原过程为两步还原,其反应方程式分别为Fe(Ⅲ)+e-=Fe(Ⅱ),Fe(Ⅱ)+2e-=Fe(0);铁离子在钨电极上的电化学还原过程为扩散控制,扩散系数为1.443×10-6 cm2·s-1;Fe(Ⅲ)在钨电极上的电结晶方式为瞬时成核。
  • 地质采矿与安全工程
  • 郭钟群,刘琪琪,刘凌峰,汪浩轩,刘颜硕,王晓军
    2025(1) DOI:
    摘要:
    离子型稀土矿边坡稳定性是制约矿山安全开采的关键问题。基于自制模拟试验装置,开展了不同降雨-浸矿条件下离子型稀土滑坡模拟试验,刻画了坡体形态破坏和坡面形貌破坏特征,揭示了土体含水率和孔隙水压力的变化规律,运用COMSOL多场耦合软件进行了边坡稳定性数值模拟分析。通过模型试验发现,边坡破坏模式主要为浅层滑塌和冲蚀滑移形成的综合破坏;降雨入渗过程中,坡面和坡脚处的土体含水率都是先增大后趋于稳定,饱和含水率在41%~44%之间;坡面处的孔隙水压力先上升后趋于稳定,坡体内部孔隙水压力则由稳定到突增再趋于稳定。通过数值模拟得到,当降雨强度增大时,降雨量的变化对边坡的安全系数影响较大,下降4.26%;对黏聚力和内摩擦角的影响很小,下降约2.7%。
  • 杨成杰,张智宇,刘浩杉,陈成志
    2025(1) DOI:
    摘要:
    为探究普朗铜矿在开采过程中由爆破引发的冲击荷载对于两种矿岩动态力学特性以及爆破时破碎能变化规律,采用SHPB试验装置对两种矿岩进行不同荷载下的冲击试验,分析两种矿岩的动态抗压强度及能量变化规律。试验结果表明:随着应变率的增加,两种岩石的动态抗压强度均呈幂函数增加。与B型矿石相比,A类矿石表现出更高的动态抗压强度,且两者的差异随应变率的增大而增大。其中,A类矿石的动态抗压强度提高了264.32%,B型试件的动态抗压强度提高了210.73%。A类矿石的单位体积吸收能随应变率增加其增长幅度大于B类岩石;对两种矿石破碎后的碎块分布进行的分析显示,B类矿石的分形维数整体较高。研究结果为矿山长期稳定的安全生产和爆破方案的选择提供了重要的理论依据。
  • 徐柳,曹辉,童玉升,梁忠豪,纪洪广
    2025(1) DOI:
    摘要:
    岩爆的准确评价与可视化表征对于深部地下工程有着重要的作用。本文采用了基于多指标参量的多维正态云模型来开展岩爆倾向性评价,最大程度的保证评价结果的可靠性,进一步利用3DMine软件,结合矿山实际工程条件,构建了深部岩体的岩爆倾向性评价三维模型,实现了岩爆评价结果空间分布特征与井下实际工程的可视化展示,同时可以根据需要任意截取剖面,更加精确、直观地了解各层和不同深度的岩爆情况,为矿山深部开采过程中的岩爆灾害防控提供基础依据。
  • 材料制备与加工
  • 温汝歆,王芦燕,杜开平
    2025(1) DOI:
    摘要:
    钼具有良好的抗蠕变性能和与碱金属的相容性,是核反应堆结构材料的候选金属之一,但是由于钼的室温脆性严重限制了其应用。金属钼中加入铼元素,由于“铼效应”的影响提高了钼的再结晶温度,改善了其室温加工性能。其中表现较好的是铼含量为41~47.5Wt.%和10~15Wt.%的钼铼合金,具有良好的室温强度和一定的韧塑性。由于铼资源稀缺,如何保障材料性能的同时降低铼含量对钼铼合金发展具有重要意义。本文阐述了钼铼合金在核反应堆结构材料中的应用以及制备工艺现状,分析了高铼合金和低铼合金的性能优势,最后对钼铼合金还存在的问题进行了总结和展望。
  • 环境科学与工程
  • 贺攀阳,冯钰妍,王甜,王彤彤,张光侠,虢忠霖,张晓民,陈天星
    2025(1) DOI:
    摘要:
    钝化技术具有原位修复、操作简单、周期短等优势,在重金属污染土壤修复中得到广泛应用,高性能钝化材料是该技术的关键所在。本文以多孔地聚物为基体,通过酸处理和后嫁接法制备出巯基改性多级孔地聚物。采用X射线衍射仪(XRD)、氮气物理吸附、X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分析了样品的组成与结构特征,考察了样品对土壤中铅的钝化性能。结果表明,酸处理不仅能有效提高地聚物的BET比表面积,也可为后续的巯基接枝提供反应位点,SH-3HGeo样品对土壤中铅的钝化率随添加量的增加而增加。当添加量为7%时,SH-3HGeo样品在钝化处理120 d后对土壤中铅的钝化率可达90.2%。 BCR结果表明,SH-3HGeo钝化处理后土壤中Pb由易迁移的酸溶态和还原态转化为稳定性较强的可氧化态与残渣态,残渣态Pb含量增加了30.01%,表明巯基改性多级孔地聚物在土壤重金属污染修复领域具有巨大的应用潜力。
  • 提取冶金与化学工程
  • 刘德峰,王钰智,张臻悦,池汝安,郭文达
    2025(1) DOI:
    摘要:
    为了提高堆浸工艺的稀土浸出效率,通过分层分级柱浸实验,CT扫描和图像处理技术相结合的手段,探索颗粒级配组合类型对风化壳淋积型稀土矿重组矿样的渗流特性的影响规律,优化分层分级矿样组合类型,并从微观孔隙结构角度揭示优选分层分级重组矿样堆浸渗流机制。结果表明:分层分级组合矿样的渗透系数均高于原矿,且粗中细矿样的渗透系数最大;原矿孔隙体积集中在-0.001 mm3,而粗中细矿样的粗、中、细粒径层的主要分布于+0.001 mm3、0.0001 mm3-0.001 mm3、-0.0001 mm3;原矿孔隙长度和宽度均小于0.4 mm,而粗、中、细粒层孔隙长度分别为0.4 mm-1 mm、0.2 mm-0.4 mm、-0.2 mm,其孔隙宽度分别为0.4 mm-1 mm、-0.3 mm、-0.2 mm;原矿孔喉长度主要分布与0.1 mm-0.3 mm,而粗、中、细粒层的分别集中于0.1 mm-0.3 mm、0.2 mm-0.4 mm、0.2 mm-0.5 mm;浸矿后粗中细矿样的整体连通性优于原矿。研究结果可为提高风化壳淋积型稀土矿堆浸工艺的稀土浸出效率提供理论依据。

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