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我国深部冲击地压防控工程技术难题及发展方向

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1291-1302页

作者：潘俊锋夏永学王书文马文涛张晨阳王冰中煤科工开采研究院有限公司北京100013 中国中煤能源集团有限公司北京100120 煤矿灾害防控全国重点实验室重庆400000 陕西彬长矿业集团有限公司陕西咸阳711300

随着煤矿开采深度不断加大,我国深部冲击地压发生及其防治变得常态化,为了提高深部冲击地压防控技术成效,从深部冲击地压防控现场工程技术难题出发,结合灾害防治工程实践数据统计,分析了我国深部冲击地压防控因自身地质赋存地应力高,人... 详细信息

随着煤矿开采深度不断加大,我国深部冲击地压发生及其防治变得常态化,为了提高深部冲击地压防控技术成效,从深部冲击地压防控现场工程技术难题出发,结合灾害防治工程实践数据统计,分析了我国深部冲击地压防控因自身地质赋存地应力高,人为开采扰动范围大,灾害防治过程围岩卸压后应力恢复快,冲击地压防治成效低下原因归结于防冲卸压工程实施与浅部开采相比,面临“三高一低”防控技术新要求,包括高强度的大尺寸钻孔卸压,以解决厚硬煤层不容易塌孔问题;小间距高密度施工钻孔,以解决钻孔卸压范围不联通问题;多轮反复高频度施工,以解决深部煤层卸压后应力恢复快问题;采掘工作面进尺低速度推进,以解决开采扰动强度大问题。针对深部冲击地压“三高一低”防控新要求模式,为了进一步提高冲击地压防控安全可靠性,以常规源头防控冲击地压采用优化开拓开采部署的局限性为背景,提出了深部冲击地压上覆岩层结构与载荷主动调控区域防控冲击地压技术,并提出了进一步需要解决的科学问题;以近年来几起典型的冲击地压事故存在防治方案“漏靶”问题为背景,开发了深部冲击地压采掘空间局部靶向防控技术,并指出了下一步还需要解决的科学难题;以煤矿冲击地压防治措施实施后,难以评判安全性问题为背景,提出了深部冲击地压防治卸压达标评判技术,并指出了下一步还需要解决的科学难题;以煤炭行业大力推广开采智能化,治灾仍需靠人工,人员处于高危环境作业问题,探索了深部冲击地压防治过程智慧智能化新兴研究方向及其面临的科学难题。最后,客观的指出,冲击地压防控绝不纯粹是理论与技术问题,人类对专业问题的认知也是酿成事故的重要原因之一,结合现场工程实践,讨论了冲击地压概念、冲击地压机理是否清楚、冲击地压能否预测、冲击地压能否防治以及冲击地压矿井怎么办等行业焦点专业问题,指出冲击地压工程难题是人类与自然界作斗争,需要从业人员客观认知,客观接受并深入研究,成效是显著的。

关键词：冲击地压深部开采 “三高一低” 源头防控靶向防控卸压达标智能防冲

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EB态TA10钛合金高温变形行为及热加工图

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1555-1565页

作者：张启飞储双杰梁高飞杨帅王美晨毛博上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 宝山钢铁股份有限公司上海201900 宝武特种冶金有限公司上海200940 西部金属材料股份有限公司西安710201

以电子束冷床(EB)炉单次熔铸的TA10钛合金扁锭为研究对象,利用Gleeble−3800热模拟试验机开展高且宽应变速率范围(0.01~30 s^(−1))下的等温压缩试验,研究该合金在800~1000℃下变形60%时的高温力学行为及铸态组织演变特征,建立基于峰值应... 详细信息

以电子束冷床(EB)炉单次熔铸的TA10钛合金扁锭为研究对象,利用Gleeble−3800热模拟试验机开展高且宽应变速率范围(0.01~30 s^(−1))下的等温压缩试验,研究该合金在800~1000℃下变形60%时的高温力学行为及铸态组织演变特征,建立基于峰值应力的高温塑性本构方程,绘制考虑应变的热加工图,深入讨论能量耗散效率因子与宏观、微观组织、力学响应间的关联关系。结果表明:随着变形温度升高或应变速率降低,TA10钛合金流变应力减小;变形温度高于或低于相变点时,峰值应力与变形温度均呈线性相关。Arrhenius方程能较好地预测该合金变形抗力与工艺参数间的变化规律。该合金不适合单道次大变形,较为适合变形量中等且较慢应变速率下的成形方式,可尝试开展高速率多次小变形的方式成形。该合金在两相区慢应变速率下热变形时的流变软化机制为动态球化或塑性流动局部化,而高应变速率下应力塌陷现象的主要原因为宏观失稳,且其在单相区的软化机制以动态回复为主。

关键词： TA10钛合金高温力学行为铸态组织演变高温塑性本构方程热加工图

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风化壳淋积型稀土矿多级逆流浸取实验研究

中国稀土学报 2024年第1期42卷 102-111,I0004页

作者：冯凯程福祥吴声廖春生严纯华中稀(北京)稀土研究院有限公司北京100085 北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京分子科学中心北京100871

风化壳淋积型稀土矿的开采主要通过浸矿剂离子与吸附在黏土矿物表面的稀土离子发生离子交换浸出反应实现。以(NH_(4))_(2)SO_(4)为浸矿剂,采用多级逆流浸取的方式研究了风化壳淋积型稀土矿的浸矿过程,通过在逐级浸取过程中浸出液组分的... 详细信息

风化壳淋积型稀土矿的开采主要通过浸矿剂离子与吸附在黏土矿物表面的稀土离子发生离子交换浸出反应实现。以(NH_(4))_(2)SO_(4)为浸矿剂,采用多级逆流浸取的方式研究了风化壳淋积型稀土矿的浸矿过程,通过在逐级浸取过程中浸出液组分的变化分析了矿土中稀土离子(RE^(3+))和主要杂质铝离子(Al^(3+))的浸出行为,并基于浸矿剂的消耗规律探讨了浸矿剂离子与RE^(3+)和Al^(3+)的离子交换反应机制以及原矿土的净吸附量。结果表明,在浸矿液逐级浸取新鲜矿土的过程中,浸出液中的RE^(3+)和Al^(3+)浓度逐渐增加,铵根离子(NH_(4)^(+))逐渐消耗,交换进入浸出液中的RE^(3+)和Al^(3+)逐级减少;同时,浸出液中的硫酸根离子(SO_(4)^(2-))逐级损耗,说明新鲜矿土除因发生离子交换反应消耗NH_(4)^(+)外,还存在对浸矿剂的净吸附,经计算,本实验原矿土中吸附稀土、吸附铝及净吸附的位点之比约为20∶41∶39。在两轮逆流浸取实验中,Al^(3+)在浸出液中的浸出规律始终与RE^(3+)类似,未表现出与浸出液p H变化(由4.5降低至4.0)的相关性。另外,分析显示,在浸矿反应的p H条件下,RE^(3+)为稀土的主要存在形态,而Al^(3+),Al OH^(2+),Al(OH)_(2)^(+)为铝的主要存在形态,结合物料关系推知NH_(4)^(+)与稀土发生离子交换反应的化学计量比应接近或等于3∶1,而NH_(4)^(+)与铝发生离子交换反应的化学计量比约为1.8∶1。

关键词：风化壳淋积型稀土矿多级逆流浸取离子交换硫酸铵净吸附

基于超表面微纳结构的视网膜成像显示仿真研究

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 990-996页

作者：杨兰兰覃涛屠彦仲雪飞王莉莉张宇宁王保平东南大学电子科学与工程学院南京210096

基于广义斯涅尔定律及几何相位超表面调控原理,利用时域有限差分法研究了超表面微纳结构的聚焦特性,设计了基于麦克斯韦观察法的视网膜投影成像系统,以高斯光源模拟细光束实现了整个系统成像的仿真.首先,基于TiO_(2)超表面单元,设计了半... 详细信息

基于广义斯涅尔定律及几何相位超表面调控原理,利用时域有限差分法研究了超表面微纳结构的聚焦特性,设计了基于麦克斯韦观察法的视网膜投影成像系统,以高斯光源模拟细光束实现了整个系统成像的仿真.首先,基于TiO_(2)超表面单元,设计了半径4.875μm、数值孔径0.44的超透镜,光线焦点位置仿真值与设计值误差仅为0.4%.然后,研究发现相同数值孔径的超透镜具有相同的成像效果,表明可将微观层面仿真推广到大尺寸.最后,对视网膜投影成像系统进行了仿真,结果表明可实现带有图案信息的像源的成像,且不同位置成像面均可还原像源图案,证明人眼的调焦不影响虚拟图像的清晰度,可有效解决辐辏聚焦矛盾.基于超表面微纳结构的视网膜投影成像显示为超薄超轻无辐辏聚焦矛盾的近眼显示器件的发展提供了一种新的选择.

关键词：超表面时域有限差分超透镜视网膜投影成像显示辐辏聚焦矛盾

煤液化固渣萃余物的组成结构及铁催化剂活性相回收

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2115-2123页

作者：李导高山松王洪学谢晶程时富王乾浩中国神华煤制油化工有限公司上海研究院煤炭直接液化国家工程研究中心上海201108

为解决大规模煤直接液化催化剂铁源供应问题,同时实现煤液化固渣萃余物的无害化分质利用,从固渣萃余物中回收铁催化剂的角度进行研究,探索采用物理磁选法进行铁催化剂富集回收的可行性。首先采用粒度分析、XRF、XRD、SEM、TG、SEM-EDX... 详细信息

为解决大规模煤直接液化催化剂铁源供应问题,同时实现煤液化固渣萃余物的无害化分质利用,从固渣萃余物中回收铁催化剂的角度进行研究,探索采用物理磁选法进行铁催化剂富集回收的可行性。首先采用粒度分析、XRF、XRD、SEM、TG、SEM-EDX等表征手段对固渣萃余物进行全面的物化性质表征,确定铁催化剂的质量分数和存在形态。由分析可知,工业装置固渣萃余物主要由未反应煤中的炭及残炭、挥发分及灰分组成,其粒度均匀且没有团聚,其中铁元素质量分数为5.96%,铁物种仍以具有顺磁性的Fe1-xS活性相存在,被未反应煤、残余沥青掺杂、包裹,与各种元素Ca、Si、Al、O等均匀混杂分布在萃余物中。在此基础上,选用4种型式的磁选设备在不同磁场强度下进行磁选富集,并将富集后的样品作为催化剂用于煤直接液化反应,考察其直接液化反应性能。试验结果表明,湿式立环脉动高梯度磁选机一方面将所产生的高梯度磁场力作用于磁性催化剂细粉,同时脉动流体力在一定程度上消除了非磁性颗粒的机械夹杂。在清水作为分散介质及洗涤介质下,更有效地实现了固渣萃余物中铁催化剂细粉的精细分离。在640000 A/m外加磁场强度下,含铁催化剂物料富集率为10.48%,铁元素质量分数可达11.37%,高压釜萃取油产率为41.96%,与无催化剂时相比高7.17%,比固渣萃余物提高8.99%,可掺混至新鲜催化剂中实现有效回用,部分解决催化剂铁源短缺的问题。

关键词：煤直接液化固渣萃余物铁催化剂回收液化性能

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船用起重机双摆吊重减摆动力学分析与实验

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 72-77页

作者：王建立刘可心王生海孙玉清大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 渤海大学航运学院辽宁锦州121007 渤海船舶重工有限责任公司辽宁葫芦岛125004

针对船用回转旋臂式起重机双摆吊重装置的减摆问题,分析了吊钩摆动与吊重摆动之间的动态耦合关系,建立了船舶横摇、纵摇工况下的减摆装置动力学准确模型.利用Matlab/Simulink进行三维动力学分析,研究船舶激励、起重机状态、负载位姿和... 详细信息

针对船用回转旋臂式起重机双摆吊重装置的减摆问题,分析了吊钩摆动与吊重摆动之间的动态耦合关系,建立了船舶横摇、纵摇工况下的减摆装置动力学准确模型.利用Matlab/Simulink进行三维动力学分析,研究船舶激励、起重机状态、负载位姿和减摆参数对双摆吊重系统摆角的影响规律,最后进行了双摆吊重减摆实验.结果表明:吊重摆动的仿真趋势与实验结果相符合,验证了动力学模型的准确性及减摆方法的有效性,所得结果对工程上的船用旋臂式起重机双摆吊重防摆研究具有一定的参考意义.

关键词：船用起重机二级摆动力学分析防摆控制基座激励

采用融合遗传算法的高速公路服务区综合能源系统优化调度研究

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西安交通大学学报 2024年第5期58卷 200-211页

作者：李杰高爽袁博兴张懿璞长安大学能源与电气工程学院西安710064 长安大学电子与控制工程学院西安710064

为达成“碳中和”目标愿景、促进公路交通系统与新能源的融合,以高速公路服务区为研究对象,考虑服务区内电、冷、热、气共4种负荷需求,构建了包含风光发电的新能源发电方式和电转气设备的高速公路服务区综合能源系统。在此基础上,以风... 详细信息

为达成“碳中和”目标愿景、促进公路交通系统与新能源的融合,以高速公路服务区为研究对象,考虑服务区内电、冷、热、气共4种负荷需求,构建了包含风光发电的新能源发电方式和电转气设备的高速公路服务区综合能源系统。在此基础上,以风电、光伏出力日前预测和多能负荷日前消耗为输入,各能源设备出力及购能分配为输出,以总成本最低为目标函数,考虑能量平衡、设备安全、运行状态等约束,建立了高速公路服务区综合能源系统优化调度模型。针对高速公路服务区综合能源系统调度问题,设计了遗传-序列二次规划融合优化算法,并以某服务区夏季典型日为例进行验证。结果表明:所构建的调度系统能够有效消纳可再生能源出力,协调外部购电、购气的比例,最终达到降低成本的效果;所提融合算法的调度结果与传统遗传算法、传统序列二次规划算法相比,在成本上分别降低了11.52%、0.70%,求解耗时仅为传统遗传算法的6.7%,独立性相比传统序列二次规划算法得到了提高。

关键词：高速公路服务区新能源遗传-序列二次规划算法优化调度电转气

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Na_(2)CO_(3)-Na_(2)SO_(4)复盐熔炼法从碱溶渣中高效分离钨的工艺研究

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中国有色金属学报 2024年第2期34卷 529-536页

作者：冯浩郭学益许开华于大伟黄健何鑫涛中南大学冶金与环境学院长沙410083 荆门市格林美新材料有限公司荆门448000

钨合金废料资源化利用过程中容易产生含钨碱溶渣,且该部分含钨碱溶渣中钨品位较高。本文开发了一种复盐(Na_(2)CO_(3)-Na_(2)SO_(4))熔炼工艺,以对含钨碱溶渣中的钨进行高效分离;探究Na_(2)CO_(3)和Na_(2)SO_(4)的添加量、复盐熔炼温度... 详细信息

钨合金废料资源化利用过程中容易产生含钨碱溶渣,且该部分含钨碱溶渣中钨品位较高。本文开发了一种复盐(Na_(2)CO_(3)-Na_(2)SO_(4))熔炼工艺,以对含钨碱溶渣中的钨进行高效分离;探究Na_(2)CO_(3)和Na_(2)SO_(4)的添加量、复盐熔炼温度、熔炼时间以及水浸液固比、水浸温度对钨回收率的影响。结果表明:从含钨碱溶渣中高效分离钨的最优条件为n(W)∶n(Na_(2)CO_(3))∶n(Na_(2)SO_(4))=1∶1.25∶0.54,复盐熔炼温度为800℃,熔炼时间为3 h,水浸液固比为2.5,水浸温度为75℃,在该最优条件下可将含钨碱溶渣中99.93%的钨分离出来。同时,本文通过XRD分析以及热力学分析对复盐熔炼的反应机理进行了探讨,复盐体系的构建有助于降低体系共熔点,降低能耗,同时有助于促进碱溶渣与反应介质的充分接触,提高反应效率。

关键词：钨合金废料含钨碱溶渣复盐熔炼热力学

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水下航行器自由视角探测的多波束声呐仿真

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 30-36页

作者：陈德山王之森汪洋吴兵水路交通控制全国重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063

针对水下航行器运动与水下声学感知过程中因多因素强耦合导致相关联合仿真模型缺失问题,提出一种适用于水下自由视角探测的运动位姿和声呐图像高逼真耦合仿真方法.首先建立多波束图像声呐几何模型,并提出声呐视域简化方法,实现声呐图像... 详细信息

针对水下航行器运动与水下声学感知过程中因多因素强耦合导致相关联合仿真模型缺失问题,提出一种适用于水下自由视角探测的运动位姿和声呐图像高逼真耦合仿真方法.首先建立多波束图像声呐几何模型,并提出声呐视域简化方法,实现声呐图像快速生成;其次建立水下地形、航行器路径和探测视角耦合的自由扫测模型,实现水下自由视角扫测与成像;最后针对声呐图像干扰的高逼真仿真问题,提出一种基于实测数据拟合的结构化噪声和回波重影建模方法,进一步提高仿真声呐图像的逼真度.实验结果表明:该模型能够有效实现水下航行器自由视角扫测过程的位姿和声呐数据组合仿真,生成具有一定逼真度的多波束声呐图像.

关键词：水下航行器自由视角多波束声呐射线声学声呐图像仿真

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