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铜冶炼烟尘加压浸出及物相演变行为

中国有色金属学报 2024年第6期34卷 2072-2083页

作者：王阳波李存兄成圳王启亮罗劲松宋健清毛罗滨邓戈胡一平昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 云南铜业股份有限公司西南铜业分公司昆明650102

铜冶炼烟尘是火法炼铜过程产出的高附加值二次资源,为实现其中铜、锌等有价金属的浸出及砷的分离,本文研究铜烟尘加压浸出及同步沉砷新工艺技术参数优化与过程物相演变规律。结果表明:在反应温度由140℃升高至160℃过程中,锌、铜浸出率... 详细信息

铜冶炼烟尘是火法炼铜过程产出的高附加值二次资源,为实现其中铜、锌等有价金属的浸出及砷的分离,本文研究铜烟尘加压浸出及同步沉砷新工艺技术参数优化与过程物相演变规律。结果表明:在反应温度由140℃升高至160℃过程中,锌、铜浸出率分别可达96%和97%,砷沉淀率由36%提高至92%,砷沉淀形态由非晶形砷酸铁(FeAsO_(4)·n H_(2)O,n≠2)向晶型砷酸铁(FeAsO_(4)·2H_(2)O)演变;整个反应过程显著分为以锌、铜高效浸出(0~60 min)和砷铁共沉淀(60~180 min)两个阶段;增大搅拌转速、提高液固比可进一步提升体系的氧化传质速率和砷酸铁矿化物相-臭葱石生成速率。在反应温度160℃、时间3 h、初始酸度40 g/L、液固比5∶1、搅拌转速600 r/min的优化技术参数条件下,锌、铜浸出率均可达96%以上,砷沉淀率可达92%,浸出渣主要物相为硫酸铅与臭葱石,实现了锌、铜的深度浸出和砷的高效分离。

关键词：铜冶炼烟尘加压浸出锌、铜浸出率臭葱石

侧向冲击荷载作用下CFRP型材-方钢管混凝土柱的动力响应

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 50-56页

作者：李帼昌李晓沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168

为了研究CFRP型材-方钢管混凝土固简柱的抗侧向冲击性能,采用水平撞击装置对3个CFRP型材-方钢管混凝土柱进行侧向冲击试验.根据柱的破坏模式、局部变形、整体变形及冲击力分析柱的动力响应,研究了CFRP型材、边界条件、冲击能量与冲击冲... 详细信息

为了研究CFRP型材-方钢管混凝土固简柱的抗侧向冲击性能,采用水平撞击装置对3个CFRP型材-方钢管混凝土柱进行侧向冲击试验.根据柱的破坏模式、局部变形、整体变形及冲击力分析柱的动力响应,研究了CFRP型材、边界条件、冲击能量与冲击冲量对试件动力响应的影响规律.结果表明,CFRP型材-方钢管混凝土固简柱呈现弯曲破坏,具有良好的抗冲击性能,且随着支座约束能力的增大,抗侧向冲击性能增大.增加单位冲击冲量可使悬臂试件的峰值位移下降7%,而两端固支试件峰值位移仅变化1%.随着支座约束能力的下降,冲击冲量对试件变形的影响程度增大.在钢管混凝土固简试件中内置CFRP型材可使冲击位置处峰值位移下降9%,且降低程度随着支座约束能力的下降而增加.

关键词：钢管混凝土 CFRP 侧向冲击动力响应

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面向高端装备承力结构的超声导波检测系统

振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 121-128,201页

作者：魏钧涛韩泽陈佩祥姜明顺山东大学控制科学与工程学院济南250061

针对高端装备承力结构的健康监测问题,研制了集成128个传感器通道的超声导波检测系统,包括集成化的压电传感智能层、系统主机和具有损伤实时定位功能的上位机软件3部分。首先,通过优化智能层外观与叠层设计、提高主机输出功率、自适应... 详细信息

针对高端装备承力结构的健康监测问题,研制了集成128个传感器通道的超声导波检测系统,包括集成化的压电传感智能层、系统主机和具有损伤实时定位功能的上位机软件3部分。首先,通过优化智能层外观与叠层设计、提高主机输出功率、自适应放大响应信号、增加串扰抑制电路等措施,保证系统能够在复杂环境中可靠运行;其次,搭建不同的测试环境,分别对系统的串扰抑制效果、定位准确性和变温变振动条件下信号的稳定性进行验证。结果表明:系统实现了对不同强度串扰信号的剥离;损伤定位误差为毫米级;温度和振动干扰引起的损伤指数较模拟损伤小1个数量级。该超声导波检测系统稳定性高、环境适应性强,可作为在线监测仪器用于高端装备承力结构的健康监测。

关键词：超声导波串扰抑制智能层结构健康监测

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基于无模型自适应算法的磁流变液水分控制

光学精密工程 2024年第10期32卷 1496-1510页

作者：肖晓萍李良伟张建飞李自胜陈立周涛苏星蔡丽生西南科技大学工程技术中心四川绵阳621000 四川省精密超精密加工工程技术研究中心四川成都610200

磁流变抛光是一种去除效率稳定、无亚表面损伤的超精密加工工艺,然而,在抛光过程中,磁流变液的水分损失会改变抛光工具的特性,从而影响去除函数的稳定性。现有的水分控制策略受到磁流变液循环系统大时延、时变扰动的影响,导致水分含量... 详细信息

磁流变抛光是一种去除效率稳定、无亚表面损伤的超精密加工工艺,然而,在抛光过程中,磁流变液的水分损失会改变抛光工具的特性,从而影响去除函数的稳定性。现有的水分控制策略受到磁流变液循环系统大时延、时变扰动的影响,导致水分含量存在周期性波动,使去除函数发生周期时变,进而影响加工质量与精度。本研究建立了磁流变液循环系统的传递函数模型,开展了系统特性分析,并据此设计了基于全格式动态线性化的无模型自适应控制算法,该算法能够实现非线性系统的参数自适应控制,有效抑制因时变扰动和时延引起的水分波动,为抛光过程中水分含量的稳定控制提供了一种简单有效、适用性强的控制策略。实验结果显示,采用FFDL-MFAC控制算法时,磁流变液水分波动的峰谷值(Peak-valley Value,PV)仅为0.06%,相较于使用PID减少了40%,误差绝对值的积分(Integral value of Absolute Er‐ror,IAE)减少了58.1%。有效提升了抛光过程中磁流变液水分含量的稳定性。

关键词：磁流变抛光水分含量控制系统建模参数辨识无模型自适应

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硫化砷渣稳定固化及资源化利用研究进展

中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1690-1701页

作者：宋健清李存兄罗劲松王启亮王阳波成圳毛罗滨昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 云南铜业股份有限公司西南铜业分公司昆明650102

有色金属冶炼过程产出的硫化砷渣稳定性差,处置不当将造成极大的安全隐患,其稳定固化及资源化利用是有色金属行业可持续发展亟待解决的难题。目前,硫化砷渣的处置主要有两种途径,一种是将其进行无害化处理以减小其毒性和环境风险,使硫... 详细信息

有色金属冶炼过程产出的硫化砷渣稳定性差,处置不当将造成极大的安全隐患,其稳定固化及资源化利用是有色金属行业可持续发展亟待解决的难题。目前,硫化砷渣的处置主要有两种途径,一种是将其进行无害化处理以减小其毒性和环境风险,使硫化砷中的砷以砷酸铁、砷酸钙等形式固化堆存;另一种是进行资源化利用,将砷转化为高纯金属砷、合金材料等产品,并综合回收硫化砷渣中的其他有价金属,达到污染治理和综合利用的双重目的,符合可持续发展的理念。本文在阐述硫化砷渣物化特性的基础上,论述了近年来硫化砷渣在稳定固化和资源化利用方面的研究动态,为解决工业生产中砷的安全处置提供思路。此外,结合近年来的硫化砷渣处理工艺,对未来砷的治理和砷的清洁回收利用技术进行了展望。

关键词：硫化砷渣物化特性稳定固化资源化利用

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深部采矿岩石力学进展

煤炭学报 2024年第1期49卷 75-99页

作者：何满潮武毅艺高玉兵陶志刚中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 吉林大学建设工程学院吉林长春130021

随着煤炭开采日益向深部发展,深部采矿引发的围岩大变形破坏和强冲击动力灾害日益严峻。在深部高地应力、高地温、高渗透压、强采动、强流变及多场耦合的复杂地质力学环境下,深部采场的应力场特征、煤岩体破碎性质、岩层移动及能量的积... 详细信息

随着煤炭开采日益向深部发展,深部采矿引发的围岩大变形破坏和强冲击动力灾害日益严峻。在深部高地应力、高地温、高渗透压、强采动、强流变及多场耦合的复杂地质力学环境下,深部采场的应力场特征、煤岩体破碎性质、岩层移动及能量的积聚释放规律等均发生了显著变化。针对深部采矿中的岩石力学问题,论述了笔者及团队在深部采煤方法、深部巷道破坏机理与围岩控制、深井热害与地热利用三大方向取得的进展,主要包括:(1)提出了平衡开采理论和实现平衡开采的110/N00工法,进行了千米深井现场工程应用;(2)构建了深部“非均压建井”模式,研发了实现深井稳定提升的SAP系统,形成了可大幅简化井巷工程量和提高矿井采出率的建井方法;(3)研发了多套适用于研究深部岩体在水、高温、高压、结构效应及多场耦合作用下发生宏观破坏的实验系统和可进行微观层面演算的超算系统,揭示了深部软岩大变形破坏机理及多尺度力学特性;(4)研制了深部岩体冲击型和应变型岩爆实验系统,阐述了深部岩体冲击能量沿开挖临空面瞬间释放的非线性动力学行为;(5)提出了深部巷道开挖补偿支护理论,进一步发展了具有高恒阻、高延伸率、强吸能和耐冲击超常力学特性的NPR支护材料和技术;(6)研发了模拟深部高温、高湿和高压环境下的岩体热力学实验系统,提出了热害治理和热能资源化利用方法,建立了深部热害治理与热能综合利用系统(HEMS)。相关研究成果已在深部开采领域得以应用,可为深部采矿面临的复杂岩石力学问题提供借鉴。

关键词：深部开采岩石力学 110/N00工法巷道变形围岩控制矿井热害

地球静止轨道航天器绕飞持续观测任务轨迹规划与控制

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国防科技大学学报 2024年第1期46卷 74-86页

作者：张海涛王伟林张雅声王浩李智航天工程大学北京101416 酒泉卫星发射中心甘肃酒泉735000

针对地球静止轨道(geosynchronous orbit,GEO)航天器的高清观测任务,成像卫星在连续小推力作用下接近GEO航天器,对GEO航天器自然绕飞并以有利的光照条件对其持续观测。针对Clohessy-Wiltshire(CW)方程的偏差问题,通过修正非球形摄动和... 详细信息

针对地球静止轨道(geosynchronous orbit,GEO)航天器的高清观测任务,成像卫星在连续小推力作用下接近GEO航天器,对GEO航天器自然绕飞并以有利的光照条件对其持续观测。针对Clohessy-Wiltshire(CW)方程的偏差问题,通过修正非球形摄动和重力加速度二次长期项偏差对CW方程进行改进,补偿非线性偏差的长期项和主要的摄动项。在轨迹规划问题上,计算绕飞轨迹的初始相位角区间,以保证成像卫星在整个绕飞任务中都能够以良好的观测角观测GEO航天器。基于CW方程和改进的CW方程对成像卫星接近和绕飞GEO航天器全过程进行仿真,基于CW方程的仿真没有达到预期目标;基于改进的CW方程的仿真达到预期目标,全过程所需施加的总速度增量仅为4.67 m/s,工程上具有很强的可行性。

关键词：成像卫星轨迹规划绕飞任务非线性偏差摄动偏差持续观测

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煤岩吸附氢气特征及其地质意义

煤炭学报 2024年第3期49卷 1501-1517页

作者：韩双彪王缙黄劼金之钧刘全有万永平王振川刘宇乔钰中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 北京大学能源研究院北京100871 页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室北京100871 陕西延长石油(集团)有限责任公司气田公司陕西延安716000

氢气有望成为接替化石能源的重要清洁能源类型,可以减少全球温室气体排放,但是规模化的氢气产业需要大型的储库来储存氢气,利用地下储层储集大量氢气已成为一条新的思路。以中国鄂尔多斯盆地、沁水盆地及宁武盆地石炭—二叠系山西组及... 详细信息

氢气有望成为接替化石能源的重要清洁能源类型,可以减少全球温室气体排放,但是规模化的氢气产业需要大型的储库来储存氢气,利用地下储层储集大量氢气已成为一条新的思路。以中国鄂尔多斯盆地、沁水盆地及宁武盆地石炭—二叠系山西组及太原组11个不同变质程度煤岩样品为研究对象,利用氢气等温吸附实验,结合朗格缪尔模型、比表面积和总孔体积评价了煤岩吸附氢气量,结合煤岩煤质、有机地化、矿物及孔隙结构特征对煤岩吸附氢气机理进行了探讨。研究表明:朗格缪尔模型适用于模拟煤岩吸附氢气潜力计算与评价,不同变质程度煤岩均具有较高的氢气吸附量,且变质程度越高、有机质丰度越高、微孔越为发育的煤岩,其氢气吸附量越高。煤岩中的氢气主要通过范德华力被物理吸附在煤岩表面,随着煤岩变质程度升高,有机质参与形成的微孔越多,提供的孔体积及总比表面积逐渐增加,提高了氢气吸附量,且较高的孔隙连通性可以提高氢气进入孔隙并被吸附的效率。煤岩吸附氢气量会随压力增大而增大,但由于分子间斥力等原因,吸附速率逐渐下降,氢气储存逐渐达到饱和。中国深部煤层较为发育,为煤层储氢提供了良好的基础,但由于化学反应、竞争吸附等问题,氢气在煤岩储层中会发生损耗和散失。利用高压进行氢气封存或采出氢气会对煤岩储层结构产生不可逆破坏,这对于通过煤岩储层进行氢气的一次或多次储存都存在不利影响。变质程度较高的深部煤层作为储氢层位具备一定潜力,但仍需进一步研究以克服氢气损耗和储层破坏等关键问题。

关键词：深部煤岩氢气吸附储氢潜力氢气消耗储氢机理

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智采工作面三机数字孪生驱动控制架构

煤炭学报 2024年第7期49卷 3265-3275页

作者：尤秀松葛世荣郭一楠苗丙中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083 煤矿智能化与机器人创新应用应急管理部重点实验室北京100083

为了进一步提高煤矿综采设备智能控制水平,实现智采工作面常态化运行,提出基于数字孪生智采工作面驱动控制的相关概念和系统架构。智采工作面数字孪生系统由物理设备、虚拟孪生体、虚实交互模型组成,通过数字化方法建立与实体设备相映... 详细信息

为了进一步提高煤矿综采设备智能控制水平,实现智采工作面常态化运行,提出基于数字孪生智采工作面驱动控制的相关概念和系统架构。智采工作面数字孪生系统由物理设备、虚拟孪生体、虚实交互模型组成,通过数字化方法建立与实体设备相映射的虚拟模型,来达到综采设备在作业过程中虚实交互、智能决策、精准控制和动态演化的目的。阐述智采工作面常态化运行要求和采煤机、液压支架和刮板输送机的相关控制难点。提出了智采工作面单机数字孪生驱动控制架构,包括机理模型、控制模型、孪生数据模型和数字孪生模型同步与演化等要素;研究数字孪生虚实交互方法,利用信息物理系统来保障信息交互能力,采用知识模型来解决数据拥堵问题,为智采工作面数字孪生控制系统的虚实交互提供实时性。提出智采工作面数字孪生驱动的三机协同控制方法,包括三机关联关系、智能采煤控制、智能支护控制与智能运输控制。最后以矿山数字孪生实际应用为例,通过建立相关模型和设计相关实验方案,对数字孪生智能控制进行验证。通过展开数字孪生智能控制架构、模式等理论研究,旨在解决目前综采工作面存在的环境感知程度低、设备预测精度差和人工干预强度大等问题,实现在复杂环境条件下设备的自适应控制与人机交互,为煤矿智能化建设提供借鉴意义。

关键词：数字孪生智采工作面三机协同控制信息交互常态化运行