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砷在富氧底吹炼铜过程中的走向及物相结构

中国有色金属学报 2024年第3期34卷 908-922页

作者：王保仁杨洪英金哲男佟琳琳马志远东北大学多金属矿生态冶金教育部重点实验室沈阳110819 东北大学冶金学院沈阳110819

采用Factsage热力学分析、元素分析、XRD、SEM−EDS及金相显微镜等手段研究了富氧底吹炼铜工艺中砷的走向和物相结构。结果表明:通过适当降低富氧浓度,可以提高熔炼温度增加烟气和烟尘中砷的分配。混合炉料中砷主要存在于毒砂和砷黝铜矿... 详细信息

采用Factsage热力学分析、元素分析、XRD、SEM−EDS及金相显微镜等手段研究了富氧底吹炼铜工艺中砷的走向和物相结构。结果表明:通过适当降低富氧浓度,可以提高熔炼温度增加烟气和烟尘中砷的分配。混合炉料中砷主要存在于毒砂和砷黝铜矿中,少部分存在于返渣的冰铜相和细烟尘中;冰铜中砷主要以含砷锑冰铜形式存在,平均砷含量为4.75%(质量分数);粗铜中砷主要与铜、锑、铅等形成固溶体,平均砷含量为7.78%;底吹炉渣中砷主要分布于渣相所含的含砷锑冰铜(26.38%)中,少部分存在于玻璃相基底(1.73%)和铁橄榄石相(2.08%)中;磁选前渣中砷主要存在于渣中的复杂含砷冰铜相中,大部分被渣包裹,平均砷含量为37.26%。

关键词：砷富氧底吹炼铜工艺矿物学赋存状态

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岩石脆性破坏全过程的准态基近场动力学方法

力学学报 2024年第5期56卷 1395-1410页

作者：刘造保田锋周金鑫东北大学资源与土木工程学院深部金属矿山安全开采教育部重点实验室沈阳110819 东北大学深部工程与智能技术研究院沈阳110819

近场动力学(peridynamics,PD)作为一种新兴方法,正展现出成为一种分析复杂岩体力学响应方法的巨大潜力.然而,键基近场动力学与连续介质力学联系薄弱,缺乏对岩石多类型断裂模式和峰后行为的处理能力,而且接触-摩擦模型严重简化.为此,提... 详细信息

近场动力学(peridynamics,PD)作为一种新兴方法,正展现出成为一种分析复杂岩体力学响应方法的巨大潜力.然而,键基近场动力学与连续介质力学联系薄弱,缺乏对岩石多类型断裂模式和峰后行为的处理能力,而且接触-摩擦模型严重简化.为此,提出了一种准态基近场动力学方法.首先,通过基于键型区分的力密度计算方法,实现了键的应力张量计算,加深了其与连续介质力学的联系;然后,提出了一种通用式的断裂准则引入思路,推导了一种适于当前理论的单直线型虚拟裂缝模型,实现了对岩石多类型脆性破坏的全过程模拟;最后,通过粒子网格孪生算法,实现了不同介质状态的物质点和孪生网格的同步处理,通过势函数和库伦摩擦定律,实现了对各类接触情形和接触程度的准确判断和表征,并增加了考虑摩擦系数的摩擦力密度计算.已有算例表明,模拟结果与实验结果的吻合程度很高.这使得完善后的近场动力学的近场动力学处理非连续介质形成-演化过程的能力得到了有效提升,扩充了原有的理论框架和适用范围.

关键词：近场动力学脆性岩石断裂模式虚拟裂缝模型接触-摩擦模型

微生物浸铀应力场-渗流场-化学场-生物场耦合模型及工程应用探讨

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采矿与安全工程学报 2024年第1期41卷 47-57页

作者：崔光磊杨道松罗嘉明陈天宇杨成祥东北大学资源与土木工程学院深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学辽宁省深部工程与智能技术重点实验室辽宁沈阳110819

为了研究微生物浸铀工艺过程中的微生物行为特征和工艺参数对铀地浸效果的影响,建立了同时考虑微生物生长的储层变形、物质运移传递和化学反应的微生物浸铀耦合模型,以新疆伊犁盆地某砂岩型铀矿为工程背景,采用COMSOL Multiphysics有限... 详细信息

为了研究微生物浸铀工艺过程中的微生物行为特征和工艺参数对铀地浸效果的影响,建立了同时考虑微生物生长的储层变形、物质运移传递和化学反应的微生物浸铀耦合模型,以新疆伊犁盆地某砂岩型铀矿为工程背景,采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件针对微生物浸铀过程进行了数值模拟。结果表明:微生物浸铀过程中浸出液铀浓度整体趋势为浸出开始后逐渐上升,400 d左右达到峰值,最后再缓慢下降;抽注单元尺度分析浸铀过程存在溶浸死角;抽注液流量越高,浸出液铀浓度所能达到的峰值也就越高;微生物数量与可逆解吸附速率和最大比生长速率呈正相关,与可逆吸附速率和比衰亡速率呈负相关;抽注液井附近由于流体压力的不同,渗透率的演化规律也不同。研究结果对于微生物浸铀工艺有一定的指导意义。

关键词：微生物地浸采铀数值模拟多场耦合

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河西金矿不稳定矿体开采方法研究

采矿技术 2024年第1期24卷 26-29页

作者：张武秦绍龙于文龙赵兴东东北大学深部金属矿采动安全实验室辽宁沈阳110819

不稳固倾斜薄至中厚矿体的开采是目前矿山面临的主要问题之一,针对河西金矿开拓至-820 m出现的节理裂隙发育、矿岩不稳固现象,结合矿山地质资料以及现场节理调查,依据矿体形态、矿岩稳固程度、矿体厚度,对不同采矿方法进行优选,确定采... 详细信息

不稳固倾斜薄至中厚矿体的开采是目前矿山面临的主要问题之一,针对河西金矿开拓至-820 m出现的节理裂隙发育、矿岩不稳固现象,结合矿山地质资料以及现场节理调查,依据矿体形态、矿岩稳固程度、矿体厚度,对不同采矿方法进行优选,确定采用机械化上向进路尾砂胶结充填采矿法,对河西金矿-820 m中段矿体进行矿块布置、采矿方法设计,以及采切工程和回采、充填通风、顶板管理等。结果表明,河西金矿采用机械化上向水平进路尾砂胶结充填采矿法后,采场矿石生产能力达140 t/d,损失率为6%,贫化率为10%。

关键词：不稳定矿体中厚矿体采矿方法机械化上向进路尾砂胶结充填法

基于指数函数的川滇地区余震序列衰减规律研究

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地震工程学报 2024年第1期46卷 207-213页

作者：徐世达段俊康何本国刘佳奇鲍泽铭陈天晓东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819

较大的余震可能造成额外损失并有二次触发建筑物受灾的风险。为研究余震序列衰减规律,文章尝试采用指数衰减模型拟合分析5个不同地区余震序列,并借助修正赤池信息准则、贝叶斯信息准则与调整后R^(2),分析其与传统余震衰减模型的性能。... 详细信息

较大的余震可能造成额外损失并有二次触发建筑物受灾的风险。为研究余震序列衰减规律,文章尝试采用指数衰减模型拟合分析5个不同地区余震序列,并借助修正赤池信息准则、贝叶斯信息准则与调整后R^(2),分析其与传统余震衰减模型的性能。结果表明,指数模型描述余震序列衰减规律的能力与修正的大森余震模型、修正的拉伸指数模型接近。尤其对于四川长宁M_(S)6.0余震序列和云南彝良M_(S)5.7余震序列,指数模型表现优于其他两种模型。指数模型参数具有明确的物理意义:参数A与r之和能够准确代表强震后的实际初始余震数,5个余震序列初始余震数偏差均小于1.70%;参数k可作为反映余震序列衰减快慢的特征值,k值越大则余震序列衰减越慢,其值与主震震级呈反比例关系。

关键词：余震序列指数函数初始余震数衰减

地下水封石油洞库竖直水幕设计参数及其影响分析

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岩土工程学报 2024年第7期 1525-1533页

作者：乔丽苹王菲王者超李成东北大学资源与土木工程学院东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室

滨海地区地下水封石油洞库工程中，需要增设竖直水幕系统，以满足其水封性和控制海水入侵。为研究竖直水幕系统的设计方法与参数，以滨海地区某地下水封石油洞库为例，通过有限元数值模拟方法获得了竖直水幕孔距主洞室距离d、竖直水幕... 详细信息

滨海地区地下水封石油洞库工程中，需要增设竖直水幕系统，以满足其水封性和控制海水入侵。为研究竖直水幕系统的设计方法与参数，以滨海地区某地下水封石油洞库为例，通过有限元数值模拟方法获得了竖直水幕孔距主洞室距离d、竖直水幕孔间距b、竖直水幕孔长度l和竖直水幕孔注水压力pi 4个参数对洞库周围地下水渗流场、水封性、涌水量以及海水分布范围的影响规律，并与现有结果进行了对比验证。研究表明：竖直水幕孔距主洞室距离主要影响竖直水幕孔的埋深范围，长度的影响范围取决于超出主洞室的变化位置，间距和注水压力影响整个深度范围；4个参数对水封性和抑制海水入侵的影响程度顺序分别为：bi,di；研究中共7个工况存在海水入侵洞室的风险，需进一步增强淡水补给。研究结论可为滨海地区地下水封石油洞库的竖直水幕设计参数提供一定理论依据。

关键词：地下水封石油洞库竖直水幕设计参数水封性涌水量

基于微震监测及岩体损伤模型的露天-地下联合开采岩移过程数值模拟研究

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岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3243-3256页

作者：侯俊旭杨天鸿赵永马凯马庆山邓文学张玮董越权东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110004 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110004 玉溪大红山矿业有限公司云南玉溪653405

为研究矿山露天-地下联合开采过程中围岩移动变化过程,以大红山铁矿露天-地下联合开采工程为依托,处理A34~A37勘探线间的微震事件,并对该微震事件时空分布规律进行研究。同时,推导可嵌入数值模拟中的基于微震事件的岩体损伤模型,利用该... 详细信息

为研究矿山露天-地下联合开采过程中围岩移动变化过程,以大红山铁矿露天-地下联合开采工程为依托,处理A34~A37勘探线间的微震事件,并对该微震事件时空分布规律进行研究。同时,推导可嵌入数值模拟中的基于微震事件的岩体损伤模型,利用该模型初步分析得到A34~A37勘探线间联采过程中岩体损伤及岩移发展过程,初步认为截至2019年,F2断层对地下矿开采导致的岩体移动的抑制作用基本失效,仅775 m标高附近的抑制效果存在,确定围岩陷落角为79.3°,移动角为74°。为确认基于微震监测的岩体损伤模型数值模拟计算的可靠性,采用随机介质放矿理论,结合现场实测地表塌陷情况,对数值模拟分析得到的岩移结论进行验证。研究可为类似矿山露天-地下联合开采岩移分析等提供一定参考。

关键词：岩石力学露天-地下联合开采微震监测岩体损伤数值模拟岩体移动

1,3-二甲基-2-咪唑啉酮-AlCl_(3)-Cu_(2)O离子液体电沉积金属铜

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 268-278页

作者：关苹苹刘爱民张欣康红光苏克箭孟庆龄刘兆顺石忠宁东北大学冶金学院沈阳110819 东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室沈阳110819

为找到一种电沉积金属铜的新方法,选用1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)、AlCl_(3)和Cu_(2)O(摩尔比为90∶10∶4)的溶剂化离子混合液体进行铜的恒电位电沉积,并分析了电解质的离子结构、电导率、黏度和密度等。拉曼光谱和核磁共振分析表明DMI... 详细信息

为找到一种电沉积金属铜的新方法,选用1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)、AlCl_(3)和Cu_(2)O(摩尔比为90∶10∶4)的溶剂化离子混合液体进行铜的恒电位电沉积,并分析了电解质的离子结构、电导率、黏度和密度等。拉曼光谱和核磁共振分析表明DMI-AlCl_(3)-Cu_(2)O体系中存在[AlCl2(DMI)_(4)]^(+)、AlCl_(3)(DMI)2和[AlCl_(4)]^(-)等离子团,DMI-AlCl_(3)-Cu_(2)O体系的电导率、黏度和密度随温度在323~373 K区间内呈线性变化。循环伏安研究表明,铜的起始还原电位为-0.4 V(vs Al),还原峰电位为-1.35 V;在-1.1 V至-1.4 V条件下恒电位电沉积得到金属铜,在-1.1 V和-1.4 V电位下电沉积得到的产物表面较平整,在-1.2 V和-1.3 V电位下电沉积得到的产物为纳米针状结构的铜颗粒,直径约为20~40μm。

关键词：溶剂化离子液体铜粉电沉积物理化学性质

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真三轴应力下铝土矿力学特性及变形破坏特征

采矿与安全工程学报 2024年第1期41卷 67-73页

作者：杜凯陈天宇杨成祥徐允哲张洪铭刘华崔光磊刘立民王守国东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 山西华润联盛能源投资有限公司山西吕梁035300

铝土矿地下工程开采过程中岩体处于复杂的三向不等应力状态,中主应力对岩体力学强度特性、变形破坏特征具有重要影响。为研究真三轴应力状态下铝土矿岩石的力学特性及变形破坏特征,基于真三轴试验机对铝土矿岩石开展了不同应力条件下的... 详细信息

铝土矿地下工程开采过程中岩体处于复杂的三向不等应力状态,中主应力对岩体力学强度特性、变形破坏特征具有重要影响。为研究真三轴应力状态下铝土矿岩石的力学特性及变形破坏特征,基于真三轴试验机对铝土矿岩石开展了不同应力条件下的真三轴压缩试验,分析了不同应力条件对岩石裂纹萌生扩展和破裂模式的影响。研究表明:随着中主应力的提高,岩石峰值强度得到显著强化,脆性特征更加明显,破坏模式随中主应力的提高发生转变,剪切破坏裂隙从沉积层理面扩展至中主应力面,同时岩石原生裂隙对破坏模式存在诱导作用,裂隙多沿着原生裂隙扩展贯通。研究成果增强了对铝土矿岩石力学特性的认识,为煤-铝共采工程中岩石的稳定性控制提供理论依据。

关键词：煤-铝共采真三轴试验力学特性变形破坏层理结构