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静电纺丝制备Janus微纳米纤维研究进展

复合材料学报 2024年第5期41卷 2321-2332页

作者：刘思彤金丹孙东明王静王原王艳慧李懿轩中钢集团鞍山热能研究院有限公司鞍山114000

为进一步深入研究静电纺丝技术及Janus微纳米纤维的可控制备,使具有非均质结构特点的Janus纤维材料在多功能复合材料领域得到更广泛的应用。近年来,随着静电纺丝技术的不断发展,Janus纤维的纺制工艺逐渐从纺丝装置拓展、纺丝参数优化以... 详细信息

为进一步深入研究静电纺丝技术及Janus微纳米纤维的可控制备,使具有非均质结构特点的Janus纤维材料在多功能复合材料领域得到更广泛的应用。近年来,随着静电纺丝技术的不断发展,Janus纤维的纺制工艺逐渐从纺丝装置拓展、纺丝参数优化以提高纤维并行率,逐渐向纤维形貌多样化、结构多级化及组成多相化的导向性设计方向发展,以推动Janus纤维在多功能复合材料领域的快速发展。本文综述了基于静电纺丝技术所制备的并轴及同轴结构的Janus微纳米纤维,比较说明了不同结构Janus微纳米纤维的制备方法、形成机制及结构调控等方面的研究进展及成果,并进一步表明了静电纺丝技术在实现Janus纤维微纳米尺度导向性结构控制方面具有广泛的应用潜力。

关键词：静电纺丝 Janus纤维纤维结构机制纺丝装置

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静电纺纳米纤维结构的研究进展

纺织学报 2024年第6期45卷 201-209页

作者：刘思彤金丹孙东明李懿轩王艳慧王静王原中钢集团鞍山热能研究院有限公司辽宁鞍山114044

为进一步深入研究静电纺丝技术及纳米纤维结构设计,达到实现纤维纳米尺度的导向性结构控制,有效提高纳米纤维的比表面积、力学性能及形貌均一有序性的目标。简要介绍了静电纺丝技术在纺丝效率不断提高的同时逐渐发展出同轴共纺、偏轴共... 详细信息

为进一步深入研究静电纺丝技术及纳米纤维结构设计,达到实现纤维纳米尺度的导向性结构控制,有效提高纳米纤维的比表面积、力学性能及形貌均一有序性的目标。简要介绍了静电纺丝技术在纺丝效率不断提高的同时逐渐发展出同轴共纺、偏轴共纺、并轴共纺、共轭电纺等纺丝方法,综述了基于实心纳米纤维、多孔纳米纤维、中空纳米纤维、纳米电缆及Janus纳米纤维等不同纳米纤维的结构特点、制备方法及纺丝机制,分析了静电纺丝技术在不同结构纳米纤维的制备方法、形成机制及结构调控等方面的研究进展及成果,并进一步表明静电纺丝技术在实现纳米尺度导向性结构控制方面具有广泛的应用潜力。认为纤维从简单的光滑细丝状逐渐向形貌多样化、结构多级化发展,应用领域从单一功能向多功能及多功能协调领域发展。

关键词：静电纺丝纳米纤维纤维结构多功能静电纺丝装置

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玻璃纤维基隔热多孔陶瓷的制备及其对中子的屏蔽性能

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材料研究学报 2024年第6期38卷 471-480页

作者：吴倩芳何群常兵全宇鑫胡敬文李赛赛曹迎楠安徽工业大学材料科学与工程学院马鞍山243002 中钢洛阳耐火材料研究院洛阳471309

以玻璃纤维和玻璃颗粒为主要原料、以Isobam-104为分散剂、羧甲基纤维素钠为稳泡剂、十二烷基硫酸钠为发泡剂、氧化钆为中子屏蔽填料,用泡沫凝胶注模法制备玻璃纤维基隔热多孔陶瓷复合材料,研究了热处理温度对其物相组成、微观结构、机... 详细信息

以玻璃纤维和玻璃颗粒为主要原料、以Isobam-104为分散剂、羧甲基纤维素钠为稳泡剂、十二烷基硫酸钠为发泡剂、氧化钆为中子屏蔽填料,用泡沫凝胶注模法制备玻璃纤维基隔热多孔陶瓷复合材料,研究了热处理温度对其物相组成、微观结构、机械性能和热导率的影响以及氧化钆的含量对其理化性能和中子屏蔽性能的影响。结果表明,热处理温度从700℃提高到800℃,使多孔陶瓷的强度、体积密度和热导率显著提高、气孔率降低,其抗压强度和抗折强度分别从0.75和0.3 MPa提高到10.7和5.1 MPa,热导率从0.075 W/(m·K)提高到0.28 W/(m·K)。热处理温度为750℃的材料其抗折强度、抗压强度、开口气孔率和热导率分别为1.4 MPa、2.1 MPa、79.8%和0.11 W/(m·K)。氧化钆的添加量(质量分数,下同)从0提高到6%,多孔陶瓷复合材料的强度逐渐降低、对中子的屏蔽效率逐渐提高。氧化钆添加量为6.0%的多孔陶瓷其抗折强度仅为0.63 MPa,抗压强度为0.86 MPa,中子屏蔽率为50.8%,热中子屏蔽率高达82.9%,但是不影响多孔陶瓷的热导率。

关键词：无机非金属材料多孔陶瓷玻璃纤维氧化钆屏蔽性能

钢渣–花生壳复合活性炭制备及其甲醛脱除行为

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2286-2295页

作者：杜晓燕王倩韩伟胜于先坤张浩安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002 中钢集团马鞍山矿山研究院股份有限公司安徽马鞍山243000 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032

为探索钢渣高附加值利用新途径,采用微波加热–磷酸活化法复合制备了钢渣–花生壳复合活性炭(SPAC),考察其室温条件下低质量浓度甲醛(HCHO)脱除行为,并对最佳样品的表面化学性质和微观结构进行了描述和分析。结果表明:当微波功率为550 ... 详细信息

为探索钢渣高附加值利用新途径,采用微波加热–磷酸活化法复合制备了钢渣–花生壳复合活性炭(SPAC),考察其室温条件下低质量浓度甲醛(HCHO)脱除行为,并对最佳样品的表面化学性质和微观结构进行了描述和分析。结果表明:当微波功率为550 W、浸渍比为1.25:1.00、钢渣超微粉掺量(质量分数)为15%时,所制备的钢渣–花生壳复合活性炭对甲醛气体脱除率最高,即93.2%。钢渣–花生壳复合活性炭的脱除率与甲醛初始质量浓度呈负相关、而与脱除量呈正相关,其脱除动力学行为更加符合准二级动力学模型,化学因素是控制脱除反应速率的重要因素;脱除平衡特征更加符合Freundlich模型,属于优惠脱除,化学键力起到重要作用。钢渣–花生壳复合活性炭一方面具有优良的多孔结构及较大比表面积,对低质量浓度甲醛起到聚集作用;另一方面含有的铁元素(Fe^(2+)、Fe^(3+)价态)与锰元素(Mn^(2+)价态)协同作用,实现对甲醛进一步吸附富集的同时,发生催化氧化脱除甲醛。该研究不仅为钢渣基功能材料的探索研究提供参考,而且为室温低浓度甲醛高效脱除提供理论支撑。

关键词：钢渣花生壳活性炭甲醛脱除

P掺杂煤沥青基多孔炭的制备及对废水中广谱抗生素的吸附性能

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高等学校化学学报 2024年第4期45卷 113-124页

作者：余谟鑫史文旭孙宇航张晨王晓婷安徽工业大学化学与化工学院马鞍山243000 中钢天源股份有限公司马鞍山243000 马钢集团股份有限公司马鞍山243000

以煤沥青为碳源,一水合次亚磷酸钠为磷源,氧化镁为模板耦合KOH活化,采用一步法制备了多孔炭(CPC_(x));并采用扫描电子显微镜、氮气吸附-脱附仪、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等对炭材料进行了表征,考察了CPC_(x)对土霉素和氯霉... 详细信息

以煤沥青为碳源,一水合次亚磷酸钠为磷源,氧化镁为模板耦合KOH活化,采用一步法制备了多孔炭(CPC_(x));并采用扫描电子显微镜、氮气吸附-脱附仪、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等对炭材料进行了表征,考察了CPC_(x)对土霉素和氯霉素的吸附性能.结果表明,当煤沥青与磷源的质量比为2∶1时,制得的CPC_(2.0)总比表面积和微孔比表面积分别为2739和2353 m^(2)/g,平均孔径为3.78 nm;苯基吸收峰有所加深,出现新的P—O伸缩振动峰;碳材料表面的磷及磷构型中最稳定的C_(3)—P=O官能团含量分别达0.45%和37.7%(摩尔分数);Langmuir模型和拟二级动力学模型能更好地描述CPC_(2.0)对抗生素的吸附过程,CPC_(2.0)对土霉素和氯霉素的最大吸附容量分别为1780和1122 mg/g,表现出优异的吸附性能.

关键词：多孔炭吸附磷掺杂抗生素

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基于机器视觉的化工多相液态界面智能检测

科技和产业 2024年第11期24卷 229-237页

作者：钱先锋薛艺淳丁蓓杨诚吴勇中钢集团马鞍山矿山研究院中钢矿院(马鞍山)智能应急科技有限公司安徽马鞍山243000

为解决化工生产过程中多相液体界面接触式检测的难题,研究一种基于机器视觉的智能界面检测系统,可实现多相液体界面的外置非接触式检测,并研究界面检测算法的改进及数据集的构建。结果表明,系统的检测误差率仅为5.3%,模型精度达到86.3%... 详细信息

为解决化工生产过程中多相液体界面接触式检测的难题,研究一种基于机器视觉的智能界面检测系统,可实现多相液体界面的外置非接触式检测,并研究界面检测算法的改进及数据集的构建。结果表明,系统的检测误差率仅为5.3%,模型精度达到86.3%,满足了工业应用的精确度要求和实时检测效果,且模型权重文件大小仅为13.6 MB,可在边缘计算设备上部署,在技术上具备了实时、精确、高效的特点,成功地为化工生产中的多相液体分液问题提供了创新的解决途径。

关键词：界面检测机器视觉目标检测 YOLOv5 非接触式检测

离心不耦合条件下寒区碎软岩体预裂爆破参数优化方法

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金属矿山 2024年第9期 161-166页

作者：潘祖瑛张西良仪海豹崔正荣杨海涛刘智兵中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司安徽马鞍山243000 马鞍山矿山研究院爆破工程有限责任公司安徽马鞍山243000 金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000

一般来说,预裂爆破采用同心不耦合装药结构,但由于药柱自身重力原因,药柱和炮孔壁贴合在一起,这种情况可能增强了对预裂爆破保留岩体的损伤。基于传统预裂爆破技术,结合理论分析,提出了离心不耦合装药条件下任意一点的不耦合系数计算公... 详细信息

一般来说,预裂爆破采用同心不耦合装药结构,但由于药柱自身重力原因,药柱和炮孔壁贴合在一起,这种情况可能增强了对预裂爆破保留岩体的损伤。基于传统预裂爆破技术,结合理论分析,提出了离心不耦合装药条件下任意一点的不耦合系数计算公式,推导出其与同心不耦合系数的关系,并比较了2种装药条件下预裂爆破对保留岩体的损伤情况。以白云鄂博西矿为例,在现有2种规格预裂药柱基础上,依据理论分析得出:在不改变预裂孔直径的前提下,当预裂药柱直径为60 mm时,需要对预裂孔孔距和预裂孔装药结构进行优化。通过开展现场试验,对预裂孔孔距和预裂孔装药结构进行了优化,得出了最佳孔网参数。通过三维倾斜摄影技术建立三维模型,对孔网参数优化前后的爆破效果进行了评价,孔网参数优化后半壁孔率提升了27.09%。研究表明:孔网参数优化后,对于保护采场边坡、维护边坡安全稳定具有积极作用,对于类似工程也有借鉴意义。

关键词：离心不耦合寒区碎软岩预裂爆破现场试验三维倾斜摄影

基于ICP-MS研究转炉钢渣微粉吸附镍和铅的动力学机理

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 594-600页

作者：徐修平徐维成于先坤陈煜杨刚张浩金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002 中钢集团马鞍山矿山研究院股份有限公司安徽马鞍山243000 南京农业大学草业学院江苏南京210095 中冶宝钢技术服务有限公司上海201999 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032

随着工业化的发展,水体和土壤中的重金属污染日益严重。其中,重金属镍是一种常见的致敏性金属,会引起人体过敏发炎,甚至会引发癌症;血液中铅浓度的超标会危害人的神经系统、心血管系统和生殖系统,造成终身性的危害。因此,治理镍和铅重... 详细信息

随着工业化的发展,水体和土壤中的重金属污染日益严重。其中,重金属镍是一种常见的致敏性金属,会引起人体过敏发炎,甚至会引发癌症;血液中铅浓度的超标会危害人的神经系统、心血管系统和生殖系统,造成终身性的危害。因此,治理镍和铅重金属污染具有十分重要的意义。钢渣是炼钢过程中产生的一种副产物,其存在难以利用与附加值低的问题。同时加之管理制度的不健全,导致大量钢渣露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量造成严重影响。钢渣微粉具有比表面积大、多孔、化学活性高等特性,被广泛利用,可以成为吸附材料。本文以转炉钢渣微粉为研究对象,利用激光粒度仪、电感耦合等离子体质谱仪、比表面积与孔隙度吸附仪、X射线荧光光谱仪等测试转炉钢渣微粉的基本性质,重点研究转炉钢渣微粉添加量、重金属初始浓度、溶液pH和吸附时间对转炉钢渣微粉吸附Ni^(2+)、Pb^(2+)的效果,结合吸附动力学与吸附等温线理论揭示转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)的吸附作用机理,为处理镍、铅重金属污染和工业废水处理提供技术支持与理论依据。结果表明:当转炉钢渣微粉添加量大于12.5 g·L^(-1)、重金属初始浓度小于100 mg·L^(-1)、溶液pH大于3和吸附时间大于120 min时,转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)的吸附效果良好,即基本达到90%。转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)的吸附符合准二级动力学模型,吸附速率由边界扩散和颗粒内扩散共同控制,吸附过程以化学吸附为主。转炉钢渣微粉的结构具有多孔性为物理吸附Ni^(2+)、Pb^(2+)提供吸附空间,转炉钢渣微粉的化学成分不仅具有碱性与Ni^(2+)、Pb^(2+)形成络合产物,而且水化过程中CaO与SiO_(2)生成C—S—H凝胶,对Ni^(2+)、Pb^(2+)形成络合吸附与硅酸盐体系包裹。转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)吸附可能存在多层吸附。吸附Ni^(2+)、Pb^(2+)的过程为优惠吸附,吸附容易进行,其理论最大吸附量分别为18.785和17.002 mg·g^(-1)。

关键词： ICP-MS 转炉钢渣微粉 Ni2+ Pb2+ 吸附动力学

深部破碎软岩巷道超前控顶加固及控制爆破技术

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爆破 2024年第3期41卷 75-84页

作者：汪禹张西良李龙福殷登才崔正荣王小兵金科金属矿山安全与健康国家重点实验室马鞍山243000 马鞍山矿山研究院爆破工程有限责任公司马鞍山243000 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司马鞍山243000 安徽马钢矿业资源集团姑山矿业有限公司马鞍山243111

随着矿山开采深度逐渐增加,深部破碎围岩工程地质条件转为复杂多变,极大程度上影响巷道等工程施工过程及后续使用安全;为确保深部破碎软岩巷道施工过程中安全及质量,提出了软岩巷道超前控顶加固及控制爆破技术。针对钟九铁矿-550 m水平... 详细信息

随着矿山开采深度逐渐增加,深部破碎围岩工程地质条件转为复杂多变,极大程度上影响巷道等工程施工过程及后续使用安全;为确保深部破碎软岩巷道施工过程中安全及质量,提出了软岩巷道超前控顶加固及控制爆破技术。针对钟九铁矿-550 m水平6号交岔点岩体裂隙极为发育、稳定性差等特点,拟采用超前控顶措施加固顶板围岩,提高深部破碎软岩巷道的承载力。为便于6号交岔点掘进施工,沿6号交岔点东北侧方向划分17个掘进区,并采用“四步”台阶法分段施工。针对同段起爆数码电子雷管,起爆器系统可随机设置单发雷管起爆间隔时间为3~5 ms,实现同段炮孔单孔单响,降低爆破振动对6号交岔点影响。根据不同掘进区总体岩性情况,优化支护方式(管棚支护、W型钢带及锚索支护等联合支护方式等),确保6号交岔点后续使用期安全。试验结果表明:采用超前控顶加固、控制分区爆破技术,降低破碎软岩巷道顶板偏帮、下沉,保证6号交岔点断面成型效果,削减其支护、后期维护等综合成本达8.7%,该技术可为类似巷道施工提供一定指导建议。

关键词：破碎软岩台阶法施工支护方式数码电子雷管