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微细粒蛇纹石浮选夹带行为与机制研究

过程工程学报 2024年

作者：刘家俊张国范中南大学资源加工与生物工程学院

在硫化铜镍矿浮选体系中，以蛇纹石为主的微细粒脉石矿物极易随泡沫夹带进入精矿中，对精矿产品以及后续冶炼过程产生负面影响。为了解硫化铜镍矿浮选体系中微细粒蛇纹石等脉石矿物随泡沫夹带过程中的影响因素以及是否存在交互作用，在... 详细信息

在硫化铜镍矿浮选体系中，以蛇纹石为主的微细粒脉石矿物极易随泡沫夹带进入精矿中，对精矿产品以及后续冶炼过程产生负面影响。为了解硫化铜镍矿浮选体系中微细粒蛇纹石等脉石矿物随泡沫夹带过程中的影响因素以及是否存在交互作用，在单因素试验的基础上进行了响应曲面分析试验，分析了起泡剂用量、气体体积流速、泡沫层厚度三因素的交互作用对机械夹带的影响。结果表明，起泡剂用量和矿浆浓度通过影响水回收率以及夹带度进而影响蛇纹石机械夹带回收率，而气体体积流速、颗粒粒度、泡沫层厚度只影响夹带度进而影响回收率。响应曲面试验预测值与实际值一致，说明此回归模型预测值较准确，可以用于对试验结果进行分析与预测。探究的三种因素对蛇纹石机械夹带回收率的影响顺序为起泡剂用量>泡沫层厚度>气体体积流速。起泡剂用量以及泡沫层厚度对蛇纹石机械夹带有明显影响，为显著影响因素。响应曲面法优化浮选条件一般针对有用矿物而非脉石矿物，并且交互作用分析表明不同因素对蛇纹石的机械夹带并无交互影响。

关键词：硫化铜镍矿蛇纹石机械夹带响应曲面法

单颗金刚石磨粒划擦2D SiC_(f)/SiC复合材料实验

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金刚石与磨料磨具工程 2024年第3期44卷 335-345页

作者：王优哲刘瑶周扬李家豪黎瀚森中北大学机械工程学院太原030051 密歇根大学机械工程系美国安娜堡48105

为了揭示2D SiC_(f)/SiC复合材料的磨削去除机理,根据2D SiC_(f)/SiC复合材料的编织结构特点,分别在2D SiC_(f)/SiC纤维的编织表面(woven surface,WS)和叠加表面(stacking surface,SS)沿0°、45°和90°方向开展单颗金刚石磨粒划擦实验... 详细信息

为了揭示2D SiC_(f)/SiC复合材料的磨削去除机理,根据2D SiC_(f)/SiC复合材料的编织结构特点,分别在2D SiC_(f)/SiC纤维的编织表面(woven surface,WS)和叠加表面(stacking surface,SS)沿0°、45°和90°方向开展单颗金刚石磨粒划擦实验,测量其划擦力和划痕深度,并观察划痕表面形貌。结果表明:在WS0(纤维编织表面的0°方向)上SiC_(f)/SiC材料的去除方式主要为纵向纤维(纤维轴向与进给速度方向一致)的剪切、拉伸、弯曲断裂和横向纤维(纤维轴向与进给速度方向垂直)的剪切、弯曲断裂;在WS45(纤维编织表面的45°方向)上主要为纤维的剪切、弯曲、拉伸断裂;在SS0(纤维叠加表面的0°方向)上主要为法向纤维(纤维轴向垂直于划擦表面)的延性去除、剪切、弯曲断裂,纵向纤维的剪切、拉伸、弯曲断裂;在SS90(纤维叠加表面的90°方向)上主要为法向纤维的延性去除、剪切、弯曲断裂和横向纤维的剪切、弯曲、拉伸断裂。由于SiC纤维的各向异性,不同方向、不同断裂形式有不同的力学性能,剪切断裂所需要的力最小,拉伸断裂所需要的力最大。在相同划擦深度下,因WS0、WS45、SS0、SS90方向上断裂形式的不同和剪切、弯曲、拉伸断裂所占的比例不同,其划擦力大小依次为FSS0>FWS45>FSS90>FWS0。且磨粒切入复合材料后随着裂纹的扩展和相互贯通,SiC基体会一起被剥离去除,部分基体受到挤压去除后再次被磨粒划擦去除形成延性划痕。2D SiC_(f)/SiC复合材料切削时宜选择WS0方向,而尽量避开SS0方向。

关键词：单颗金刚石磨粒划擦 SiC_(f)/SiC复合材料纤维取向划擦力表面形貌

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基于文献计量学的土壤盐渍化研究动态定量综述

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 303-317页

作者：王忠静于蘇越许兴宁夏大学土木与水利工程学院银川750021 清华大学土木水利学院北京100084 宁夏大学农学院银川750021

土壤盐渍化研究纷繁复杂,传统的文献综述方法因主观性强较难全面准确把握学科动态。该文引入文献计量学,提出了一种学科方向研究动态的定量综述方法;基于WoS(Web of Science)和中国知网(China National Knowledge Infrastructure,CNKI)... 详细信息

土壤盐渍化研究纷繁复杂,传统的文献综述方法因主观性强较难全面准确把握学科动态。该文引入文献计量学,提出了一种学科方向研究动态的定量综述方法;基于WoS(Web of Science)和中国知网(China National Knowledge Infrastructure,CNKI)数据库近30 a土壤盐渍化及盐碱地治理与利用的相关文献,定量综述了该学科领域研究动态和发展趋势。结果表明,国内外土壤盐渍化研究呈上升趋势,但总体上处于研究的初始阶段,仍有很大发展空间;中国、美国、印度、澳大利亚等国在土壤盐渍化及盐碱地改良与利用研究上贡献突出,中国学者发表论文数量最多,是土壤盐渍化研究的主力;核心作者间合作密切,但跨背景、跨机构、跨国家的合作仍然较少;研究热点已从上世纪90年代的灌溉排水与盐碱地改良,转移到当前的土壤植物盐分互作机制及耐盐植物培育、土壤水盐调控机制与优化控制技术、盐渍土改良剂研发技术及其规模化应用、盐碱地遥感监测与盐渍化影响评价等方向,代表着土壤盐渍化及盐碱地治理与利用研究从排水改良为主向综合利用延伸的发展趋势。

关键词：土壤盐渍化盐碱地治理与利用文献计量定量综述

水合阳离子对煤泥矿物颗粒表面水化的影响机理

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煤炭学报 2024年第2期49卷 1111-1122页

作者：闵凡飞束庆东陈军刘春福凌云嘉安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001

为探索水合阳离子对煤泥矿物颗粒表面水化的微观影响机理,以煤泥中主要矿物高岭石和石英为研究对象,依据煤泥水溶液环境构建了[Na(H_(2)O)_(5)]+及[Ca(H_(2)O)_(8)]^(2+)两种煤泥水中常见的水合阳离子构型,并采用密度泛函理论对这2种水... 详细信息

为探索水合阳离子对煤泥矿物颗粒表面水化的微观影响机理,以煤泥中主要矿物高岭石和石英为研究对象,依据煤泥水溶液环境构建了[Na(H_(2)O)_(5)]+及[Ca(H_(2)O)_(8)]^(2+)两种煤泥水中常见的水合阳离子构型,并采用密度泛函理论对这2种水合阳离子在高岭石(001)面、(001)面和α-石英(001)面的单一吸附及与水分子间的竞争吸附进行了模拟计算。模拟结果表明,单一水合阳离子在3种表面的吸附能均比水分子的吸附能低出50%以上,其在矿物表面的吸附稳定性顺序为:α-石英(001)面>高岭石(001)面>高岭石(001)面;在竞争吸附作用下,竞争稳定构型的吸附能比单一水合阳离子在高岭石、石英表面上的吸附能低出34%~57%,其中2种吸附条件下[Ca(H_(2)O)_(8)]^(2+)构型均比[Na(H_(2)O)_(5)]+构型更稳定。水合阳离子在3种表面上单一吸附时,与表面形成强氢键作用,比水分子与高岭石、石英表面间的氢键作用更强,2种水合阳离子在矿物表面的氢键强弱顺序均为:高岭石(001)面>α-石英(001)面>高岭石(001)面;在竞争吸附作用下,[Na(H_(2)O)_(5)]+与矿物表面间的氢键作用增强,[Ca(H_(2)O)_(8)]^(2+)与矿物表面间的氢键作用减小;由于氢键作用不能完全对应吸附能的变化,经分析可知,吸附构型中存在静电作用,水合阳离子单一吸附构型中的静电作用比水分子吸附时更强,而在竞争吸附作用下,水合阳离子与矿物表面间静电作用增强,同时[Ca(H_(2)O)_(8)]^(2+)比[Na(H_(2)O)_(5)]+与对应矿物表面间的静电作用更强。由于水合阳离子在高岭石、石英表面的强吸附作用,导致煤泥颗粒脱水更加困难,同时可能增加颗粒间的水化斥力,从而导致颗粒在煤泥水中分散更稳定。

关键词：煤泥颗粒表面水化水合阳离子高岭石石英密度泛函理论

钢渣粉低液固比固碳工艺及固碳钢渣粉对水泥基材料性能的影响

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材料导报 2024年第13期38卷 155-162页

作者：伍勇华匡玉峰易昂何娟原毅冰西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055

矿物固碳进行CO_(2)捕集是减少温室效应的重要途径,钢铁生产企业利用钢渣与带有余热和CO_(2)的废气反应可以达到协同处置的效果。本工作研究了低液固比(润湿状态)条件下钢渣固碳的最佳工艺,确定出最佳固碳反应参数为反应温度100℃、液固... 详细信息

矿物固碳进行CO_(2)捕集是减少温室效应的重要途径,钢铁生产企业利用钢渣与带有余热和CO_(2)的废气反应可以达到协同处置的效果。本工作研究了低液固比(润湿状态)条件下钢渣固碳的最佳工艺,确定出最佳固碳反应参数为反应温度100℃、液固比9%、反应时间60 min、CO_(2)压力0.4 MPa。该工艺条件下,钢渣粉固碳率可达119.1 g CO_(2)/kg,固碳产物主要为方解石型碳酸钙。在此基础上,研究了掺入固碳钢渣粉对水泥净浆体积安定性、标准稠度需水量、凝结时间、胶砂强度和水化热的影响。结果表明:钢渣粉固碳后,体积安定性明显改善;固碳钢渣粉对水泥净浆标准稠度需水量无不利影响;与未固碳钢渣相比,固碳钢渣对水泥凝结硬化的延缓作用有所减弱,且随固碳率增大减弱效果增强;固碳钢渣粉在低掺量(10%)时,能提高水泥胶砂的3 d、7 d和28 d抗压强度,但掺量过高(>30%)时,会显著降低水泥胶砂的3 d、7 d和28 d抗压强度。XRD测试表明CaCO_(3)能够水化生成单碳型水化碳铝酸钙(C_(3)A·CaCO_(3)·11H_(2)O)和半碳型水化碳铝酸钙(C_(3)A·0.5CaCO_(3)·0.5Ca(OH)_(2)·11.5H_(2)O)。低液固比固碳有助于钢铁企业实现碳中和,也可以改善钢渣体积安定性,使钢渣粉得到更有效的利用。

关键词：钢渣矿物固碳固碳率体积安定性水化碳铝酸钙

柱状药包爆破过程中应力波叠加与岩体裂隙分布的方向效应研究

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岩石力学与工程学报 2024年第2期43卷 399-411页

作者：雷涛康普林叶海旺李宁王其洲武汉理工大学矿物资源加工与环境湖北省重点实验室湖北武汉430070 武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070

深孔爆破中,起爆位置决定了爆轰波的传爆方向,进而影响爆炸应力场及岩体裂隙分布。基于Starfield迭加原理,推导链状球药包应力场传播与叠加规律,构建等效柱状药包理论模型,引入链状球药包载荷延时加载方法,开展柱状药包迭加应力场离散... 详细信息

深孔爆破中,起爆位置决定了爆轰波的传爆方向,进而影响爆炸应力场及岩体裂隙分布。基于Starfield迭加原理,推导链状球药包应力场传播与叠加规律,构建等效柱状药包理论模型,引入链状球药包载荷延时加载方法,开展柱状药包迭加应力场离散元数值仿真,研究各传爆方向下岩体裂隙分布规律的方向效应。结果表明:由于爆炸应力波存在相位延迟,柱状药包的应力波叠加和裂隙分布存在显著的方向效应,应力波沿传爆方向产生较强叠加,叠加应力幅值的增长速度先增大后减小,裂隙分布范围也沿传爆方向逐渐增大;对于不同的传爆方向,底部或上部单侧传爆时,裂隙总体沿传爆方向呈“漏斗状”分布,两端同时向中间传爆时,裂隙在炮孔中心附近最为发育,整体呈“纺锤状”分布,中部起向两端传爆时,裂隙在炮孔两端分布略广,整体分布较为均匀,裂隙分布情况可较好反映各传爆方向下迭加应力场的分布规律;不同传爆方向下等效柱状药包的应力波叠加效果可合理解释岩体中裂隙发育与演化过程,揭示了其方向效应机制。

关键词：爆破工程岩体爆破柱状药包传爆方向应力波叠加裂隙分布

原位合成LDHs@地聚物复合材料的矿物组成及除磷效果

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材料导报 2024年第8期38卷 107-112页

作者：宋学锋王楠西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055

以高铝粉煤灰、粒化高炉矿渣为前驱体,以氢氧化钠-碳酸钠、氢氧化钙-二水硫酸钙为混合激发剂,原位合成了两种富含层状双金属氢氧化物(LDHs)的粉煤灰-矿渣地聚物复合材料(LDHs@地聚物)。采用XRD、SEM-EDS微观测试手段,分析了LDHs@地聚物... 详细信息

以高铝粉煤灰、粒化高炉矿渣为前驱体,以氢氧化钠-碳酸钠、氢氧化钙-二水硫酸钙为混合激发剂,原位合成了两种富含层状双金属氢氧化物(LDHs)的粉煤灰-矿渣地聚物复合材料(LDHs@地聚物)。采用XRD、SEM-EDS微观测试手段,分析了LDHs@地聚物的主要矿物组成;以LDHs@地聚物复合材料为吸附剂,采用静态吸附试验考察了其除磷效果。研究结果表明:以氢氧化钠-碳酸钠为激发剂、活性氧化镁为调节材料,原位合成了CO_(3)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料;以氢氧化钙-二水硫酸钙为激发剂,原位合成了SO_(4)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料。在H_2PO_4~-初始浓度为100 mg·L^(-1)、固液比为1∶100的吸附条件下,掺8%的活性MgO制备的CO_(3)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料经热处理后对H_(2)PO_(4)^(-)的吸附容量、去除率分别为9.51 mg·g^(-1)和95.1%;以质量比1∶1的氢氧化钙-二水硫酸钙为激发剂制备的SO_(4)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料对H_2PO_(4)^(-)的吸附容量、去除率分别为9.99 mg·g^(-1)和99.9%;相同条件下,SO_(4)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料比CO_(3)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料具有更优异的除磷效果。

关键词：地质聚合物活性氧化镁层状双金属氢氧化物水滑石磷吸附

基于Cite Space的污水处理厂生命周期碳排放评价领域研究热点

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应用与环境生物学报 2024年第3期30卷 633-641页

作者：唐婧李威潭杨佳豪沈阳建筑大学市政与环境工程学院沈阳110168

污水处理厂是温室气体排放的重要来源之一,生命周期评价(LCA)对制定污水处理厂碳减排策略和指导新技术向环境友好型方向发展具有重要作用.为揭示近23年来LCA在污水处理厂碳排放领域的发展历程和研究热点,采用CiteSpace和Origin软件对Web... 详细信息

污水处理厂是温室气体排放的重要来源之一,生命周期评价(LCA)对制定污水处理厂碳减排策略和指导新技术向环境友好型方向发展具有重要作用.为揭示近23年来LCA在污水处理厂碳排放领域的发展历程和研究热点,采用CiteSpace和Origin软件对WebofScience核心合集数据库中该领域相关文献的研究前沿、研究方向、研究热点及热点演变趋势进行定量分析. 2001-2023年间,污水处理厂生命周期碳排放领域年发文量整体呈现增长趋势;研究的中坚力量集中在中国和美国;明确污水处理厂生命周期碳排放研究的目标和范围定义、功能单元和系统边界、数据清单中变量及其来源、影响评估方法和结果解释方法,是应用LCA法设计和优化污水处理厂碳排放的知识基础;该领域目前的研究方向主要集中在评估不同污水处理、污泥处理技术和资源/能源回收技术的碳排放、能源消耗以及全球变暖潜力等环境影响;“资源回收”和“模型”以及两者的结合是未来的研究热点和发展趋势.由此可见,未来的研究应在提高模型评估结果准确性的基础上,深入探究不同处理技术和资源/能源回收技术的碳减排潜力,从LCA的角度优化碳减排方案.

关键词： CiteSpace 生命周期评价污水处理厂碳排放知识图谱

磷共沉淀对水铁矿相转化和有机物吸附行为的影响

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环境科学学报 2024年第6期44卷 72-82页

作者：冯羽婕陈再明浙江工商大学环境科学与工程学院杭州310018

磷酸根、植酸等含磷化合物共沉淀可阻碍水铁矿的相转化,改变水铁矿的纳米孔隙结构,但其对水铁矿吸附有机化合物行为的影响尚不清楚.本文将正磷酸、植酸和DNA加入Fe3+化学沉淀过程,得到了系列P/Fe比例的含磷2-线水铁矿,测试了水铁矿的组... 详细信息

磷酸根、植酸等含磷化合物共沉淀可阻碍水铁矿的相转化,改变水铁矿的纳米孔隙结构,但其对水铁矿吸附有机化合物行为的影响尚不清楚.本文将正磷酸、植酸和DNA加入Fe3+化学沉淀过程,得到了系列P/Fe比例的含磷2-线水铁矿,测试了水铁矿的组成结构、Fe(II)催化转化及对土霉素等抗生素、单宁酸等有机酸的吸附作用.结果表明,正磷酸共沉淀、植酸共沉淀和DNA共沉淀使水铁矿颗粒中直径为7~100 nm的孔体积增加,缓解了水铁矿通过Fe(II)催化向针铁矿和纤铁矿的转化.由于水铁矿表面正磷酸、植酸的络合位点和土霉素、单宁酸(特别是羟基)络合位点存在较大差异,正磷酸根共沉淀、植酸共沉淀对水铁矿表面的占据对富含羟基的土霉素和单宁酸的吸附位点影响相对较小,但通过缓解水铁矿团聚、促进孔体积和孔填充(或多层吸附)最终使化合物吸附能力增强.水铁矿表面磷酸、植酸、DNA与头孢克肟、水杨酸、邻苯二甲酸、腺苷单磷酸(特别是羧基和磷羟基)的络合位点显著重叠,正磷酸共沉淀、植酸共沉淀和DNA共沉淀占据了水铁矿表面吸附位点并最终导致吸附的急聚降低.这些结果丰富了磷共沉淀对水铁矿吸附抗生素和天然有机酸影响的认识,可为土壤中铁矿物对有机污染的缓解和有机质的保护提供参考.

关键词：水铁矿磷转化吸附抗生素