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期刊信息/Journal information
工程科学学报
北京科技大学
工程科学学报

北京科技大学

徐金梧

月刊

2095-9389

xuebaozr@ustb.edu.cn

010-62332875

100083

北京海淀区学院路30号

工程科学学报/Journal Chinese Journal of EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、北京科技大学主办的学术类科技期刊。国内外公开发行，主要刊载矿业与环境工程、冶金工程、材料科学与工程、机械工程等与冶金工业相关的学科领域的最新研究成果，为中文核心期刊（冶金工业类）及中国科技论文统计源期刊。目前，已经被EI、CA、MA、《剑桥科学文摘社网站》、俄罗斯《文摘杂志》、德国《数学文摘》等国内外著名检索刊物或数据库列为收录源期刊，先后荣获首届国家期刊奖、中国期刊方阵“双高期刊”、第二、三届国家期刊奖百种重点期刊等多项大奖。
正式出版
收录年代

    考虑岩体性质空间变异的岩爆倾向性概率评估

    刘加柱高永涛吴顺川吴忠广...
    1-10页
    查看更多>>摘要：为了探究更为符合工程实际的岩爆倾向性评判方法,对岩爆倾向性及其不确定性问题进行了研究.首先,建立改进的黏结强度弱化-摩擦强度强化模型,结合能量指标实现岩爆倾向性分析;依托埋深超千米的大红山铜矿工程,将点估计-有限元分析应用于岩爆倾向性评判,构建分析模型;进一步求得岩爆倾向性的概率模型,并得到直观的概率分布情况.结果表明:所用本构及指标可较好地进行岩爆倾向性分析,考虑参数变异性后,95％置信度的岩爆深度与现场记录深度吻合度较高,岩爆角度范围也基本吻合,比仅取定值更为准确,验证了所作不确定性分析的可行性与正确性.不同统计指标符合不同的分布函数,岩爆深度、范围角及完全能量释放值的最优分布分别为Normal分布、Gamma分布及Lognormal分布.基于深度及范围角指示,以80％、40％、20％为界限,可将倾向性概率划分为极大、大、中、小四个等级区间,岩爆区域的概率分布图可以更为直观合理地判断出岩爆破坏的区域和概率.研究结果对岩爆支护及风险评估具有参考意义.

    巷道岩爆预测点估计法有限元弹性释放能

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    脉冲泵压环境膏体水分迁移转化与流变行为数值推演

    夏志远程海勇吴顺川姜关照...
    11-22页
    查看更多>>摘要：通过微细观结构分析、低场核磁共振量化研究,科学、准确地描述膏体跨尺度颗粒群存在形态与水分赋存状态,并基于有限元和离散元耦合数值分析方法分析了泵压扰动下膏体颗粒流态演化规律.研究发现,膏体料浆中的吸附水、间隙水和弱自由水存在动态连通与转化行为,并主要以吸附水形式存在,低场核磁共振技术(Low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)弛豫强度与吸附水峰面积非线性增强,与料浆的流动表现出显著的正相关性.液网结构与絮网结构反映了导水通道的活跃性与力链结构的强度,共同组成了膏体稳定性与流动性的双支撑骨架结构.通过Fluent-EDEM软件耦合模拟,分析了脉冲泵压环境颗粒运动行为,在速度差的影响下高、低流速颗粒冲击扰动加剧,力链接触作用增强,流态均匀性和整体颗粒运动稳定性可有效提高.

    膏体充填脉冲泵压低频核磁水分迁移双骨架结构流变行为

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    激光诱导击穿光谱技术在提高矿冶分析准确度的研究进展

    毛小晶史烨弘蒯丽君李华昌...
    23-32页
    查看更多>>摘要：激光诱导击穿光谱法(LIBS)是一种基于原子发射光谱的多元素分析方法,具有快速、准确、无需复杂的样品制备和远程分析的优点.然而,由于矿石、冶金样品化学成分的复杂性和多样性,干扰信号多,以及激光光谱的谱线维度较高和自吸收效应严重,LIBS技术在矿冶领域定性、定量分析的准确性受到了一定影响.本文综述了 LIBS在矿冶领域3种信号增强方法,分别是双脉冲、纳米粒子增强和空间约束,以及综述了降噪、归一化和自吸收校正3种光谱预处理方法.此外,为提高定性、定量模型的泛化能力和分析的准确性,人们在模型算法和参数优化做了大量的工作.简要概述了主成分分析、偏最小二乘判别分析、支持向量机、随机森林和人工神经网络5种LIBS定性分析建模方法在矿石、冶金样品中的应用,以及概述了多元线性回归、偏最小二乘法、支持向量机、人工神经网络和自由定标法5种定量分析建模方法在矿石、冶金样品中的应用成果,并对LIBS技术未来在矿冶分析领域的发展进行了展望.

    激光诱导击穿光谱法矿石和冶金样品信号增强光谱预处理定性和定量

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    锌冶炼副产物制备硫化锌吸附剂脱除气态汞的研究

    阮泽晟王齐涛韩先翔陈志康...
    33-43页
    查看更多>>摘要：基于以废治废的理念,以锌冶炼过程中产生的高硫渣和次氧化锌为原料,通过高温硫化的方式制备金属硫化锌吸附剂,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析(BET)等方法对不同焙烧温度和焙烧时间下制备的硫化锌吸附剂进行表征分析,并考察不同烟气温度和烟气成分对吸附剂脱汞性能的影响.实验结果表明:在焙烧温度和保温时间分别达到250 ℃和60 min后可实现硫化锌吸附剂的成功制备,且表面形成大量的介孔孔洞;制备的ZnS-250 ℃-90 min具有最佳的吸附性能,在烟气温度150℃以内,对气态单质汞(Hg0)的平均吸附效率在99％以上,且对烟气中的O2、SO2和H2O具有较高的抗性;在模拟锌冶炼烟气成分和半穿透条件下,ZnS-250℃-90 min对Hg0的吸附容量可达3.04 mg·g-1,优于常规金属硫化物吸附剂;硫化锌吸附剂表面的不饱和短链硫(Sx2-)为Hg0的关键活性位点,其可与烟气中的Hg0反应化学吸附反应,形成稳定的HgS,从而实现烟气中 Hg0的净化;采用热脱附和多硫化物浸渍可实现吸附剂的循环再生,五次循环后吸附剂对Hg0的吸附效率保持在98％以上,汞以单质汞的形式得到回收.本研究不仅为锌冶炼行低成本汞污染控制和汞资源化利用提供了基础,也为锌冶炼废弃物再利用提供支撑,促进锌冶炼行业的绿色生产.

    副产物硫化锌吸附烟气脱汞回收利用

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    WO3水合物在光催化领域的应用与研究进展

    张方圆韩伟光张雪孙彦东...
    44-55页
    查看更多>>摘要：三氧化钨(WO3)作为一种过渡金属氧化物半导体材料,具有良好的可见光响应能力,是理想的光催化材料之一.然而,其光生电荷分离效率低的弊端始终阻碍其发展.相比于WO3,其水合形式(WO3·nH2O)由于具有更高的电荷转移分离效率而备受研究者的青睐.本文针对近年来WO3·nH2O材料在光催化领域的应用与研究进展进行了系统的归纳整理.首先介绍了WO3·nH2O光催化剂的晶体结构,接着从晶体结构、电子转移分离以及能带结构的角度分析了结晶水对WO3的影响,并重点阐述了WO3·nH2O和WO3·nH2O基改性光催化剂的制备方法.最后总结了 WO3·nH2O及其所构建的复合材料在水分解析氢、CO2还原和降解染料类污染物三个方面的应用,并对发展前景做出了展望.本工作旨在为推动WO3·nH2O光催化体系发展提供有益参考.

    WO3·nH2O光催化制备方法改性策略应用

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    可充放锌空电池用过渡金属氧化物双功能催化剂研究进展

    刘渐芳赵勇智王永刘鸾...
    56-72页
    查看更多>>摘要：近年来,可充放锌-空气二次电池因其高理论比能密度、高安全性、环境友好、低成本等优点,引起了广泛的关注,被认为是未来电网和电动汽车供电的可行选择之一.锌空电池中,氧还原反应和析氧反应催化剂的活性和稳定性对电池的能量密度、功率密度和寿命有重要影响,因此,开发高效、稳定的氧还原/析氧反应双功能催化剂已经成为一个重要研究方向.本文介绍了不同种类过渡金属氧化物催化剂的活性来源及其在锌空电池能量密度、充/放电电压、循环寿命等方面的表现,总结了当下研究现状中提高催化性能的策略和方法.

    锌空电池电催化剂过渡金属氧化物尖晶石钙钛矿

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    锂离子电池隔膜物理及电化学性能评价及对比

    杨润杰卢婷婷张家靓吴泽港...
    73-80页
    查看更多>>摘要：对目前被广泛使用的聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜和氧化铝涂覆聚乙烯隔膜的物理性能和电化学性能进行了详细的分析对比.研究表明:氧化铝涂覆聚乙烯隔膜相比于其他三种隔膜,除拉伸强度略低于聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜外,在耐穿刺性、热稳定性、润湿性及离子电导率等方面均具有更突出的性能.其穿刺强度达到了 426.91 N·mm-1,并且在140 ℃下热处理1 h基本没有热收缩.氧化铝颗粒的亲水性提高了隔膜与电解液之间的润湿性,使得隔膜具有优异的离子电导率(0.719 mS·cm-1),并且100次循环后容量保持率为91.19％,优于聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜.表明氧化铝涂覆聚乙烯隔膜与其他三种隔膜相比在长循环、高功率和高安全性的锂离子电池中具有最好的应用前景.

    锂离子电池隔膜不同种类性能对比氧化铝

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    锂离子电池负极材料ZnSnO3/C复合物的制备与性能

    岳红伟邢若冰耿壮壮铁伟伟...
    81-88页
    查看更多>>摘要：锡基双金属氧化物作为锂离子电池负极材料因具有高的理论比容量、嵌脱锂电位适中、储量丰富、价格低廉、安全性高以及环保等优点,已经受到了广泛的关注.本研究采用一步原位水热法制备了碳包覆的ZnSnO3复合材料(ZnSnO3/C).利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱分析和恒流充放电测试等一系列表征测试方法对材料的微观形貌、物相组成、结构和电化学性能进行分析.电化学测试结果表明:当作为锂离子电池负极材料时,ZnSnO3/C复合电极的储锂性能优于纯ZnSnO3电极.在200 mA·g-1电流密度下,ZnSnO3/C复合电极经200次循环后可逆容量可达1274.9 mA·h·g-1,即使在大电流5000 mA·g-1下经500次循环仍然提供663.2 mA·h·g-1的放电比容量,同时也表现出卓越的倍率性能.优异的储量性能归因于ZnSnO3/C复合材料中具有高电导率的C不仅提高了整个电极的导电性,有利于电子的传输,而且增大了电解液与活性材料之间的接触面积,缩短了锂离子的扩散距离;同时碳包覆层可有效缓冲ZnSnO3在嵌脱锂过程中由于体积变化产生的应力,也能在一定程度上抑制ZnSnO3在循环过程中的团聚.

    锡酸锌碳复合材料负极锂离子电池

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    PAM基复合水凝胶电解质的制备及其在Zn-MnO2电池中的应用

    季善果袁鲁宁徐加虎秦硕...
    89-96页
    查看更多>>摘要：水系锌离子电池具有低成本、安全、环保等优点,在规模化储能和智能可穿戴方面极具应用前景.提高其循环稳定性以及循环寿命是实现水系锌离子电池进一步应用的关键问题之一.本工作采用二维层状蒙脱土(MMT)和丙烯酰胺单体,通过两步法合成了具有三维网状结构的蒙脱土-聚丙烯酰胺水凝胶电解质(Montmorillonite-polyacrylamide hydrogel,MMT-PAM).蒙脱土的加入为丙烯酰胺单体的原位聚合提供了吸附位点,并通过MMT和PAM高分子链之间的氢键作用显著提高了水凝胶的机械性能,抑制了锌枝晶生长(在0.5 mA·cm-1电流密度下稳定循环250 h).此外,蒙脱土表面丰富的负电荷为Zn2+的快速传输提供更多离子传输通道,提高其离子电导率(室温下为34 mS·cm-1),赋予MMT-PAM水凝胶电解质更好的倍率性能和循环稳定性.基于上述优点,组装的水系Zn-MnO2电池在0.2 A·g-1的电流密度下提供了 289 mA·h·g-1的比容量,且可稳定循环2000次.此外,使用MMT-PAM水凝胶作为电解质制备的柔性电池在经过不同外界条件冲击下依然可正常工作,表现出了其在柔性电子领域的应用可行性.

    Zn-MnO2电池水凝胶电解质蒙脱土循环稳定性机械强度柔性电池

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    废旧锂电池电极材料浮选行为及表面性质

    赵光金谷昆泓夏大伟胡玉霞...
    97-108页
    查看更多>>摘要：锂离子电池中含有丰富的金属元素和多种毒害性物质,废旧锂电池回收不仅能实现资源循环利用,而且能防止环境污染.本文以废旧动力锰酸锂电池为研究对象,利用"焙烧强化浮选"的方法解决锰酸锂电池资源化回收过程中正负极电极材料难以浮选分离的问题,即通过焙烧去除电极材料表面的有机粘附物,从而增大电极材料表面润湿性差异,进而强化浮选分离过程.结果表明,商品化锰酸锂和商品化石墨具有相反的浮选行为,而废旧锰酸锂和废旧石墨具有相似的疏水性浮选行为.废旧锰酸锂电极材料浮选分离时,锰酸锂和石墨浮选分离效率低,而商品化锰酸锂和石墨的浮选分离效率高.XRD、XPS、SEM、FT-IR及接触角分析表明,废旧锂电池电极材料表面均包裹一层含C、O、F等元素的有机物,导致正负极电极材料具有相似的表面性质,因而表现出相似的浮选行为,导致两者的浮选分离难度大.不同焙烧参数下电极材料的浮选分离试验结果表明,550℃焙烧2 h后锰酸锂和石墨的浮选分离效率明显优于未焙烧的电极材料.此时,浮选精矿中锰酸锂的品位由未焙烧的63.10％提高到90.98％;小型闭路浮选精矿中石墨残留量少,锰酸锂的纯度达到99％.

    废旧锂电池锰酸锂正极材料负极材料浮选

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