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中南大学学报（英文版）
中南大学学报（英文版）

黄伯云

月刊

2095-2899

zngdxb@mail.csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学内

中南大学学报（英文版）/Journal Journal of Central South UniversityCSCDCSTPCD北大核心EISCI
查看更多>>《Journal Central South University of Technology》（即《中南大学学报（英文版）》ISSN 1005-9784,CN43-1231/TD）是国家教育部主管、中南大学主办的以材料、选矿、冶金、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期,1994年创刊,双月刊。自2007年第1期起与世界著名德国科技出版集团施普林格(Springer-Verlag)联合出版。本刊已被《科学引文索引》（SCI-E）；《EI Compendex》(即EI核心版)；《化学文摘》；《金属文摘》；《铝工业文摘》等知名检索刊物收录：
正式出版
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    从废弃CRT荧光粉中回收稀土的研究

    李栋李雅彬乔晋玺许志鹏...
    1539-1551页
    查看更多>>摘要：废弃CRT荧光粉是一种含有稀土钇和铕的二次资源,具有较高的回收价值.本研究采用浓硫酸定向转型-水浸的方法高效回收废CRT荧光粉中的稀土资源.通过浓硫酸定向转型,使废弃CRT荧光粉中的稀土和硫酸根结合形成稀土硫酸盐,而负二价的硫与浓硫酸反应形成单质硫气体,避免了剧毒气体硫化氢的产生,之后稀土硫酸盐经过水浸后进入溶液,达到了高效绿色回收稀土的目的.研究表明,在最优条件:酸样比8∶5 mL/g,转型温度85℃,转型时间30 min,液固比10∶1 mL/g,水浸温度85℃,水浸时间30 min下,稀土钇和铕的平均浸出率达到了99.77%和99.24%,并获得了含钇8.26 g/L和含铕 0.57 g/L的浸出液.

    稀土废弃CRT荧光粉回收氧化归中浸出

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    一种新型药剂方案浮选分离黄铁矿和铜金硫化矿的案例研究:第一性原理计算的视角

    罗远家孙伟欧乐明韩海生...
    1552-1568页
    查看更多>>摘要：由于石灰的大量使用容易导致堵管、环境污染、贵金属回收困难等问题,以石灰(CaO)为抑制剂、黄药(如丁基黄药钠)(BX)为捕收剂的传统方案的使用越来越受到限制,无石灰浮选工艺越来越被提倡.本研究创新性地提出了以Z200为捕收剂、焦没食子酸(PGA)为抑制剂的新工艺,并应用于湖北某铜金硫化矿与黄铁矿的分离.在实验室试验中,该试剂方案得到了比常规浮选工艺更好的铜金硫化矿与黄铁矿分离指标.利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算进一步研究新药剂方案分离机理.DFT模拟结果表明,PGA对黄铁矿的抑制作用比黄铜矿强,而Z200对黄铜矿的捕收能力比黄铁矿强,这在分子水平上解释了新药剂方案的效果.这一新型环保药剂方案在矿产资源利用中具有很大的应用潜力.

    新工艺铜金硫化矿黄铁矿分离DFT模拟

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    二丁基(2-(羟基氨基)-2-氧乙基)膦酸酯的制备及在锡石浮选中的吸附机理

    肖静晶吴经芝刘思思涂佳...
    1569-1580页
    查看更多>>摘要：设计并合成了一种新型表面活性剂二丁基(2-(羟基氨基)-2-氧乙基)膦酸酯(DBPHA)作为锡石浮选捕收剂.单矿物浮选实验结果表明,在pH～9.00、捕收剂初始浓度8×10-5 mol/L的条件下,以DBPHA为捕收剂的锡石浮选回收率可达90%左右,而以苯甲羟肟酸(BHA)为捕收剂的浮选回收率仅为22%.通过zeta电位、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)测量和密度泛函理论计算研究了DBPHA在锡石表面的吸附机理.DBPHA处理过的锡石颗粒zeta电位变化表明DBPHA化学吸附到锡石表面,而添加BHA几乎没有改变锡石的zeta电位.密度泛函理论预测DBPHA具有两个反应中心活性位点,即异羟肟酸基和磷酰基,而BHA只有一个异羟肟酸基活性位点.FTIR和高分辨XPS表明,DBPHA在锡石上的化学吸附产生了DBPHA-Sn表面物质,其中异羟肟酸基(—C(=O)—NHOH)和磷酰基(P=O)基团与表面Sn原子键合,使得DBPHA的疏水基团朝向溶液中,粘附气泡.因此,实现了锡石的有效富集.

    二丁基(2-(羟基氨基)-2-氧乙基)膦酸酯羟肟酸锡石浮选吸附机理

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    化学反应对粗糙边界和被动控制微极性纳米流体热稳定性的影响:神经网络

    GUPTA VishalRANA PuneetKUMAR Lokendra
    1581-1600页
    查看更多>>摘要：本文在无通量和粗糙边界的情况下演示了化学反应对微极性纳米流体中热对流初始状态的影响.本研究应用Saffman界面条件求解粗糙边界.考虑在许多工业应用中具有重要作用的微极性非牛顿纳米流体.对于线性稳定性,利用正态模态技术(NMT)将控制系统的偏微分方程(PDE)转化为特征值问题(EVP),并采用基于有限差分的三阶段Lobatto IIIa方法进行数值求解.发现对流的主要模式是静止模式.增加纳米流体中热流通量与自旋霍尔效应的耦合系数(δ)、自旋霍尔效应与涡度的耦合系数(K)、粗糙度参数(λ1,λ2)、化学反应参数(Cr)、修正扩散比(NA)和微极性参数(A)的取值,可以降低对流,从而稳定系统.然后,在81个数据点的基础上,利用嵌入多人感知的人工神经网络(ANN)确定四个控制参数与Rayleigh临界数之间的关系.

    纳米流体Rayleigh-Benard对流FDM法粗糙表面化学反应神经计算

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    基于数据扩充及风力发电机组功率曲线分段回归的自适应监测方法

    荆华赵春晖
    1601-1617页
    查看更多>>摘要：准确的功率曲线可以反映风机的运行状况,在风力发电机组的监测中至关重要.然而,一些新安装的风力发电机组由于没有足够的训练数据来拟合准确的功率曲线,从而导致监测结果不佳.本文提出了一种基于数据扩充的分段回归方法实现对风电机组的自适应监测,该方法可分为离线建模阶段和在线监测阶段.在离线建模时,首先,设计了一种新的映射函数,通过将其他数据集的数据映射到目标数据集上,从而实现对目标数据集的扩充,进而使得目标风力发电机组有足够的数据用于模型训练.然后,设计了一种分段建模策略,将扩充后数据的信息精炼到少量样本中,再进行功率曲线拟合,可以以较低的计算复杂度准确拟合出功率曲线.在线监测时,可依据功率曲线模型对功率进行预测,最后将预测结果与实际功率进行比较,从而实现对运行状态的监测.此外,我们提出一种增量学习策略,以利用新的数据实时更新模型提高预测和监测的准确度.实验采用真实风电数据,结果表明,所提监测方法能够在数据不足的情况下能准确地发现异常行为,监测准确率可达92.77%.

    功率曲线数据不足映射函数分段建模策略自适应监测方法

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    低围压条件下无烟煤三轴蠕变特性试验研究

    闫建兵张小强宋选民王开...
    1618-1630页
    查看更多>>摘要：旧采遗留煤柱的蠕变特性直接影响井下工程的长期稳定性,小煤柱边界及内部弹性核区的应力环境一般为低围压三向应力状态.为了研究山西沁水煤田3#无烟煤柱的蠕变特性及长期稳定性,进行了4种低围压(0.5、1.0、1.5和2.0 MPa)状态的常规三轴压缩和三轴蠕变试验,探索了不同围压条件下无烟煤的蠕变规律,并基于试验数据建立了能较好地描述各蠕变阶段的非线性黏弹塑性蠕变模型.试验研究结果表明:1)轴向应力大于屈服应力时,无烟煤的蠕变经历三个阶段:即初始蠕变、稳定蠕变和加速蠕变阶段;2)无烟煤试样的瞬时弹性应变与轴向应力水平大致呈线性增长关系,且围压越小,其瞬时弹性应变随轴向应力水平的增长速率越快;3)与瞬时强度相比,无烟煤的长期强度降低20%;蠕变特性降低了无烟煤的强度参数,与短期抗剪强度相比,其内摩擦角和内聚力分别降低了8%和14%.

    无烟煤低围压蠕变试验蠕变模型长期强度

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    新街矿区深部开采邻空巷道的破坏机理:理论分析和数值模拟

    赵毅鑫周金龙张村刘斌...
    1631-1648页
    查看更多>>摘要：深部煤炭开采时复杂的应力环境和开采条件容易引起巷道大变形和顶板冒落,严重威胁煤矿生产安全.本文研究了内蒙古新街矿区红庆河煤矿首采工作面开采时邻空巷道应力特征、破坏机理及围岩控制方法.建立了首采工作面不同开采阶段顶板长、短臂F型结构模型,基于基础静载荷、采动附加静载荷和扰动动载荷提出了邻空巷道围岩应力计算方法.此外,分析了邻空巷道围岩稳定性,揭示了邻空巷道破坏机理.研究结果表明:基础静载荷、采动附加静载荷和扰动动载荷叠加时形成高应力、能量区,易诱发邻空巷道破坏;煤柱宽度为5～10 m时邻空巷道处在低应力环境,可有效降低邻空巷道破坏风险.同时,提出了邻空巷道围岩控制方法,主要包括选择合理煤柱宽度、切断动载荷来源、降低静载应力集中程度及应用吸能锚杆.本文研究结果可为类似条件巷道围岩控制提供参考.

    深部煤炭开采邻空巷道顶板结构动静载数值模拟

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    养护龄期、水泥掺量和围压对胶结充填体饱和渗流特性和三轴压缩行为影响

    徐文彬吴蔚律刘斌
    1649-1661页
    查看更多>>摘要：渗流特性是影响地下采场胶结充填体稳定性的重要指标.本文以胶结充填体为研究对象,采用室内实验和微观分析相结合的方法,系统分析和讨论了三轴压缩和非压缩条件下,不同水泥掺量(2%、3%、5%)、养护龄期(3d、7d、28 d)和围压(100、200、300、400 kPa)对胶结充填体渗流特性的影响.研究结果表明:胶结充填体的静态渗流系数随着养护龄期和水泥掺量的增加呈非线性下降趋势,围压升高会对充填体的渗流速率产生抑制作用;胶结充填体的动态渗流系数与其变形过程密切相关;充填体在三轴压缩过程中,随着轴向应变的增加,充填体的渗流系数先降低后升高;围压和水泥掺量越大,充填体的动态渗流系数越小;充填体的体积应变表现为先收缩后膨胀,体积应变演化阐释了动态渗透系数时效性.研究结果可为井下充填采场排水以及充填体稳定性分析与设计提供指导.

    尾砂胶结充填渗流系数养护龄期水泥掺量三轴压缩

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    浅埋薄基岩超长工作面液压支架群组的承载特性及安全管控研究

    孟国豪张吉雄李猛王崇景...
    1662-1674页
    查看更多>>摘要：为探究浅埋薄基岩超长工作面液压支架群组的承载特性,构建了工作面煤壁-支架-顶板的弹性基础梁力学模型,研究了7种因素对支架阻力的影响.理论计算与实测结果吻合良好.研究结果表明:支架工作阻力呈单峰值与"M"形三峰值两种分布形式;工作面长度、基本顶厚度和弹性模量影响支架阻力分布曲线形状和高阻力范围;采高和上覆岩层载荷影响曲线值;支架刚度影响高阻力范围;巷帮刚度影响靠近巷道侧的支架阻力.基于此,提出了包括确定适当面长、支架分区调控、煤壁协同控制、巷帮主动强化等手段在内的浅埋薄基岩超长工作面关键安全管控措施.研究成果可为浅埋薄基岩超长工作面支架阻力设计与灾害预防提供理论依据.

    煤炭开采岩石力学超长工作面支架阻力工作面安全防控灾害预防

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    考虑环缝接头塑性变形的跨断层盾构隧道纵向响应解析解

    李瀚源李兴高杨益刘浩...
    1675-1694页
    查看更多>>摘要：本文基于Winkler地基Timoshenko梁理论,考虑水平地基摩阻力及盾构隧道环缝接头塑性变形特征,提出了一种跨断层盾构隧道纵向响应解析模型.首先,以正断层错动工况为例,采用数值模拟方法验证解析解的合理性.然后,分析了盾构隧道环缝接头的塑性变形特征,并通过参数分析讨论了影响隧道纵向变形响应的因素.研究结果表明:断层错动下盾构隧道环缝接头张开及错台变形均较为显著,解析模型计算得到的盾构隧道纵向力学响应特征与数值模型计算结果规律一致;在断层错动10 cm时,盾构隧道环缝接头已产生显著的塑性变形;在穿越活动断层工况中,地层对隧道纵向变形的限制作用更加明显,导致环缝接头变形量更大;地基刚度越大,盾构隧道纵向变形响应越显著.当不考虑断层破碎带宽度时,计算得到隧道纵向力学响应值是偏安全的;在隧道环缝接头弹性变形阶段,弹性弯曲刚度有效率越大,接头张开量越小;在环缝接头塑性变形阶段,盾构隧道二次塑性等效弯曲刚度比越大,盾构隧道环缝接头塑性变形越小.本文提出的解析模型可以预测跨断层盾构隧道环缝接头变形,同时可以为盾构隧道接缝防水设计提供理论指导.

    盾构隧道解析解断层错动环缝接头塑性变形

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