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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

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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：
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    La2O3添加量对Ti(C,N)-WC-Mo2C-Ni-Co金属陶瓷组织结构和力学性能的影响

    邱昊李小强江晨阳潘存良...
    1751-1762页
    查看更多>>摘要：稀土元素被认为是可以有效改善TiCN基金属陶瓷性能的添加剂,但其在高Mo2C含量下的效果尚未得到深入研究.本研究采用真空热压烧结技术,在1500℃下制备了不同La2O3含量的Ti(C,N)-WC-Mo2C-Cr3C2-Ni-Co金属陶瓷,其中Mo2C含量为12 wt.%.对不同La2O3添加量(0.5 wt.%、1.0 wt.%、1.5 wt.%和2.0 wt.%)对Ti(C,N)基陶瓷显微组织和力学性能的影响进行了参数化分析.结果表明,当La2O3含量增加到1.0 wt.%时,芯相的比例增加,脆壳相的比例减少;在陶瓷相晶界上形成的纳米结构,有效抑制了壳相组织的异常长大,这使得金属陶瓷的脆壳相变薄,硬质相颗粒细化,从而提高了其硬度和断裂韧性等力学性能.当La2O3的添加量从1.5 wt.%增加到2.0 wt.%时,La2O3团聚形成直径约100 nm的较大颗粒,大幅度降低了金属陶瓷的力学性能.当La2O3添加量为 1.0 wt.%时,Ti(C,N)基陶瓷的综合力学性能最佳,其维氏硬度和断裂韧性分别为16.55 GPa和6.14 MPa·m1/2.本研究有助于进一步揭示稀土氧化物对高Mo2C含量Ti(C,N)基陶瓷芯壳结构和力学性能的影响.

    碳氮化钛基金属陶瓷稀土氧化镧芯壳结构断裂韧性

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    黏弹性Jeffery-Hamel流的磁-微结构分析

    Ehtsham AZHARAbid KAMRAN
    1763-1775页
    查看更多>>摘要：本文通过拉伸/收缩具有独立移动能力大分子的非平行通道,对磁流体的动力学进行数值分析.通过麦克斯韦方法建立了外磁场对黏弹性流体流动影响的数学模型,在经典流体动力动量方程中表现为体力.为了完整描述微观结构现象,利用角动量方程对数学模型进行强化.用凯勒盒有限差分法对所得到的非线性问题进行数值处理.求解如Hartmann数(1≤Ha≤5)、拉伸参数(-4≤C≤4)、旋转参数(3≤K≤9)、Weissenberg数(0.3≤Wi≤0.9)、Reynolds数(50≤Re≤150)等物理量的微分方程形式,并以图表形式表示出来.在所有讨论的情况中,只有发散通道中的角速度随着Hartmann数的增加而增加,这表明微结构旋转是由强磁场激发的.

    Jeffery-Hamel流黏弹性流体微观结构数值解非线性偏微分方程

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    红土高压酸浸过程中有价金属的物质流分析

    田庆华董波郭学益王青骜...
    1776-1786页
    查看更多>>摘要：本研究将物质流分析方法(SFA)应用于某红土镍矿高压酸浸工艺.结果表明,虽然高压酸浸工艺已成为处理低品位红土镍矿的主流工艺,但大量固体废物的排放对环境造成极大危害,制约其规模化发展.该高压酸浸工艺年处理红土镍矿能力为321万t,每年将排放300万t高压浸出渣、10万t硫酸盐渣、1.6万t铁铝渣、0.08万t酸浸渣.用镍、钴、锰作为前驱体制备原料,最终流入前驱体制备工艺的物质分别为2.70万t/年、0.24万t/年、0.29万t/年,占比分别为77.14%、75.00%、13.12%.最终流入提钪工艺的超高附加值钪为40.00 t/年,占比为37.70%.高压酸浸工艺可选择性去除98.11%的铁和99.86%的铝.本研究结论对红土镍矿高压酸浸工艺的排放控制和资源循环利用提供了改进建议.

    物质流分析方法(SFA)红土镍矿高压酸浸工艺排放控制资源回收

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    赤泥低钙烧结脱碱硅钙渣制备轻质免烧砖

    卫辰潘晓林裴健男吕中阳...
    1787-1802页
    查看更多>>摘要：为实现赤泥的充分利用,以脱碱硅酸钙渣、水泥和砂为原料,采用压实成型技术制备了轻质免烧砖,并利用XRD、FTIR和SEM等方法研究了原料配方和成型压力对免烧砖物理性能的影响.脱碱硅酸钙渣以不规则的蜂窝状颗粒形式存在,主要由硅酸钙水合物和部分CaTiO3、CaCO3和SiO2组成.结果表明,增加硅酸钙渣的含量可以提高免烧砖的抗压强度,降低体积密度,但过量的硅酸钙渣会降低抗压强度和软化系数,增加吸水率.当硅酸钙渣用量在50%～70%时,免烧砖的抗压强度为15.10～24.16 MPa,体积密度为1.3～1.5 g/cm3,软化系数为0.77～0.91,吸水率为28.41%～43.52%.在养护过程中,水化反应产生的水化硅酸钙和水化铝酸钙使原料颗粒絮凝在一起,增强了免烧砖的强度.免烧砖中重金属和钠离子的浸出表明硅酸钙渣轻质免烧砖对环境无害.

    赤泥硅酸钙渣免烧砖物理性质形成机理

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    利用NH4Cl焙烧-水浸工艺从低冰镍中提取金属并合成(Ni,Cu,Co)Fe2O4光催化剂

    牟文宁顾梦飞杜守明陈宇翔...
    1803-1816页
    查看更多>>摘要：针对低冰Ni火法冶炼过程能耗高、Co损失大的问题,本文提出了NH4Cl焙烧-水浸联合提取金属,再分离利用金属的工艺.通过正交试验,研究了NH4Cl焙烧过程中不同因素对金属提取的影响,并确定了优化的工艺条件.结果表明,焙烧温度和NH4Cl用量为主要的影响因素,最佳氯化条件为:低冰镍粒径<75 μm,焙烧温度500℃,焙烧时间2.5 h,NH4Cl用量250%,O2流速20 mL/min.通过研究温度和时间对金属浸出的影响,确定了适宜的浸出条件为:温度90℃,时间2 h,这时Ni、Cu、Co和Fe的浸出率分别达到97.6%、96.2%、94.5%和29.2%.以浸出液为原料,以α-Fe2O3为载体与其他金属复合,合成了(Ni,Cu,Co)Fe2O4光催化剂.最佳制备条件确定为:沉淀温度25℃,Ni-Cu-Co与Fe的摩尔比1:3.制备的催化剂为40～60 nm的球形纳米颗粒,在120 min内对亚甲基蓝溶液的降解率可达99.8%.

    低冰Ni氯化焙烧(Ni,Cu,Co)Fe2O4催化剂光催化性能

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    含钒石煤脱碳焙烧过程温度变化规律及焙烧条件影响

    白哲韩跃新孙永升靳建平...
    1817-1830页
    查看更多>>摘要：含钒石煤是我国储量巨大的一种钒矿资源.对于含碳量高的石煤原矿,脱碳焙烧工艺能在提高钒浸出率的同时降低酸耗.对石煤脱碳焙烧过程的温度变化进行研究,避免高温烧结的同时还可利用其自身热量,这对提高焙烧过程热利用效率具有重要意义.本文在650℃、50 min、空气流量500 mL/min及20%O2浓度的最佳焙烧条件下,对石煤悬浮焙烧的全过程进行系统分析和研究.在最初3.9 min内,样品迅速由室温升温至560.1℃;持续加热至10.3 min,白云石和高岭石分解,样品温度升至最高值741.5℃;燃烧结束后,样品温度回落,并稳定在622.5℃.这表明脱碳主要发生在最初的30 min内,石煤中碳质燃烧可将物料自身温度提高约120℃.基于此得到了含钒石煤脱碳焙烧过程的温度变化规律.因此,在石煤脱碳焙烧中应利用其温度变化规律,在避免高温和高氧引起的局部烧结的同时,利用自身燃烧热量,以提高焙烧效率和热利用率.

    温度变化脱碳焙烧含钒石煤悬浮焙烧

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    基于碳热还原法添加氧化铁助剂分离回收锂辉石矿中锂、铝、硅元素

    杜昊施磊吕飞张晓盼...
    1831-1840页
    查看更多>>摘要：锂辉石矿中含有丰富的Li、Al、Si元素,传统的湿法浸出工艺仅对Li进行回收,造成Al、Si元素的浪费.本文提出了一种高附加值的锂辉石矿碳热还原新工艺,氧化铁作为助剂,在高温条件下使矿石中的Li挥发并冷凝富集,Si与Fe结合形成Si-Fe合金,Al富存于熔渣中.通过进一步的高温熔分分离渣与合金,回收富氧化铝渣.结果表明,氧化铁能显著促进锂辉石矿的还原.最佳反应条件为,进料中铁/硅的质量比不低于2、反应温度为1823 K、反应时间为8 h时,Li的还原率为97.56%,Si-Fe合金的直接产出率为85.12%.此外,冷凝物中氧化锂的含量可达到29.5%,约为锂辉石矿的10倍,可作为富锂精矿再利用.此方法实现了锂辉石矿中Li、Al、Si元素的综合分离与回收.

    锂辉石矿氧化铁碳热还原锂硅铁合金

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    钨渣吸附剂的制备及其对含铅废水的吸附

    魏渤函薛志远杨裕东钟晓聪...
    1841-1855页
    查看更多>>摘要：为实现钨冶炼渣的资源化利用,通过正交试验和静态吸附试验,研究了钨渣-膨润土颗粒吸附剂制备的最佳成分比例和工艺条件.结果表明,颗粒吸附剂制备的最佳条件为:钨渣与膨润土的质量比为5:1,颗粒粒径为2 mm,烧结工艺为800℃,2 h.使用X射线衍射仪和扫描电镜验证吸附剂主要形态为颗粒状的铁锰氧化物,其表面有大量的孔洞.在溶液pH为6,吸附剂用量为15 g/L,铅初始浓度为300 mg/L,吸附时间为200 min的条件下,吸附剂对废水中Pb2+的去除率达99.95%.该吸附剂对Pb2+的吸附过程符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程,对Pb2+的吸附属于单分子层的特异性化学吸附.

    钨冶炼渣资源化利用吸附含铅废水

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    白钨矿NaOH-SiO2焙烧-水浸高效提取钨

    刘德刚廖春发刘元鑫徐国钻...
    1856-1864页
    查看更多>>摘要：针对NaOH-SiO2焙烧-水浸法从白钨矿中高效提取钨进行了研究.首先,对NaOH-SiO2焙烧分解白钨矿热力学进行了分析,结果表明在该焙烧条件下CaWO4转化成Na2WO4和Na2CaSiO4从热力学角度是可行的;其次,研究了焙烧分解与水浸工艺参数对提取钨的影响,在Na2O与WO3摩尔比为2.2、SiO2:WO3摩尔比为1、焙烧温度为700℃、焙烧时间2 h的条件下,通过控制液固比为3.2:1、水浸温度为80℃、浸出4 h后,钨的浸出率达到99.33%,浸出渣含钨为0.71%.进一步的物相分析表明,在NaOH-SiO2焙烧过程中,白钨矿中的CaWO4高效转化成Na2CaSiO4和Na2WO4.本研究结果为白钨矿采用火法高效提取钨提供了新路径.

    白钨矿NaOH焙烧物相转化浸出

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    密集钻孔弱化坚硬顶板机理的数值模拟及应用研究

    马军强李学华姚强岭夏泽...
    1865-1886页
    查看更多>>摘要：煤矿坚硬顶板工作面回采后形成的侧向悬臂梁结构导致邻近工作面回采巷道和煤柱处于高应力状态,使得邻近工作面回采巷道围岩矿压显现剧烈.本文提出了一种密集钻孔诱导形成非连续弱面弱化坚硬顶板的技术方法.根据察哈素煤矿31315工作面的工程地质条件,采用颗粒流数值计算软件PFC2D建立了数值计算模型,研究了密集钻孔周围的应力响应机制和裂缝扩展规律.研究发现,密集钻孔开挖后,钻孔周围岩体因受集中应力而出现渐进性破坏并形成以最小水平主应力方向为长轴,最大水平主应力方向为短轴的椭圆形卸压区.同时,当钻孔直径(D)由30 mm增加到133 mm时,卸压区面积比(λ)从0增加到6.42%,卸压区宽度比(μ)从11.55%增加到54.6%.当钻孔间距(L)从300 mm增加到700 mm时,λ从30.86%减小到9.74%,µ从63.9%减小到33.2%,表明采用较大的直径和较小的间距能够提高密集钻孔对坚硬顶板岩层的弱化程度及卸压效果.现场工业性试验结果表明,密集钻孔诱导形成的非连续弱面有效地弱化了顶板岩层的强度,促进了工作面回采后侧向悬臂结构及时垮落,优化了巷道围岩所处的应力环境,保证了工作面生产安全.本研究为煤矿坚硬顶板的控制方案提供了一种新的技术方法.

    密集钻孔非连续弱面切顶卸压回采巷道稳定性颗粒流数值计算软件(PFC2D)

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