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期刊信息/Journal information
中南大学学报（自然科学版）
中南大学
中南大学学报（自然科学版）

中南大学

黄伯云

月刊

1672-7207

zngdxb@csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学校内

中南大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Central South University（Science and Technology)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中南大学主办的一本以有色金属和稀有金属为主的综合性学术刊物，主要刊登地质采矿、矿物工程、有色冶金、材料科学与工程、机械工程、自动控制工程、计算机科学、应用数理化等方面的学术论文和科研成果，可供有关高等院校师生，研究院研究人员、厂矿企业及地质队工程技术人员在教学、科研和生产工作中参考。
正式出版
收录年代

    羟肟酸捕收剂的结构优化及应用研究进展

    邓朝政程永彪付君浩曾礼强...
    2061-2073页
    查看更多>>摘要：羟肟酸作为传统的阴离子型螯合捕收剂，被广泛用于氧化矿物、稀土矿物的浮选。近年来，随着浮选药剂分子设计理论的发展和对浮选药剂作用原理的深入研究，越来越多的新型羟肟酸捕收剂被开发并用于矿物浮选。羟肟酸捕收剂由极性基团和非极性基团组成，通过优化这2种基团的结构可强化捕收剂浮选性能。对于极性基团，可以通过引入羟肟基团、含氮基团以及硫醚基团进行优化;对于非极性基团，可以通过选择合适的烃链结构、引入亲电子或送电子基团进行优化。金属基羟肟酸配合物与矿物表面有2种作用模型，分别是预先吸附活化浮选模型、金属离子界面预组装模型。

    羟肟酸矿物浮选分子结构设计金属离子配合物

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    木质素磺酸钠在锂辉石与脉石矿物低碱度浮选分离中的作用

    崔曼胡阳邓朝政王毓华...
    2074-2083页
    查看更多>>摘要：在自然pH(pH为8～9)条件下，采用油酸/十二烷基三甲基氯化铵(即季铵)阴阳离子混合捕收剂，研究木质素磺酸钠对3种矿物(锂辉石、长石和石英)浮选及分离行为的影响，并借助接触角测试、吸附量测试、红外光谱分析及密度泛函理论(DFT)计算探讨药剂的作用机理。研究结果表明:木质素磺酸钠对3种矿物的抑制作用具有明显的选择性，是低碱度条件下锂辉石与脉石矿物浮选分离的有效抑制剂;木质素磺酸钠在石英、锂辉石和长石表面的吸附量依次减小;油酸/季铵与木质素磺酸钠在锂辉石、长石和石英表面存在竞争吸附，油酸/季铵在锂辉石表面的吸附强于木质素磺酸钠的吸附，在长石与石英表面的吸附则弱于木质素磺酸钠的吸附。因此，木质素磺酸钠作为一种高效的有机抑制剂，在锂辉石及其脉石矿物低碱度浮选中具有重要的作用。

    锂辉石浮选低碱度有机抑制剂密度泛函理论

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    天然气铝熔炼炉内料堆熔化过程数值模拟与堆料高度优化研究

    闫红杰谢环宇吴克伍东玲...
    2084-2091页
    查看更多>>摘要：以天然气铝熔炼炉中铝料的熔化过程为研究对象，通过VOF模型捕捉气液界面，采用Enthalpy-Porosity模型描述固液相变过程，对二维截面铝料熔化的非稳态过程进行数值模拟，研究铝料在熔化过程中的流动与传热行为，并对堆料方式单因素的影响进行分析。研究结果表明:在熔炼过程的前中期，熔化后的铝液累积在熔池烟气入口侧，导致已熔融铝液凝固;在铝料高度分别为2。94、2。64、2。34和2。04 m时，熔化速率随时间均呈现先减小后增大的规律;当料堆高度为2。64 m时，熔化时间最短，为3 199 s，铝料平均温度最低，比基准工况下的平均温度低50 K，可以有效防止上层铝液过热，减少氧化造成的铸损。

    天然气铝熔炼炉数值模拟熔化堆料方式

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    熟化银精矿氧压强化酸浸行为研究

    刘强李存兄顾智辉李倡纹...
    2092-2105页
    查看更多>>摘要：考虑到浮选银精矿极具回收价值及现有处理工艺存在不足，本文提出了浓硫酸熟化-氧压酸浸的工艺路线。首先，以湿法炼锌过程产出的浮选银精矿为对象，利用浓硫酸的强氧化性破坏浮选残留有机药剂矿物包裹体;其次，利用加压湿法冶金独特的技术优势，氧化溶解低价金属硫化物;最后，重点研究了工艺过程原理及氧压酸浸过程中Zn、Cu、In的浸出行为及浸出渣中物相演变规律。研究结果表明:银精矿颗粒表面残留浮选药剂的P—O、—OH极性基团被浓硫酸氧化破坏，避免产生水化膜及矿物包裹体，促进有价元素的高效浸出;在高温氧化性条件和Fe3+/Fe2+变价离子对的助浸作用下，银精矿物相组成由闪锌矿(ZnS)、锌铁尖晶石(ZnFe2O4)、雌黄铁矿(FeS)、氯化亚铜(CuCl)为主，转变为以单质硫(S8)、铁矾(MeFe3(SO4)2(OH)6，Me:1/2Pb、Na、K)为主，并残留少量的闪锌矿(ZnS);适当提高反应温度和初始质量浓度可促进Zn、Cu、In的浸出，但温度过高会加剧铟铁共沉淀问题，降低锌、铟的浸出率，而质量浓度过高会降低氧气对ZnS及Fe2+的氧化能力，抑制银精矿的溶解;延长反应时间、提高液固比均有利于银精矿的解离浸出;增大氧分压可以加强Fe3+的氧化能力，促进对ZnS及ZnxFe(1-x)S的氧化作用，有利于银精矿的溶解。在反应温度为155℃、初始质量浓度为160 g/L、反应时间为180 min、氧分压为0。8 MPa、液固比为7 mL/g的氧压酸浸条件下，银精矿中Zn、Cu、In的浸出率分别为94。84%、98。36%和91。13%，浸出渣中铅、银的富集率分别达2。88%和7 754 g/t。

    浮选银精矿浓硫酸熟化水化作用氧压酸浸浸出率

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    基于蜂窝仿生流场的质子交换膜燃料电池的性能研究及优化

    张凌云赵雷卢家鹏陈辉...
    2106-2116页
    查看更多>>摘要：为了增强质子交换膜燃料电池(PEMFCs)内部燃料分布的均匀性与水管理能力，本文研究了一种新型的基于仿生结构的蜂窝仿生流场。首先，根据蜂窝结构特征，搭建出三维多相流非等温几何模型并确立PEMFC的数学模型;其次，采用计算流体动力学Fluent软件对模型进行无关性与有效性验证，并对蜂窝仿生流场和常规平行流场的电池性能和燃料分布进行了模拟分析;最后，对比极化性能、气体流速分布、燃料与液态水组分浓度和电流密度分布，验证了蜂窝仿生流场设计的有效性。研究结果表明:采用蜂窝仿生流场的电池峰值功率密度比常规平行流场高15。6%，其内部水管理能力和燃料分布均匀性均强于平行流场;左端进气的蜂窝仿生流场比采用上端进气的蜂窝仿生流场在气体通路内具有更均匀的气体压力，可有效避免流道内产生局部涡流，其峰值功率密度可以达到0。393 3 W/cm2。

    质子交换膜燃料电池蜂窝仿生流场压降水管理

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    退役晶硅光伏组件中材料物质回收技术现状分析与建议

    王魁李金惠刘丽丽
    2117-2128页
    查看更多>>摘要：退役晶硅光伏组件中同时存在有价值的和对环境有害的材料物质。焚烧和填埋的方式处理退役晶硅光伏组件是不适当的，这不符合光伏技术作为绿色清洁能源技术的理念。反之，将退役晶硅光伏组件中含有的材料物质回收再利用则会带来环境和经济效益，有利于光伏行业的可持续发展。以实现退役晶硅光伏组件中材料物质的高值回收为目标，本文通过综述国内外相关文献，总结分析组件中不同材料物质的现有回收技术的优点和缺点，在此基础上，提出退役晶硅光伏组件中材料物质综合回收的技术路径。基于晶硅光伏组件的结构和材料特性，按照一定的程序组合使用物理处理、热处理、化学处理方法实现组件中不同材料物质的高值回收。首先，通过简单拆卸回收铝边框和接线盒。其次，通过热辅助物理剥离回收高值玻璃和纯度较高的背板，然后热解EVA以回收其中蕴含的能量。第三，通过湿法冶金或火法冶金处理硅电池碎片和焊带，回收其中的硅和金属元素。这些建议为光伏行业开发低成本、绿色、高效的退役晶硅光伏组件回收工艺提供了参考。

    退役完整光伏组件破碎光伏组件晶硅回收材料物质

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    基于发光细菌法的钙镁钾离子的单一及联合毒性效应评价

    王丹周彦宏李珊珊延卫...
    2129-2142页
    查看更多>>摘要：采矿、农业和工业排放等人类活动加剧了淡水生态系统的盐碱化，但与盐碱化相关的毒性评价仍处于研究阶段。为了进一步阐明盐碱化相关离子的生物毒性效应，以明亮发光杆菌T3菌为供试菌株，考察了与盐碱化相关的阳离子Ca2+、Mg2+、K+的单一及二元混合物的毒性效应区间和毒性兴奋刺激效应区间，并基于发光损伤和氧化应激2个方面探究了3种阳离子及其二元混合物的毒性机理。研究结果表明:在单一毒性工况下，Ca2+、Mg2+毒性相近，抑制发光亮度一半时的浓度即半数效应浓度(EC50)分别为335。5 mmol/L，333。3 mmol/L，K+的毒性响应与Mg2+、Ca2+不同，T3菌对K+表现出很高的耐受性;3种单一阳离子及二元混合物实验组均出现了毒性兴奋效应(Hormesis)，但刺激响应及相应的浓度区间不同，联合毒性具有组分和浓度比依赖性，二元混合毒性由高到低的顺序为Ca2+-Mg2+、Ca2+-K+、Mg2+-K+，Ca2+的存在会增加混合物的毒性;Ca2+-Mg2+二元混合物诱发氧化应激，产生毒性协同作用，二元混合物中K+的存在减弱了氧化应激，降低了联合毒性，部分表现出拮抗作用。

    毒性兴奋刺激效应拮抗协同独立作用模型氧化损伤

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    基于地理最优相似性的土壤重金属镉含量空间预测

    廖秀英王波余昕梁继...
    2143-2152页
    查看更多>>摘要：以地理相似性定律为基础，利用野外采集的40个土壤样本数据，结合环境辅助变量构建地理最优相似性(GOS)模型，对研究区域重金属镉含量及其空间分布进行预测研究，并将预测结果与偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)和通用克里格(UK)模型的结果进行对比分析。研究结果表明:研究区内土壤样本镉质量分数均值(0。432 mg/kg)比背景值大，接近中度污染水平(污染指数为2。18)，区域土壤生态环境受到一定的威胁;GOS预测结果的决定系数为0。668，均方根误差和平均绝对误差分别为0。096和0。080，在4个预测模型中表现最佳;区域重金属Cd质量分数从东北部向西南部递减，高值分布于河流沿岸和人类活动密集区域，反映出人类活动是导致研究区内土壤重金属分异的主要因素。

    地理相似性土壤属性重金属Cd空间预测

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    有机凝胶肌电电极制备及其在动态手势识别的应用

    张建寰徐益鑫邓连钧徐周毅...
    2153-2161页
    查看更多>>摘要：为了解决传统肌电电极与皮肤贴合度不佳，易造成运动伪影的问题，本文提出一种高离子导电、良好自黏附的有机凝胶作为电极检测肌电信号，并将其应用于动态手势动作的识别。首先，采用物理交联与化学交联结合的互贯穿网络结构，在生物相容性的聚丙烯酰胺/海藻酸钠体系中加入单宁酸、氯化钠和甘油，获得聚丙烯酰胺/海藻酸钠/单宁酸有机凝胶;其次，测试制备的有机凝胶力学、导电及黏附等性能，并将其作为皮肤表面电极进行肌电信号的检测;最后，使用卷积神经网络算法将其应用于动态手势动作的识别。研究结果表明:制备的有机凝胶具有低弹性模量以及可逆自黏附能力，可实现与皮肤的保形黏附;有机凝胶具有7。7 kPa的弹性模量、310%的伸长率、2。81 mS/cm的离子导电率，并具有良好的自黏附性能以及可降解性，能够获得17。14 dB信噪比的高质量肌电信号，能够有效识别不同界面操作的动态动作及手语手势，平均识别率分别达95。04%和98。67%。该有机凝胶电极具有高信噪比，可有效识别动态手势，在人机交互、机器人遥操作领域具有广阔的应用前景。

    肌电信号有机凝胶柔性电极动态手势识别

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    深基坑桩-撑-土组合支护结构的受力特性与优化设计

    林宇亮程勇刘玮王斌...
    2162-2174页
    查看更多>>摘要：依托某高层建筑深基坑工程，通过现场试验获得不同施工阶段组合支护结构及基坑关键部位的变形规律。基于土体硬化模型建立深基坑组合支护体系的三维数值模型，对基坑开挖施工进行全过程模拟，分析支护结构体系的桩身弯矩、桩身位移和土压力分布规律。针对反压土的顶宽、高度、坡度以及斜支撑的间距、直径等影响因素设计正交试验，对围护桩受力变形的影响参数进行敏感性分析，并提出优化建议。研究结果表明:围护桩最大位移与最大正弯矩随反压土顶宽、高度、斜支撑直径的增大而减小，随着反压土坡度、斜支撑间距的增大而增大。桩身变形影响因素敏感性从大至小依次为反压土坡高、顶宽、反压土坡度、斜支撑间距和斜支撑直径;对组合支护体系进行设计时，建议在确定土坡自稳角度的前提下，尽量增大反压土土坡高度。

    基坑工程组合支护结构反压土斜支撑受力特性优化设计

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