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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。
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    低碱条件下糊精与钙离子协同作用对闪锌矿与黄铁矿浮选分离的影响

    刘润清翟启林文晓飞王长涛...
    2447-2455页
    查看更多>>摘要：闪锌矿与黄铁矿的浮选分离大多在高碱条件下进行，但这会导致药剂用量大、设备腐蚀严重等问题，为此，采用清洁高效的有机抑制剂糊精作为黄铁矿的抑制剂，通过矿物表面润湿性检测、吸附量测试以及红外光谱检测阐明糊精与矿物之间的作用机理，并利用浮选溶液化学理论分析钙离子、糊精与黄铁矿三者之间的吸附方式。研究结果表明:在弱碱性条件下，糊精单独作用时，对黄铁矿的抑制效果不佳，但加入钙离子后，糊精对黄铁矿的抑制作用显著增强;在弱碱性条件下，钙离子会以Ca(OH)+的形式强烈地吸附在黄铁矿表面，同时，Ca(OH)+与糊精之间也具有很强的吸附力，促进糊精在黄铁矿表面的吸附，从而加强了糊精对黄铁矿的抑制，实现闪锌矿与黄铁矿的浮选分离。

    闪锌矿黄铁矿糊精钙离子浮选分离

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    晶硅太阳能电池制备过程中硅渣和金刚石线切割硅废料的回收利用研究进展

    何乾范斌宋剑飞邹应萍...
    2456-2467页
    查看更多>>摘要：随着晶硅太阳能电池的快速发展，晶体硅片的需求大幅增加。晶体硅片在生产制备过程中，大量的硅以硅渣和金刚石线切割硅废料的形式流失。硅渣和金刚石线切割硅废料中硅的回收再循环利用对降低晶硅太阳能电池的成产成本、有效解决晶体硅片短缺以及环境污染等问题具有重要意义。本文通过对从硅渣和金刚石线切割硅废料中回收制备高纯硅的现有工艺和研究进展进行综述，对不同回收工艺的优势、缺陷以及改进措施进行分析，有助于研究人员选择合理的高纯硅回收策略，为晶硅太阳能电池产业的低成本、绿色可持续发展提供参考。

    晶硅太阳能电池硅渣金刚石线切割硅废料高纯硅回收

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    蛇纹石硫酸浸出液制备超细高纯氢氧化镁

    陈莹丽杨喜云童丽嵘朱静...
    2468-2477页
    查看更多>>摘要：以NH3·H2O沉淀硫酸镁溶液制备超细氢氧化镁，用NaOH脱硫得到超细高纯氢氧化镁，研究MgSO4浓度、NH3·H2O浓度、反应温度以及分散剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)添加量对氢氧化镁粒度与纯度的影响，分析添加剂的作用机理。研究结果表明:以蛇纹石硫酸浸出液为原料，用质量分数为10%的活性MgO悬浮液为沉淀剂，H2O2为氧化剂，控制终点pH为7。5，反应温度为80℃，能完全脱除浸出液中的Fe3+、Al3+、Cr3+、Ni2+、Co2+、Mn2+，得到纯净的硫酸镁溶液;采用直接沉淀法制备超细氢氧化镁最佳工艺条件，即反应温度为35℃，MgSO4浓度为0。15 mol/L，NH3·H2O浓度为4 mol/L，CTAB添加量为3%，在此最佳工艺条件下制备的氢氧化镁产品平均粒度为2 μm，氢氧化镁纯度大于98%;加入CTAB后，合成体系中氢氧化镁ζ电位由4。53 mV升高到15。40 mV，抑制了氢氧化镁颗粒间的团聚，粒度分布范围变窄;同时，氢氧化镁(001)与(101)晶面衍射峰强度之比I(001)/I(101)增大，优先在(001)晶面生长，得到晶形完整、呈六方片状、分散性好的晶体。

    CTAB超细高纯粒度氢氧化镁

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    氧化锌烟尘浸出液中和沉淀—浸出分离富集锗

    甄勇王梓澎邓志敢陆占清...
    2478-2489页
    查看更多>>摘要：湿法炼锌过程采用单宁沉锗回收锗的工艺，存在单宁消耗量大、单宁价格上涨导致锗回收成本高和单宁带入有机物对湿法炼锌系统产生不利影响等问题，本文以含锗氧化锌烟尘浸出液为原料，利用工业氧化锌烟尘为中和剂，开展中和沉淀—浸出分离富集锗的工艺研究。研究结果表明:通过两段逆流中和沉淀制备中和锗渣，在一段中和温度为45℃、时间为2。0 h、pH为4。0～4。5，二段中和温度为45℃、时间为1。5 h、通氧速率为60 L/h、pH为5。0～5。2的条件下，所得中和锗渣中锗的质量分数为1。34%，沉锗后液中锗的质量浓度为1。98 mg/L，锗沉淀率达99%以上;在浸出温度为150℃、时间为4。0 h、氧分压为0。7 MPa、终点硫酸质量浓度为30 g/L的条件下，中和锗渣中的锗、铁、砷和硅的浸出率分别为86。54%、23。74%、54。41%和10。53%，氧压浸出液中锗的质量浓度为1。80 g/L;与含锗氧化锌烟尘浸出液相比，氧压浸出液中锗的质量浓度为原液中的9。06倍，锗铁的质量浓度比由0。05提升至1。18、锗砷的质量浓度比由0。34提升至3。11、锗硅的质量浓度比由1。26提升至7。65;在浸出温度为90℃、时间为2。0 h、终点硫酸质量浓度为100 g/L的条件下，氧压浸出渣中的锗浸出率提升至95。31%。

    中和沉淀氧压浸出富集锗分离除杂

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    水生环境中藻菌互作与藻类群落动态变化机制研究进展

    胡婷婷张可佳金莎岑程...
    2490-2503页
    查看更多>>摘要：水中藻类生物量的爆发性增长会破坏水体水质，对水生态系统稳定及人类健康造成危害，环境因素和生物因素共同影响着藻类生物量及群落组成。本文从微生物的角度出发，概述了藻际环境中细菌、真菌和古菌的多样性特征，阐述了藻菌之间建立的共生、共栖、竞争及溶藻的生态关系。微生物可以通过一系列营养物质和生长因子的交换促进藻类生长，也可以通过竞争生境中的营养物质或分泌溶藻化合物等方式抑制藻类生长。现阶段关于藻类群落动态变化的研究大多局限于环境因素的驱动作用，而忽视了生物因素的影响。阐明藻菌之间的相互作用有助于深入解析藻类群落时空演替特征，构建藻类群落动态变化的生态驱动机制，从而为藻华的可持续防控提供科学依据。

    藻类群落微生物藻菌互作群落动态

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    PRB颗粒填料对Cd2+的吸附特征及其孔隙结构动态演变规律

    江杰王树飞罗豪豪苏建...
    2504-2515页
    查看更多>>摘要：以PRB复合颗粒填料(CGF)开展动态吸附试验，探究其对Cd2+的动态吸附规律与主要影响因素;借助可视化手段与孔隙网络模型(PNM)，探究吸附前后CGF的几何特征与孔隙结构演变规律，明确填料消蚀与孔隙堵塞的动态平衡关系。研究结果表明:当泵速为10 r/min、质量浓度为50 mg/L时CGF的平衡吸附量最大，达到了1。81 mg/g;泵速对穿透曲线的影响最大，且低流量更有利于CGF对Cd2+的吸附。吸附后孔隙率提高了7。79%，分形维数最多下降了7。95%，孔隙堵塞对分形维数影响较大;CGF溶蚀降低了表面积与平均等效直径，但球度在1。4～1。6范围的颗粒占比提高到75。9%。吸附后平均配位数由10。43降低至8。65，降低了17。07%;同时参与配位的"棍体"与"球体"数量分别降低了43。28%与31。63%。CGF消蚀导致动态柱中部发生堵塞，降低了孔隙与喉道的连接，但并未出现"实质性"堵塞，PNM仍保持良好的连通性能。

    可渗透反应墙(PRB)动态吸附填料消蚀孔隙堵塞最大球算法

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    直射喷嘴结构对超低温氮气射流温度和速度的影响

    何奇汭杨东
    2516-2526页
    查看更多>>摘要：液氮冷却低温切削是实现钛合金等难加工材料的绿色、高质量加工的有效手段之一。为实现面向超低温氮气射流过程温-速控制的喷嘴结构优选，采用数值模拟结合实验研究的方法，探析锥直型喷嘴入口直径D、出口直径d、收缩角α0以及长径比l/d对出口射流场温-速分布的影响规律。研究结果表明:存在一核心结构场使得场内射流速度和温度与喷嘴出口处的一致，而核心结构场外速度衰减幅值与温升幅值随出口直径d增加而减小。在实验条件下，当d从2。0 mm增至4。0 mm时，射流速度衰减幅值自386。3 m/s降至40。1 m/s，射流温升幅值自92。7 K降至41。1 K;射流速度核心区长度sn1和射流温度核心区长度sn2与d呈线性正相关，且sn1的变化率为sn2变化率的1。4倍;相较于l/d，d对出口轴心射流速度um的影响更显著。随着d从2。0 mm增至4。0 mm，um降低了74。9%;随着长径比l/d从1增至4，um增加了3。2%，表明减小喷嘴出口直径和增大长径比有利于提高锥直型出口射速。

    超低温氮气射流直射喷嘴结构射流核心区长度轴心射流速度数值模拟

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    核电用钢淬火过程温度场-组织场数值模拟及试验研究

    陆书萌万莉郑善举李萌蘖...
    2527-2537页
    查看更多>>摘要：为获得SA508Gr。4N钢末端淬火过程中温度场及组织场的变化规律，通过对非线性有限元模拟软件进行二次开发，建立SA508Gr。4N钢末端淬火过程中的温度-组织耦合的有限元模型，并通过实验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明:所建立的温度-组织耦合模型计算结果与实验结果吻合良好，温度场的变化主要受综合换热系数影响;组织场模型适用于扩散型和非扩散型相变组织与维氏硬度的预测。随淬火端面的距离增大，试样组织呈现出由完全马氏体相到马氏体+贝氏体混合相的变化，维氏硬度逐渐降低，与温度-组织耦合模型计算得到的组织、硬度变化规律一致，因此，本文所提模型可以用于预测SA508Gr。4N钢末端淬火过程中温度场及组织场变化规律。

    数值模拟有限元法末端淬火SA508Gr.4N钢

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    复杂工况条件下刮板输送机永磁半直驱系统机电耦合特性研究

    崔红伟苏兴涛师理智廉自生...
    2538-2551页
    查看更多>>摘要：提出一种由永磁同步电机和行星减速器组成的刮板输送机永磁半直驱系统。基于Adams和Matlab/Simulink搭建刮板输送机机械系统多体动力学模型和永磁半直驱控制系统模型，完成机电耦合系统的联合仿真。对刮板输送机空载、轻载和重载等多种工况进行仿真分析，得到各工况下永磁电机的输出特性和刮板输送机的动力学特性。研究结果表明:永磁半直驱系统能够实现低速大扭矩的快速输出，转速输出波动小，转矩输出具有良好的跟随性;永磁半直驱系统具有良好的启动性能和传动平稳性。刮板输送机机头转速、链环速度、链条张力在链轮多边形效应影响下呈周期性波动，受多边形效应影响链环在啮合过程中发生滑移，使得接触力呈波动变化，负载转矩和链条张力的波动随负载增大而加剧，随链轮转速增大而增大。

    刮板输送机永磁同步电机半直驱系统机电耦合动力学特性

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    考虑中心距变化的齿轮接触应力计算方法

    汪红兵冯世成尹来容胡波...
    2552-2566页
    查看更多>>摘要：齿轮制造/安装误差和轴承径向间隙导致齿轮中心距变化，改变齿面的接触特征，影响齿面的磨损和疲劳寿命。本文基于考虑制造/安装误差和轴承径向间隙影响的2种齿轮中心距模型，结合赫兹接触理论和齿轮啮合原理，建立了考虑中心距变化的齿面接触应力计算模型，并通过将该模型所得结果与有限元接触模型结果对比，验证所提出模型的准确性。此外，进一步研究了齿轮中心距变化对齿面接触应力的影响。研究结果表明:随着实际中心距的增大，本文模型结果与有限元模型结果的误差减小。随着齿轮中心距的增大，单齿对啮合区沿啮合线方向左移，齿面接触应力减小，但齿轮重合度也减小。因此，合理控制齿轮中心距变化对齿面接触性能的提升具有重要意义。

    齿轮中心距接触应力制造/安装误差轴承径向间隙

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