复合材料干压成型虚拟仿真实验的创新与实践

论文以郑州大学材料科学与工程专业的必修课“综合实验”课程中的“复合材料干压成型虚拟仿真实验”为例,围绕虚拟仿真实验的背景、意义和作用,以及所开发的复合材料干压成型虚拟仿真实验原理、知识点、核心要素仿真设计、教学特色、系统构架、考核方式及建设成效等,多方面阐述了虚拟仿真实验教学的创新与实践。

科技成果转化导向下欧盟关键原材料发展体制机制剖析及启示

受国际政治经济关系与领域技术变革的双重影响,关键原材料供应的安全与创新成为世界各国关注的焦点。欧盟制定了以科技成果转化为导向的原材料发展体制机制,为欧盟内部带来了巨大的经济﹑社会和环境效益,其发展路径﹑组织模式对于我国关键原材料供应具有一定的借鉴意义。通过对欧盟创新与技术研究院原材料(European Institute of Innovation&Technology Raw Materials,EIT-R)知识和创新社区的体制机制﹑科技成果转化体系及路径进行深度剖析,得出EIT-R具有战略目标明确﹑组织机构透明﹑转化模式高效﹑转化可持续等特点。最后针对我国原材料发展现状,提出我国关键原材料领域在国家层面的战略布局导向与组织实施的战术落实建议,以期建立科技成果为导向的关键原材料新型举国创新体制机制。

赤泥中稀土提取与分离技术研究进展

稀土元素被誉为“工业维生素”,具有优异的磁、光、电性能。随着新能源汽车等新兴行业对稀土需求量的不断增加,稀土资源日益紧缺,从二次资源中回收稀土已成大势所趋。作为一种重要的二次资源,赤泥的产量高、堆存量大、稀土含量较高。本文介绍了赤泥中稀土元素的赋存状态,概述了从赤泥中提取分离稀土元素的湿法浸出工艺和火法-湿法联合工艺;介绍了溶剂萃取法和离子交换法两种分离工艺的研究现状,对比分析了不同处理工艺的优缺点,并通过比较不同工艺的优劣,指出降低回收成本、提高环境效益是未来赤泥资源化利用研究的重要方向。

钼尾矿中有价矿物综合回收研究进展

钼尾矿的大量堆积,不仅造成了严重的资源浪费,还对生态环境造成了极大不利影响。钼尾矿的综合回收利用不仅可以实现资源价值最大化,还有助于经济社会的可持续发展。对钼尾矿中钼的回收工艺进行了总结和对比分析,对钼尾矿中的伴生有价金属如钨、铜、铁等以及非金属矿如长石、石英、方解石、白云石等的综合回收技术进行了综述,并对综合回收技术的发展方向进行了展望。

基于亚稳态液膜空化的长程疏水力作用机制

疏水力作为胶体物理化学及生物大分子体系中重要作用力,具有典型的多尺度作用程特征,其中亚稳态液膜空化气泡桥接诱发长程疏水力和固液界面水分子重排熵效应诱导短程疏水力假说占据着当前学术主流,但仍缺少系统理论研究.为进一步阐明基于亚稳态液膜空化的长程疏水力作用机制,借助原子力显微镜(AFM)及分子动力学模拟对全氟辛基三氯硅烷疏水化颗粒与表面间长程疏水力进行了系统研究.AFM力测试结果表明:长程疏水力作用程随接近次数增加而逐渐增大并逐渐趋于稳定,第十次接触时进针曲线跳入黏附距离达到502.01 nm,退针曲线中观察到了预示空化气泡毛细桥断裂的台阶.此外,发现经典毛细力数学模型可以较好地拟合进针曲线,通过计算得到毛细桥体积约为0.30μm^(3),从理论角度直接验证了亚稳态液膜空化气泡毛细桥的存在.进一步借助GROM ACS(GROningen M A chine for Chemical Simulations)大尺度牵引分子动力学模拟从分子尺度探索疏水颗粒分离过程中空化气泡毛细桥产生、演化过程与力学行为的内在关联机制,结果表明:疏水颗粒从基板表面跳出分离瞬间,产生的局部压降吸引氮气分子向液膜内部扩散从而形成空化气泡毛细桥,同时,在毛细桥断裂时刻在计算弹簧势力曲线中观察到了力跳跃行为.最后研究了溶液气体含量对长程疏水力的影响规律,发现气体分子含量和空化气泡毛细桥体积增长速率与毛细桥拉伸断裂长度呈现正相关关系,进一步表明了长程疏水力的气体浓度依赖效应.基于亚稳态液膜空化的长程疏水力作用机制的揭示有助于进一步完善胶体物理化学及生物大分子间相互作用理论体系,同时对调控实际矿物浮选过程具有重要指导意义.

矿物表面解离度分析技术发展综述

矿物解离程度显著影响浮选分离效率,矿物在颗粒表面解离行为的精准解析是实现浮选过程高效调控的前提。总结了矿物加工领域常见的矿物表面解离度分析方法:基于扫描电子显微镜(SEM)的2D解离度分析、2D解离度的体视学修正和3D解离度分析方法(X射线显微断层扫描成像技术)。2D解离度分析方法应用于低解离度粗粒连生体时存在体视学偏差,并且复杂共伴生颗粒的2D矿物解离度体视学修正仍面临挑战。2D解离分析适用于矿物单体解离或者高度解离的传统浮选处理的细颗粒,而对于矿物解离度较低的粗颗粒,3D解离度分析不存在体视学偏差,可提供更准确的表面解离度分析结果。

电子级磷酸的制备工艺及研究进展

电子级磷酸是晶圆、薄膜液晶显示器生产不可或缺的关键清洗和蚀刻材料,随着芯片产业高端化发展,对电子级磷酸的要求越来越高。介绍了电子级磷酸的应用领域、质量标准和检测方法,综述了电子级磷酸的制备工艺及研究进展,阐述了相关方法的原理及优缺点,对我国电子级磷酸的研究与开发提出了建议。

金尾矿综合回收技术研究进展

金矿选别过程中产生的尾矿量逐年上升,长期堆存不仅会占用大量土地资源,还会对环境造成污染,且金尾矿中还残留了金、钨、铁等有价金属矿物以及石英、长石、重晶石等非金属矿物,具有较高的回收利用价值,因此金尾矿的综合回收利用是金矿资源绿色高效开发的重要内容。综述了金尾矿中有价金属矿物(金、铁、钨、锌等)和非金属矿物(石英、长石、绢云母、重晶石等)的回收工艺、药剂种类及药剂制度,指出了各种矿物回收中存在的问题。未来应结合计算机技术加强新型浮选药剂的设计与开发,持续优化工艺流程,提高综合回收率,以实现金尾矿资源的最大化利用。

锌电积用阳极材料Pb-Ag/PbO电化学性能研究

研究了PbO附着于Pb-Ag极板表面对电极电化学性能的影响,通过一步电沉积法获得了Pb-Ag/PbO、Pb-Ag/PbO-Co、Pb-Ag/PbO-Mn、Pb-Ag/PbO-Co-Mn 4种复合阳极。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对电极表面形貌和结构进行表征。在模拟锌电积体系中,采用循环伏安曲线(CV)、阳极极化曲线、电化学交流阻抗谱(EIS)对电极电化学性能进行了测试。结果表明:PbO呈片状团聚型结构,Co和Mn掺杂后PbO晶粒被细化,利于活性位点的充分暴露;相对于Pb-Ag电极,沉积电极亲水性有效改善,利于多相反应的发生;相对于Pb-Ag阳极,PbO镀层阳极(包含Co、Mn掺杂电极)具有一定的OER催化活性和更好的耐腐蚀性,在锌电积中展现出较低的槽电压。

硫化铜钼矿浮选分离抑制剂研究进展

铜钼是重要的有色金属,对战略性新兴产业发展具有重要作用。硫化铜钼矿是铜钼金属的主要来源,其中黄铜矿和辉钼矿共伴生关系紧密且可浮性相近,两者的浮选分离一直是矿物加工领域的难题和研究重点。硫化铜钼矿常用的浮选分离工艺有“抑铜浮钼”和“抑钼浮铜”两种,分别通过添加黄铜矿抑制剂或者辉钼矿抑制剂来扩大黄铜矿和辉钼矿可浮性差异,进而实现两者的深度分离。近些年来,黄铜矿无机抑制剂如氰化物类、诺克斯类药剂因环保和安全问题已被严禁使用,目前在工业上使用较多的是硫化钠类抑制剂。与此同时,黄铜矿有机抑制剂的开发和研究逐渐增多,巯基类、硫脲类、羧酸类等小分子抑制剂和生物大分子、聚合物类抑制剂都被广泛关注。除此之外,使用臭氧、次氯酸盐、过氧化氢等氧化剂或电催化氧化、加热氧化等手段来预处理抑制黄铜矿的研究也逐渐增多。对于辉钼矿来说,常用的抑制剂有木质素磺酸盐、果胶、卡拉胶、O-羧甲基壳聚糖、黄腐酸等。详细总结了目前已报道的黄铜矿无机抑制剂、黄铜矿有机抑制剂、黄铜矿组合抑制剂、黄铜矿氧化剂及氧化手段和辉钼矿抑制剂,并对它们的作用机理和优缺点进行了对比分析。黄铜矿无机抑制剂虽然药效较好,但用量和对环境危害较大;黄铜矿有机抑制剂虽然也有很好的选择性抑制效果,但复杂的生产工艺和昂贵的生产成本严重限制了其工业化应用;相比之下,氧化预处理在“抑铜浮钼”工艺中具有很大的应用前景,但仍需寻找开发更绿色、低耗的氧化方法。辉钼矿抑制剂一般为一些有机大分子,其中含有的大量亲水官能团会使得药剂在浮选过程中丧失选择性,因此辉钼矿抑制剂的设计可以考虑从与其表面吸附的特异性离子进行作用入手或基于辉钼矿晶面的各向异性,设计开发与辉钼矿“棱面”暴露的钼原子具有选择性作用的抑制剂。抑制剂是黄铜矿和辉钼矿浮选分离的关键所在,新型抑制剂的设计开发对于整个铜钼分选行业的绿色可持续发展具有重要意义。

从含砷废水中除砷工艺研究进展

概述了含砷废水来源及危害,综述了近年来从含砷废水中去除砷的工艺发展研究现状,主要包括吸附法、电絮凝法、化学沉淀法、生物法、电化学高级氧化法的优缺点,以期为含砷废水的高效处理提供思路,促进含砷废水脱砷技术的发展。

烷基硫酸盐捕收剂对菱镁矿和白云石的浮选性能研究

白云石是低品质菱镁矿中主要的含钙杂质,但是白云石与菱镁矿的晶体结构相似、组成相近,导致钙镁矿物浮选分离困难。开发新型高效脱钙捕收剂是提高白云石与菱镁矿分离效率的主要手段。基于此,探索性地将十二烷基硫酸钠(SDS)作为白云石的捕收剂进行钙镁分离,考察了矿浆pH值、SDS浓度以及可溶性离子Ca^(2+)、Mg^(2+)和Fe^(3+)对菱镁矿与白云石浮选性能的影响,结果表明:在SDS浓度为20×10^(-5)mol/L、矿浆pH值为10时,白云石与菱镁矿有较好的浮选分离效果。Ca^(2+)和Mg^(2+)对菱镁矿与白云石均有抑制作用,对两种矿的浮选性差异影响较小。Fe^(3+)对白云石的抑制作用较小,对菱镁矿的抑制作用较大,有利于两种矿的浮选分离。FTIR与Zeta电位结果表明,SDS在白云石表面的吸附量远远大于在菱镁矿表面的吸附量,且Fe^(3+)可以促进SDS在白云石表面的吸附,抑制SDS在菱镁矿表面的吸附,从而增大白云石与菱镁矿间的可浮性差异。

菱锌矿表面强化硫化技术及机理研究

以主要氧化锌矿物菱锌矿作为研究对象,研究了硫化温度、铜离子活化、低pH条件硫化等多种方式对菱锌矿硫化程度的影响,并揭示了水洗除去表面的过量的高浓度硫化钠对氧化锌矿硫化浮选效果的影响。在以上基础上,利用分析检测手段对氧化锌矿强化硫化反应机理进行了探究,得到以下结论:1)硫化时加入铜离子可以改善菱锌矿纯矿物的回收率;2)以用量为1×10^(-3)mol/L的硫化钠作为硫化剂时,在没有除去溶液中过量硫化钠时,菱锌矿几乎没有得到有效浮选,表明溶液中残存的高浓度硫化钠对浮选过程起抑制作用,水洗除去溶液中过量硫化钠后可以提高菱锌矿回收率;3)酸性条件下进行氧化锌矿硫化有助于提高氧化锌矿浮选回收率,在弱酸性条件下强于强酸性条件;4)提高硫化温度可以提高菱锌矿硫化效果。通过XRD分析表明,硫化反应生成物结晶度很低,XPS分析表明,加入硫化钠硫化时有硫化锌生成,并且随着温度升高菱锌矿表面硫化锌含量增加。红外光谱分析表明,铜离子强化了丁基黄药与菱锌矿的吸附作用。