中国稀散金属矿资源概况

中国稀散金属资源丰富,在全球占有重要的战略地位。对中国542处矿产地(包括759个矿床/点)的稀散金属资源调查数据分析表明,目前中国已查明稀散金属资源储量102.82万t,其中,镓矿44.65万t,锗矿1.39万t,铟矿2.52万t,铊矿2.96万t,镉矿47.12万t,硒矿2.56万t,碲矿1.53万t,铼矿893.00 t。中国稀散金属资源具有如下特征:①分布广泛,但主要集中在西南地区、中南地区和华北地区,云南、河南、广西、内蒙古、山西、贵州、广东等是稀散金属资源较丰富的省(区);②独立矿床极少,但资源储量占到全国稀散金属资源总量的6.64%;③矿床规模以中、小型为主,但大型矿床和超大型矿床资源储量占全国稀散金属资源总量的80%以上;④主要伴生在铅锌多金属矿、铝土矿和煤矿中,3类矿床中的稀散金属资源储量占全国稀散金属资源总量的80%左右;⑤总体综合利用率较低。中国镓、锗、铊资源的储备充足,但硒、碲、铼、铟、镉资源相对缺乏。

试论稀散金属矿产与新质生产力

稀散金属(锗、镓、铟、铊、铼、镉、硒、碲)并不被社会大众所熟悉,但在我国却属于优势矿产资源。稀散金属在传统产业中的用途比较局限,用量也不大,有的金属全世界一年也就用十几吨。但是,这8种金属个个“身怀绝技”,对战略性新兴产业和未来产业至关重要。比如,镓在液态金属、锗和铟在电子工业、镉在军工领域、铼在战机发动机、碲和硒在光电产业、硒和铊在生物医学领域都具有不可限量的发展潜力。战略性新兴产业和未来产业又是国际竞争的关键环节和焦点领域,需要新质生产力来支撑。加快形成与稀散金属密切相关的新质生产力,是实现高质量发展、构建新发展格局的重要路径,也是保障国家经济安全的客观需要。稀散金属也是我国矿产资源领域安全保障体系的重要组成部分。因此,加强对稀散金属矿产资源的勘查、开发与管理,理清稀散金属与新质生产力之间的内在逻辑,探索关键矿产找矿工作部署的战略构想,通过创新引领,加快新一轮找矿突破战略行动的实施步伐,加深社会各界对于稀散金属重要性的认知程度,鼓励全社会加大地质找矿投入的力度,对于保障能源资源安全、增强发展新动能具有重要的意义。

分离多环芳烃用于超稠油掺稀降黏的研究

针对炼油厂催化裂化柴油大量过剩和芳烃含量过高等问题,结合稠油掺稀降黏开采掺稀比高、稀油资源紧缺的现状,从催化裂化柴油中萃取分离多环芳烃,用于超稠油掺稀降黏研究。对多环芳烃萃取进行正交试验,在筛选出的最佳操作条件(萃取温度为45℃、萃取时间为5 min、相分离时间为5.5 min和剂油体积比为1.4)下,多环芳烃产品收率为29.87%、芳烃质量分数高达99.07%。在掺稀比均为0.10时,多环芳烃和塔河稀油的掺稀降黏量率分别为94.20%和68.58%。拟合计算结果表明,多环芳烃用量仅为塔河稀油的16.32%时,即可达到塔河油田稠油掺稀降黏要求。以塔河油田稠油自喷井为例,当稠油含水率分别为0,30%和50%时,掺入多环芳烃相对掺入稀油的单井日产油增长率分别达到115.90%,84.57%,62.20%。

基于大数据的中国稀散金属矿成矿规律定量研究

地质大数据推动地球科学研究逐渐从定性研究向半定量研究、定量研究迈进。稀散金属(锗、镓、铟、铊、铼、镉、硒、碲)是我国的优势矿产资源,因传统用途局限,研究相对不足。本文通过对759处稀散金属矿床(点)资料的系统梳理,定量分析了542处稀散金属矿产地(含矿点)的成矿密度、成矿强度及各成矿期稀散金属矿的成矿强度问题。研究结果表明:中国稀散金属矿床空间分布广泛但相对集中,可划分为七大主要资源集中区;广西、云南矿床(点)数量最多(61处),云南资源储量最大(24×10^(4)t),河南是稀散金属矿成矿密度最大、成矿强度最强的省份(3.4处/10^(4)km^(2)、8100 t/10^(4)km^(2))。中国稀散金属矿床时间分布不平衡,燕山期是主要成矿阶段,成矿密度最大达2.3处/Ma,而喜马拉雅期成矿强度最强,稀散金属资源储量超4000 t/Ma。划分了18个稀散金属矿集区,兰坪-普洱(DM-J13)成矿强度最大。今后应加强稀散金属综合研究,加强其地质找矿与开发利用,促进新质生产力的形成与发展。

湿法炼锌浸出渣中稀贵金属的富集和回收研究

本文主要阐述了湿法冶炼锌浸出渣中稀有贵金属的富集和回收研究。通过对浸出渣处理方法的分析和浸出工艺的优化,使浸出渣中的贵金属得到富集和回收。结合理论,提出了更合理的工艺控制条件,对浸出渣的回收、环境保护及提升经济效益都起到了积极的作用。

塔河油田掺稀机采井液面测试的影响因素及改进方向研究

油井液面是选型设计、确定合理沉没度、优化工作制度、分析油井生产动态的重要依据,是反映地层供液能力的一个重要指标,是油田开发的重要参数。受掺稀生产的影响,采油二厂机采井液面测试成功率低。本文从液面测试的各个环节出发,结合声波衰减理论,分析出了影响掺稀机采井液面测试的因素。对机抽井提出了功图折算液面法,潜油电泵井提出了憋压折算液面法、井下传感器吸入口压力折算液面法。通过将这三种折算方法结果与实测比对,误差范围满足生产评价,可部分替代常规液面测试的方法。

单,双脂肪酸酯与吐温80复配亲水亲油平衡值对搅打稀奶油品质的影响

利用单,双脂肪酸甘油酯及吐温-80研究不同亲水亲油平衡(hydrophilic lipophilic balance,HLB)值对稀奶油稳定性及搅打特性的影响,对稀奶油打发硬度、打发率、表观黏度、稳定性及微观结构等指标进行检测。结果表明,随着HLB值的增加,乳液表观黏度下降,所有的稀奶油组均出现了剪切稀化现象,离心乳析率和稳定性指数先降低后增加,Zeta电位绝对值先增加后降低。搅打特性分析结果显示,随着HLB值的增加,稀奶油搅打时间缩短,打发率降低,打发后硬度先增加后降低,当HLB值为9时硬度最大(1150.1 g)。HLB值在9~11范围内,稀奶油具有较短的搅打时间、较高的打发硬度、适宜的打发率,且裱花性能良好、无坍塌变形;此时微观结构观察结果显示打发后奶油气泡大小相对均匀,气泡周围的脂肪球致密且彼此接近,形成了更紧密的网络结构保护气泡,使得泡沫较为稳定。因此,复配乳化剂HLB值应控制在9~11的范围内,可获得稳定性及搅打特性良好的稀奶油。

不同原料制备的稀奶油风味及感官特性评价

目的探究三大类不同原料制备的稀奶油(A类以无水奶油为原料;B类以无水奶油和新鲜稀奶油混合为原料;C类以新鲜稀奶油为原料)整体风味差异。方法通过固相微萃取-气相色谱-质谱法(solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)及顶空气相色谱-离子迁移谱法(headspace gas chromatography-ion mobility spectrometry,HS-GC-IMS)并结合电子鼻、电子舌及感官评价方法进行综合评价。结果通过SPME-GC-MS和HS-GC-IMS方法从8种稀奶油中共检出32种挥发性有机化合物,特征性风味物质主要有2-庚酮、2-壬酮、辛酸、己酸、δ-辛内酯等,不同稀奶油样品之间的挥发性有机物相对含量存在一定差异,含有无水奶油的A、B类稀奶油的酸类物质含量高于以新鲜稀奶油为原料的C类稀奶油。电子鼻结果显示添加了无水奶油的A、B类稀奶油与以新鲜稀奶油为原料的C类稀奶油整体气味有显著差异。电子舌表明A类稀奶油主要以酸味和鲜味为主,B类稀奶油咸味较重,C类稀奶油的鲜味值普遍较高。最后感官评价结果显示以新鲜稀奶油为原料的C类稀奶油气味优于添加了无水奶油的A、B类稀奶油。结论通过5种不同方法的检测表明以新鲜稀奶油为原料的C类稀奶油风味和感官评价明显优于其他两类。为进一步阐明其特征风味物质的形成机制提供参考。

重组稀奶油静态稳定与搅打再稳定研究进展

重组稀奶油与生鲜稀奶油相比拥有成本低廉、生产批次间一致性高、搅打后泡沫保型性好等优点,广泛应用于咖啡、茶饮等行业中。但因其生产配料众多、工艺复杂、对静态稳定性与搅打特性要求高,目前市场严重依赖进口,对国内乳制品生产企业提出了很高的挑战。首先介绍了重组稀奶油在储藏期间发生静态失稳现象的机理,包括初始稳定阶段、析水阶段与脂肪球聚结上浮阶段,探讨了各阶段失稳速率与失稳程度的影响因素,阐述了储藏期间脂肪球以及乳化剂等其他组分之间相互作用对重组稀奶油稳定性的影响。其次,探讨了重组稀奶油在搅打时发生部分聚结而起泡的过程与再次稳定过程的机理,阐述了固体脂肪含量、脂肪结晶特征与乳化剂组分对脂肪球部分聚结的影响,旨在为国内企业重组稀奶油产品的研发与生产过程提供技术支持。

稀有金属元素在硬质合金中的应用研究进展

综述了国内外对稀有金属元素在硬质合金中的应用研究进展,分析了四类元素稀有难熔金属、稀土、稀贵金属和稀散金属对硬质合金微观组织与性能的影响,并展望了稀有金属元素在硬质合金中的应用前景。

基于本体的三稀矿产知识图谱构建

长期以来,我国地质工作者开展了大量的三稀矿产调查研究工作,积累了海量的地质勘查资料,其中蕴含了极为丰富的三稀矿产矿床地质特征、矿床成因、矿床地质环境、构造背景等相关知识。如何集中管理这些数据,并且使用一种形式化的方式进行表达以支持地学知识的计算和推理,成为当前地学人工智能领域的热点问题。本文引入知识工程中知识抽取、知识表示技术,基于三稀矿产有关的非结构化数据,开展知识图谱构建。首先,明确了三稀矿产的概念、实体、关系,建立了三稀矿产的知识体系,并以此建立三稀矿产本体;其次,根据建立的三稀矿产本体使用深度学习的方式抽取知识,建立三稀矿产知识图谱;最后,为了直观表达实体之间的关系,以及矿床本体的属性集合,使用Neo4j图数据库存储三元组,将知识图谱可视化。本文的研究成果可提供三稀矿产科研、管理、三稀矿产知识获取、三稀矿产知识分析、三稀矿产知识可视化等功能,为三稀矿产领域知识图谱构建提供一个应用范例,也为后续基于知识图谱的地学知识推理、识别和管理矿产资源、成矿预测等应用提供支持。

主动预燃室燃料控制参数对汽油机稀燃特性的影响

预燃室点火系统可促进稀薄混合气燃烧,从而显著提高热效率。本文基于自行开发的主动预燃室及其燃料供给系统,在压缩比为16的发动机上分别测试了预混气体喷射压力和燃料占比对发动机稀燃边界下燃烧特性的影响。试验结果表明:0.19、0.14和0.09 MPa 3种预混气体喷射压力中,在0.09 MPa的喷射压力下可获得最高的平均指示压力和最短的着火延迟期和燃烧持续期,燃烧最稳定;当预混气体燃料占比从0.54%逐步增加到2.69%时,发动机的平均指示压力先增加后减少,并在占比1.61%处取得最大值,此时的燃烧最为稳定,着火延迟期和燃烧持续期均最短。主动预燃室可实现λ=1.8的稳定燃烧,指示热效率相比普通火花塞点火的32.9%提高到39.4%,相对提升了19.8%。

面向应用的新一代稀磁半导体研究进展

稀磁半导体具有能同时调控电荷与自旋的特性,是破解摩尔定律难题的候选材料之一.我们团队率先提出了稀磁半导体中自旋和电荷掺杂分离的机制,探索并研制了新一代稀磁半导体材料,为突破经典稀磁半导体材料的制备瓶颈提供了有效解决方案.以(Ba,K)(Zn,Mn)_(2)As_(2)等为代表的新一代稀磁半导体,通过等价态的Mn掺杂引入自旋、异价态的非磁性离子掺杂引入电荷,成功实现了230 K的居里温度,刷新了可控型稀磁半导体的居里温度记录.本文将重点介绍几种代表性的新一代稀磁半导体的设计与研制、新一代稀磁半导体的综合物性表征、大尺寸单晶生长以及基于单晶的安德烈夫异质结研制.我们团队通过新一代稀磁半导体的新材料设计研制、综合物性研究、简单原型器件构建的“全链条”模式研究,开拓了自旋电荷分别掺杂的稀磁半导体材料研究领域,充分展现了自旋和电荷掺杂分离的新一代稀磁半导体材料潜在应用前景.

基于Burger’s蠕变模型的采矿车行驶海底稀软底质下陷研究

在陆地矿产资源日渐枯竭的今天,深海矿产资源已成为全球各个国家争相开采与利用的焦点,深海采矿车是实现深海矿产资源开采的重要装备。海底稀软底质是一种承载力与抗剪强度极低的特殊底质,在采矿作业中,深海稀软底质的物理力学特性直接影响采矿车行走的稳定性。文章选取Burger’s接触模型作为深海稀软底质的本构模型,对某海域海底稀软原状土开展室内三轴试验,通过PFC3D颗粒流数值模拟实验对比实际三轴试验,对稀软底质的Burger’s蠕变模型进行参数标定,同时依据标定结果改变相应参数,针对5种不同底质条件的工况,建立海底采矿车的数字仿真模型,模拟各工况下采矿车在不同行驶速度时的下陷深度。结果显示,下陷深度会随行驶速度呈非线性变化,在一定范围内随着行驶速度的增大而减少并逐渐趋于稳定。同时结果还表明,该区域海底稀软底质具有更高的黏粒含量(38.1%~48.4%)、含水率(88.13%~137.79%)和压缩性(压缩系数:1.86~3.73 MPa^(-1),压缩模量:1.26~2.13 MPa),具有更低的密度(1.3~1.5 g/cm^(3))和强度特性(贯入阻力:0.19~1.32 N,黏聚力:3.7~6.9 kPa,内摩擦角:2.4°~3.9°),即承载力较低,蠕变性能较强。本研究在宏观上做了一般的探讨,为类似参数的稀软底质下海底采矿车的运行安全控制提供了较好借鉴与依据。

基于改进型灰狼优化算法和窗函数加权的稀布矩形平面阵列天线综合

针对在阵列孔径、阵元数目、最小阵元间距等多约束条件下的稀布矩形平面阵列天线优化问题,提出了基于改进型灰狼优化(improved grey wolf optimizer,IGWO)算法和窗函数加权的稀布矩形平面阵列天线综合方法。首先,利用Tent混沌映射、非线性收敛因子、优势狼动态置信策略和对立学习策略对灰狼优化(grey wolf optimizer,GWO)算法进行改进,增加算法的种群多样性和跳出局部最优的能力。然后,利用窗函数对阵列单元进行加权,生成位置分布矩阵,减少稀疏矩阵优化时间,提高优化效率。最后,利用位置分布矩阵生成稀疏阵列,再运用IGWO算法进行多约束条件的稀布优化。为验证所提方法的有效性进行了仿真实验,实验结果表明,本文方法可以有效提高阵列天线的性能,降低峰值旁瓣电平,对于解决在多约束条件下的阵列分布问题,具有一定的工程意义和参考价值。

与花岗岩、伟晶岩有关的稀散元素(铟、镓、锗、碲)成矿研究进展及展望

随着全球经济的发展,高精尖科技及未来能源的储集与发掘对国家能源安全、国防安全、经济建设起着决定性作用。稀散元素在高科技领域有着不可替代的作用,但稀散元素的特性导致其在地壳中分布极其稀少,资源储量也相对贫乏。稀散元素地球化学行为研究较为薄弱,成矿机理存在较大争议。随着研究的深入,发现无论是在成矿时间上还是在空间分布上,稀散元素超常富集都表现出与花岗岩、伟晶岩的强相关性。但是,不同稀散元素在富集过程中有着较大差异的地球化学行为:铟在岩浆演化过程中受暗色矿物及其铁镁质矿物含量影响,且与锡表现出强相关性,在后期沉淀中铟的富集则与闪锌矿及其中的铁、镉等元素密切相关;镓在花岗伟晶岩中产出时,表现出与铌、钽、锂、铷等元素的强相关性,主要富集于伟晶岩的白云母和微斜长石中;锗在岩浆演化后期更倾向富集于高挥发分组分中,但在产出环境上,主要与有机物结合形成含锗有机物或络合物,或在闪锌矿中发生动态重结晶而富集;碲主要与铋共生,近年来在伟晶岩及与花岗岩密切相关的钨矿床中都发现了大量碲铋化合物。对稀散元素矿床的研究进行展望,包括稀散金属与主矿种成生关系、稀散金属迁移富集成矿行为过程的精细刻画,以及稀散元素富集矿床的探测技术。这些研究将为稀散金属的进一步开发利用提供新的资料和理论指导。

数智驱动稀贵金属材料基因工程的应用及发展研究

概述了国内外材料数据库现状及稀贵金属材料基因工程建设情况,以贵金属钎焊新材料、无铅焊料合金为例阐述了智能驱动稀贵金属材料基因工程的应用,并对Ag-Cu钎焊料的熔点进行了回归预测研究。针对稀贵材料基因数据库数据安全共享实际需求存在的不足,分析了稀贵金属材料基因数据库面临的问题和挑战,提出了共享和开放开发智能一体化的发展方向。

稀贵金属冶金学课程教学过程性考核

稀贵金属冶金学课程考核体系中存在的考核方法简单、不全面等问题,为此,以平时作业、课堂笔记、章节测试成绩、线上学习、期中考试、期末考试六个环节形成课程评价体系。经过两年的实际教学应用,课程教学改革的实施激发学生的学习积极性和主动性,学生学透课程的知识点,期末综合成绩客观,授课教师工作量饱满,改善了课程教学质量。

废汽车尾气催化剂特性解析及其对稀贵金属回收的影响

废汽车尾气催化剂是重要的稀贵金属二次资源,随着未来报废汽车的逐渐增加,废汽车尾气催化剂的数量相应增加。当前从废汽车尾气催化剂中回收稀贵金属(铂族金属、稀土金属和稀有金属等)的方法较多,但由于对废汽车尾气催化剂的特性了解不够全面,大多数回收方法在回收率、环境友好性、经济性上都不够理想,亟需对废汽车尾气催化剂进行科学全面地了解。对废汽车尾气催化剂的基本特征、物相及成分组成、废汽车尾气催化剂中PGMs、Ree、Zr等稀贵金属元素的赋存形式、元素迁移及分布状态、熔化过程等进行研究,全面了解废汽车尾气催化剂;揭示了催化剂中铂族金属被部分氧化、活性组分发生渗透转移、有价元素的非均匀分布、催化剂涂层烧损开裂、杂质元素的污染等因素共同造成了催化剂失效退役的失活机理;采用火法熔炼,合理设计选择熔炼渣剂及捕集剂回收其中的稀贵金属,可以有效地避免废催化剂自身特性所带来稀贵金属回收率低效的问题。

剪切稀化流变特性对微通道中颗粒迁移的影响

该文采用“相对运动模型”对剪切稀化流体中的颗粒聚集现象进行了数值模拟,为了解剪切稀化效应在微流体中对颗粒力学特性的影响,对黏弹性流体和非黏弹性流体进行了剪切稀化的匹配.研究结果表明,剪切稀化特性可以明显改变颗粒的力学特性.在非黏弹性流体中,剪切稀化能导致颗粒的聚集位置向壁面移动,并且对颗粒的聚集速度具有激励作用;在黏弹性流体中,剪切稀化效应的发生会伴随着流体弹性的降低,从而导致颗粒由中心聚集转而向壁面聚集.另外,该文还观察到低剪切稀化且高弹性情况下颗粒惯性升力指向通道中心的现象.