桂西氧化铝工业赤泥中重金属元素地球化学特征及其污染风险评价

本文以桂西三大典型铝业公司的6个赤泥库为研究对象,在对赤泥中重金属元素地球化学特征研究基础上,参照单因子指数法、内梅罗综合指数法和潜在生态危害指数法模型开展了潜在污染风险评价。结果表明,氧化铝工业生产赤泥中的As、Cr、Cd、Pb等元素相对于地壳克拉克值、广西土壤背景值和原矿石均具有明显的富集作用,而Cd、Cr、As、Ni具有较高的潜在污染风险。因此,建议对赤泥进行综合利用或作为改良剂修复污染土壤时,有必要预先开展可能带来的二次污染评估。

双金属MOFs的NO/CO_(2)选择性吸附性能研究

采用溶剂热法合成制备含Co、Mn双金属节点的MOF-74材料,研究了室温下对NO的吸附性能,并通过IAST和穿透实验研究了材料的吸附选择性。结果表明,双金属Mn_(0.2)Co_(0.8)-MOF-74具有典型的MOF-74晶体结构,对NO的吸附量达到160.3cc/g,比单金属Mn-MOF-74提高了约19.4%。在低吸附分压时,NO/CO_(2)的理想溶液吸附(IAST)理论吸附选择性最大可达到397,经过5次循环吸附-脱附实验后的再生性能优良。模拟烟气的双组分穿透实验中,Mn_(0.2)Co_(0.8)-MOF-74对NO/CO_(2)的吸附分离性能达到35.5,可以作为一种优良的NO吸附分离材料。

特提斯喜马拉雅带东部陆热地区火山岩年代学、地球化学及成因研究

本文首次开展了对特提斯喜马拉雅带东部陆热地区的中酸性火山岩进行了系统的锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学、全岩主元素、微量元素研究,结果表明:陆热地区酸性火山岩主要为英安岩和流纹岩,样品锆石U-Pb定年获得了141.1 Ma±1.3 Ma、135.3 Ma±6.6 Ma两个年龄值;稀土元素分配图呈明显的右倾模式,轻重稀土分馏明显,Eu负异常;在微量元素原始地幔标准化蛛网图中,样品富集大离子亲石元素(LILE),亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE),显示出壳源岩浆的特征。陆热地区中性火山岩为安山岩,样品锆石的U-Pb年龄为133.9 Ma±4.9 Ma,样品稀土元素分配图呈明显的右倾型模式,且没有明显的Eu异常。在微量元素原始地幔标准化蛛网图中,样品无Nb、Ta负异常,且其Mg^(#)值较高(42.9),相容性元素Ni、Co、Cr、V等含量相对较高,显示出一定的幔源岩浆特征。本研究认为,陆热地区酸性火成岩是在地壳伸展减薄的拉伸环境以及Kerguelen地幔柱活动的双重作用下,幔源岩浆底侵使上地壳发生部分熔融形成;中性火成岩则是与Kerguelen地幔柱活动有关的基性岩浆经历了一定程度的分离结晶,并沿着构造裂缝上涌喷出形成。

白光LED用Phosphor-in-Glass荧光材料的研究进展

荧光粉/玻璃复合材料(Phosphor-in-Glass,PiG)具有优异的发光性能、导热性和化学稳定性,将有望替代传统白光LED产品中的有机树脂基荧光转换层,同时解决散热、发光效率、品质、眩光、使用寿命等多项技术性难题,具有广阔的市场应用前景。本文从发光性能、透明度、机械强度及批量化生产等方面分析了PiG材料研究过程中出现的关键科学问题,并综述了解决上述问题所采取的针对性措施,包括制备方法(压片烧结法、熔体急冷法、涂膜烧结法)、材料组分设计和荧光粉层结构优化等,从而全面阐述了高性能PiG材料的最新研究现状,最后展望了其未来的研究趋势。

基于交流电磁场的高铁钢轨表面裂纹无损检测研究及展望

针对高铁钢轨表面产生滚动接触疲劳(RCF)裂纹导致对钢轨带来危害的问题,本文分析了钢轨表面滚动接触疲劳裂纹的形成机理及扩展规律,系统归纳了高铁裂纹的无损检测与表征方法。聚焦于交流电磁场检测(ACFM)技术,重点研究了ACFM技术发展及研究现状、理论研究成果以及存在的问题,综述了ACFM技术的特点及应用,通过与其他无损检测方法进行分析比较,阐述了ACFM测量法对钢轨表面裂纹的精准量化表征的优势。结果表明:ACFM探针传感器沿45°方向扫描,通过结合ACFM信号补偿量算法可将非均匀裂纹口袋深度误差降到5.5%,垂直深度误差降到7.1%,裂纹簇误差减小到7.1%;经过人工神经网络训练对钢轨RCF裂纹尺寸进行精准表征,最终计算的误差在10%以内。进一步讨论了融合人工智能技术的钢轨表面裂纹无损检测技术的发展趋势,为后续ACFM技术对钢轨表面RCF裂纹的检测和表征研究提出相关建议和展望。

藏北盐湖地区晚白垩世辉长岩:对班公湖‒怒江缝合带碰撞后拆沉作用的指示

青藏高原中部班公湖-怒江缝合带的两侧在晚白垩世经历了大规模的岩浆活动,但其深部动力学机制至今仍存有较大争议。本文对藏北盐湖地区新识别出的辉长岩进行了系统的锆石U-Pb定年、原位Hf同位素以及全岩主微量元素分析,旨在为该缝合带的构造演化过程提供新的约束。分析结果显示,辉长岩形成于~100 Ma,其地球化学特征与洋岛玄武岩(OIB)相似,具有明显的Nb-Ta元素亏损,εHf(t)值介于6.60~8.33之间。这些特征表明,辉长岩具有板内基性岩的地球化学属性,是软流圈地幔部分熔融熔体混染地壳物质的产物。结合区域上近同期基性岩脉和大规模高Mg埃达克质岩浆活动,本文认为盐湖辉长岩的形成于碰撞后伸展环境,是拉萨-羌塘地块碰撞后增厚榴辉岩相下地壳拆沉过程中,深部软流圈地幔上涌减压熔融的产物。盐湖辉长岩的发现为青藏高原中部晚白垩世碰撞后增厚下地壳拆沉模型提供了岩石学上的证据。

基于FBG自感知钢绞线对预应力混凝土梁抗弯性能监测

为解决预应力混凝土梁的抗弯性能难以实现实时监测的问题,设计制作了两根不同线型的预应力混凝土梁,利用串联式FBG传感器内嵌于钢绞线技术,对预应力混凝土梁的抗弯性能进行实时监测。对直线及曲线孔道预应力混凝土梁进行三分点对称集中力加载试验,分析FBG传感器对梁抗弯性能的监测效果。监测结果表明:FBG传感器存活率为100%,监测数据具有稳定性,相较于电阻应变片更适合预应力混凝土梁抗弯性能的监测;同一筋材各测点处FBG传感器的应变发展趋势基本一致,荷载-应变曲线所反映的实际受力状态与理论描述受力状态一致;混凝土开裂前,FBG监测梁中应变最大误差为9.77%,远小于电阻应变片的最大误差47.63%;混凝土开裂时,FBG自感知钢绞线能跟随裂缝开展而发生突变;受拉钢筋屈服后,FBG自感知钢绞线能准确识别外荷载,且在梁中承担的力与外荷载增加量的误差小于12%。该技术实现了对梁体内预应力钢绞线及梁受力过程的实时监测。

机械研磨对离子吸附型稀土矿石中稀土赋存形态的影响

离子吸附型稀土矿是一类稀土元素呈水合或水合羟基吸附在黏土矿物表面的风化矿床。首次发现了这类矿石中在干法研磨条件下会导致稀土相态发生变化,通过模拟实验,证实机械研磨对矿石中离子相稀土含量变化的影响及其相态转变路径。结果表明,研磨后矿石中减少的离子相稀土主要转换为碳酸盐结合态,少数转换为铁锰结合态、腐殖酸结合态。其中,离子交换稀土减少53.48%,而碳酸盐结合态稀土增加36.05%。XRD和FTIR表明,机械研磨过程会导致黏土矿物发生结构性损伤,晶体结构受到变形,引起黏土矿物晶格破坏,出现了无序化特征。机械研磨伴随发生的机械力化学过程,可能是导致机械研磨后离子相稀土减少、稀土赋存状态变化、形态间发生转移等变化的关键原因,对于制定离子吸附型稀土矿勘查规范、矿石加工工艺、标准物质的研制流程、分析测试及黏土矿物的机械研磨机理研究等领域都具有重要的启示意义。机械研磨离子吸附型稀土矿矿石导致离子相稀土减少是这类矿床研究中一个重要的新发现。

桂林兴安拓村下石炭统黄金组生物地层研究

以桂林兴安拓村剖面下石炭统为研究对象,通过详细的野外剖面测量,采集并鉴定了珊瑚和腕足类化石,提出此剖面地层为下石炭统大塘阶黄金组上部,其顶部与寺门组整合接触。此剖面地层以灰岩、泥质灰岩为主,向上渐变为泥灰岩、泥岩和页岩互层,富含珊瑚和腕足类化石,同时含有少量三叶虫、菊石、海百合茎等化石,反映了浅海沉积环境。珊瑚化石主要是Kueichouphyllum-Auloclisia组合带,腕足类以Pugilis和Vitiliporductus为主。此剖面地层在层位上完全可与贵州威宁鸭子塘组对比,但岩相和化石略有区别(无Thysanophyllum),可能与兴安地区早石炭世水体含泥量较高有关。

钢渣电解锰渣赤泥复合胶凝材料的水化热研究

本试验选用电解锰渣、赤泥、钢渣作为混合材制备复合胶凝材料,系统优化混合材配比,利用微量热仪法测试了不同掺量混合材的复合水泥水化热,结合复合水泥胶砂强度情况,采用X射线衍射分析了混合材对水泥早期水化及其火山灰放热行为的规律和影响机理。结果表明:当混合材掺量为50%,赤泥:电解锰渣:钢渣为1∶2∶3时,复合水泥胶砂28 d强度可达到38.6 MPa;与普通硅酸盐水泥相比,钢渣、电解锰渣、赤泥的掺入可消耗多余Ca(OH)2,有助于水泥水化产物中钙矾石的稳定,并且C-S-H凝胶矿物相发育得到一定改善。复合胶凝材料水化放热速率降低,放热峰延缓出现,放热总量显著减少。

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl_2·6H_2O、尿素、葡萄糖为原料采用水热法制备了NiO前体,将前体在空气中烧结最终得到NiO电极活性材料。该NiO样品具有镂空结构的类空心球形貌,且由50~100 nm初级纳米颗粒构成。对该NiO样品作为锂离子电池负极材料的储锂性能进行了研究,结果发现赝电容效应对该材料储锂容量和倍率性能有重要贡献。因独特的空心纳米结构和赝电容效应,该材料表现出出色的电化学循环稳定性和优异的大倍率充放电性能。在500m A·g^(-1)电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 m A·h·g^(-1),容量保持率达86.6%;在10 A·g^(-1)的超高倍率下,其稳定放电比容量仍高达432 m A·h·g^(-1)。

ZnF_2包覆对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,并利用Zn F2对其表面进行包覆改性。XRD、SEM和TEM测试表明,包覆处理不影响材料的晶体结构,2%(质量分数,以LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4质量计,下同)的Zn F2在LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4表面形成了约7 nm厚均匀包覆层。对未包覆的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4和1%、2%、3%的Zn F2包覆后的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的电化学性能进行了考察,发现Zn F2包覆能够减弱电解液与LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料之间的相互作用,稳定电极表面,提高材料的电化学性能。其中,2%Zn F2包覆样品表现出最佳的循环性能和倍率性能,0.2C电流倍率下循环200圈后,其放电比容量维持在109.0 m A·h/g,保持率为79.7%;5 C电流倍率下循环500圈后,放电比容量维持在94.2 m A·h/g,保持率为85.6%。

改性赤泥对复合胶凝材料的性能影响

以工业固废拜耳法赤泥、电解锰渣、钢渣为主要原料制备复合胶凝材料,研究各组分的最佳配比,在此基础上对拜耳法赤泥进行高温煅烧改性,确定最佳煅烧制度。采用DWS-51钠离子测试仪分析煅烧后拜耳法赤泥的碱溶出情况,借助X射线衍射(XRD)仪和扫描电镜(SEM)研究煅烧后拜耳法赤泥的矿物组成、复合胶凝材料水化产物的成分及形貌。结果表明,拜耳法赤泥、电解锰渣、钢渣质量比为1∶3∶2时,活性指数达到93.2%;拜耳法赤泥的煅烧温度为700℃时,可溶性碱的质量分数最大,为2.58%,改性拜耳法赤泥-电解锰渣-钢渣复合胶凝材料的活性指数达到108.1%,抗硫酸盐侵蚀系数为1.18;水化产物结构致密、Ca(OH)_(2)生成量少是复合胶凝材料抗蚀性较好的主要原因。

浅析有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池稳定性的研究

有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池近几年来发展迅速,其器件认证光电转效率已达22.1%。同时,这类电池具有成本低廉、能量回收期短等优势,有望实现商业化应用。然而,钙钛矿吸光层本身在湿度较大、温度较高及光照等条件下不稳定,并且与其他功能层组装成器件时易引发电极腐蚀、深缺陷态等问题,使得器件不稳定性加剧。越来越多的文献报道了提升器件稳定性的方法,主要集中在:(1)从成分优化方面提升钙钛矿吸光层的稳定性;(2)从器件结构优化方面提升器件的稳定性。在成分优化方面,科研者们主要从钙钛矿ABX_3结构成分、结构维度和保护层的使用等角度提升钙钛矿材料的稳定性。(1)在满足容差因子t或八面体因子μ的条件下,将甲脒离子、铯离子等疏水或耐热基团引入ABX_3结构的A位中,而X位掺入溴离子或硫氰根离子能提升钙钛矿材料的抗湿性,或者整合单一位置优势得到混合位Cs_x(MA_(0.17)FA_(0.83))_(100-x)Pb(I_(0.83)Br_(0.17))_3不仅能提升材料的热稳定性,而且可使器件的转换效率提高至21.1%。(2)较低结构维度(主要为二维)钙钛矿材料的研究也获得了一定的进展,例如制得的BA_(0.05)(FA_(0.83)Cs_(0.17))_(0.95)Pb(I_(0.8)Br_(0.2))_3材料的湿度和光照稳定性优异。(3)疏水性能好、电荷传输能力优异的保护层如丁基膦酸4-氯化铵或苄胺等同样可增强钙钛矿吸光层的稳定性。在器件结构优化方面,研究者们分别从电子传输材料(如二氧化锡、镧掺杂锡酸钡等)、空穴传输材料(如CuGaO_2、酞菁铜等)和上电极(碳、铜等)等角度提升器件的稳定性。其中,(1)紫外光催化活性差、电子迁移率优异、能带结构适宜的镧掺杂锡酸钡组成的器件展现了优异的光照稳定性。(2)由化学和热稳定性优异的酞菁铜组成的器件也获得了良好的热稳定性和17.5%的转换效率。(3)优化上电极方面,将碳电极应用到大面积器件上时,器件呈现了良好的湿度和光照稳定性;而铜电极替换金或银电极时,器件的光电转换效率同样超过20%,并且其热和光照稳定性良好。本文主要从钙钛矿吸光层材料成分和器件结构两大角度梳理了关于提升器件稳定性的研究现状,分别对钙钛矿吸光层ABX_3的组分、钙钛矿材料的结构维度、其他功能层等优化方面提升器件稳定性的工作进行了综述。最后,结合现有的研究成果展望了有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池的发展趋势。

不同氧化还原条件下铅锌矿尾砂中重金属元素活化迁移规律

以广西大厂镇鲁塘铅锌矿尾砂为研究对象,通过淋滤实验研究了不同氧化还原条件下尾砂中Cu、Cd、Zn、Pb和As等元素的活化和迁移规律.结果表明:经高浓度氧化、高浓度还原条件处理的尾矿表现为pH<7的酸性环境,经低浓度氧化环境条件处理的尾砂呈现pH>7的弱酸性至弱碱性环境;尾砂中Cu、Cd元素活化迁移受pH值的影响明显,即高浓度还原和高浓度氧化条件可以促进Cu和Cd元素的迁移,酸性条件对Cu和Cd元素的迁移起到促进作用;Zn与Cd元素存在竞争吸附关系,但二者仍有明显差别;Pb和As元素受到还原条件的影响,能有效促进Pb和As元素的释放迁移.在淋滤实验前期,铅锌矿的表面阻力较小,由于环境酸碱性的改变,初始尾砂对重金属元素的吸附位能发生变化,重金属元素初期迁移能力得到加强;淋滤后期,矿物颗粒表面由于发生氧化还原反应,促使颗粒表面的阻力增加,重金属元素的溶出量减少,迁移能力受到抑制.

广西姑婆山花岗岩黑云母矿物化学特征及其对岩石成因和成矿的意义

通过对广西姑婆山花岗岩中的黑云母进行电子探针测试,得到了其化学组成特征。姑婆山花岗岩中的黑云母具有富铁贫铝、高钛低镁特征,属于典型的富铁黑云母;其FeO^T含量为27.26%~37.15%,Al2O3为12.24%~14.42%,TiO2为1.96%~3.61%,MgO为1.16%~6.47%,Fe^2+/(Fe^2++Mg)值较高,为0.68~0.94。结合相关图解判别结果,该岩体黑云母属于壳源型,形成时具有低的氧逸度;通过Ti饱和度温度计算公式得出其结晶温度在595.60~696.37℃;里松岩体黑云母全铝压力计计算结果显示,其结晶压力为124.20~174.49 MPa,对应的侵入深度为4.53~6.36 km。姑婆山花岗岩具有高含铁指数、形成于较高温度、低氧逸度环境条件下,这些特征均是锡成矿的有利条件,暗示本区具有一定的成矿潜力,且上述有利条件可以作为本区寻找锡矿的标志。

广西龙胜滑石矿成矿特征和找矿预测

为了探讨广西龙胜地区滑石矿的控矿因素和预测找矿方向,本文在对龙胜地区滑石矿野外调查的基础上,综合前人对本区滑石矿类型、成因等研究成果,系统分析了龙胜地区滑石矿的地质特征、成矿物质来源、控矿因素,并指明了找矿的重要部位和关键部位,为今后龙胜地区的外围找矿和深部找矿突破提供了重要找矿方向和找矿依据。

铅锌尾矿氧化过程中重金属释放迁移动态

铅锌尾矿堆放造成矿山周边环境严重污染,为研究尾矿安全堆放并在堆放过程中去除一定量重金属,以广西大厂鲁塘铅锌尾矿为研究对象,研究在不同氧化剂浓度和不同液固比条件下Zn、Cd、Pb、Cu和As的释放迁移能力。结果表明:氧化环境可以有效促进各元素的释放迁移能力,氧化剂浓度越高各元素迁移出的量也越多;各元素较佳释放迁移的液固比不同,Zn元素的最适合固液比为1∶10,Cd元素的最适合固液比为1∶6,Pb元素的较适合固液比为1∶6,Cu元素的较适合固液比为1∶5,As元素的较适合固液比为1∶6。

广西花山岩体矿物学、年代学、地球化学特征及其大地构造意义

中生代时期华南地区发育几乎同时期的强烈花岗质岩浆作用和成矿作用。为阐明两者的联系,本文以桂东北花山岩体为研究对象,对其进行了详细的矿物化学成分、锆石U-Pb年代学和地球化学分析,并探讨了其成岩成矿作用。分析结果表明,花山岩体黑云母的含铁指数为0. 68～0. 80,属于铁叶云母,具有低的氧逸度;长石的端元组分主要为Ab,Or和An组分含量较低,斜长石主要为奥长石。年代学测试结果表明花山岩体形成于162±1Ma,为中侏罗纪晚期,与区域上钨锡成矿时代一致。花山岩体具有高硅富碱、贫CaO、MgO、Sr、Ba等特征,其FeOT/MgO和Ga/Al比值较高,同时富含Sn、Rb、Y、Zr、Nb和REE(除Eu外),表现出与A型花岗岩相似的地球化学特征。综合上述数据资料并结合区域地质资料,表明花山地区花岗岩的侵位时代主要为燕山早期和燕山晚期两期次,而不是前人认为的三个期次,其形成可能与岩石圈的拉张减薄有关;本区花岗岩低氧逸度、较高含铁指数及成岩温度等特征均有利于W-Sn矿床的形成,是本区钨锡矿床勘探的重点区域。

基于分离涡方法的标准CAARC模型流固耦合风致响应分析

为了研究流固耦合效应对高层建筑结构的风致响应影响,以标准CAARC(commonwealth advisory aeronautical research council)高层建筑模型为研究对象,基于CAARC模型的物理特性建立了气弹性模型,用一种新的湍流脉动流场产生方法(dis-cretizing and synthesizing random flow generation,DSRFG)生成入口湍流,采用分离涡方法对该建筑进行了单、双向流固耦合数值风洞模拟。将模拟结果与风洞试验结果进行对比。结果表明:结构的气弹特性与风洞吻合,分离涡方法在模拟非定常风场有较强的适用性和准确性。考虑了流固耦合的双向有限元模型与未考虑流固耦合的单向有限元模型,在流场和风致响应方面均有较大差异,流场方面,双向模型比单向模型有着更广泛的近尾流区域;响应方面,除阻力系数外,双向模型较单向模型响应有减小趋势,其中结构顺风向也更易受流固耦合效应影响。在较低的结构阻尼下,耦合效应产生的气动阻尼对结构响应影响较大,高层建筑流固耦合效应不可忽略。