基于智能穿戴设备的高校实验室人员安全管理创新

为改善目前高校实验室安全管理方面的不足,设计一套能够实现“人员位置精确感知、身体机能动态掌握、应急救援定向分发”的实验室人员安全管理系统。该系统从实际需求入手,综合利用BLE技术、4G通信技术、云平台技术和JAVA软件编程等技术方法,在人员即时定位与身体机能信息采集的基础上,完成信息传输、实验室准入管理、事故应急救援等功能模块的系统开发。研究表明,该系统的应用能从技术角度改善实验室人员安全管控难题,降低实验室安全风险,从整体上提高实验室安全管理水平。

湖北某高硫铁矿石工艺矿物学研究

湖北鄂州某铁矿资源丰富,并含有Cu、S等有价元素。基于工艺矿物学特性制定合理的选矿方案,有利于提高其综合利用效率。采用矿物自动定量分析系统(AMICS)、光学显微镜等测试技术考察了矿石物质组成、矿石结构构造、主要矿物嵌布特征和矿物粒度分布。结果表明,矿石Fe、Cu、S含量分别为37.18%、0.01%、3.20%;Fe主要以磁铁矿的形式存在,S主要以黄铁矿形式存在,Cu以黄铜矿单一形式存在;矿石中主要脉石矿物为石榴石、钾长石、石膏和方解石;矿石主要呈块状构造、粒状结构;磁铁矿、黄铁矿主要呈粗粒嵌布,与脉石相互间嵌布关系密切,需通过细磨才能较好解离。依据工艺矿物学研究结果,推荐采用“干式磁选抛尾—磨矿—弱磁选选铁—浮选分离铜硫”的选矿工艺。

基于连续-非连续模拟的台阶爆破抛掷堆积仿真实验研究

露天台阶爆破的现场试验爆炸时间短,且具有一定的危险性,难以实现爆破过程的细致观测。以某矿山台阶爆破为工程背景,建立颗粒流离散元模型,结合软件LS-DYNA与PFC,基于连续-非连续爆破模型模拟台阶爆破抛掷堆积过程。由于爆破过程中爆炸应力波与爆生气体的作用效果不同,故数值仿真中分别以速度与压力的形式模拟爆炸应力波与爆生气体,并分析爆破过程中岩体裂纹发展分布情况与爆破抛掷堆积效果。通过开展现场爆破实验,验证了模拟结果与现场爆破结果相吻合。

陕西某河湖相沉积型天然石英砂工艺矿物学研究

以陕西某河湖相沉积天然石英砂为研究对象,通过XRD、XRF、EPMA、光学显微镜等现代测试技术进行系统的研究。结果表明:该石英砂脱泥后的SiO_(2)含量为84.54%,杂质元素主要为Al、K、Na、Fe等;矿物主要为石英,脉石矿物为钠长石、钾长石、绢云母及赤(褐)铁矿等。偏光显微镜下砂粒主要可分为岩屑砂粒和石英等矿物单体砂,单体矿物砂粒占70%,岩屑砂粒占30%。岩屑砂粒可进一步分为石英岩岩屑、燧石岩屑、云母石英片岩岩屑、石英砂岩岩屑、千枚岩岩屑;单体矿物砂粒主要是石英,少量的长石类。擦洗分级后的精砂破碎率(应力28 MPa)为8.5%,平均球度为0.72,平均圆度为0.68,浊度为30.25FTU,满足石油行业用支撑剂标准。

江西金尾矿资源的性质与矿物学特征研究

黄金矿山选矿中95%以上为尾矿,实现金尾矿综合利用的前提是充分查明其性质与特征。针对江西某金尾矿,采用化学分析、ICP和γ能谱仪,查明了金尾矿的化学成分和放射性核素限量,利用岩矿鉴定、EMPA和EDS分析等手段,研究了该物料的资源性质与矿物学特征,分析了其综合利用前景。结果表明:该金尾矿中含金0.495 g/t,含银1.70 g/t,且金以铁等氧化矿物中包裹金存在,占比58.18%,显微镜下未发现残余的金颗粒。金尾矿中SiO2、Al2O3分别为62.21%和13.54%,残余的矿物主要为石英、绢云母和方解石,其中绢云母具有较好的回收前景。放射性核素限量合格,若制备建材制品产销与使用不受限制。该试样筛析-0.074 mm占41.58%,残余含金矿物的单体解离度不高,含金矿物多赋存在比重较高的重矿物或金属矿物中,仍有部分提金潜力。绢云母多为细粒级产出,片径为0.01~0.20 mm,提取时需加强分级和细粒易泥化物的分散,防止影响其品质。

基于K-Means聚类与熵权TOPSIS法的岩石可爆性评价研究

露天矿山的爆破块度分布,直接影响到后续的采装、运输和破碎工作。为了控制石墨矿山不同区域爆破块度分布,基于K-means无监督聚类学习法与熵权TOPSIS评价法建立了一种新的岩石可爆性评价模型,选取岩石密度、动力能量耗散率、动态抗压强度、平均应变率、脆性指数作为评价指标,通过熵权计算,发现岩石破碎程度受脆性指数影响最大,受平均应变率影响最小。将此模型应用于实际石墨矿山,可爆性分为10个等级,统计不同分级下的岩石平均破碎粒径,发现可爆性分级等级越高平均粒径越大,有明显的分级特征,验证了模型的有效性。从爆破石墨矿石岩体类型看,岩石可爆性从易到难排序为:片岩、片麻岩、变粒岩、混合岩。结合石墨矿石微观观测结果分析可知:岩性从片岩向混合岩转变,岩石内部石墨晶质呈下降趋势,石墨矿石可爆性等级也随之越来越高。岩石密度、能量耗散率、动态抗压强度之间呈线性正相关,岩石可爆性与平均应变率、脆性指数存在负相关性。研究成果为矿山矿岩可爆性评价提供了一条新思路,对露天矿山爆破块度优化具有一定的理论和实践指导意义。

轻轨结构在隧洞掘进爆破下的响应数值模拟

依托深圳大芬水分洪箱涵暗挖隧洞工程,采用动力有限元软件建立了三维数值模型,研究了轻轨结构在隧洞爆破开挖下的响应特性。结果表明:随着爆心距增加,同一高程的轻轨结构峰值应力、位移和峰值振速逐渐减小;随着高程增加,同一立柱峰值应力逐渐减小,而峰值位移和峰值振速具有高程放大效应;隧洞已开挖区形成的空腔使上部轻轨结构的振速响应存在空腔放大效应和空腔阻尼效应。在此基础上,基于萨道夫斯基公式回归预测和仿真计算对隧洞掘进爆破单响药量进行优化,结果为:轻轨结构位于掌子面前面和后面,两种工况条件下的爆心距均为20.52、28.65 m,则在允许振速条件下的最大单响药量分别为1.8、6.0 kg和2.1、6.3 kg。

用于隧道位移监测的菱形布设新方法

提出了一种基于弱光栅传感器特性的监测方法,用于长期监测运营期盾构地铁隧道中存在的不均匀沉降和管片水平错动位移。将缆状弱光栅传感器经过预拉伸后,呈菱形固定在盾构隧道的壁面,通过监测弱光栅传感器的形变量,可以判别隧道结构变形的不同模式并计算出隧道变形量,满足工程所需的实时性和精度要求。依据相似比原则,设计制造了1∶5的隧道位移模型,模拟隧道管片的局部伸缩、沉降、水平位移,将光栅传感器固定在壁面上,开展了弱光栅监测灵敏度试验、不同菱形布设角度下弱光栅监测结果对比试验和竖直沉降与水平位移试验,对比监测结果与实际位移量。研究结果表明:(1)在相同沉降情况下,弱光栅菱形布设时的光栅应变量要大于直线型布设时光栅的应变量,菱形布设方法对沉降量的变化敏感度优于传统直线型布设;(2)10°~20°为弱光栅菱形布设较优的倾斜角度区间,监测结果误差较低;(3)以光缆布设倾角为15°的试验数据为基础,建立了弱光栅波长变化与管片位移的反演方程。

强吸附预脱水对蒙脱石有机凝胶脱水能耗的影响

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。蒙脱石有机凝胶是一种触变性凝胶,一般采用湿法工艺生产,需经喷雾干燥获得凝胶产品,但因喷雾干燥效率较低,能耗较高,干燥成本占生产成本的主要部分,进行降低脱水过程能耗的研究意义重大。论文提出了一种新型的低能耗预脱水工艺,预先在脱水池内充填比表面积大、吸水性能好的非金属矿物材料,然后将蒙脱石有机凝胶注入其中,充分搅拌,达到预脱水目的,再经喷雾干燥,得到高质量的有机凝胶产品。对预脱水流程设计专用工艺,并通过热量计算比较了经过预脱水过程及未经预脱水过程喷雾干燥的能量消耗。结果表明,经过预脱水工艺后比现有工艺节能约58%。

闪速磁化焙烧及铁矿物的微观相变特征

针对酒泉钢铁(集团)公司粒度小于0.30mm的富含镜铁矿、褐铁矿和镁(锰)菱铁矿难选铁粉料,介绍采用闪速磁化焙烧动态试验装置开发我国难选低品位细粒级铁矿资源的试验效果;对闪速磁化焙烧前、后相关产品进行光学显微镜观察、XRD和EPMA检测分析,研究焙烧前后铁矿物的相变情况及微观特性。研究结果表明:在弱还原气氛和740～800℃条件下,通过60s之内的闪速磁化焙烧处理,可获得铁品位为55.51%～55.35%的弱磁选铁精矿;弱磁性细粒铁矿物的相变均转变为龟裂较为发育的人造磁铁矿,产物中未见菱铁矿和强磁性的γ-Fe2O3;人造磁铁矿其镜下微观形貌与反光特征仍有差异,且由菱铁矿中的Mg和Mn特征元素含量有差别,可将其区分。

矿物加工工程专业实施国际工程教育的建设与实践

实施面向国际工程教育的培养模式是我国高等工程教育与时俱进和适应国际人才发展的需要。本文立足矿物加工工程专业的国际化,依照国际工程教育的培养体系、矿物加工工程专业的发展和学科特色,在介绍其工程教育的专业定位与培养标准的基础上,着重探讨和实践了我校适应国际工程教育人才培养的人才培养总体思路、专业课程教学模式、教学与实践的融合与互补,以及多元科技创新体系的建设与实践,分析了保障国际工程教育人才培养质量的考核要素和实践效果。

低硅铁尾矿制备轻质泡沫混凝土试验研究

为解决低硅铁尾矿堆存量大、利用困难等问题,以杨家湾尾矿库内低硅铁尾矿为矿物掺和料,水泥为胶凝材料,Al粉为发泡剂,制备轻质泡沫混凝土,并考察了水泥掺量、水料比、发泡剂Al粉掺量、激发剂CaO掺量等因素对泡沫混凝土性能的影响。结果表明:在铁尾矿掺量55%、Al粉掺量0.14%、CaO掺量5%、聚丙烯纤维掺量0.3%、稳泡剂掺量0.25%、水料比0.55的条件下,经20±1℃恒温恒湿养护28d,可制备出抗压强度1.84MPa、干密度768.61kg/m^(3)、比强度2.394×10^(-3)Nm/kg的轻质泡沫混凝土,综合性能良好,符合JG/T266—2011《泡沫混凝土》之A08干密度等级、C1强度等级要求。机理分析表明:孔隙率的过度提高会破坏制品内部的孔隙结构,对制品强度造成负面影响;铁尾矿的添加有助于混匀料浆,促进Ca(OH)2的生成,为料浆进一步创造碱性环境,促进钙矾石、C—S—H凝胶等水化产物的生成,其与铁尾矿的交织分布会支撑起孔隙结构,改善力学结构,使泡沫混凝土即使在较低密度下仍表现出较好的力学性能。

二维蒙脱石的制备及环境功能应用

蒙脱石是一种典型的层状黏土矿物,储量丰富、价格低廉,具有良好的离子交换性能和水化膨胀特性,在机械力作用力下易剥离为二维纳米片。剥离后的二维蒙脱石纳米片具有巨大的比表面积和丰富的活性位点,可用于制备先进功能矿物材料。系统梳理了武汉理工大学矿物胶体化学团队近年来在蒙脱石剥离及其二维纳米片功能化应用的研究工作。从宏观和微观分子尺度系统研究了蒙脱石水化膨胀过程及机理,阐述了蒙脱石层间域环境对水化剥离的作用规律,提出了循环冷冻-解冻剥离二维蒙脱石纳米片新方法;构建了蒙脱石纳米片功能化设计及组装调控体系,成功开发了基于蒙脱石二维纳米片的凝胶吸附剂、相变储能材料、阻燃材料、环境催化材料和抑菌材料等先进功能材料,为廉价蒙脱石的高值化、功能化应用奠定了理论和技术基础。

煤系软岩相似模拟材料配比实验及其强度变化规律

针对煤系软岩相似模拟实验中填料和混合型胶结剂的配比问题,开展了材料配比实验,揭示了相似材料单轴抗压和抗拉强度的变化规律,建立了材料强度与填料与胶结剂比例(砂胶比)和不同胶结剂混合比之间的定量关系。研究结果表明:通过改变砂胶比以及胶结剂中水泥与石膏的比例,实现了煤系软岩相似模拟材料强度的大幅和小幅调整;砂胶比增大后,相似材料破坏特征由脆性劈裂转变为塑性剪切,且横向扩容现象显著;该实验建立的砂胶比、水泥石膏比两个因素与相似材料强度的拟合关系可为煤系软岩相似模拟实验提供参考,同时实验过程和数据结论也为学生开展自主探索实验提供了拓展基础。

湖北某高钙低品位含钒石煤钠化焙烧研究

对湖北某高钙低品位含钒石煤进行了NaCl、Na2SO4和两者复配焙烧及水浸—稀酸浸试验。添加单一NaCl焙烧时,过多的游离氧化钙容易与钒结合生成不溶于水的钒酸钙,影响钒的水浸率;添加单一Na2SO4焙烧时,虽然可以固定钙离子,但Na2SO4用量过大,经济和环境成本较高;当NaCl和Na2SO4添加量分别为7%和16%,焙烧温度为850℃,焙烧时间为3 h,水浸率可提高到51.47%,总浸率可达79.81%。在复合添加剂用量较低情况下取得了较好的浸出效果,一方面源于Na2SO4对较高含量钙离子的固定作用,抑制了难溶性钒酸钙的形成;另一方面,NaCl焙烧生成了氧化性较强的气体HCl、Cl2,既有助于破坏云母晶格结构,又有助于钒的氧化转价。

磷石膏共反浮选脱色提质工艺及机理研究

为解决磷石膏大量堆存造成的占用土地、污染环境、资源浪费等问题,采用共反浮选工艺脱除磷石膏中的有机物及硅杂质,使其得到初步净化富集。首先,通过单因素试验确定了反浮选工艺参数。结果表明,在矿浆pH为7,起泡剂甲基异丁基甲醇(MIBC)用量为300 g/t,捕收剂十四烷基三甲基氯化铵用量为100 g/t,一次反浮选所得磷石膏精矿最佳指标为:白度34.05%,纯度92.17%,SiO_(2)含量(质量分数,下同)1.98%,较原矿指标均有很大改善,SiO_(2)脱除率可达78.57%。为进一步考察产品粒度对白度的影响,对其进行磨矿行为研究。结果表明,磷石膏细度为-74μm占95%以上时,白度接近最大值,磷石膏精矿产品白度可从34.05%提升至55.68%。捕收剂作用机理研究表明,十四烷基三甲基氯化铵主要以物理吸附和氢键吸附形式吸附在SiO_(2)表面,实现磷石膏的脱硅。本研究为磷石膏资源化利用提供了可行的脱色除杂预处理方案。

湖北宜昌低品位胶磷矿选矿工艺研究

试样取自宜昌某地低品位胶磷矿,原矿含P2O516.26%,MgO 5.87%,磷灰石赋存颗粒较细,碳质和碳酸盐含量均较高,且磷灰石与碳酸盐、硅质、黏土质、碳质等脉石矿物相互嵌布或呈包裹体存在,赋存状态复杂。经选矿工艺研究,确定了反浮脱泥除碳、反浮脱镁、加温正浮脱硅的选矿流程,获得最终精矿含P2O531.36%,MgO 0.95%。

河南淅川石墨矿工艺矿物学研究

采用X射线衍射分析、X射线荧光分析、偏光显微镜分析等测试手段对淅川县五个不同矿点的石墨矿进行系统的工艺矿物学研究。结果表明该地石墨矿石固定碳含量11%左右,杂质成分以SiO2、Al2O3为主。目的矿物是石墨,含量10%左右,脉石矿物以石英、白云母为主,含量分别约为40%、25%,石墨主要与石英、白云母相间分布。五个矿点可归为两类(1#、2#为第Ⅰ类,3#、4#和5#样为Ⅱ类),这两类石墨片的粒度不同,要使石墨单体解离达到90%以上,磨矿细度分别需达到-0.0026mm、-0.013mm。综合分析,该两类石墨矿均属于难选石墨矿,而第Ⅰ类(1#和2#样)石墨矿比第Ⅱ类(3#、4#和5#样)更加难选。

矿物加工校企联合实践基地建设与实施模式

校外实习实践是高校培养和提升工科专业学生工程素养的桥梁和纽带。本文立足矿物加工工程专业学科,依照国际工程教育的培养体系和矿物加工工程专业学科特色,着重探讨和实践了我校适应卓越工程人才和国际工程教育的人才培养思路,加强校企实践过程人才培养的融合与互补的实践过程,共同实现高校人才培养和实习企业科技创新及资信提升的共赢效果。

我国萤石资源及选矿技术进展

萤石作为一种不可再生的战略性非金属矿产资源,广泛应用于国防、化工、冶金、光学等领域。我国萤石资源储量丰富,但贫矿多、组成复杂、选别难、综合利用率低。概述了我国萤石资源的储量、分布、成矿成因及开发利用现状,在分析萤石晶体结构、致色机理等性质的基础上,详细阐述了萤石选矿工艺研究进展,并分析了萤石与方解石浮选分离、低温浮选药剂、矿浆难免离子的影响等萤石选别关键技术难题,最后针对我国萤石资源开发利用中存在的问题提出了对策建议,为我国萤石资源的高效开发利用提供思路和解决方案。