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中南大学学报（自然科学版）

中南大学学报（自然科学版） wx-icon

  • 核心期刊、CA、SA、JST、EI、CSCD
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  • 主编：黄伯云
  • ISSN:1672-7207
  • CN:43-1426/N
  • 主管单位：中华人民共和国教育部
  • 主办单位：中南大学
  • 出版周期：月刊
  • 地址：湖南省长沙市中南大学校内
  • 简介：《中南大学学报（自然科学版）》创刊于1956年，是由中华人民共和国教育部主管、中南大学主办的以材料、冶金、选矿、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期刊。
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Volume 56 期 6，2025 2025年56卷第6期

  • 矿业工程 • 冶金工程 • 环境工程 • 化学与化学工程 • 材料科学与工程

    丁文浩, 李卓睿, 曾尧, 马军, 粟立静

    DOI：10.11817/j.issn.1672-7207.2025.06.001
    摘要：为探究不同品位矿石在半自磨机干、湿磨情况下的能量利用规律，基于离散元法(discrete element method，DEM)与计算流体力学(computational fluid dynamic，CFD)建立了湿式半自磨过程耦合仿真模型，并对比分析了不同品位矿石在干、湿磨情况下的运动状态与碰撞能量分布。研究结果表明：在30%、35%和40%矿石品位下，湿式和干式半自磨过程切向和法向能量利用率均随品位升高呈下降趋势。由于存在液体介质，湿式半自磨颗粒间磨剥作用减弱，冲击力传递效应增强，在30%、35%和40%矿石品位下，切向能量利用率较干式半自磨能量利用率分别降低2.30%、2.87%和3.51%，而法向能量利用率较干式半自磨能量利用率分别提高2.08%、2.42%和2.68%。本文揭示了矿石品位、液体介质与矿石能量利用率的作用机理，为半自磨生产过程工艺优化和节能降耗提供理论依据。  
    关键词：半自磨机;离散元法;计算流体力学;矿石品位;碰撞能量分布   
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    更新时间：2025-07-13

    曹哲, 苏学斌, 闻振亁, 胥国龙, 蒋良兴

    DOI：10.11817/j.issn.1672-7207.2025.06.002
    摘要：针对传统地浸采铀中溶浸液铀的质量浓度低、浸出效率低等问题，本文提出一种基于外加电场的地浸采铀强化方法。首先，利用仿真建模的方法，构建流-化-质-电多物理场耦合控制的地浸采铀模型；其次，分别设定不同外加电场强度并对模型进行瞬态求解；最后，基于所得瞬态解，从反应速率、传质速率等多个角度分析外加电场对地浸采铀过程的强化机理并量化不同强度外加电场对地浸采铀过程的强化效果。研究结果表明：外加电场可基于电迁移作用，优化矿层内溶浸液中各溶质的浓度分布规律，进而提高浸出反应速率，同时，基于电毛细作用，增大矿体的活性比表面积，提升溶浸液铀的浓度以及缩短生产周期；相对于无外加电场，在地浸前期200 V外加电场下，铀的物质的量提升速度增大32.4%，经济产出阶段提前约40 d，平稳生产阶段的铀的浓度增大13.1%。经1 200 d模拟地浸生产，在200 V外加电场下，总浸出铀质量提高15.9%；外加电场对地浸采铀具有显著的强化效果，具有较广阔的应用前景。  
    关键词：地浸采铀;电迁移;电毛细;有限元法;数值计算   
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    更新时间：2025-07-13

    吴健辉, 廖元杭

    DOI：10.11817/j.issn.1672-7207.2025.06.003
    摘要：基于曼尼希(Mannich)反应，以针叶木硫酸盐木质素、甲醛、亚氨基二乙酸为原料，制备木质素螯合吸附剂；采用元素分析、红外光谱、热分析表征吸附剂的结构、热稳定性，并将其用于高原铜矿山硫酸铜溶液中铜的脱除。研究体系pH、温度和Cu2+浓度对吸附剂吸附容量的影响规律，并探究考察Cu2+的吸附动力学。研究结果表明：吸附剂吸附容量随pH、温度和Cu2+浓度的升高而增大，对Cu2+的饱和吸附容量为35.1 mg/g；在温度为15 ℃时，木质素螯合吸附剂对Cu2+的吸附行为更符合Langmuir平衡模型，吸附机理以单分子层化学吸附为主；在温度低于10 ℃时，木质素螯合吸附剂对Cu2+的吸附行为符合准一级动力学模型，这属于液膜扩散控制过程；当温度为25 ℃时，木质素螯合吸附剂对Cu2+的吸附行为符合准二级动力学模型，颗粒内扩散分为快速吸附、慢速吸附和接近平衡吸附3个阶段，当温度较高时，吸附速率更大；木质素螯合吸附饱和吸附量不受低温条件的影响，在15 ℃时的饱和吸附容量与在25 ℃时的饱和吸附容量基本一致；将木质素螯合吸附剂应用于铜矿山淋溶水，在pH为2~4时，Cu2+的吸附率随pH增大而降低；当pH为3时，Cu2+/Ca2+和Cu2+/Mg2+选择性分离系数均大于500；用稀硫酸解吸时，木质素螯合剂吸附单次解吸率高达85%。该木质素螯合吸附剂用于高海拔地区的铜矿山淋溶水的处理与铜的回收效果较好。  
    关键词：木质素螯合吸附剂;Mannich反应;淋溶水;铜离子   
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    更新时间：2025-07-13

    曲超, 马保中, 董准勤, 徐新淼, 李雪山

    DOI：10.11817/j.issn.1672-7207.2025.06.004
    摘要：铅冶炼过程中往往伴随着较多的锡元素，目前，大多数铅冶炼厂存在锡元素无法回收或回收率低的问题。本文首先对山东某冶炼厂的锡元素进行跟踪普查，确定锡元素走向及分布。其次，开展了还原实验和熔析实验研究。研究结果表明：通过在铅还原熔炼过程中配入一定量铜元素，可将还原过程中锡的回收率由54.2%提高至77.7%，通过调整熔析过程的熔析温度和时间，可将熔析过程中锡的回收率由67.3%提升至94.2%；还原实验最佳工艺参数如下：混合精矿中铜质量分数为1.6%；还原剂添加量为混合精矿质量的5%；还原温度为1 180 ℃；还原时间为75 min。熔析实验最佳工艺参数如下：熔析温度为360 ℃；熔析时间为90 min。在最佳工艺参数下，还原熔炼过程锡回收率可达到70%左右，火法精炼过程锡回收率可达到94%左右。  
    关键词：铅冶炼;还原熔炼;火法精炼;配矿;锡元素;富集   
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    更新时间：2025-07-13
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