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Cr-MnO_x/TiO_2-ZrO_2低温选择催化还原NO的活性及抗毒性能

工程科学学报 2015年第8期37卷 1049-1056页

作者：李哲汪莉贠丽王振南李梦霞李鑫北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

采用溶胶凝胶法制备TiO2-ZrO2载体,然后采用柠檬酸溶液浸渍法制备Cr-MnOx/TiO2-ZrO2复合催化剂.通过X射线衍射、比表面积测试(BET)、扫描电镜、X射线光电子能谱等测试方法对催化剂的物化性能进行表征分析,并进行NH3选择性催化还原NO实验... 详细信息

采用溶胶凝胶法制备TiO2-ZrO2载体,然后采用柠檬酸溶液浸渍法制备Cr-MnOx/TiO2-ZrO2复合催化剂.通过X射线衍射、比表面积测试(BET)、扫描电镜、X射线光电子能谱等测试方法对催化剂的物化性能进行表征分析,并进行NH3选择性催化还原NO实验,考察催化剂在低温下的活性及抗硫抗水性能.Cr元素介入到MnOx中,形成了新型的CrMn1.5O4活性物相,其中的Mn元素多以Mn3+和Mn4+存在.高价态的Cr5+使Mn元素由Mn3+向高氧化态的Mn4+转化,有利于低温选择性催化还原反应的进行.鉴于Cr元素第一电离能和电负性均低于Mn元素,能优先于Mn与SO2-4和SO2-3结合,保护MnOx不被硫酸化,从而提高Cr-MnOx/TiO2-ZrO2催化剂的抗毒性能.制备的五种不同Cr/(Cr+Mn)摩尔比的催化剂中,Cr(0.4)-MnOx/TiO2-ZrO2的性能最优,其颗粒分散均匀,具有较大比表面积,在180℃时脱硝效率能够达到95.8%,同时通入5%H2O和10-4SO2,脱硝效率缓慢下降,反应8h后,下降到73%,并保持稳定.

关键词：氧化物催化剂选择性催化还原一氧化氮活性

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孤岛工作面围岩整体失稳冲击危险性评估方法

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煤炭学报 2015年第5期40卷 1001-1007页

作者：冯宇姜福兴李京达北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

根据孤岛工作面采空区上覆岩层受采动影响的程度,将其顶板结构分为全悬顶结构、半悬顶结构和完全移动结构。通过理论分析3种顶板结构的应力传递机制,建立了孤岛工作面支承压力估算模型,提出了支承压力估算方法,并构建了存在基于弹性承... 详细信息

根据孤岛工作面采空区上覆岩层受采动影响的程度,将其顶板结构分为全悬顶结构、半悬顶结构和完全移动结构。通过理论分析3种顶板结构的应力传递机制,建立了孤岛工作面支承压力估算模型,提出了支承压力估算方法,并构建了存在基于弹性承载区的孤岛工作面围岩整体失稳冲击危险性评估方法。采用本文提出的估算模型及评估方法,对"全悬顶-完全移动结构"和"全悬顶-全悬顶结构"孤岛工作面进行了冲击危险性判定,为矿山决策孤岛工作面能否安全开采提供了理论依据。

关键词：孤岛工作面冲击危险性顶板结构支承压力弹性承载区

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金属矿山阶段嗣后充填胶结充填体矿柱力学模型分析

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岩土力学 2015年第8期36卷 2370-2376页

作者：曹帅杜翠凤谭玉叶付建新北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

矿柱宽度和充填体自立高度是阶段嗣后充填顺利实施的重要影响因素。基于弹性力学平面应变基本假设,建立阶段嗣后胶结充填体矿柱力学模型并进行理论求解。以某铁矿为工程分析实例,采用控制变量法(CVM)研究矿柱不同宽度、高度条件下,水平... 详细信息

矿柱宽度和充填体自立高度是阶段嗣后充填顺利实施的重要影响因素。基于弹性力学平面应变基本假设,建立阶段嗣后胶结充填体矿柱力学模型并进行理论求解。以某铁矿为工程分析实例,采用控制变量法(CVM)研究矿柱不同宽度、高度条件下,水平应力和剪应力的变化规律。研究表明:矿房极限宽度和高度分别为19.8 m和103.2 m。胶结充填体矿柱水平应力随矿柱高度的增高而逐渐增大;剪应力在矿柱中心位置达到最大,且高度越大,剪应力值也越大。在胶结充填体矿柱与非胶结充填体接触侧剪应力趋于定值。矿柱宽度分别为15、18、20 m时,其剪应力分别为243.8、292.6、325.1 k Pa。而产生剪应力的主要原因是非胶结充填体受水平应力作用在与胶结充填体矿柱接触面产生滑动摩擦力所致。

关键词：阶段嗣后充填胶结充填体矿柱力学模型应力分布滑动摩擦

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Adsorption of Cu^(2+) from aqueous solution by modified biomass material

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2015年第3期25卷 991-996页

作者：董颖博林海北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

Cu2+ adsorption from simulated aqueous solution was investigated using a modified spent shiitake substrate (MSSS). The results showed that the MSSS has a high adsorption efficiency and removal performance. The Cu2+removal rate of the MSSS reached above 95%. Compared with spent shiitake substrate (SSS), the specific surface area, electronegativity and surface functional groups of the MSSS were all improved, resulting in a high adsorption capacity. The Cu2+ adsorption of MSSS reached equilibrium after 0.75 h and was an exothermic reaction. The SEM and EDS analyses of the MSSS before and after Cu2+ adsorption showed that the pores on the surface of the MSSS were occupied after adsorption and the Cu content increased but the Na content decreased.

关键词： biomass material spent shiitake substrate modification adsorption heavy metal Cu2+

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基于PIV技术的细观矿堆溶液渗流场无扰动测试

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第7期46卷 2597-2604页

作者：尹升华陈勋吴爱祥王雷鸣刘超北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

建立由理想颗粒和真实矿石构成的细观矿堆物理模型,通过分散式布液结构,开展多种喷淋强度条件下细观矿堆的溶液渗流实验,采用粒子成像测速(PIV)技术无扰动地实测矿石颗粒间溶液渗流场。通过测试获取溶液质点瞬时位移图像,应用互相关算... 详细信息

建立由理想颗粒和真实矿石构成的细观矿堆物理模型,通过分散式布液结构,开展多种喷淋强度条件下细观矿堆的溶液渗流实验,采用粒子成像测速(PIV)技术无扰动地实测矿石颗粒间溶液渗流场。通过测试获取溶液质点瞬时位移图像,应用互相关算法处理,得到细观矿堆内溶液流速矢量分布情况。研究结果表明:细观矿堆溶液渗流场分布具有明显的不均匀性,受孔隙结构影响矿堆内存在优先渗流通道;不同喷淋强度下细观矿堆溶液渗流场分布趋势相似,溶液最大流速随喷淋强度增大而增大;矿堆孔隙结构及矿石颗粒特征是影响渗流场内溶液流速分布的主要因素。

关键词：粒子成像测速矿堆渗流场优先流

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高硫矿石细菌脱硫及其反应动力学分析

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中国有色金属学报 2015年第5期25卷 1345-1354页

作者：艾纯明吴爱祥王贻明王少勇北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

为解决硫化矿井下堆存易发生自燃这一问题,进行了高含硫矿石的细菌脱硫试验,对比了不同矿石粒径条件下的脱硫效果,对脱硫反应表面进行了扫描电镜观察,并对细菌脱硫反应进行动力学分析。结果表明:细菌液计脱硫率与矿石粒径呈反比,当矿石... 详细信息

为解决硫化矿井下堆存易发生自燃这一问题,进行了高含硫矿石的细菌脱硫试验,对比了不同矿石粒径条件下的脱硫效果,对脱硫反应表面进行了扫描电镜观察,并对细菌脱硫反应进行动力学分析。结果表明:细菌液计脱硫率与矿石粒径呈反比,当矿石粒径为3 mm时,取得了最大脱硫率为22.56%;脱硫反应对矿石表面侵蚀严重,矿石表面的硫含量由43%左右降低至15%以下;6组试验矿石的表面脱硫率均为65%左右,矿石的可燃性降低;反应受内扩散和化学反应共同控制,其中内扩散为主要因素。

关键词：细菌脱硫硫化矿表面脱硫率动力学

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基于矩张量反演的矿山突水孕育过程

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工程科学学报 2015年第3期37卷 267-274页

作者：柴金飞金爱兵高永涛吴顺川张院生北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

为实现矿山突水孕育过程中岩石破裂事件的有效分析,利用河北矾山磷矿所监测的异常微震事件,引入基于数字地震学的矩张量反演方法.矿井尺度的震动位移场可表示为矩张量与格林函数的时间褶积.通过提取微震事件位移场资料,并计算格林函数(... 详细信息

为实现矿山突水孕育过程中岩石破裂事件的有效分析,利用河北矾山磷矿所监测的异常微震事件,引入基于数字地震学的矩张量反演方法.矿井尺度的震动位移场可表示为矩张量与格林函数的时间褶积.通过提取微震事件位移场资料,并计算格林函数(震源至传感器之间传播介质的脉冲响应),线性反演了微震事件的矩张量,并利用微震事件的破裂方位判别了其破裂类型.随后建立微震监测三维效果图,拟合出岩石破裂面发展趋势,并初步确定了突水危险区域范围.研究表明,矩张量反演方法能够计算出微震事件震源机制解,可有效反映矿山突水孕育过程中岩石破裂的形成过程及发展趋势.

关键词：矿山突水微震矩张量反演岩石破裂震源机制

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节理岩体数值模拟及力学参数确定

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工程科学学报 2015年第12期37卷 1542-1549页

作者：赵伟吴顺川高永涛周喻肖术北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

采用FLAC3D程序和离散裂隙网络技术构建的遍布节理岩体模型能同时考虑节理岩体中节理和岩体的作用,具有概念清晰、建模快捷、计算效率高等特点.首先对现场结构面测绘数据进行统计分析,获得其概率分布特征参数,在此基础上分两尺度考虑节... 详细信息

采用FLAC3D程序和离散裂隙网络技术构建的遍布节理岩体模型能同时考虑节理岩体中节理和岩体的作用,具有概念清晰、建模快捷、计算效率高等特点.首先对现场结构面测绘数据进行统计分析,获得其概率分布特征参数,在此基础上分两尺度考虑节理并确定其离散裂隙网络模型;其次基于离散裂隙网络模型构建相应的节理岩体模型,研究其强度特征并获取工程岩体单轴抗压强度;结合Hoek-Brown、Mohr-Coulomb准则及最大围压拟合综合确定节理岩体力学参数;最后将拟合所得参数用于边坡稳定性分析,分别运用强度折减法和极限平衡法计算两种模型的安全系数,对比发现计算结果基本一致,表明所提出的研究思路用于确定节理岩体参数是可行的.

关键词：节理岩体数值模拟力学性能参数确定边坡稳定性分析

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考虑分层特性的尾砂胶结充填体强度折减试验研究

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岩土力学 2015年第10期36卷 2869-2876页

作者：曹帅宋卫东薛改利王洋朱鹏瑞北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

充填体分层现象在分段或阶段嗣后填充采空区过程中较为常见。设置65％、70％、72％和75％4个浓度，填充次数为1、2、3和4制作不同分层胶结充填体试件，进行单轴压缩试验探究其力学强度及其破坏模式。试验结果表明：（1）相同浓度条件下... 详细信息

充填体分层现象在分段或阶段嗣后填充采空区过程中较为常见。设置65％、70％、72％和75％4个浓度，填充次数为1、2、3和4制作不同分层胶结充填体试件，进行单轴压缩试验探究其力学强度及其破坏模式。试验结果表明：（1）相同浓度条件下，随着填充次数增多，胶结充填体的单轴抗压强度弱化效应越明显，而当浓度在65％～75％之间变化时，对应强度折减系数介于0．592～0．967；（2）充填体单轴抗压强度与填充次数之问满足二次多项式函数关系，而与料浆浓度呈对数函数分布；（3）不同分层胶结充填体的破坏模式主要表现为共轭剪切破坏和贯穿分层面的张拉破坏。低强度夹层可能是导致分层胶结充填体强度降低的原因，能够为后期填充采空区的充填体强度设计提供可靠的理论依据。

关键词：嗣后充填胶结充填体分层现象单轴抗压强度强度折减

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断裂岩石在蠕剪过程中的声发射特征

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岩石力学与工程学报 2015年第S1期34卷 2948-2958页

作者：王煜曦王金安唐君北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

断裂岩石在长期地质力学作用下发生蠕变,并伴有声发射,此声发射规律可为岩石稳定性监测和预警提供有益借鉴。为了研究断裂岩石蠕剪过程的声发射特征,在法向力恒定的条件下,对巴西拉破坏和压剪破坏2种不同形式的断裂砂岩进行蠕变分级剪... 详细信息

断裂岩石在长期地质力学作用下发生蠕变,并伴有声发射,此声发射规律可为岩石稳定性监测和预警提供有益借鉴。为了研究断裂岩石蠕剪过程的声发射特征,在法向力恒定的条件下,对巴西拉破坏和压剪破坏2种不同形式的断裂砂岩进行蠕变分级剪切试验,并运用全信息声发射信号分析仪进行实时监测,得到2种不同破坏形式的断裂岩石在不同蠕剪阶段声发射能量和蠕变剪切位移关系。同时,利用声发射定位系统对蠕剪过程中断裂岩石的双翼啮合和磨损进行定位,结合断裂面等高线图,预测断裂岩石在长期蠕剪中的破坏位置和破坏形式。试验结果表明:断裂岩石蠕剪失稳前声发射信号缺失;巴西拉破坏岩样蠕剪中后期声发射能量出现波峰,每段剪切位移加载前期能量达到局部最大值,之后呈现下降趋势;压剪破坏岩样蠕剪中期声发射能量出现低谷,每段剪切位移加载中期声发射能量出现局部波峰。同时,由声发射定位可知,2类断裂岩石啮合面中心部位都最先发生破坏,断裂面蠕变剪切的初期破坏具有方向性,破坏初期沿断裂面呈现带状分布并与剪切方向垂直。

关键词：岩石力学断裂岩石蠕变剪切声发射巴西破坏压剪破坏

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