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铁矿粉矿物学特性及其黏结相强度影响机理
1
作者 王伟伟 韩秀丽 +3 位作者 段博文 饶明军 李凤久 徐良平 《烧结球团》 北大核心 2025年第4期122-130,共9页
黏结相强度是衡量铁矿粉烧结基础特性的重要指标之一,铁矿粉本身的矿物学特性与黏结相强度密切相关。在对现场6种铁矿粉进行矿物学特性及烧结基础特性研究的基础上,进行焙烧试样的矿相结构定量研究,综合分析各因素对黏结相强度的影响机... 黏结相强度是衡量铁矿粉烧结基础特性的重要指标之一,铁矿粉本身的矿物学特性与黏结相强度密切相关。在对现场6种铁矿粉进行矿物学特性及烧结基础特性研究的基础上,进行焙烧试样的矿相结构定量研究,综合分析各因素对黏结相强度的影响机理。结果表明:6种铁矿粉中,纽曼粉以赤铁矿为主,石英质量分数为4.1%;铁精粉以磁铁矿为主,石英质量分数为4.9%;其他4种均以褐铁矿为主,石英质量分数为3.1%~5.6%。各试样的粒度分布欠均匀,超特粉粒度较大,主要集中在5~10 mm;国内铁精粉粒度最小。6种铁矿粉的TFe质量分数为56.87%~65.62%,其中超特粉TFe含量最低,国内铁精粉TFe含量最高;SiO_(2)质量分数为3.33%~5.90%,超特粉SiO_(2)含量最高,PB粉SiO_(2)含量最低。焙烧试样中金属相主要为赤铁矿,黏结相主要为铁酸钙,其中超特粉中铁酸钙含量最高,麦克粉中赤铁矿含量最高;显微结构均以熔蚀交织结构为主,但气孔特征差异明显,麦克粉以薄壁大气孔为主,气孔率最高。铁矿粉黏结相强度与焙烧试样中铁酸钙含量呈正相关,与赤铁矿含量及气孔率呈负相关;与原料中石英和褐铁矿含量密切相关,与TFe含量关系不明显。本文研究成果对不同种类铁矿粉的合理利用、优化烧结配矿具有理论意义和应用价值。 展开更多
关键词 铁矿粉 矿物学特性 铁酸钙 矿相结构 黏结相强度
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变刚度加载条件下的充填单矿柱破坏特征
2
作者 刘洪磊 李汶柯 +3 位作者 侯晨 曲立平 梁鹏 张虎 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第7期2561-2574,共14页
为了研究被充填矿柱在不同加载条件下的失稳特征和破坏规律,本文采用自主研发的变刚度加载系统,模拟不同刚度顶底板岩体的弹性储能行为,对充填支护矿柱的变形破坏特性进行了分析。结果表明:充填体-矿柱系统的抗压强度和弹性模量与加载... 为了研究被充填矿柱在不同加载条件下的失稳特征和破坏规律,本文采用自主研发的变刚度加载系统,模拟不同刚度顶底板岩体的弹性储能行为,对充填支护矿柱的变形破坏特性进行了分析。结果表明:充填体-矿柱系统的抗压强度和弹性模量与加载刚度相关性较弱,加载刚度的变化主要影响被充填矿柱的峰后阶段,与充填被动支护作用的时间区间一致;随着加载刚度的减小,充填体-矿柱系统的应力-应变峰后曲线由台阶状变为光滑斜线,峰值强度对应的承载时间变长,峰后残余强度降低;变刚度加载装置在矿柱破坏瞬间会释放更多弹性势能,此时充填体对矿柱的支护作用远小于变刚度加载装置能量释放对矿柱造成的冲击破坏。研究成果揭示了充填体-矿柱系统在变刚度加载条件下的失稳破坏规律,对指导现场采空区充填治理具有重要的工程和理论意义。 展开更多
关键词 充填矿柱 变刚度 试验系统 充填体被动支护 力学行为
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高寒地区充填体强度与超声波波速关系
3
作者 侯晨 李磊 +3 位作者 魏赫彤 杜加法 潘建达 刘洪磊 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第4期1416-1428,共13页
为建立寒区低温条件下充填体力学参数与超声波波速间的定量关系,采用非金属超声波检测仪,分析了低、负温养护充填体的超声波波速演化规律及与常温养护充填体在声波传播特性的差异。结果表明:低温条件下(≥0℃),持续的水化反应导致波速... 为建立寒区低温条件下充填体力学参数与超声波波速间的定量关系,采用非金属超声波检测仪,分析了低、负温养护充填体的超声波波速演化规律及与常温养护充填体在声波传播特性的差异。结果表明:低温条件下(≥0℃),持续的水化反应导致波速不断提高;负温条件下(-5℃),冰颗粒的不断形成是波速不断提高的关键因素;由于波速在不同温度区间的增长机制不同,随着胶结剂含量的增加,低温充填体的波速呈现增长趋势,而负温充填体内波速呈现降低趋势;充填体的超声波波速与力学强度在低温条件下符合线性关系,在负温条件下符合指数型增长关系,这说明胶结充填体内冰颗粒的形成对于强度的增加效应更为显著,相关成果可为寒区充填采矿的强度预测及材料优化提供科学依据和实用指导。 展开更多
关键词 寒区矿山 超声波波速 胶结充填体 强度预测 负温
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阶段空场嗣后充填法凿岩硐室矿柱对顶板稳定性的影响
4
作者 向伟华 路燕泽 +5 位作者 刘志义 王社光 王立杰 甘德清 陈彦亭 杨志强 《矿冶工程》 北大核心 2025年第3期69-76,共8页
以河北钢铁集团沙河中关铁矿南区为研究对象,基于普氏地压理论和卡斯特纳方程构建凿岩硐室矿柱稳定性计算模型,探讨阶段空场嗣后充填法凿岩硐室各因素对顶板稳定性的影响,采用数值模拟分析了凿岩硐室内不留矿柱(方案1)与先留设矿柱后与... 以河北钢铁集团沙河中关铁矿南区为研究对象,基于普氏地压理论和卡斯特纳方程构建凿岩硐室矿柱稳定性计算模型,探讨阶段空场嗣后充填法凿岩硐室各因素对顶板稳定性的影响,采用数值模拟分析了凿岩硐室内不留矿柱(方案1)与先留设矿柱后与矿体一起崩落(方案2)条件下的顶板稳定性。结果表明:采场开采长度27~45 m时,方案2的凿岩硐室顶板失稳风险较大;采场开采长度大于45 m时,2种方案顶板均存在失稳风险;方案2会使凿岩硐室内应力集中,顶板和侧帮出现应力加速释放现象;方案1的凿岩硐室应力释放和分布较为稳定,破坏时间相对滞后;矿岩稳固性较差时,选择方案1更利于顶板稳定。 展开更多
关键词 阶段空场嗣后充填法 凿岩硐室 矿柱 顶板稳定性 敏感性分析 采场结构 顶板应力
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基于无人机多光谱和机器学习的芦苇地上生物量反演研究
5
作者 张晓彤 刘明月 +7 位作者 郎红梅 张龙丰 尹轩 刘玮佳 张永彬 吴风华 李富平 满卫东 《生态学报》 北大核心 2025年第15期7314-7325,共12页
植被地上生物量(AGB)是反映湿地生态系统功能状态与健康水平的重要生态参数,可为生态系统稳定性分析和碳汇能力评估提供关键支撑。以滨海典型芦苇湿地为研究对象,基于无人机获取的高分辨率多光谱影像和113个实测芦苇AGB样本,系统评估不... 植被地上生物量(AGB)是反映湿地生态系统功能状态与健康水平的重要生态参数,可为生态系统稳定性分析和碳汇能力评估提供关键支撑。以滨海典型芦苇湿地为研究对象,基于无人机获取的高分辨率多光谱影像和113个实测芦苇AGB样本,系统评估不同特征变量组合的建模效果,并利用随机森林(RF)算法的重要性分析对变量进行筛选。随后分别构建了RF、支持向量机(SVM)和极端梯度提升(XGBoost)三种机器学习算法模型,对筛选后的特征变量进行建模与精度对比,旨在探索基于低空遥感技术开展湿地植被生物量反演的可行路径,建立适用于湿地生态监测的高效估算框架。研究结果表明,联合使用多光谱波段反射率与植被指数的变量组合显著优于单一变量类型,能够有效提升AGB估算精度。在三种建模算法中,XGBoost模型性能最优,R2为0.731,RMSE为0.184kg/m^(2),RPD达到2.431,表现出较强的稳定性与鲁棒性。空间分布分析结果显示,研究区芦苇AGB具有显著的空间异质性,高值区主要分布于水体周边的浅水带及地势低洼区域,而地势较高区域的AGB值相对较低。定量统计显示,研究区芦苇总AGB为3038.78吨,芦苇AGB值范围为0.486-1.705kg/m^(2),平均为0.88kg/m^(2)。变量贡献分析显示,红边波段及其衍生植被指数,特别是修正型叶绿素吸收反射植被指数(MCARI),在芦苇AGB反演模型中的贡献度较高,表明其在捕捉湿地植被的叶绿素含量和冠层结构变化方面具有较强的敏感性,对AGB的估算精度有显著提升作用。本研究不仅验证了基于无人机多光谱影像结合机器学习算法进行芦苇AGB反演的可行性和有效性,也为后续开展湿地生态系统功能评价、碳储量估算及关键栖息地监测提供了科学依据。 展开更多
关键词 机器学习 地上生物量 植被指数 无人机反演 变量组合
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浸水作用下磁铁矿动态损伤及能量演化机制 被引量：1
6
作者 路燕泽 甘德清 +3 位作者 王社光 刘志义 王庆刚 王立杰 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第4期95-101,共7页
为分析浸水作用下磁铁矿的动态损伤特性以及能量运移规律,对磁铁矿进行不同时间的浸水处理,利用霍普金森压杆试验系统(SHPB)对浸水磁铁矿开展了不同冲击载荷值的动态压缩试验。结果表明:浸水作用下磁铁矿动态破坏变形过程分为弹性变形,... 为分析浸水作用下磁铁矿的动态损伤特性以及能量运移规律,对磁铁矿进行不同时间的浸水处理,利用霍普金森压杆试验系统(SHPB)对浸水磁铁矿开展了不同冲击载荷值的动态压缩试验。结果表明:浸水作用下磁铁矿动态破坏变形过程分为弹性变形,屈服损伤变形以及失稳破坏3个阶段;磁铁矿动态抗压强度随浸水时间增加而减小,两者呈指数递减关系,而磁铁矿的动态抗压强度减少值先增大后减小,当浸水时间为14 d时,动态抗压强度减小值最大;随浸水时间增加,磁铁矿破碎程度增大,但浸水时间为14 d的整体破碎均匀度最佳;浸水磁铁矿能量演化过程分为弹性储能,能量转换,能量耗散3个阶段;增加动态载荷值可提高浸水时间14 d的磁铁矿能量利用率,在此浸水时间下磁铁矿能耗密度最大,表明开展磁铁矿浸水处理可以有效改善矿石破碎的不均匀度,减少二次破碎工作量,一定程度上降低爆破能耗。研究结果为富水矿体安全高效开采提供一定理论指导。 展开更多
关键词 浸水作用 磁铁矿 动态损伤 能量演化
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缓倾斜极厚矿体高阶段采场开采顺序优化 被引量：3
7
作者 甘德清 孟岐 +1 位作者 刘志义 路燕泽 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第5期28-34,共7页
为了平衡缓倾斜极厚矿体高阶段采场的产能与安全,以某铁矿阶段空场嗣后充填采矿法为背景,进行开采顺序优化研究。首先,基于间柱承压理论,得出间柱宽度合理值为14.2~47.2 m。根据采场结构参数,设计间柱宽度分别为15 m、30 m、45 m,即隔... 为了平衡缓倾斜极厚矿体高阶段采场的产能与安全,以某铁矿阶段空场嗣后充填采矿法为背景,进行开采顺序优化研究。首先,基于间柱承压理论,得出间柱宽度合理值为14.2~47.2 m。根据采场结构参数,设计间柱宽度分别为15 m、30 m、45 m,即隔一采一、隔二采一、隔三采一,并采用FLAC^(3D)建立矿体模型,对比分析各方案顶板沉降以及间柱稳定性。最后,在数值模拟基础上,综合考虑安全与产能的影响因素,构建基于层次分析与模糊综合评判法的开采顺序判断矩阵,计算得出3种方案的综合隶属度分别为0.86、0.79、0.80,确定间柱宽度15 m(隔一采一)为最优方案。工业试验结果表明,该方案在实现最大化生产能力的同时,可保持采场相对稳定。 展开更多
关键词 缓倾斜矿体 极厚矿体 开采顺序 阶段空场嗣后充填法 间柱稳定性 数值模拟 高阶段采场 间柱宽度
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胶结充填体早期损伤对后期力学性能的影响 被引量：2
8
作者 甘德清 张雅洁 +1 位作者 刘志义 路燕泽 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期1-7,共7页
目的为了探明胶结充填体早期损伤对后期承载性能的影响,方法通过开展早期受损充填体经养护一定龄期后的单轴压缩试验,以损伤龄期和压损程度为变量,以受损充填体的后期变形特性、抗压强度、弹性模量为后期力学性能评价指标,分析充填体损... 目的为了探明胶结充填体早期损伤对后期承载性能的影响,方法通过开展早期受损充填体经养护一定龄期后的单轴压缩试验,以损伤龄期和压损程度为变量,以受损充填体的后期变形特性、抗压强度、弹性模量为后期力学性能评价指标,分析充填体损伤龄期和压损程度对其后期力学性能的影响规律。结果结果表明:在同一损伤龄期下,充填体在80%压损下后期峰值应力及残余应力最低;压损程度对龄期3,7 d的充填体后期变形特性影响较小,对龄期14,21 d的充填体后期变形特性弱化作用较大;80%以下的压损程度对龄期3,7 d充填体后期抗压强度影响较小,各个压损程度对龄期14,21 d充填体后期抗压强度影响较大,压损程度越大,后期抗压强度越低;各龄期充填体后期弹性模量均随压损程度的增大而增大。养护龄期14 d之后的充填体受损后对其后期力学性能影响显著,且不同压损程度对龄期14 d之后的充填体后期力学影响显著。结论研究结果可为上向水平充填采矿方法中充填质量的控制提供理论指导。 展开更多
关键词 尾砂胶结充填体 早期损伤 应力-应变关系 抗压强度
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基于响应面法的烧结矿还原指数优化
9
作者 张聪 韩秀丽 +2 位作者 刘磊 段博文 王伟伟 《烧结球团》 北大核心 2024年第4期1-9,18,共10页
烧结矿还原指数是影响高炉生产的一个重要参数,而烧结原料及其配比是决定烧结矿还原性能好坏的根本原因之一。本文运用响应面法对烧结矿还原指数进行目标优化,采用CCD模块进行烧结配矿方案设计,以w(Fe_(2)O_(3))/w(Fe_(3)O_(4))、二元碱... 烧结矿还原指数是影响高炉生产的一个重要参数,而烧结原料及其配比是决定烧结矿还原性能好坏的根本原因之一。本文运用响应面法对烧结矿还原指数进行目标优化,采用CCD模块进行烧结配矿方案设计,以w(Fe_(2)O_(3))/w(Fe_(3)O_(4))、二元碱度[w(CaO)/w(SiO_(2))]和w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))为变量因素,以烧结矿还原指数为目标指数,建立目标指数与变量因素之间的响应面模型;通过试验对响应面模型进行拟合运算,得到烧结矿还原指数预测方程;根据预测模型确定的原料成分最优配比自制烧结矿,对预测模型进行验证。结果表明,3种原料成分对烧结矿还原指数的影响显著效果由大到小依次为二元碱度[w(CaO)/w(SiO_(2))]、w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))、w(Fe_(2)O_(3))/w(Fe_(3)O_(4)),三者之间任意两因素的交互作用均明显。烧结矿还原指数最优时,其原料配比:w(Fe_(2)O_(3))/w(Fe_(3)O_(4))=0.76、二元碱度[w(CaO)/w(SiO_(2))]=2.23、w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))=0.82。通过烧结试验验证,烧结矿还原指数预测值为92.41%,试验值为92.1%,且烧结矿中针状铁酸钙含量较多,显微结构较好,反映该响应面法确定的最佳配比方案是准确可行的。 展开更多
关键词 烧结配矿 响应面法 目标优化 交互作用 还原指数
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