改质钢渣中铁/磷富集相形核与长大行为研究

回收钢渣中的铁（Fe）和磷（P）,不仅可以减轻钢渣堆积带来的环境负担,而且是钢铁工业发展循环经济、实现可持续发展的必由之路。本文旨在通过研究B₂O₃改质钢渣中富铁相（Fe₃O₄）和富磷相（Ca₁₀P₆O₂₅）的结晶动力学规律确定Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体可控生长的温度制度。本研究采用高温激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）在线观测CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体的结晶行为,使用经典的结晶动力学理论计算Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体的形核和长大速率。研究结果表明,CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体在冷却过程中初晶相Fe₃O₄析出温度范围为1300–1150°C,棒状的第二相Ca₁₀P₆O₂₅在1150–1000°C温度区间内析出,且Fe₃O₄相的结晶能力大于Ca₁₀P₆O₂₅相。综合考虑Fe₃O₄相与Ca₁₀P₆O₂₅相的形核与长大速率,最终确定两相选择性结晶长大的最佳温度区间为(1055 ± 25)°C,即在1080–1030°C温度范围内对CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体进行缓慢冷却有利于Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体的结晶长大,从而为后续从渣中选择性分离Fe₃O₄相与Ca₁₀P₆O₂₅相创造了必要条件。     

Chiral supramolecular gold-cysteine nanoparticles: Chiroptical and nonlinear optical properties

Cysteine is a sulfur-containing amino acid that easily coordinates to soft metal ions and grafts to noble metal surfaces. We report a simple synthetic approach for the production of chiral gold-cysteine polymeric nanoparticles soluble in water. Conjugation of cysteine with gold in a polymeric way, leading to ~50 nm diameter nanoparticles, resulted in the generation of new characteristic circular dichroism (CD) signals in the region of 250–400 nm, whereas no CD signal changes were found with cysteine alone. We also investigate their nonlinear optical properties after two-photon absorption. Two-photon emission spectra and first hyper-polarizabilities, as obtained by the hyper-Rayleigh scattering technique, of these particles are presented.     

絮凝剂和溶菌酶联用促进污泥脱水性能

通过小试试验考察了絮凝剂(聚丙烯酰胺)和溶菌酶联合使用对污水厂二沉池回流污泥的脱水性能、沉降性能及絮体特性的影响,并与2种药剂单独作用时进行了对比研究.结果表明,絮凝剂和溶菌酶分别单独作用于污泥脱水时,均可改善污泥的脱水性能;但2种药剂共同作用时,能同时提高污泥沉降性能和脱水速度,且脱水程度较2种药剂单独处理时进一步提升.2种药剂联用时的最佳投加量为20 mL/L絮凝剂+0.05 g/g溶菌酶,且最优添加顺序为先絮凝剂再溶菌酶.此时污泥抽滤泥饼含水率和比阻分别为65.7%和0.8×1012 m/kg,与原泥相比下降25.3%和75.8%.通过污泥胞外聚合物(EPS)含量与污泥絮体形态分析可知,溶菌酶可以有效破坏污泥絮体结构,改变污泥EPS的分布;高分子絮凝剂的吸附架桥作用则加快了污泥过滤脱水速度.而两者联合使用增大了污泥絮体二维分形维数,可使污泥絮体结构更加细密紧实,并提高污泥可脱除水分的比例,从而提高了污泥脱水性能.研究结果表明,絮凝剂和溶菌酶联用调理污泥脱水具有较好的应用前景.     

编者按:《氢冶金专刊》

双碳战略正在推动传统冶金行业进行转型升级,冶金行业的高质量和低碳化改革势在必行。氢气作为21世纪的清洁能源,其具有从源头上实现低碳冶金的潜力,目前全球冶金工业已经将“氢冶金”作为未来发展的目标。近年来,以钢铁为代表的传统冶金工艺在富氢冶炼以及氢冶金新工艺方面均得到了快速发展,标志着冶金工业在低碳转型的道路上正在飞速前进。为庆祝北京科技大学成立70周年和加快冶金行业在低碳发展方向的脚步,《矿物冶金与材料学报（英文版）》期刊特此出版“氢冶金”专刊。来自包括德国马普所、日本九州大学在内的世界顶尖大学或研究院所的专家学者受邀分享了他们在“氢冶金”研究方面的进展和展望。专刊共收录了12篇论文,包括1篇等离子氢冶金综述及11篇研究论文。所有论文主要围绕传统炼铁流程富氢冶炼、氢基直接还原炼铁以及等离子氢冶金三个方向。其中,包括高炉富氢冶炼后铁矿石和焦炭的行为变化研究、流化床富氢冶炼物理化学研究、富氢直接还原过程球团矿的还原机理研究以及等离子氢冶金新工艺在铁冶炼中的应用。专刊收录论文覆盖范围全面,从传统冶金工艺的创新到富氢冶金新工艺的开发,涉及了目前氢冶金方面较为热点的研究方向。本专刊客座主编希望通过本期论文,为从事“氢冶金”研究方向的学者们提供一个全面交流的机会,以促进“氢冶金”工艺及技术的发展,早日完成碳中和的伟大目标。我们衷心感谢所有作者和审稿人对本期专刊的奉献和大力支持。     

一种可再生能源接入的多端口 变换器及其能量协同管理

针对水力发电和光伏发电存在功率波动大、稳定性差等问题,提出了一种适应新能源接入的多端口变换器及能量协同控制方案.首先,针对多端口变换器常见的拓扑结构进行了对比分析,选定了多端口变换器的拓扑结构;其次,针对多种新能源(如光、水、风力等)能量互补的一般性问题,提出了一种基于多端口变换器的多模态能量协同控制方案.最后,仿真模拟了多工况下的运行状态,仿真结果表明,双层控制策略能有效地实现能量协调调度,能解决某局部区域内的负荷季节性过载问题.该多端口变换器能实现对直流母线电压、输出功率等关键参数的控制,具有较强的适应能力.     

台风风场与B类风场作用下输电塔风效应对比研究

在边界层风洞中开展了台风风场与B类风场条件下某角钢输电塔气弹模型试验,采用谐波合成法模拟了不同高度的风速时程,在时域内进行了输电塔结构风致响应计算,对比研究了两类风场条件下的风致响应与风振系数.研究结果表明:输电塔风致加速度响应随着来流风速的增大而明显增大,台风风场条件下加速度响应更为剧烈,比B类风场条件大约20%～30%;B类风场条件下风振系数为1.59,台风风场条件下达到1.85,总体增幅达到16%;数值模拟结果与风洞试验结果较为吻合.因此,台风多发地区的输电塔设计应考虑台风高湍流引起的动力风荷载增大效应.     

基于双支特征联合映射的端到端图像去雾算法

针对卷积神经网络去雾算法中模型复杂度高、特征提取性能差等问题,本文提出了一种基于双支特征联合映射的端到端图像去雾算法.首先对大气散射模型进行变形转换,分离出模型中的双支特征;然后根据双支特点设计了两个特征提取网络MPFEM和SPFEM,分别使用两种注意力机制对其输出特征进行加权;最后将提取到的双支特征输入复原模块恢复清晰图像,并对其进行色彩增强得到最终复原效果.在模型训练过程中为避免使用单一损失函数导致纹理细节丢失等问题,采用多尺度结构相似度和平均绝对误差加权作为损失函数.实验表明,本文所提算法网络结构简单,去雾效果明显,复原图像色彩亮度保真,边缘保持性强.     

中间相沥青基泡沫炭发泡过程及其动力学研究

以AR中间相沥青为原料,结合TG、黏度分析、MS及IR等表征方法研究了中间相沥青基泡沫炭的发泡过程及其动力学特征.结果表明:中间相沥青在发泡过程中主要发生脂肪碳链的热解反应并释放出H2、CH4、H2O和CO等气体,导致熔融沥青中的分子组成产生变化,进而引起其黏度变化.在此基础上采用TG分析模拟不同升温速率及发泡温度下中间相沥青的失重过程,并通过拟合中间相沥青恒温阶段的TG曲线,发现中间相沥青的恒温失重率Δw与发泡时间tb成较好的线性关系,结合Arrhenius方程计算得到不同升温速率下恒温发泡过程的动力学参数.此研究工作对于中间相沥青基泡沫炭的可控制备具有较好的理论指导作用.     

大震铁路桥涵震害损失评估方法

调查统计并分析了唐山地震和汶川地震中铁路桥梁的震害情况,提出了适用于震后铁路桥梁震害的应急评估方法;基于铁路桥梁的地震易损性评价,选取了典型的震害影响因素;采用最小二乘法,建立了用于计算混凝土铁路梁式桥震害指数的统计回归模型;提出了评价地震破坏等级的经验公式、经验系数及评判指数,并对铁路桥梁的震害损失比进行了专门研究;结合工程实例,给出了震后铁路桥梁震害损失评价的过程和步骤.     

简支变连续法加固双T形铁路桥梁的力学性能

针对既有铁路桥梁承载力以及横向刚度不足造成的振动响应过大问题,提出一种联合使用改变结构支承体系、体外预应力和增加横隔板的加固方法。采用有限元软件ANSYS和多体动力学软件Universal Mechanism对加固前后的桥梁进行数值模拟和动力分析。研究结果表明:重力式桥墩对于梁体性能的影响很小,因此可以建立无桥墩的桥梁有限元模型以提高计算效率;增设预制横隔板可以增加梁体的刚度和承载力,但数量和厚度超过一定程度则会削弱加固效果;简支变连续的纵向加固法对提高刚度和承载力效果显著,而纵向和横向联合加固效果更佳;联合加固方案可以有效减小横向振幅,这与梁体刚度的增加程度密切相关。