Numerical study of flow distribution uniformity for the optimization of gradient porosity configuration of porous copper fiber sintered felt for hydrogen production through methanol steam reforming micro-reactor

A macroscopic numerical method is proposed to study the flow distribution uniformity of a novel porous copper fiber sintered felt (PCFSF), which has gradient porosities and was developed as the methanol steam reforming micro-reactor catalyst support for hydrogen production for fuel cell applications. The macroscopic porous media developed by the ANSYS/FLUENT software is used to represent the PCFSF. Our results indicate that the gradient porosity can reshape the flow distribution of PCFSFs greatly, thus producing significant influence on their performance. It is further revealed that, for a PCFSF with a determined gradient porosity configuration but different reactant feed directions, the velocity uniformity can be used as a quantitative criterion to evaluate the performance of hydrogen production. Furthermore, new gradient PCFSFs are produced according to the flow distribution of original gradient PCFSFs. The preliminary experimental results of the new gradient PCFSFs of 0.8-0.9-0.7 and 0.7-0.9-0.8 exhibit better methanol conversion and H₂ flow rate. This indicates that the numerical method can be used for the optimization of PCFSFs' gradient porosity configuration, which consists of the shape and position of the interfaces between different porosity portions, the number of interfaces and the porosity distribution in different portions.     

基于决策树的堆芯物理参数预测研究

反应堆堆芯核设计涉及大量方案的搜索与详细计算，缩短方案搜索时间有利于提高核设计效率。数据挖掘技术通过对大量数据进行学习与模式识别，可实现核设计方案物理参数的快速预测，更快地筛选出可行的备选堆芯方案。本文基于数据挖掘的决策树4种算法：C4.5、RepTree、Random Forest及Random Tree，在计算时以燃料富集度、含可燃毒物燃料棒数量及含量作为自变量，以寿期内k_eff不均匀系数偏差（KUCD）、径向功率不均匀系数偏差（RPNCD）、径向中子通量不均匀系数偏差（RFNCD）、堆芯寿期（CL）作为目标函数，构成目标函数符合度（CPF），利用大量已知核设计参数的组件及堆芯设计方案作为数据挖掘训练集，构建数据挖掘模型，并用于对未知核设计参数的组件方案集合（测试集）进行CPF快速预测。结果表明，4种算法利用训练集构建数据挖掘模型的时间在0.6 s以内，各算法的交叉验证精度均在0.7以上，其中C4.5算法对CPF预测精度最高；对测试集方案的核设计参数预测中，单个方案的预测时间均在0.9 s以内，而Random Forest算法对CPF等于4的预测效果最好。     

Nanoporous copper sonocatalysts prepared by dealloying Cu–Al–Ti amorphous ribbons

ABSTRACT

Nanoporous copper (NPC) with a controllable ligament width was prepared by chemically dealloying Cu₄₅Al₄₅Ti₁₀ amorphous ribbons in dilute HCl solution. X-ray diffraction and scanning electron microscopy analysis confirmed the 3D, bicontinuous, nanoporous structure constituting fcc-Cu ligaments of 39–79?nm thickness. The coarsening of NPC ligaments increased significantly with an increase of HCl concentration, reaction temperature or time. The surface diffusivity and activation energy of NPC were also calculated. Finally, the catalytic activity of NPC was validated with the ultrasound and H₂O₂-assisted degradation of methyl orange (MO), where 99% MO was degraded within 15?min.     

某含锌锡多金属硫化矿石锌浮选试验研究

某含锌锡多金属硫化矿石Zn、Sn、Fe、S含量分别为6.04%、1.05%、29.33%、19.08%，锌主要以铁闪锌矿、闪锌矿的形式存在，锡主要以锡石的形式存在，铁主要以黄铁矿、磁黄铁矿等形式存在，其中的金属矿物共生关系密切，相互包裹现象普遍。为确保不影响后续选锡，对锌浮选流程进行了试验研究。结果表明：矿石在磨矿细度为-0.074 mm占80%的情况下，采用预先脱硫—锌硫混浮再分离流程处理，在选择硫酸铜为锌矿物活化剂、丁基黄药为捕收剂、松醇油为起泡剂、石灰为黄铁矿抑制剂的情况下，经1段脱硫、2粗1扫锌硫混浮、1粗2精锌硫分离，锌硫分离精选尾矿与锌硫混浮扫选精矿2次精选后锌硫分离，最终获得锌精矿Zn品位47.06%、回收率90.76%，试验指标良好。     

广东某复杂铜铅锌矿浮选试验研究

广东某复杂铜铅锌矿石中的矿物嵌布粒度较细且相互包裹，导致现场铜、铅、锌浮选分离困难，为解决此问题进行了选矿试验研究。结果表明：在选铜时，选用FK 1与DS组合抑制铅锌，可有效解决精矿的互含问题；在高碱工艺下，采用先铜后锌的优先浮选工艺，铜铅粗泡再磨后经2次精选，能获得铜品位为2110%、回收率为8088%的铜精矿，铅锌总含量为1023%，达到铜精矿四级品要求；采用1粗2精2扫流程处理选铜尾矿，获得了锌品位为5217%、回收率为9278%的锌精矿。试验所用药剂全部为常规药剂，试验流程结构简单，现场实施比较容易，可作为现场改造的依据。     

某复杂金多金属矿石选矿试验研究

吉尔吉斯斯坦某金多金属矿石中伴生多种有价元素,有用矿物嵌布状态复杂且嵌布粒度细。针对矿石性质,采用铜优先浮选—金钴混合浮选工艺流程,可初步实现该金多金属矿石中有价金属的有效分选。闭路试验可获得Au品位228.00 g/t、Au回收率12.19%,Ag品位974.00 g/t、Ag回收率37.71%,Cu品位27.590%、Cu回收率80.65%的铜精矿,以及Au品位65.00 g/t、Au回收率57.22%,Ag品位28.00 g/t、Ag回收率17.86%,Co品位0.5500%、Co回收率53.02%的金钴精矿。     

临涣选煤厂粗煤泥回收工艺优化的实践应用

临涣选煤厂针对洗选过程中存在的精煤泥旋流器组溢流跑粗、精煤泥弧形筛筛下水跑粗、精煤泥弧形筛脱水效果较差等问题，重点开展精煤泥分级旋流器组入料分配不均匀、筛分错配物影响、弧形筛脱水效果的现场攻关和研究。现场大量试验表明:通过停止精煤泥旋流器组，增加精煤泥弧形筛数量、减小筛缝尺寸，改变精煤泥弧形筛击打，改用高频脱水筛等方式，从源头上解决了精煤泥分级旋流器组跑粗，明显改善了精煤泥弧形筛筛下水跑粗的问题，提高了精煤泥弧形筛分选效果。在降低介泥灰分、减少浮选过程中粗颗粒的含量、缓解浮选回收压力、降低降低浮选油耗、提高浮选精煤灰分、保证精煤产率、节约生产成本方面有实践意义。     

含砷铜烟尘砷的选择性分离实验

在氮气气氛下,采用低温焙烧的方法对含砷铜烟尘中的砷进行选择性分离,研究了温度、氮气流量和焙烧时间的变化对砷挥发率的影响,用X射线衍射分析、差热-差重分析等方法研究了含砷铜烟尘中砷的挥发规律,并分析了砷挥发过程的动力学。结果表明,含砷铜烟尘中砷的选择性分离应在低温下进行,避免高温下Zn、Pb挥发损失和As_2O_3生成难挥发的砷酸盐。在250℃,氮气流量300mL/min、焙烧120min的条件下,砷的挥发率为95.68%,渣中砷的含量为0.79%,其他有价金属基本不挥发,实现了砷与其他有价金属的选择性分离,砷以初级As_2O_3产品回收,纯度为96.85%。动力学研究表明,在一定范围内,砷的低温选择性挥发过程符合收缩核模型,其表观活化能为19.71kJ/mol,该过程受内扩散控制。     

高质量浓度曲拉通X-100对煤泥浮选的抑制效应及机理

表面活性剂在煤泥浮选领域中应用广泛,且表面活性剂常被用于煤泥浮选促进剂,本文从另一个方面探究了表面活性剂在过量的情况下对煤泥浮选的抑制效应及其机理。以低灰煤粒和表面活性剂曲拉通X-100为研究对象,采用X射线光电子能谱(XPS)表征曲拉通X-100在煤表面的吸附状态,静态接触角测定仪测定曲拉通X-100对煤表面疏水性的影响,并探究了不同质量浓度曲拉通X-100液滴在煤粒表面的润湿与铺展情况,采用诱导时间测量仪分析不同质量浓度曲拉通X-100水溶液中的气泡与煤粒的黏附情况,最后通过紫外分光光度计定量表征浮选槽中残留曲拉通X-100质量浓度与不同浮选时间下浮选结果的对应关系。结果表明:高质量浓度曲拉通X-100会抑制煤粒上浮,随着浮选试验的进行,曲拉通X-100质量浓度逐渐降低,低质量浓度曲拉通X-100会促进煤粒被上浮气泡黏附而浮出;高质量浓度曲拉通X-100能够在煤粒表面发生有效吸附,该吸附属于物理吸附,且在一定程度上提高了煤表面的疏水性;高质量浓度曲拉通X-100水溶液更容易润湿煤表面,从而减缓了气泡-煤粒黏附过程中的液膜薄化与破裂速率;在高质量浓度曲拉通X-100水溶液中,气泡表面因罩盖有曲拉通X-100分子,导致气泡表面发生改性,难以与煤粒发生有效黏附。高质量浓度曲拉通X-100主要通过对气泡改性,以及减缓气泡与煤粒碰撞-黏附过程中的液膜薄化-破裂速率来抑制煤粒的浮选。     

加压酸浸法从烟化炉冰铜中浸出铜和镍的试验研究

烟化炉冰铜主要是采用烟化炉处理低品位铜、锡、镍、锌等物料时产生的中间产物，主要含铜、镍、铁、硫等元素，从中浸出铜和镍具有重要价值。采用加压酸浸法从烟化炉冰铜中浸出铜和镍，试验研究了时间、温度、氧分压、液固比、粒度等因素对铜、镍、铁浸出率的影响。试验结果表明：烟化炉冰铜粒度球磨至小于75μm、温度433K、时间3h、氧分压为0.6MPa、液固比4/1mL/g、木质素磺酸钠用量为2‰的优化条件下，铜、镍、铁浸出率分别平均为98.18%、98.42%和26.46%。