矿物材料在微波技术领域中应用简介

随着应用电子技术的开展,对特殊功能材料不断提出新的需求,从天然矿物中测量、筛选、研制具有微波技术应用前景的新材料是一个有待开拓的领域。矿物的微波特性研究是近十多年来矿物物理学新开展起来的一个分支。主要研究矿物在微波频率下的电磁特征 (介电常数ε′、介电损耗 tgδε、磁导率μ、磁损耗 tgδμ′ )和它的发射特征、衰减特征、散射性质等,它是一个依固体物理理论利用微波技术研究矿物的边缘分支学科。 微波是指波长很短的电磁波,微波的波长范围,一般认为是包括米波、厘米波和毫米波三个波段,也就是从 1mm(频率 300千 M…     

铁尾矿—钢渣基复合吸波材料的制备与性能研究

针对目前水泥基吸波材料带宽窄、吸收率低、而且制备成本高的问题,选用铁尾矿与钢渣固废资源为胶 凝填充材料,利用钢纤维作为吸波剂制得电磁波吸收复合材料。 采用矢量网络分析仪测定复合材料在 0. 1 ~ 5 GHz 范 围内的相对复介电常数与复磁导率,计算得到其电磁波损耗系数与反射率,并制备不同厚度样品分析了复合材料的 电磁波吸收机理。 研究表明:铁尾矿与钢渣中的磁性矿物相组分能显著提升材料的电导能力,影响电磁参数,提升介 电损耗与磁损耗能力;增加钢纤维吸波剂的使用量能够降低与之匹配复合材料的最小厚度,当铁尾矿、钢渣掺量分别 为 10%、30%,钢纤维体积比为 0. 5%时,制备出的 15 mm 厚度复合吸波材料最小反射率达到-46. 863 dB,有效带宽占 比 18. 8%。     

采空区煤岩多孔介质电性参数对电磁波传播规律影响研究

不同地质条件会导致采空区煤岩多孔介质的电性参数产生较大差异,从而影响电磁波在其中的传播规律。掌握电磁波在煤岩多孔介质中的传播规律是实现采空区长距离无线传输技术的必要,更是建立采空区无线监测预警系统的前提。通过COMSOL软件建立采空区煤岩多孔介质电磁波传播模型,模拟200～500 MHz电磁波在不同电性参数多孔介质(电阻率0.5～128 kΩ·m、相对介电常数2～10)中的传播过程,总结频率、电阻率和相对介电常数对电磁波传播规律的影响。结果表明：电磁波在多孔介质中的传播损耗与电磁波频率成正相关,与电阻率、相对介电常数呈负相关。电磁波信号强度的稳定性与频率和相对介电常数呈负相关,与电阻率无明显关系。     

井下无线信号传输特性的分析

分析了矿井的巷道结构,无线电波在矿井中传播所遵循的帐篷定律,巷道中收发天线所处的位置,煤层与巷道支护材料电特性及粉尘水汽雾滴的电磁散射特性,同时,分析了无线信号传输过程中的时延、衰落和损耗,并结合电磁波折射理论,就不同频率及不同极化方式的电磁波,在矿井中的传播特性进行了综合的研究分析发现,电波频率越高,损耗越大,水平极化的电波损耗要小于垂直极化的电波损耗,矿井中收发天线放置在与巷道壁一定距离的中上部位置为最佳。     

多壁碳纳米管-铁尾矿水泥基材料电学和力学性能研究

利用多壁碳纳米管(MWCNTs)和铁尾矿对水泥基复合材料进行改性,研究MWCNTs和铁尾矿单掺和复掺及其掺量对水泥基材料力学、电学、热学以及电磁吸波性能的影响。结果表明：0.05%掺量的MWCNTs有效增强了水泥基的力学性能;铁尾矿的掺入对水泥基材料的力学性能起到削弱作用;MWCNTs和铁尾矿的掺入都使得水泥基材料电阻率下降,相对铁尾矿来说,MWCNTs掺量变化对电阻率、升温效果的影响更大;在3～4 GHz电磁波频率范围内,MWCNTs掺量为0.05%和0.5%的材料其电磁吸波性能较好;在4～5 GHz电磁波频率范围内,铁尾矿掺量为10%和30%的材料其电磁吸波性能较好;在3～5 GHz电磁波频率范围内,MWCNTs与铁尾矿复掺的材料有较好的电磁吸波性能。     

煤层电性参数测试及其与煤岩特性关系的研究

试验利用实验室测试、现场实测手段，进行了大量参数测试，并对煤岩层电性参数进行了研究，研究了煤的变质程度、煤岩组分、湿度、温度、频率、瓦斯压力等对电性参数的影响及各向异性问题，并指出与电磁法勘探最密切的电性参数是煤岩层电阻率、相对介电常数和煤层对电磁波吸收系数。     

La_(1-x)Ce_xMnO_3微波吸收特性

用溶胶-凝胶法制备了La1-xCexMnO3(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)样品,用微波矢量网络分析仪测试了该样品在2～18 GHz微波频率范围的复介电常数、复磁导率,根据测量数据计算了电磁损耗角正切及微波反射率与频率的关系.结果表明,在x=0.4时,样品微波吸收效果最好.当样品厚度为2.20 mm、x=0.4时,吸收峰值为27 dB,10 dB以上频带宽度达3.2 GHz.初步探讨了该材料的电磁损耗机理,发现损耗吸收来自磁损耗和介电损耗的共同作用,吸收峰所在频率介于介电损耗角正切最大值与磁损耗角正切最大值对应的频率之间,即在13.2 GHz附近.对样品的电阻率测试表明,其室温范围内电导在半导体范围内,有利于降低微波在样品表面的反射率.     

横观各向同性岩体中地应力反演的参数敏感度分析

为了分析横观各向同性岩体参数对地应力反分析结果的影响程度,令岩体参数在±50%的波动范围内变化并进行数值模拟,观察反分析结果的变化情况。地应力反演结果表明,已知参数波动越大,反分析结果失真程度越高,呈现线性相关性;弹性模量E的精确度对反分析结果影响最大,泊松比μ次之,泊松比μ′和弹性模量E′对反分析结果影响较小。     

方位电磁波仪器PeriScope水平井煤岩边界探测特性研究

在煤矿生产中,预先、精准识别煤岩界面能够提高采出率、降低开采风险,是实现煤炭智能化开采的卡脖子技术之一。方位电磁波测井仪器具有较大探测深度和方位分辨能力,其在煤岩界面测井方法中具有一定优势,为了研究油田方位电磁波仪器PeriScope在煤田测井中的适用性,建立了煤矿测井水平分层地层模型,使用广义反射系数法和有限元数值模拟方法,以方位电磁波仪器PeriScope为例,考察了其对煤层边界的探测特性。应用PeriScope仪器的发射频率和源距组合,设置其仪器半径为煤矿钻杆的常用半径,模拟结果显示,地质信号在界面处的响应符合典型特征,地质信号随仪器旋转角变化具有周期性响应规律,频率和探边距离非简单正相关关系,源距和探边距离具有正相关关系,地质信号幅值随煤层层厚的增加而增加,但层厚增加到一定值后地质信号不再随层厚变化,偏心距较大时地质信号受偏心距影响,方位电磁波测量响应能够反映采空区的电阻率变化。结果表明,地质信号对煤岩边界的探测能力受频率、源距、电阻率对比度、层厚等多种因素影响,方位电磁波仪器PeriScope的地质信号具有方位分辨能力,能够用于探测模型设置的煤岩分界面和识别采空区,但对于围岩...     

类矩形矿井巷道中UHF宽带电磁波统计信道建模

从信道统计建模的角度,对类矩形矿井巷道中UHF频段宽带电磁波大尺度传播损耗和小尺度多径信号统计特性进行了分析,建立了基于Nakagami分布的类矩形巷道宽带统计分段信道模型．利用所建立的信道模型,对900,1 800,2 400 MHz这3个典型UHF频段电磁波在类矩形巷道中的宽带信道统计特性进行了仿真．结果表明,在相同的传输距离下,载波频率增加,大尺度传播损耗增大,且在巷道弯曲或分支处大尺度传播损耗显著增大;参照收发信机在巷道中的相对位置以及载波频率的不同,小尺度多径延迟扩展可能表现出不同的变化特性．     

非金属矿产与非金属矿物材料在双碳战略中的作用

基于非金属矿产（物）的理化属性及非金属矿物材料的加工和使役过程对于节能降碳作用的功能属性,重点从非金属矿产（物）的自然产出属性、助熔属性及非金属矿产（物）和矿物材料的保温绝热属性、胶凝属性、催化与载体属性、应用代替属性及新型矿物材料研发六个方面阐述了节能降碳原理及在双碳战略中的作用;提出在双碳战略思想指导下,要建立非金属矿（物）与非金属矿物材料自身的节能降耗理论、技术体系、基于非金属矿物理化属性和可加工属性的找矿评价技术标准与规范,加强非金属矿产（物）的深度加工技术特别是高纯化技术研究,及在非金属矿物保温绝热材料、助熔材料、胶凝材料、催化剂与载体材料和新型能源矿物材料方面进行重点规划与突破等关键问题。非金属矿（物）与非金属矿物材料在节能降碳技术领域具有重要的作用,可为实现"双碳"目标做出重大贡献。      

内蒙古自治区主要金属矿产资源供需形势分析

内蒙古自治区作为我国重要的矿产资源大省,其丰富的煤炭、稀土、有色金属、贵金属及化工、冶金、建材等非金属矿产资源为推进全区国民经济和社会快速发展提供了强有力的支撑,成为拉动全区经济增长的重要力量。通过对全区近几年来主要金属矿产资源供需形势的分析,得出如下结论：以铅、锌为主的有色金属矿产供需形势良好,但需进一步规范管理,避免产能过剩;富铁矿、铬、锰以及铜等矿产缺口较大,需加强地质矿产勘查;对于一些曾是优势的矿产如岩金,由于开采强度较大,造成资源保证程度降低,急需勘查新的矿产地;而对于银、铌等资源储量极为丰富的金属矿产,虽资源保证程度较高,但开发利用水平还有待快速提高。     

我国典型晶质石墨产区鳞片石墨的特征及其开发利用

石墨是我国24种战略性矿产资源之一,是重要的非金属矿种。结合我国典型晶质石墨产区鳞片石墨特征及采选技术指标,计算得出我国大鳞片（>0.15 mm）石墨平均产出率为14%。近三年,我国晶质石墨产量保持在60~70万t,但产品结构正逐步转型优化,耐火、铸造等传统领域用石墨产品比重逐年降低,新能源和新材料等新兴领域用石墨产品比重不断增加。晶质石墨中大鳞片石墨主要应用于可膨胀石墨和柔性石墨等领域;细小鳞片石墨主要应用于冶金材料、电池材料、胶体石墨和高分子复合材料等领域。      

应用新型组合药剂提高铜、硫选别指标的研究

某矿生产的铜硫矿石类型较复杂 ,矿石性质变化较大。采用单一药剂选别 ,难以适应矿石性质的变化 ,选矿药剂用量较大 ,选别指标难以提高。对其浮选药剂制度进行了系统试验研究 ,并研制开发了以新型浮选增效剂TF 3为核心的新药剂。结果表明 ,TF 3新型浮选增效剂能显著促进铜、硫矿物的浮选 ,降低选矿成本 ,提高铜、硫浮选指标。据初步估算 ,每年可为选厂增加经济效益 387.2万元以上。     

Practical way to quantify minerals from chemical assays at Malmberget iron ore operations – An important tool for the geometallurgical program

This is the first step in establishing a geometallurgical program for the Malmberget iron ore deposit, northern Sweden. Geometallurgy captures geological and metallurgical (processing) information into a spatially-based predictive model of mineral processing characteristics. This paper describes the development of a practical, fast and inexpensive technique to quantify minerals from routine chemical assays. Ore samples and process samples from two different orebodies were used in the process of developing this element to mineral conversion technique that involved electron microprobe (EPMA), X-ray fluorescence (XRF) and SATMAGAN analyses. The method was validated against QEMSCAN analyses. From the calculated modal mineralogy an ore classification system was established based on the iron mineralogy, iron mineral grades and gangue mineralogy to create a preliminary geological/geometallurgical model of the ore. However, in a geometallurgical context the modal composition is not sufficient and the geological model requires information on mineral textures, too.     

贵州省清镇市黑土田铝土矿成因浅析

通过对黑土田铝土矿矿床地质特征、矿物组分、生成时间先后和成因等因素的分析,把所有矿物分为碎屑、原生、后生和表生矿物。根据成矿古地理和物质来源及矿物的形成途径分析,认为该矿床的成因类型为:钙红土—沉积—改造型。     

The numerical simulation on electromagnetic wave attenuation characteristics of coal face in time-frequency domain

This paper took the abnormal geological objects with high or low resistivity in the coal face as the background to establish the physical model. 2D forward numerical simulation for electromagnetic wave equation was implemented by the finite-difference scheme. According to the simulative results, the attenuation-absorption coefficient were calculated respectively based on field intensity and frequency shift parameter. Research result indicates, when coal-bed contains high electric resistivity geological abnormal object or low electric resistivity geological abnormal object, absorption attenuation function researched by frequency shift parameter of electromagnetic wave signal is more sensitive than by electromagnetic field intensity parameter.     

Biological,chemical and electromagnetic treatment of three types of feldspar raw materials

Bioleaching processes in combination with electromagnetic separation can substantially improve the quality of feldspar raw materials. Bacterial destruction of silicates is necessary for releasing intergranular spaces of silicate grains. These are often impregnated with iron minerals which can be subsequently removed by electromagnetic separation. Bioleaching is also effective for the removal of surface layers of fine iron minerals. After the bioleaching, a new mineral, weddellite (calcium oxalate dihydrate), was identified in the fine grain fraction in samples. Weddellite is formed upon the destruction of Ca-plagioclase and its formation indicates that oxalic acid was one of the metabolites involved in the bioleaching process. Bioleaching resulted in a 35–41% decrease in Fe content of raw material from Strážov and the subsequent electromagnetic separation decreased the Fe content up to 69–74% of Fe. The second raw material was granite from Poproč and bioleaching removed 60% of Fe in spite of a high content of Fe₂O₃. The removal was increased up to 75% of Fe in combination with electromagnetic separation. Iron removal by biological leaching and electromagnetic separation ensures high quality and white color of raw material.     

粘土硅酸盐矿物改性技术研究现状

粘土矿物资源储量丰富、颗粒微细、廉价易得且用途广泛。然而粘土矿物由于地质演变过程导致表面活性减弱或丧失,颗粒团聚或者体型化导致纳米化效应减弱或者丧失。未经功能化改性的粘土矿物不能满足当今新材料、新技术的发展要求,因此需要对粘土矿物材料进行物理、化学改造。该综述从适应不同的工业应用需求出发,总结了粘土硅酸盐矿物应用中的活化、接枝、插层等活性激发和功能化制备技术。     

松树背金矿矿体地质特征及开采技术条件研究

以松树背金矿为研究对象,对矿体地质特征进行了分析,主要为矿（化）体特征、矿石质量、矿石类型、矿体围岩及夹石、矿床成因及找矿标志等。研究得出,松树背金矿床类型为形成于华力西中期、赋存于早元古代糜棱岩化石英闪长岩中、严格受构造控制的岩浆热液叠加型金矿床,共圈定4条矿体,脉石矿物主要由石英、绿泥石、方解石组成,总量占92.26%;金属矿物主要由黄铁矿、褐铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿组成,占7.74％。由于金主要以独立的金矿物出现,有利于选冶回收。矿区地质环境质量类型为中等综上,矿床是以工程地质、环境地质问题为主的开采技术条件中等的矿床,即Ⅱ-4型矿床。