青年学者专栏

• 惰性阳极与可润湿阴极垂直布置电解槽电解铝技术研究进展

  肖赛君;寇倩;周燕露;梁学民;

  在全球“碳中和”目标背景下，传统霍尔-埃鲁法（Hall-Héroult）电解铝工艺因其高能耗与高碳排放特性而面临颠覆性变革的迫切需求。采用惰性阳极和可润湿阴极垂直布置，并采用低温铝电解质体系，被公认为是最具潜力的下一代无碳、低耗炼铝技术路线。该技术通过根本上改变电解反应，消除工艺过程中的全部温室气体排放，并借助大幅缩短的极间距显著降低能耗。本文系统性地综述了该技术的研究进展。首先，深入评述了三大核心材料——惰性阳极、TiB_2可润湿阴极以及与之匹配的低温铝电解质体系的关键科学问题与技术挑战。其次，重点剖析了该技术在系统集成层面面临的四大核心难题：热平衡的根本性矛盾、宏观与微观层面的电流分布均匀性、物料输运与过程控制的全新工艺范式，以及最终决定其成败的经济可行性。最后，展望了该技术的未来发展方向，分析了其从实验室走向工业化所面临的关键挑战，旨在为下一代低碳电解铝技术的研发与工程化提供参考。

  2026年01期 v.40;No.228 1-12+26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2330K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

前沿综述专栏

• 电弧炉废钢残余元素影响、治理与代用品研究进展

  肖杰;孙贝贝;罗迪强;刘明雨;徐进;潘超;赖朝彬;

  在“双碳”目标背景下，电弧炉炼钢以流程短、能耗低、碳排放少的优势，成为钢铁行业绿色转型的重要方向。本文系统综述了残余有害元素的影响去除以及废钢代用品的研究，重点分析了废钢在冶炼过程中的质量波动及钢中残余有害元素如Cu、Sn、Zn等对钢材热塑性、热脆性、回火脆性和耐蚀性的负面影响。同时，系统梳理了当前典型的去杂与提纯方法，包括低温破碎、真空精炼、选择性氯化、临界氧浓度控制、电解精炼及基于卷积神经网络的光学识别分选技术等，指出多手段耦合与智能化识别是提高废钢利用率的关键。结合稀土元素的应用潜力，本文提出其在废钢循环、残余元素钝化、夹杂物改质及低温韧性改善等方面具有重要价值。在此基础上，进一步探讨了直接还原铁（DRI）、铁水、生铁及碳化铁等废钢代用品的特性与应用价值，揭示了其在提升钢水纯净度、改善冶炼稳定性和缩短冶炼周期中的协同机制。研究表明，原料结构优化不仅能显著提升电弧炉的能源利用效率，还能降低钢铁生产的碳排放水平。

  2026年01期 v.40;No.228 13-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1819K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

分析研究

• 碎磨工艺方案比选研究现状及展望

  郭谨铭;何荣权;王国伟;

  碎磨工艺作为矿物加工的准备作业，其建设投资与运行费用在选矿厂总投入的占比较高，因此合理选择该工艺对提升选矿厂处理能力、降低能耗至关重要。本文系统梳理了典型碎磨工艺类型，分析了各类碎磨工艺的优缺点，结合矿山应用案例，总结出定量与定性两种核心比选方法，归纳出矿石性质等四大核心影响因素，指出当前比选存在数据零散复杂等问题，并对碎磨工艺方案比选发展趋势进行了展望，提出开发数字化软件的措施，为选矿厂提供科学的碎磨工艺选择依据，对碎磨工艺方案比选的发展具有参考意义。

  2026年01期 v.40;No.228 27-31+76页 [查看摘要][在线阅读][下载 916K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于蒸汽发生器降阶模型的蠕变-疲劳损伤快速计算

  李俊;任诗睿;张衍;李延召;白凯;胡玉飞;

  蒸汽发生器是核反应堆的主换热设备，长期在高温承压环境下服役运行，设备结构安全性和在役寿期决定着整个反应堆的安全和经济性能。针对目前蒸汽发生器结构安全和性能分析过程中涉及到多模型、多学科、多算法，分析过程复杂，传统分析效率较低的情况，本文通过开发蒸汽发生器结构仿真降阶模型，快速得到关键节点的应力、应变和温度信息，同时将ASME规范的分析评估方法程序化，实现蒸汽发生器关键节点蠕变-疲劳损伤的快速计算。通过拟合工况，对比降阶模型计算和有限元计算的节点应力、应变和温度数据，对比蠕变-疲劳损伤程序计算损伤值。结果表明：降阶模型计算结果与有限元分析结果误差在5%以内，满足工程应用的需要。

  2026年01期 v.40;No.228 32-39+92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1369K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 锗冶金技术创新的研究进展

  汪洋;杨桂芳;张庆金;陈志华;

  稀散金属锗是重要的战略资源，在半导体、新能源、高新材料和军工等领域都有着广泛而难以替代的应用。锗冶金通常包括“预处理和富集-氯化蒸馏-复蒸-精馏-水解-氢气还原-区熔提纯-单晶拉制-机械加工”等工序，兼具生产流程长、成本高、工艺复杂等显著特点。近年来，锗用途的不断拓展，锗价快速攀升、产销两旺，锗企之间对锗资源“争夺”日益加剧，并持续自发进行着锗冶金技术的优化和改进研究，以提升金属收率、降低生产成本和提高产品品质等，从而大大加速了锗行业的技术创新的进程，并涌现出了众多的创新成果或新技术。本文以锗的产业化和科研现状为视角，概述了微生物、超声波、液膜分离、非传统法的锗还原等多项技术在锗冶金中的创新研究，从工业化应用前景和经济技术指标等层面对各技术路线进行了优缺点评述，并对锗冶金技术的创新和发展进行了总结和展望。

  2026年01期 v.40;No.228 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 968K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 余热锅炉炉体振动与烟气流动相关性研究

  杨应宝;仝欣婷;罗京;胥培林;胡杰;杨世亮;

  针对易门铜业有限公司底吹炉余热锅炉运行过程中出现的炉体振动问题，本文基于计算流体动力学（CFD）方法，建立余热锅炉的三维仿真模型，分析不同结构优化方案对烟气流动及锅炉振动的影响。结果表明：出口位置上移并且出口方向倾斜向上60°和移除第一组挡墙均可改善流场均匀性；结合工程实施难度与改造效果，将出口位置优化至顶部且出口方向采用倾斜向上的设计方案最具可行性，该方案在不改变主体结构的前提下有效减轻锅炉振动。

  2026年01期 v.40;No.228 46-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 2831K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 铜电解阳极增面协同提质增产降耗

  张勇;李娜;王建设;禹东刚;陀思航;周文;张丽红;

  在铜电解生产中，产能提升与质量保障、能耗控制的矛盾长期制约行业发展。本文将铜阳极板身宽度从960 mm加宽至980 mm开展小试与扩大工业化试验，系统验证其对铜电解过程的协同优化效果。通过试验论证，阳极增面可使电解槽电力线分布均匀性提升11%，电流密度降低15%～20%，极化过电压减少2.5～3 mV，槽电压平均降低1.755～1.83 mV，对应直流电耗下降1.56 kW·h/t·Cu；阴极铜边部质量从"网状粗糙"改善为"致密平整"，单片重量平均增加1.315～1.8 kg，残极溶解均匀性提升3.5%。该策略实现了"提质、增产、降耗"的协同突破，为铜电解行业提供了可直接落地的工业化优化方案，具有显著的经济与技术价值。

  2026年01期 v.40;No.228 55-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1186K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

开发应用

• 垃圾焚烧厂物料接收无人值守运行系统的设计与应用

  殷冠军;李艳超;

  边缘计算与大数据技术的发展使得工业场景无人化成为趋势。本文在垃圾焚烧厂现有物料接收流程基础上，提出并构建了一套物料接收无人值守系统。系统通过设计客户端与审批端，并与地磅系统集成，实现物料车辆信息的自动采集，融合基于深度学习的目标检测与逻辑推理算法，对进厂车辆进行实时轨迹跟踪与异常报警，借助机器视觉算法自动为卸料车辆分配卸料口，并在出厂时复用地磅系统自动记录空载重量与时间，形成从入厂到出厂的全流程闭环管理。目前该系统已应用于恩菲某垃圾焚烧厂，应用结果表明，该系统在原有基础上进一步提升了作业效率，强化了实时监管、智能调度与全程数据溯源功能，为垃圾焚烧厂的物料接收提供了稳定可靠的无人化解决方案。

  2026年01期 v.40;No.228 62-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1314K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]

• 球状核壳结构ZnO@NiMoO₄制备及其在超级电容器中的应用

  付丹红;李林松;代羿钦;杨杰;王眉龙;金会心;

  针对超级电容器电极材料活性位点有限、离子传输效率与结构稳定性不足的问题，本研究提出通过构建ZnO@NiMoO_4的球状核壳结构以提升电化学性能，采用两步水热法成功制备该复合电极材料，系统研究了其形貌、结构与电化学特性。结果表明，该材料具有适宜的比表面积与孔隙分布，有效暴露更多活性位点并促进离子传输。电化学测试显示，在1 A·g~(-1)电流密度下比电容达1 731 F·g~(-1)；基于该材料组装的ZnO@NiMoO_4//AC非对称超级电容器，在800 W·kg~(-1)功率密度下实现66.9 Wh·kg~(-1)的能量密度，且循环稳定性优异，3 000次循环后电容保持率达84.6%。本研究为高性能超级电容器电极材料的设计提供了有效策略。

  2026年01期 v.40;No.228 69-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1996K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 露天转地下矿山典型灾害安全预警平台关键技术及应用

  温瑞恒;张少杰;

  矿山露天转地下过程中，采动影响域重叠，导致采空区垮塌、边坡滑坡、泥石流、透水等灾害事故风险十分严峻。基于此背景，为更好将先进预警技术应用于保障矿工生命安全和矿山生产，本文通过结合矿山典型灾害监测多源异构数据和动态网格调整算法，建立数字矿山实时演化模型，形成多终端预警信息主动推送关键技术，研发数据采集、风险预警、应急决策、分级推送等功能，建立矿山典型灾害安全预警平台。同时，于2座金属矿山及1座煤矿进行预警平台实施，基本实现矿山典型灾害预警准确率≥90%，探测精度200 m以浅亚米级，预警信息推送时延≤30 s，取得较好的风险预警及防控效果。经验证，于存在采空区垮塌、边坡滑坡、泥石流、透水4种典型灾害的露天转地下矿山建立矿山典型灾害安全预警平台，可为矿工生命安全及矿山生产提供有效保障，为同样存在4种典型灾害风险的露天转地下矿山提供一定的借鉴作用。

  2026年01期 v.40;No.228 77-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1921K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于构网型储能的垃圾发电厂源网荷储供电系统研究

  刘涛;张水远;李干建;张明洋;林瑶瑶;

  针对垃圾发电厂地理位置偏僻且发电量不能作为电网主电源的问题，本文提出利用垃圾发电、风力与光伏发电等清洁能源，结合构网型储能技术，在深入分析与研究各类电源的工作机理、外特性、动态响应、功率调节范围、效率曲线及稳定性边界的基础上，通过采用经过优化设计的能量调度策略与先进控制算法，构建就地消纳型源网荷储供电系统；该新型供电系统不仅可以降低垃圾发电的外送损耗，还可以降低垃圾电厂周边用户的用电成本与电能的传输损失，同时实现电能供给的绿色与低碳，达到节能、减排、降碳等效果。

  2026年01期 v.40;No.228 85-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1783K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于数据驱动的矿浆浓度仪应用于凡口矿浆浓度检测研究

  杨成;王胜凡;蒋泽云;

  针对传统矿浆浓度检测方法精度不足、实时性差的问题，结合凡口铅锌矿智能化矿山建设需求，本研究研发了一款基于数据驱动的矿浆浓度自动检测装置。该装置旨在实现矿浆浓度的实时在线测量、结果显示、整体自动化控制，满足选矿工艺精准调控要求，提升经济技术指标。在凡口铅锌矿矿浆输送管道的现场试验表明：系统量程覆盖0～99%，检测精度达±2%；自动在线测量频次为20～30 min/次，数据实时传输至显示系统并支持远程访问，较传统人工化验效率提升15倍。连续近1个月的运行数据表明，矿浆浓度控制稳定性显著提高，为绿色矿山建设提供了关键技术支撑。

  2026年01期 v.40;No.228 93-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 909K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 某500 kA铝电解槽烟道数值模拟与节能改造研究

  陈万胜;魏崇东;罗鹏飞;乔晓卫;高娅;

  本研究对某电解铝厂“V形”集气烟道进行了数值模拟分析，并以此为基础开发了新型上位集气烟道。仿真结果表明“V形”集气烟道存在分段集气不均匀、烟气流速低、系统阻力大、运行效率低等问题，新型上位集气烟道通过优化结构设计，显著改善了集气均匀性，使各段集气量偏差控制在5%以内，并提高了烟道内烟气的流动性，使烟气平均流速提升至10 m·s~(-1)，有效降低了压力损失。此外，通过创新设计喷吹管结构，解决了烟道内部积灰问题，进一步减少流动阻力，降低系统运行能耗，为铝电解槽集气烟道系统的节能改造提供了参考。

  2026年01期 v.40;No.228 98-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1693K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 井下电动胶轮梭车的动力传动方案设计与研究

  柴少年;

  在全球能源结构深度调整与“双碳”目标的驱动下，井下运输领域正经历着从传统燃油动力向清洁电力驱动的革命性转变。纯电无轨胶轮设备作为融合新能源技术与智能装备的创新产物，凭借零排放、低噪声、高机动性等显著优势，成为矿山开采、物流仓储、工程建设等场景实现绿色化转型的核心装备。本文主要论述了纯电无轨胶轮设备在相较于传动内燃机设备的优势，以及在纯电动动力传动系统的工作原理。本文通过详细的设计计算方法与论述过程，论述了纯电动动力传动系统关键零部件的选型、动力性能匹配计算与校核方法。

  2026年01期 v.40;No.228 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1454K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 敬告读者

  <正>为了加快稿件处理速度，缩短稿件出版周期，方便广大作者投稿及查询稿件处理情况。本刊开通由中国知网提供的“腾云”网络采编系统，作者投稿请注册并登录本刊主页上的“作者投稿系统”进行相关操作，网址https：//yssb. cbpt. cnki. net/。注册登录后可以向本刊投稿并查询稿件处理状态。请勿重复注册，否则可能导致您的信息查询不完整。

  2026年01期 v.40;No.228 68页 [查看摘要][在线阅读][下载 658K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
下载本期数据