国内某厂镀锡板缺陷处夹杂物主要来自结晶器保护渣的卷入，但其成分与结晶器保护渣有明显差别。为了进一步研究这种成分差别的原因，建立了耦合热力学平衡和动力学扩散的结晶器卷渣类夹杂物的成分转变动力学模型，明确了卷渣类夹杂物的尺寸和密度对其成分转变的影响规律，并通过对结晶器和液相穴内的钢液流动和夹杂物运动的数值模拟研究了夹杂物在钢液中的停留时间。结果表明：结晶器保护渣卷入钢液后与钢液不断发生反应，成分会发生明显改变。卷渣类夹杂物转变为缺陷处夹杂物所需要的时间与夹杂物尺寸以及夹杂物密度有关，夹杂物的尺寸和密度越大，转变为缺陷处夹杂物成分所需的时间越长。卷渣类夹杂物转变为缺陷处夹杂物所需时间与夹杂物尺寸呈幂函数关系，与夹杂物密度呈二次函数关系。夹杂物在钢液中的平均停留时间随夹杂物直径的增大而减小，并且随着拉速的增大而减小。小尺寸夹杂物一旦被卷入钢液中，将有充足的时间转变为缺陷处的成分。大尺寸夹杂物在钢液中的平均停留时间小于成分转变时间，但最大停留时间远大于成分转变所需时间，表明部分大尺寸夹杂物依然具有充足的停留时间转变为缺陷处的成分

高海拔寒区矿山岩质边坡变形破坏机制研究已取得一定的研究成果，但基于现行理论与技术还难以全面解决未来高寒边坡失稳机理和灾害防控的所有问题，至今尚未建立起完善的高寒边坡开采研究体系和边坡稳定性判别标准. 本文对高寒岩质边坡变形破坏的室内岩石力学试验、边坡物理相似模拟、多场多相耦合数值模拟、变形破坏原位监测、高海拔寒区岩质边坡失稳机理五个方面开展了大量的文献调研，总结高寒岩体变形破坏有关的研究成果，继而对存在的问题进行探讨并分析当前研究的不足，总结出高寒岩质边坡变形破坏研究领域亟待解决的关键问题：一是开采扰动条件下高海拔寒区矿山边坡岩体结构损伤劣化机制，二是冻融循环条件下流?固?气多相多场耦合边坡失稳时效特征与评价方法；并就未来高寒边坡变形和破坏研究方向及发展趋势予以分析，指出开展不同应力路径冻融循环耦合作用下岩体结构损伤劣化机理研究，开展爆破采动条件下高海拔寒区岩质边坡结构面致溃机制及边坡失稳破坏研究，开展地震荷载作用下高海拔寒区节理岩质边坡地震动力响应及致灾规律研究，研究多场多相耦合条件下节理岩体损伤劣化机理，开展高海拔寒区矿山边坡抗寒多参量实时安全监测及失稳预警技术研究五个方面是未来研究的趋势

海底金矿矿山水害对矿山生产、人员施工及矿山设备等产生较大威胁，是矿山开采中的自然灾害之一，快速有效的判别出矿山水害水源对于事故的防治有重要意义。三山岛金矿的巷道围岩裂隙普遍并长期存在涌水现象，矿区开采中矿井水害的水源主要有海水、第四系水、基岩裂隙水、地下水等，为了准确快速的判别矿井水水源，有效预防矿井水突水及水害威胁，本研究结合监测点水样的水文地质条件与不同监测点水样的水化学成分分析，选取Mg2+、Na++K+、Ca2+、SO42?、Cl?和HCO3 ?共6项指标作为判别因子，通过主成分分析得出不同水样的矿化程度。在贝叶斯算法分析原理的基础上，将马尔可夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)引入到贝叶斯方法中，运用统计软件SPSS统计，构建贝叶斯判别分析模型，得出基于水样样本信息的算法估计的后验分布，得出矿山水害水源的分析方法。运用三山岛金矿水害取水点的水样分析数据进行详细的分析验证，建立矿井突水水源模型，进行不同水样的信息分析，得出贝叶斯统计函数并进行水源判别结果分析，验证了贝叶斯矿山水害水源判别模型的准确性和实用性，对现场工作的开展和水害防治有一定的指导意义

含氟矿石中生物浸出技术推广应用存在瓶颈,究其原因在于伴随含氟脉石矿物溶解,氟对浸矿微生物有较强的抑制作用.本研究利用氟的水化学特性,通过添加可形成稳定络合物的物质来转换F离子存在形态,进而使浸矿微生物可以耐受高氟环境.本文系统研究了氟对细菌的抑制机理,明确了氟的真实毒性形态HF,发现了氟对细菌存在跨膜抑制作用,氟胁迫条件下,干细胞内氟离子质量分数明显高于无氟对照组达到18%以上.选择在生物冶金体系中常见Fe3+做为研究对象,研究了Fe3+对F-的络合解毒作用,热力学分析结果可知,Fe3+可以与HF发生一级竞争络合反应,破坏HF络合结构.在铁离子存在条件下,细菌最高可以耐受F-质量浓度1.0 g·L-1的环境下生长.铁氟络合形态分析可知,只有当培养基中Fe3+质量浓度5倍过量于F-质量浓度,细菌才能正常生长,对应的FeF2+在氟化物中质量分数达45%时,而游离氟离子浓度为2.87×10-5 mol·L-1.络合机理实验结果表明,根据配位化学原理,随着F-/Fe3+浓度比的减小,配体浓度相对较低,氟与铁的络合物向低配位方向移动,可以通过调整培养基中的氟铁浓度比来调整氟铁络合产物,使细菌在高氟环境中生长成为可能

基于烧结矿的非均性, 发现了矿相结构的三种分布模式, 并对矿相结构的形成机理进行了阐述.首先, 基于烧结矿的手标本鉴定特征把某钢厂烧结矿划分成了三类.其次, 对矿相结构的鉴定发现, 第1类、第2类、第3类这三类烧结矿的矿相结构在空间上依次具有\均一状、同心环状、互嵌状\三种分布模式.均一状分布的矿相结构形成于温度较高、还原性较强和混料均匀的稳定条件之中, 主要为交织熔蚀-熔蚀结构, 具有良好的冶金性能; 同心环状分布的矿相结构从外部带到内部带依次为交织熔蚀结构、熔蚀结构和赤铁矿粒状结构, 多以独立单元的形式出现, 其所在区域工艺条件的恶化并不会对烧结矿总体的结构和冶金性能造成太大影响; 交织熔蚀结构、赤铁矿粒状结构和铁酸钙聚集区交叉形成的互嵌状矿相结构, 多形成于温度较低、气流不稳定和混料不均匀的条件之中, 易成片出现而导致烧结矿结构和冶金性能的恶化.最后, 冶金性能分析显示, 第1、2类烧结矿各项冶金性能指标良好, 具有互嵌状分布模式的第3类烧结矿由于矿相结构的不均匀, 冶金性能相对较差.结果表明, 这种基于矿相结构分布模式的研究方式, 有利于对矿相结构形成机理的阐述, 更助于对烧结原料、烧结气氛等工艺条件的调控, 对烧结矿冶金性能的改善具有一定理论价值

为了更加快捷、高效地判定边坡稳定与否，基于机器学习，融合主成分分析法（PCA）、参数调整、影响因素权重分析等，建立了一种边坡安全稳定性评价体系。研究发现，运用PCA可以在保留80%数据原信息的前提下将输入变量维度从六维降至三维，但此时模型效果有所下降；随机森林及梯度提升(XGBoost) 两种学习算法均可搭建有效的边坡安全稳定性评估模型，通过对其预测效果的对比分析，确定XGBoost为最佳评价模型。与此同时，采取卡方检验、F检验以及互信息法3种相关性检验手段，并通过计算评价因子的重要程度且加以可视化展示，明确了容重、坡高、内摩擦角以及内聚力4个内在因素的重要性，最终将评估结果与实际结合提出了边坡安全防护措施

研究了多智能体网络中受集合约束的一致性最优化问题，提出了基于原始–对偶梯度的定步长分布式算法。算法中包括步长在内的参数会影响收敛性，需要先进行收敛分析，再根据收敛条件设置合适的参数。本文首先针对一般的定步长迭代格式，提出一种基于李雅普诺夫函数的收敛分析范式，它类似于一般微分方程关于李雅普诺夫稳定的分析方法。然后，针对所考虑的分布式梯度算法，构造了合适的李雅普诺夫函数，并根据收敛条件得到了算法参数设定范围，避免了繁冗复杂的分析论证。本文提出的理论与方法也为其他类型的分布式算法提供了一个框架性、系统性的论证方法

我国钢渣、赤泥、铜渣和部分铁合金渣年排放量在千万吨甚至亿吨级，难以大量用于传统的水泥、混凝土或道路工程领域，是难利用的大宗冶金固废。本文分析了以上典型冶金固废大宗资源化利用的现状，指出了制约大宗资源化利用的瓶颈问题；进一步提出砂石骨料、陶瓷材料、人造石材在我国具有年亿吨级乃至百亿吨级的市场需求，适合作为冶金固废利用的大宗量出口，并综述了这一领域冶金渣低成本制备烧结陶粒、冶金渣制备陶瓷和烧结砖、熔渣调质制备骨料以及熔渣人造石材制备等方面研究取得的进展，包括在新建年10万吨基于带式焙烧机原理的固废陶粒生产线上进行了赤泥掺加质量分数50%～65%的烧结陶粒工业化生产试验；分别掺入质量分数40%～60%的赤泥，30%～50%的钢渣，50%～80%的铜渣，先后完成了陶瓷砖和烧结砖的工业化中试以及工业化生产实验；加入质量分数12.96%的砂子对熔融电炉渣进行调质并制备砂石骨料、基于“Petrurgic”工艺的利用熔渣制备石材技术也完成了工业化和中试试验。在此基础上提出了固废的大宗量利用、协同利用、节能减碳利用和与智能化结合的资源化利用是这一领域技术发展的主要趋势

目前我国大型冶炼企业产生的污酸均被当做一种高浓度重金属废水来处理，不仅需要高额的废水处理费用，而且还会产生大量的废水处理渣。结合污酸及氧化锌烟灰的主要成份，采用循环浸出工艺，利用污酸对氧化锌烟灰进行浸出，浸出完全后，综合回收浸出液中的Cu、Zn、As。实验研究了终点pH、浸出温度、浸出时间对污酸一次浸出和二次循环浸出的影响，以及双氧水加入量、温度、时间对一次除As的影响和硫化钠加入量、温度、时间对二次除As的影响。实验表明：最佳一次浸出条件为终点pH值为1.5、反应温度为85 ℃、反应时间为5 h；最佳二次循环浸出条件为终点pH值为4、反应温度为85 ℃；最佳一次除As条件为每毫升二次循环浸出液添加0.067 mL双氧水、反应温度为40 ℃、反应时间为1.5 h；最佳二次除As条件为每毫升一次除As后液添加0.02 g硫化钠、反应温度为35 ℃、反应时间为2 h。污酸综合利用后, 原来的高浓度重金属废水变成了中性废水，其中的重金属（As、Cu、Zn）质量浓度分别降至3.26、2.63和50.63 mg·L?1，稍加处理即可达到污水综合排放标准。此工艺既综合回收了污酸和氧化锌烟灰中的有价成份，又集中处理了有害元素As，消减了危险废物的产生量，达到了节能减排的目的

以拜耳法赤泥、煤矸石和粉煤灰等工业固废为基本原料在实验室制备了一种公路路面基层材料,并研究了其力学性能、耐久性能和环境性能.通过开展干湿循环以及冻融循环试验研究了该公路路面基层材料的耐久性能,并利用ICP浸出试验和放射性检测研究其环境性能.结果表明,赤泥-煤矸石基路面基层材料赤泥和煤矸石掺量之和75%、固废总掺量97%时,7 d养护后无侧限抗压强度达到6 MPa以上;经过20个干湿循环后,矿渣掺量为5%的路面基层试块强度为5.98 MPa,满足国家标准;经过5个冻融循环后,路面基层材料的7 d抗压强度仍然达到6.89 MPa,具有良好的耐久性能.浸出试验结果显示,浸出液中Na+浓度均符合国家饮用水标准,同时浸出液中Zn、Hg、Cu、Pb、Ni等重金属均未检测出;放射性试验结果表明,试验所用纯赤泥的放射性符合相应的国家标准.通过对该路面基层材料进行固碱分析以及能谱分析发现,硅铝体系能有效固结钠离子.此公路路面基层材料具有良好的环境效益和社会效益,拓宽了路面基层材料的选材范围