材料制备与加工

• 2219铝合金搅拌摩擦焊缝在弱腐蚀下的腐蚀行为

  陶虎威;郝云飞;邵明皓;姜炳鑫;李志航;张华;

  利用动电位极化曲线测试、微区电化学阻抗测试、周期浸润测试和浸泡腐蚀，结合透射电镜和扫描电镜探究了2219铝合金在1 mg/L氯化钠和0.1 mg/L硫化钠混合溶液环境下的搅拌摩擦焊接头的腐蚀行为机理。结果表明：腐蚀前后焊缝未发现明显的力学性能损失，焊缝耐腐蚀性能：WNZ>HAZ/TMAZ>BM。越靠近焊核中心，受热的作用越大，析出相回溶数量越多，提高了基体中Cu的含量，从而降低了氧化还原反应速率。宏观区域的电偶腐蚀造成母材形貌发生较大变化，游离态的Cu~(2+)得到铝基体腐蚀溶解产生的电子析出，加剧腐蚀，出现大面积剥落现象。热影响区与热机械影响区腐蚀情况介于两者之间。

  2024年10期 v.14 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1730K]
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• 搅拌摩擦增材制造6082-T6铝合金的耐腐蚀性能研究

  姜炳鑫;常志龙;陶虎威;李志航;陈敏;张华;

  通过FSAM技术成功获得了6082-T6铝合金增材块，并对其耐腐蚀性能开展研究。结果表明：通过剥落腐蚀评级与静态失重法均说明增材体的耐腐蚀性能优于母材；动电位极化曲线与浸泡腐蚀试验也说明增材体较于母材，其腐蚀倾向与腐蚀速率较低，沿增材高度方向自下而上，腐蚀倾向与腐蚀速率呈逐渐降低趋势；6082-T6铝合金经过FSAM后，其粗大带状晶粒转变为细小等轴晶粒，强化相(Mg_2Si相)数量减少且分布均匀，二者是导致增材体耐腐蚀性能高于母材的主要原因。

  2024年10期 v.14 11-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1905K]
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• 碳元素对L1₂型高熵化合物合金组织及性能的影响

  祖润锋;杜兴蒿;袁帅;杨明澄;段国升;武保林;张利;

  在外加载荷作用下，L1_2型有序化合物合金易出现晶界脆性断裂，严重制约了其实用化进程。研究了碳元素对(Ni, Co, Fe)_3(Al, Ti, Fe)型有序高熵化合物合金的组织以及性能的影响。结果表明：经室温变形以及高温退火处理后，含碳合金具有不完全再结晶组织，并且在晶界处存在无序面心立方结构的纳米过渡层。该含碳合金在室温下屈服强度达到1 015 MPa,拉伸延伸率达到16%;在760℃条件下屈服强度达到900 MPa,拉伸延伸率达到10%。说明碳的加入有助于L1_2型化合物合金克服晶界脆性，获得良好的综合力学性能。

  2024年10期 v.14 19-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1494K]
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• Ti和Nb微合金化对CuZr基相变增韧非晶复合材料组织性能的影响

  赵燕春;姚文博;董杰;吕志超;黄燕;张艺波;马东;杨铭;

  以典型B2相增韧非晶复合材料形成合金Zr_(48)Cu_(48)Al_4为基础，分别研究了Ti、Nb微合金化添加对其凝固组织和性能的影响规律。研究发现，与基础合金相比，微合金化显著改变了B2相的组织形貌(包括大小、数量、形状),其中Ti微合金化降低了B2晶体相的形核能力，提高了非晶和非晶复合材料的形成能力；而Nb微合金化则提高了B2相的稳定性，并大幅提高了非晶相与B2相的硬度以及非晶复合材料的强度和压缩塑性(分别达到了1 470 MPa和21.5%)。本研究为非晶复合材料的成分设计与制备提供了实验依据，对开发高性能相变增韧非晶复合材料具有参考价值。

  2024年10期 v.14 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1492K]
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• Ti元素对工业级Zr-Ti合金电化学腐蚀行为的影响

  魏统宇;樊蕾;袁波;严宝辉;田锋;范清松;刘海明;

  通过恒电位极化曲线法研究了工业级Zr-xTi(x=0、5、10、15)合金板材在6 mol/L的亚沸腾态浓硝酸环境中的电化学腐蚀行为。通过测试材料的动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学参数来评价不同Ti含量Zr-Ti合金的腐蚀性能，并利用扫描电子显微镜(SEM)和3D超景深显微镜对材料腐蚀形貌进行观察。结果表明：添加Ti元素可以减小合金材料的自腐蚀电流密度I_(corr),提高合金材料表面的电荷转移电阻R_(ct),对材料的耐腐蚀性能有利；当Ti含量添加至5%,有明显的钝化区间，合金材料具有最小的自腐蚀电流密度I_(corr),约为4.092 3×10~(-6 )A/cm~2,电荷转移电阻R_(ct)也最大，约为16 514Ω·cm~2,并且其合金表面氧化膜光滑平整，腐蚀程度最弱，表明Zr-5Ti合金材料的腐蚀速率较低，具有优异的耐硝酸腐蚀性能。

  2024年10期 v.14 31-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1724K]
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• 超声处理对Mg-9Al-1Si合金第二相形貌及力学性能的影响

  任广笑;赵占军;曹喜娟;王红霞;赵庆;刘良智;牛晓峰;

  利用铜质金属型重力铸造制备了Mg-9Al-1Si合金，通过凝固前施加不同时间超声处理调控合金组织形貌。利用OM、XRD、SEM、拉伸实验等方法研究了在不同超声处理时间作用下Mg-9Al-1Si合金组织形貌演变及其对力学性能的影响。结果表明：未经超声处理时，α-Mg基体呈粗大的树枝晶，粗大汉字状Mg_2Si相有明显的团聚现象，β-Mg_(17)Al_(12)相以断续网状沿枝晶界分布；超声处理能显著细化合金微观组织，α-Mg基体晶粒尺寸减小由粗大的树枝状转变为团絮状，汉字状Mg_2Si相被细化，变为长条状或细线状，分布变得均匀；β-Mg_(17)Al_(12)相网状趋势弱化，边界处出现大量层片状β-Mg_(17)Al_(12)相。随着超声时间增加，超声的声空化和声流作用使合金组织明显改善，但作用时间太长反而减弱组织细化作用。因此，超声处理后Mg-9Al-1Si合金力学性能得到明显改善，且随超声作用时间先增后降，其中超声处理20 min时提升最大，相较于未超声处理合金分别提高了72、74 MPa和2.31%。

  2024年10期 v.14 39-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 2291K]
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• TZM钼合金箔材退火行为研究

  唐作章;王广达;熊宁;孙迪;

  TZM钼合金具有比纯钼更优异的力学性能和更高的再结晶温度，适用于更广泛的应用场景，TZM箔材可以替代纯钼箔材应用于电子等领域。通过研究TZM箔材经过不同退火温度和高温短时退火热处理的显微组织和力学性能，发现900℃的退火可以使箔材完成去应力，并出现最大延伸率；高温短时退火提升了材料的抗拉强度，2次高温短时退火后箔材具有最大强度和较高的延伸率；杯突测试显示出与力学性能类似的规律，900℃退火使材料具有最大杯突值3 mm,经过2次高温短时退火后杯突值提高23%。

  2024年10期 v.14 50-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1959K]
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提取冶金与化学工程

• 含锌热解漆渣用于湿法冶炼制备电积锌的研究

  马黎阳;张旭;刘子彪;林琳;高扬;张云学;唐敬坤;董卫果;李金惠;赵明;

  含锌漆渣是富锌防腐涂料涂装后产生的有害废渣，经热解脱除有机组分后可作为湿法冶炼锌的原料。将热解漆渣用于电积锌废液中性浸出-净化除杂-电积回收金属锌板，并对比车间次氧化锌和锌粉为原料的净化后液和功耗参数。结果表明，含锌热解漆渣中-50μm颗粒质量比最大为81.88%,但金属锌含量最低为12.95%,适用于碱洗和废电解液中性浸出；50～125μm热解漆渣金属锌含量较高，适用于置换脱铜和两步除镍钴镉杂质；+125μm热解漆渣中金属锌和金属铁含量均最高，分别为76.01%和68.79%,适合与50～125μm热解漆渣进行两段置换除镉。以上采用热解漆渣的置换除杂效果与采用车间电炉锌粉相当，分别获得镉含量为20.48%和19.68%的两种海绵镉渣。将热解漆渣两段除镉净化液用于生产电积锌，在相同的电积条件下其电流效率和电耗与车间电炉锌粉相当，表明含锌热解漆渣在参数优化后可以生产电积锌，同时为含锌漆渣的资源化利用提供了新方向。

  2024年10期 v.14 57-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1797K]
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• 三层液精炼法提纯多晶硅的研究

  李翔;袁亮;李克帆;纪睿;展亦馨;唐恺;

  在高温下利用密度差别，以熔硅、熔渣和熔铁(或铜)构建Si/Slag/Me三层液体系。冶金硅中的B和P杂质扩散到熔渣和底层金属中，达到提纯冶金硅的目的。热力学计算结果证明了这种方法具有可行性。实验研究分析了底层金属类型、炉渣成分及反应温度对B和P去除率的影响。结果表明：底层金属可有效吸收冶金硅中的P,其中铁比铜有更好的P吸收效果。底层金属对B的吸收效果不佳，B的去除主要归功于造渣提纯过程。在炉渣中加入10 wt%的CaF_2,降低了渣黏度，可显著提高B和P的去除率。1 600～1 700℃温度范围内，提高反应温度有利于B的去除，对P的去除无显著作用。

  2024年10期 v.14 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1590K]
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• 铝电解槽不同铝水平高度电热场模拟对比

  于帅康;邓胜祥;Johnson Yap;

  铝水平高度是铝电解过程中的重要指标，合适的铝水平可保持良好的槽内物理场使电解槽稳定生产。因此，找到合适的铝水平高度对电解槽良好工作至关重要。利用SOLIDWORKS建模软件绘制了四组350 kA不同铝水平电解槽，通过COMSOL仿真软件分别对四组不同铝水平电解槽电场及热场进行模拟并对比某厂350 kA电解槽现场测试数据，验证了模拟准确性。发现随着铝水平的不断升高，电解槽内电势、电流密度及整体温度均呈下降趋势。通过电场热场对比，认为350 kA电解槽铝水平位于20～22 cm区间为最优，压降为3 630～3 810 mV,槽内高温约为950℃。

  2024年10期 v.14 73-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1978K]
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• 改性含钛高炉渣中金红石的选择性分离及浸出机理研究

  韩吉庆;张力;殷红梅;冯秋平;杨明飞;

  含钛高炉渣的综合利用是冶金领域亟待解决的关键问题。针对该问题，以改性含钛高炉渣(含钛高炉渣在高温下经过氧化硅、压缩空气改性处理得到的炉渣)为原料，通过重选-碱浸-酸浸工艺来实现金红石晶体的选择性分离，获得高品质的人造金红石。具体研究各工艺参数对重选实验、碱浸实验、酸浸实验的影响。结果表明，较佳的工艺条件为：-150μm改性渣占比79.53%、冲程14 mm、冲次360 times/min;碱浸温度95℃、碱浸时间90 min、NaOH浓度3.0 mol/L;酸浸温度65℃、酸浸时间60 min和HCl浓度3.0 mol/L。产品金红石的TiO_2含量为98.20%,MgO和CaO总含量为0.47%,是氯化钛白的优质原料。此外，通过电位-pH图明晰了碱浸-酸浸实验的浸出机理。

  2024年10期 v.14 81-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2053K]
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• 卡尔多炉内气液两相流混合特性水模型研究

  李书鸿;黄金堤;钟劲龙;李静;

  基于相似理论，构建了以工业卡尔多炉为原型1∶4.5等比例缩小的水模型。创新性地提出采用酸碱中和脱色法和量纲分析，研究了各工艺参数(气体流量Q、喷枪高度h、炉体转速ω、液相体积率φ、液相黏度μ_l和炉体倾角θ)对熔池内气液两相流混匀时间t的影响规律，并建立了t与D(炉体内径)、h、ω、φ、Fr′(修正弗劳德准数)、μ_l和θ的无量纲关系式。研究结果表明混匀时间随着气体流量的增大、枪位的降低、液相体积的增大、黏度的减小、炉体倾角的提高而减小。研究成果可为卡尔多炉的高效冶炼及优化设计提供理论参考。

  2024年10期 v.14 92-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1914K]
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矿物加工与工艺矿物学

• 基于X射线透射技术的某锡多金属矿预选抛废试验研究

  鲁恒润;杨义红;李翔;

  通过对某锡矿矿样的分析可知该矿属于典型的低品位复杂多金属矿，采取有效的预选抛废工艺实现低品位原矿预先富集，对提升入选矿石品质、节能降耗具有十分重要的意义。基于X射线透射技术分析矿石性质并对该矿矿样开展了预选抛废试验研究。结果表明：基于X射线透射的预选抛废技术可有效进行锡等多金属的富集。其中，尾矿中Sn品位0.02%、Zn品位0.14%,Sn回收率高达96%、Zn回收率91%。

  2024年10期 v.14 101-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1956K]
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采矿与安全工程

• 基于客观赋权物元分析的中深孔采场采空区稳定性研究

  王堃;刘立顺;沐兴旺;孙承超;卞继伟;

  针对中深孔采矿采空区稳定性评价中随机性、动态性等问题，提出了一种基于改进熵权法与物元分析法的中深孔采场采空区稳定性评价方法。综合考虑了环境、地质及工程三个方面，选取了最大地应力等14个评价指标，利用改进熵权法对评价指标进行客观赋权，构建了客观赋权物元分析模型，制定了一套中深孔采场空区稳定性分级标准。以毛坪铅锌矿河西区H8矿体为研究对象，对沿矿体走向布置的中深孔采场采空区进行稳定性评价。采用数值模拟手段反演了中深孔采矿、充填过程，分析了中深孔采矿后采空区围岩的应力、塑性区以及位移结果，对比验证了中深孔采场采空区稳定性评价方法的可行性。结果表明，毛坪铅锌矿河西区H8矿体中深孔采场空区级别变量特征值为2.27,即B(较稳定)等级，结合现场设备能力及矿体形态，可进一步开展采场结构参数优化工业试验。该模型克服了评价指标权重分析主观性，结果准确，可指导中深孔采场结构参数选定及优化，保障中深孔采场安全高效回采，同时为类似地下矿山中深孔开采技术应用提供理论支撑。

  2024年10期 v.14 107-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 2510K]
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• 分级添加矸石颗粒的充填浆料流变学特性研究

  张慧峰;鲁成;张思达;刘凌云;

  煤矸石是矿山开采后遗留的固体废物，传统的测坍落度已无法解决煤矸石基充填料浆泵送过程出现的离析、堵管等问题。为此，通过Herschel-Bulkley模型拟合流变曲线，对屈服应力、表观黏度和流变特征等进行系统分析，研究了Talbol连续级配下分级添加矸石颗粒的矸石充填料浆流变学参数变化规律及影响因素。结果表明：1)小粒径范围内连续级配浆料“絮网结构”承载性能更好，非连续级配中大颗粒的配位数比小粒径大，屈服应力更高；2)添加0.5、0.5～1 mm矸石颗粒后，料浆“絮网结构”存在一个临界最大值，是更大粒径矸石颗粒实现悬浮的基础；3)“絮网结构”的承载性能随矸石粒径的增大而减小，表观黏度随剪切速率变化呈现先减小再增加后趋于平缓；4)当■<50 s~(-1)时，料浆状态呈现剪切稀化或近牛顿流体状态，更易于搅拌和输送。该研究为矿山矸石充填料浆管道输送提供了借鉴。

  2024年10期 v.14 116-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 2816K]
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• 非煤矿山采空区失稳风险综合评估方法研究及应用

  甄智鑫;莫崇诚;韩顺;王艳超;张英;高爱;张立府;陈婉意;

  采空区的失稳会造成井下发生大规模地压活动，进而诱发地表沉降塌陷、采场大规模冒顶和井下透水事故，给矿山带来巨大灾难。采空区失稳风险评估是预防采空区灾害的重要手段，对保障矿山安全生产具有重要意义。目前常用的风险评估方法很少考虑安全措施对采空区风险的抵消作用，使得风险评估的结果与真实情况存在偏差。同时，现有的采空区风险评估方法未对事故风险的潜在强度进行考虑。创新性地提出基于数值模拟方法通过引入采空区周边塑性区范围内的总弹性应变能指标用于衡量采空区失稳风险的强度。此外，受体的暴露程度在风险评估中很少被关注。因此，紧密耦合采空区失稳风险的可能性、采空区失稳风险的强度、受体暴露特征和治理措施效果有关的独立参数来表征采空区的失稳风险，构建了四重耦合综合评估模型，将其应用于内蒙古某矿山采空区风险评估工作。结果表明：Ⅲ号矿区采空区失稳风险较大，风险等级为Ⅲ级，预警色为橙色。基于数值模拟结果验证了评估结果的准确性，分析了采空区失稳风险的机理，为评估模型结果提供理论依据。研究成果可为指导采空区治理提供重要的参考依据。

  2024年10期 v.14 124-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 2821K]
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• 深井自然风压数值模拟及计算模型研究

  杜翠凤;董昉;李正灿;李思彤;王鹏飞;王远;

  对处于基建期的鑫汇金矿自然风压进行现场测试，获取夏季及冬季自然风压数值。采用fluent软件进行建模，用现场测得的自然风压数据验证模型的可靠性。在此基础上，通过正交模拟实验探究入风温度、热源热量、地温梯度、相对湿度对深井自然风压的影响。极差分析结果表明，各因素对深井自然风压的影响程度为：冬季入风温度>热源热量>地温梯度>相对湿度；夏季热源热量>入风温度>地温梯度>相对湿度。利用SPSS软件对正交实验数据进行拟合，并结合现场实测数据，建立了鑫汇金矿深井自然风压计算模型，为鑫汇金矿深部矿区通风系统的设计和风机选型提供了理论依据。

  2024年10期 v.14 137-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 2013K]
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• 基于MHA-BiLSTM的尾矿坝位移预测

  杨玉好;杨斌;胡军;李铭;张壮超;

  尾矿坝变形受多因素影响，针对传统预测方法受到数据复杂性和非线性关系的限制，导致预测精度不足的问题，提出多头注意力机制(Multi-Head Attention)和双向长短时记忆网络(BiLSTM)结合预测尾矿坝位移的方法。在预测中，首先利用Z-score和Savitzky-Golay滤波对原始数据消除异常值和噪声的干扰；然后，利用灰色关联度方法确定坝体位移影响因素；最后，采用MHA-BiLSTM模型对坝体位移进行预测。以辽宁省某尾矿库实测数据为例，为评估新模型的性能与传统BiLSTM模型进行对比，结果表明该方法能够更准确地预测出坝体位移变化情况。

  2024年10期 v.14 147-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 3126K]
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环境科学与工程

• 基于金属有机框架材料电容去离子技术淡化海水的研究进展

  赵汶畅;马雪郡;吕建燚;

  电容去离子技术(CDI)是一种近年来新兴的用于去除溶解在盐溶液中带电离子的脱盐方法，因其具有环境友好、工艺简单、低能耗、低成本等优势而受到越来越多的关注。CDI的电极材料是该技术的核心。金属有机框架材料(MOFs)是一种具有较大比表面积、结构多样、孔径可调节等优点的新型CDI电极材料。首先简要介绍了CDI和MOFs,随后综述了基于MOFs材料CDI淡化海水的研究进展，主要围绕MOFs衍生碳材料及改性、杂原子掺杂MOFs衍生碳材料、MOFs衍生碳的复合材料和MOFs的复合材料四部分展开，最后提出了目前存在的一些不足，并对今后发展方向进行了展望。

  2024年10期 v.14 158-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 3010K]
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书评·广告

• 基于深度学习的智能矿产资源潜力评价应用研究

  刘妮妮;

  <正>矿产资源是国家经济可持续发展的基础资源之一。我国矿产资源储量大，但人均占有量少，很多潜在矿产资源地位于中西部偏远山区，勘查难度大，成本高。因此，如何充分利用已有海量空间地质数据，应用深度学习和人工智能等新兴信息技术，构建高效、准确的矿产资源潜力评价模型，用于优选矿产资源勘查靶区、减少矿产资源勘查成本，具有十分重要的科学意义和应用价值。

  2024年10期 v.14 167页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K]
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• 矿鸿操作系统以太网设备转WIFI设备在矿井采掘中的应用

  马开德;

  <正>矿区采掘工作面环境恶劣，无线网络的应用面临着诸多挑战，传统的以太网设备难以满足矿区无线网络的需求，而基于矿鸿操作系统的以太网设备转WIFI设备方案，为解决这些问题提供了新的思路。该方案利用矿鸿操作系统强大的功能和优势，将以太网设备转换为WIFI设备，实现矿区无线网络的覆盖，不仅为采掘工作面提供可靠的无线通信服务，更可以有效降低矿区无线网络建设成本，提高网络部署效率，为矿区智能化建设提供更经济、更便捷的解决方案。

  2024年10期 v.14 168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1614K]
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• 循环经济对有色金属行业可持续发展的影响研究

  马莉;

  <正>有色金属是国民经济和社会发展的重要物质基础，在工业生产和日常生活中发挥着不可替代的作用。然而，长期以来，我国有色金属行业主要依靠高强度开发利用初级矿产资源，资源消耗大、环境污染重，面临资源枯竭、生态破坏、发展空间受限等严峻挑战。迫切需要转变发展方式。而循环经济作为一种资源高效利用、废物循环使用的可持续发展经济模式，为破解有色金属行业发展难题提供了新思路新方向，开展循环经济对有色金属行业可持续发展影响的研究，对于厘清循环经济理念在行业发展中的作用机制，分析循环经济发展实践的经验教训，探索推进行业绿色转型的路径举措，具有重要的理论意义和实践价值。

  2024年10期 v.14 169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1595K]
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• 矿用F5G架构的智能矿井建设

  王子陵;高晓成;杜胜利;郑磊;毕东柱;

  <正>随着工业自动化和信息技术的快速发展，智能矿井成为矿业发展的重要趋势。智能矿井通过高度集成的传感器网络、自动化设备和高效的通信技术实现对矿井生产环境的精准监控与管理，极大提升了矿井的安全性和生产效率。而随着国家产业政策支持力度的加大，矿业企业数字化转型意识的提升，通信行业技术创新步伐的加快，F5G智能矿井建设在其中占据了重要位置。

  2024年10期 v.14 170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1614K]
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