江西赣州停止用堆浸工艺处理稀土原矿

日前从江西赣州市矿管局获悉，因离子型稀土矿原矿池浸工艺属有色金属行业限制类生产工艺，而离子型稀土矿原矿堆浸工艺实际上是放大的原矿池浸工艺，对生态环境造成极大的破坏。赣州市政府决定近期将全面停止采用堆浸工艺生产稀土原矿和暂停稀土原矿生产。     

筛孔孔径和筛面倾角优化配置的试验研究

在半工业性试验系统上进行了振动筛筛面参数的优化配置试验,采用Design-Expert 6.1软件对试验结果进行了统计分析,给出了筛分分离粒度、筛分效率同筛面倾角和筛孔孔径之间的相关关系式,同时揭示了筛孔孔径和筛面倾角对筛分分离粒度的交互作用,提出了在特定分离粒度条件下为达最大筛分效率的筛面参数优化配置方案,为筛分机的设计和使用提供了理论依据。     

注压条件下离子型稀土浸矿过程及孔隙结构演化规律试验研究

为探究注压条件对离子型稀土矿体浸出过程的影响，优化调控方法。以广东仁居离子型稀土矿为研究对象，选取不同孔隙比的稀土重塑土进行室内柱浸试验，监测注压梯度下不同孔隙比的离子型稀土矿浸出浓度、浸出流量、浸出率随时间的变化情况，同时采用核磁共振技术测定浸矿过程孔隙结构等参数。结果表明：离子型稀土矿浸出过程中不同孔径孔隙占比变化是影响浸出效率的重要因素之一。注压条件下，随注压强度增加，浸出率峰出现时间大幅缩短，浸矿过程中试样内部孔隙先由大孔隙和超大孔隙向小中孔隙转化，后期中孔隙向大孔隙转化，而超大孔隙及微孔隙占比进一步降低。注压强度小于10MPa时，随注压强度增加，中孔隙占比呈上升趋势，变化趋势逐渐扩大；注压强度大于10MPa时，随注压强度增加，中孔隙占比呈下降趋势，变化趋势逐渐变缓。     

离子型稀土矿化学溶浸影响因素及其调控

离子型稀土矿性质复杂,稀土元素赋存状态特殊,特有的黏土矿物性质不利于稀土的化学溶浸,综合回收困难。为揭示离子型稀土矿化学溶浸影响机制,探寻溶浸过程优化调控措施,本文以江西龙南离子型稀土矿为研究对象,采用室内溶浸法模拟原地溶浸工艺过程,开展化学溶浸体系各因素的影响机制及其优化调控研究。结果表明浸出剂浓度越高、流速越快,稀土的浸出率越高,而原矿含水率过大、矿层高度过高均会影响稀土的浸出效率,进而降低稀土离子的浸出率和浸出母液浓度;采用正交试验法计算分析各因素的影响效应可得出各因素的交互影响关系,形成的较佳试验条件与单因素试验结果一致,当调控浸出剂浓度为4%、浸出剂用量180 mL、矿层高度211 mm,以及浸取剂流速为2 mL/min、顶水用量为20 mL、原矿含水率5%左右,可获得浸出率和稀土浓度均较高的浸出母液(浸出率97.87%、稀土浓度2.52 g/L)。通过调控稀土化学溶浸主因素,优化溶浸过程次因数的条件控制,可实现了离子型稀土矿的绿色高效提取,也丰富了稀土化学溶浸基础理论。     

离子型稀土矿体强度特性试验研究

为研究离子型稀土矿体的抗剪强度特性,基于GDS非饱和三轴试验系统,对江西龙南地区典型的离子型稀土重塑矿体开展饱和三轴剪切试验和控制吸力的非饱和三轴剪切试验。研究发现:离子型稀土饱和矿体的应力-应变关系呈弱软化型,稀土矿物颗粒的黏聚力对抗剪强度贡献较小,矿体的抗剪强度主要由矿物颗粒之间的摩阻力承担;非饱和矿体的抗剪强度对基质吸力的变化较为敏感,随着基质吸力增大,吸附强度呈非线性增加,应力-应变关系由硬化型逐渐转变为弱软化型,非饱和矿体的的抗剪强度有所提高,而基质吸力的内摩擦角φ~b呈非线性减小,表明基质吸力对非饱和矿体抗剪强度的贡献是有限的;利用乘幂函数对基质吸力与吸附强度的关系进行拟合,据此提出适合龙南类型离子型稀土非饱和矿体的抗剪强度公式和有效应力表达式。     

稀土资源税自2011年4月1日起上调

来自国家税务总局的消息,财政部、国家税务总局日前已下发通知,决定自2011年4月1日起,统一调整稀土矿原矿资源税税额标准。调整后的税额标准为:轻稀土,包括氟碳铈矿和独居石矿,60元/t;中重稀土,包括磷钇矿和离子型稀土矿,30元/t。对稀土开采征收资源税非常有必要。中国有色工程设计研究总院原副院长、稀土行业专家王国珍     

地下矿山直眼掏槽爆破参数优化研究

针对凡口铅锌矿目前直眼掏槽钻孔数量多、凿岩效率低等问题,开展了直眼掏槽爆破参数优化研究。通过理论计算,确定了钻孔孔径以及装药孔与空孔间距的范围。运用LS-DYNA数值模拟软件对理论计算取值范围内不同孔径、装药孔与空孔间距等参数进行模拟研究,对各模拟方案下应力分布状态及关键单元的应力值进行分析。结果表明,空孔具有导向及应力集中作用,在装药孔及空孔孔径相同条件下,当孔径为0.051 m和0.058 m时,孔间距均应取0.30 m; 当孔径为0.064 m时,孔间距应取0.35 m。工程应用结果表明,这3种爆破参数方案均能达到预期爆破效果,综合爆破后矿石块度及凿岩效率,最终确定掏槽爆破参数为:孔径0.051 m,装药孔与空孔间距0.30 m。     

基于核磁共振技术的高压电脉冲破碎对岩石孔隙度的影响研究*

为研究高压电脉冲破碎技术以改善矿层的孔隙度而提高其渗透性，为原地溶浸采矿创造条件，取上杭紫金山采场原岩，加工成圆柱形试件，利用高压电脉冲破碎装置分别进行了不同电压（90~150）×9 kV下冲击试验，并对冲击前后的试样进行了核磁共振测试,得到了充填体试样的核磁共振孔隙度、孔径分布图等特性参数。试验结果表明，初始平均孔隙度基本处于同一水平的各组原岩试样随着电压值的加大，试件的孔隙度随之增大，两者呈现出二次函数关系，大小孔径孔隙占比均上升，大孔径孔隙变化率在27%~715%，小孔径孔隙变化率在29%~213%。高压电脉冲破碎技术具有较好的增渗效果。     

中国南方离子型稀土现状浅析

离子型稀土矿床是我国独有的中重稀土资源,已列为国家实行保护性开采的特定矿种。本文从离子型稀土矿床的成矿特征、产业政策及资源开发现状、开发过程中存在的问题以及加强南方离子型稀土矿产业发展的建议几个方面,总结了离子型稀土矿床的成矿背景、稀土元素的分馏、迁移和富集规律、稀土元素的分布规律以及找矿标志,阐述了我国稀土产业政策和开采工艺及勘查规范现状,指出了稀土矿产资源浪费、核心技术缺乏、上下游产业发展不均衡、生态环境破坏严重等问题,提出了进一步研究风化壳中稀土分布和迁移规律、延伸和拓展产业链加速上下游对接、改进稀土资源开采方式、全面监控,长期监管以及合理利用资源强化政策力度的建议。     

植物浸取剂浸取离子型稀土矿的试验探索

开展植物浸取剂浸取离子型稀土矿中稀土试验,探索了植物浸取剂的浸取机理、适应性、环保性及浸取性能。结果表明,植物浸取剂浸取离子型稀土矿中稀土的浸取机理为离子交换。在液固质量比1:2,浸取剂滴加速度20 ml/min条件下,用浓度为2.0%植物浸取剂水溶液浸取5种离子型稀土矿中稀土,浸取率最高为98.97%,最低为95.65%;浸取剂、浸取液及上清液的pH值等14项环保指标值均低于GB26451-2011限值;浸取渣的pH值等9项环保指标均低于GB15618-1995限值,pH值、有机质含量高于原矿。在液固比1:2,浸取剂滴加速度20 ml/min条件下,分别以2%植物浸取剂水溶液和2%硫酸铵水溶液浸取离子型稀土矿中稀土,植物浸取剂水溶液的浸取率为97.86%,高于硫酸铵的96.75%,出峰时间30 min,峰值浓度8 g/L以上,无拖尾现象。     

基于孔隙结构的页岩渗透率研究

页岩渗透率对勘探开发至关重要,微观孔隙结构是影响页岩渗透率的主要因素。测定了龙马溪组与牛蹄塘组页岩的TOC含量与矿物组分,开展了高压压汞试验和低温液氮试验,测定了页岩的孔隙分布特征 及渗透率,研究了地质参数、孔隙结构对页岩渗透率的影响。研究结果表明：①页岩样品TOC含量越大,有机质孔隙的数量及孔隙度越高。黏土矿物含量的增加提高了页岩的渗透率,而脆性矿物中的孔隙发育较差,且 与渗透率和孔隙度呈负相关。②龙马溪组和牛蹄塘组页岩样品内分布着墨水瓶形孔隙结构,这类孔隙孔喉狭窄、孔隙之间连通性差。两组页岩孔径为4~40 nm,中孔在流体的赋存和运移方面承担着主要任务。③龙马溪 组岩样在孔径为4 nm左右呈单峰分布,牛蹄塘组岩样在孔径为4 nm和7 nm左右呈双峰分布。相对于孔隙表面积和孔隙体积,孔隙形态与连通程度对页岩渗透率有着更为重要的影响。     

矿石形状对浸堆结构及渗流场影响机制

为了研究筑堆矿石形状对堆内结构和渗流速度场分布的影响,选取了相同级配下的球团制粒矿石与普通原矿石进行柱浸实验。利用核磁共振成像(MRI)技术非接触地获取内部饱和结构,通过图像处理与统计研究了矿石形状与孔隙分布的关系,并利用Navier-Stokes方程模拟了相同压力和入渗速度下矿石形状对渗流速度场的与优势流分布影响。结果表明,饱和状态下的内部孔隙并不都服从正态分布,制粒矿石间孔隙分布更为均衡,服从正态分布,μ=2.0mm,原矿石间孔隙分布不服从正太分布,在8.00～11.00mm间缺失,最大当量直径为11.39mm;制粒矿石间速度场分布更加均匀,孔隙间无明显优势流,原矿石间速度场分布不均衡,存在贯穿结构的优势流和较大浸出盲区,出口边界表现为流场叠加状态;提出矿石形状均匀系数K可以有效描述矿石形状对内部孔隙和渗流的影响机制,K值小,孔隙分布均衡,渗流速度场分布均衡;K值大,容易产生大孔隙,连通成为优势流的通道,致使流场分布不均衡。     

基于核磁共振和低温氮吸附的煤层酸化增透效果定量表征

针对某些煤储层中的孔隙和裂隙被方解石、白云石等矿物或杂质堵塞致使煤层渗透率降低的问题,提出一种煤层酸化增透方法。利用核磁共振(NMR)和低温氮吸附实验表征了煤样酸化前后的比表面积、孔隙体积、孔隙度、渗透率、孔径分布及核磁成像等特性参数,分析了酸化作用下煤的细观结构变化规律。测试结果表明,煤样经酸化处理后,饱和水状态的NMR信号量增加,残余水状态的NMR信号量降低,T_2谱的中大孔峰(T_220 ms)的变化较大,NMR所表征的总孔隙度、有效孔隙度、渗透率均增加,残余孔隙度、T_2截止值降低;低温氮吸附所表征的比表面积和总孔隙体积均增加,且主要集中增加在10 nm左右的孔隙,但高煤阶煤增加不明显。NMR图像直观地反映了煤样酸化前后内部孔隙结构的变化特征,为揭示酸化增透的微观演变过程提供了新的手段。煤样初始孔隙越发育或孔隙裂隙中可溶性矿物质越多,所表征的特征参数变化越大,酸化增透效果越好。     

基于CT扫描的露天煤矿排土场重构土壤孔隙三维重建及定量表征

土壤孔隙对水分、养分的运移起着重要作用,重构土壤孔隙状况反映着复垦土壤质量的高低。通过对安太堡露天煤矿不同复垦年限排土场重构土壤(23,20,0 a)以及原地貌土壤进行CT扫描,获取土壤孔隙信息,基于Matlab平台进行土壤孔隙分布的三维重建,并搜索土壤孔隙团的个数及每个孔隙团的体积大小,计算土壤孔隙度,实现了重构土壤孔隙状况的定量表征。结果表明：随着复垦年限的增加,重构土壤孔隙度、连通性得到显著性提高,其中复垦23 a土壤孔隙状况最好,50~75 cm土层孔隙度最大,为23.92%,其次为复垦20 a土壤,25~50 cm土层孔隙度最大,为14.58%,未复垦土壤因受大型机械的压实作用,孔隙连通性最差,3个土层孔隙分布比较均一,孔隙度都接近于3%;孔隙团个数、最大孔隙团体积与孔隙度都符合较好的线性关系,随着孔隙度的增加,孔隙团的个数呈减小的趋势,最大孔隙团体积呈递增趋势;每个重建区域除最大孔隙团外,其余团的体积非常小。为了改善未复垦排土场土壤孔隙状况,应尽快进行植被恢复。     

重复脉冲强冲击波对肥煤孔隙结构影响的实验研究

利用自行搭建的重复脉冲强冲击波煤体致裂实验平台,以肥煤为研究对象,在2种实验条件下分别对2块煤样进行了重复冲击实验,采集每块煤样在不同冲击次数下的样品,通过扫描电镜、压汞、核磁共振、氦孔隙度和空气渗透率等实验,对煤的孔隙结构和渗透性变化特征进行了研究。结果表明：随冲击次数的增加,整体上煤的孔容、比表面积、孔隙度、孔径分布范围均有增大趋势;大孔和中孔孔容增加显著,孔隙度增幅高达74%,孔径分布范围由最初的分散孤立逐渐变得连续;开放孔增多,孔隙连通性增强,渗透性增加,孔隙结构得以改善。分析认为重复脉冲强冲击波可以有效地改善煤的孔隙结构,提高煤储层的渗透性,有利于煤层气的产出。     

矿石颗粒堆积体三维孔隙的CT扫描与量化表征研究

为考察矿石颗粒堆积体的三维孔隙结构特征,对由1～3、3～5、5～7、7～9、9～10 mm的矿石颗粒构成的单粒径堆积体进行了CT扫描,基于图像分割算法研究了孔隙结构三维图像特点,利用图像分析软件计算并分析颗粒体孔隙率、孔隙等效半径的频率分布,中值孔径(d50)以及孔隙连通度等量化表征参数。结果表明,矿粒堆积体的孔隙率、等效孔隙半径和中值孔径(d50)随着粒径增大而增加;基于簇标记法得到的不同粒级矿石堆积体试样的孔隙连通度均超过了80%,且孔隙连通度随颗粒粒径的增大呈先快后慢的速率增长。研究结果为深入了解由堆浸工艺形成的尾矿矿堆的孔隙特点和体系渗透性提供了参考。     

基于CT三维重建的高阶煤孔裂隙结构综合表征和分析

为有效研究煤的孔裂隙结构特征,实现对煤的孔裂隙结构的定性定量表征和分析。以内蒙古巴彦高勒煤矿311102运输巷的煤样为研究对象,基于ZEISS Xradia510 Versa X射线显微镜扫描得到的CT数据,结合三维可视化软件AVIZO中内置数学算法,提出了煤的孔裂隙结构定量表征的方法,并建立了煤的三维孔裂隙结构模型和具有拓扑结构的孔隙网络简化模型。通过本文提出的方法,对巴彦高勒煤矿煤样的孔裂隙微观参数——孔径大小、孔体积、孔隙率、配位数、喉道长度等进行了统计分析。研究表明:在微米的尺度下,内蒙古巴彦高勒煤矿的煤样以大孔为主,并伴有网状的割理裂隙,有效孔隙率为10.34%,通过孔隙网络模型统计出的孔隙数为12 834,喉道数为432及其他的微观结构参数。     

冻融循环对风化花岗岩物理特性影响的实验研究

在冻结温度为-40 ℃,融化温度20 ℃的环境下对风化花岗岩进行0,10,20,30次冻融循环实验;并对岩样进行室温下岩芯核磁共振和常规单轴压缩实验,得到冻融循环后岩石的孔隙度、孔隙分布和单轴抗压强度,孔隙度与循环次数拟合多项式。实验结果表明：冻融循环后风化花岗岩饱和水状态下的质量均会增加;岩石内部的孔隙分布发生了明显变化;中小尺寸的孔隙数量增加且随循环次数增加而增长;花岗岩强度明显降低,冻融系数和单轴抗压强度随循环次数的增加而减小,弹性模量有所降低。最后利用损伤力学原理对岩样进行冻融损伤分析,得到有效应力与孔隙度表达式,为研究寒区岩体工程损伤破坏机理和稳定性评价提供参考数据。     

硅藻土/竹炭复合材料的制备及孔结构表征

本研究以竹炭为主要原料,添加硅藻土,以硅铝复合物为粘结剂,经粘结造粒、表面包覆改性、高温煅烧等工艺,制备了一种新型硅藻土/竹炭复合材料。采用氮吸附法对其孔结构进行表征,结果表明,BET比表面积为142.563m2/g,总孔容为0.156cm3/g,相比竹炭,比表面积有所降低,但总孔容却提高了43.12%,意味着吸附容量增大了;孔隙分布也较合理,微孔率、介孔率和大孔率分别为44.23%、32.05%和23.72%,克服了硅藻土和竹炭孔径分布过窄的缺点。由此表明在竹炭中添加硅藻土制备介孔率高、孔径分布均匀、吸附容量大的吸附材料是一种可行的方法。     

2种氧化剂对贫煤孔隙特性影响的对比研究

为探讨过硫酸铵与二氧化氯对贫煤孔隙特征的影响,优选出更加适合贫煤储层改造的氧化剂,对采集自大平矿与告成矿的贫煤煤样进行压汞实验,分析讨论了过硫酸铵与二氧化氯对煤样孔隙度、分形维数和排驱压力等储层基本特征参数以及孔体积、比表面积及其分布的影响。结果表明,二氧化氯能够有效提高煤储层的孔隙度,减小其孔比表面积及分形维数,过硫酸铵则可能导致煤储层总体孔隙度降低,减小孔比表面积,增大其分形维数。二氧化氯与过硫酸铵作用后,煤样大孔孔体积所占比例增加,中、小及微孔体积比例减小,使孔隙分布更加均匀,各类孔比表面积分布变化不大。因此,二氧化氯与过硫酸铵均能够对贫煤储层进行氧化刻蚀,降低其亲甲烷能力,而二氧化氯对煤层气解吸运移的促进作用要优于过硫酸铵。