基于图像处理的矿石颗粒三维微观孔隙结构演化

采用高精度显微CT技术及三维图像分析方法研究氧化铜矿石颗粒在酸浸前后内部微观孔隙结构特征及其演变,考察孔隙率、孔隙尺寸分布、孔隙连通度、孔隙分维等参数的变化规律.结果表明:酸浸后矿石颗粒的孔隙率明显增加,孔隙尺寸分布范围更广,出现一定比例的大孔隙,平均孔隙直径增加2~3倍;孔隙连通度在酸浸前基本为零,酸浸后明显增加,并在各方向上呈现空间变异性;孔隙分维数在浸出结束后也有所增大,且在一定范围内与孔隙率及平均孔隙直径呈指数增长关系.借助三维图像分析可实现矿石浸出过程中内部微观孔隙结构的定量描述,从而揭示矿石颗粒孔隙结构的演化规律.      

离子型稀土矿硫酸镁溶液原地浸矿渗流演化实验研究

对于离子型稀土矿体的原地浸矿,渗流是稀土离子浸出率和浸矿周期的重要控制因素,成为提升浸出效率的关键。本研究以赣州龙南足洞稀土矿块为柱浸实验对象,以硫酸镁溶液作为浸矿液,利用核磁共振、EDTA容量法和数据拟合分析等手段,研究了不同浓度硫酸镁溶液浸矿对离子型稀土矿体孔隙结构、稀土离子浓度及溶液浸出速率的影响,并探讨了原地浸矿过程孔隙结构的演化机理。结果表明：清水浸矿过程对矿体孔隙结构的影响较小,并有少部分大孔隙矿体向小孔隙矿体转变;而硫酸镁溶液浸矿过程对矿体孔隙结构的影响较大,矿体孔隙率先由大孔隙向小孔隙转变,再由小孔隙向大孔隙转变,并且表现出阻碍浸矿液渗流的特点,浓度越大,阻碍作用越显著。最后分别拟合了各硫酸镁浸矿组的浸出稀土离子浓度与平均浸出速率的关系。     

浸矿液pH对离子吸附型稀土浸出行为影响实验研究

为了探究浸矿液pH对离子吸附型稀土浸出行为的影响,从宏观和微观相结合的角度对离子吸附型稀土浸出行为进行了研究。实验采用不同pH硫酸镁溶液作为浸矿液对离子吸附型稀土进行室内模拟柱浸实验,同时采用核磁共振技术测定浸矿过程试样的横、纵两向反演图像及T₂图谱、孔隙结构等参数,分析了不同pH(2～4.5)对离子吸附型稀土浸矿行为的影响规律。结果表明,当pH>2.5时,随浸矿液pH降低,稀土浸出率增加,浸矿过程中试样内部孔隙结构由大孔隙和超大孔隙向小中孔隙演化;当pH<2.5时,随浸矿液pH降低,稀土浸出率减小,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演化,随着离子交换反应结束,小中孔隙又向大孔隙和超大孔隙演化。分析认为,这种差异是由于稀土矿体微细颗粒在孔隙表面沉积和释放动态转化过程导致,受离子置换反应引发浸矿液离子强度变化等因素影响。     

浸矿母液侵蚀作用下离子型稀土矿基岩孔隙演化规律试验研究

为探究浸矿母液侵蚀作用下离子型稀土矿基岩内部孔隙变化,对浸矿母液浸泡下的基岩试样进行了室内模拟试验,检测基岩试样的组成成分,测试不同浸泡时间后试样的P波波速和质量变化,分析浸矿母液pH变化和化学作用,结合核磁共振试验结果,研究了浸矿母液侵蚀作用下基岩孔隙演化规律。试验结果表明,在0～150天的试验期阶段,试样的质量及P波波速呈现减小后反弹的变化趋势,其变化可能与试样内部被浸矿母液侵蚀溶解及浸矿母液存在反应沉淀吸附物有关;浸矿母液与试样存在侵蚀溶解和沉淀吸附反应,侵蚀溶解导致试样内部孔隙增加,而沉淀吸附反应导致沉淀吸附物填补孔隙;浸矿后,基岩试样内部孔隙分布以中孔隙居多,小孔隙次之,大孔隙近乎减小为零;中孔隙随浸泡时间呈现先增加后减小的趋势,而小孔隙先减小后增加。试验结果可为进一步探究浸矿母液侵蚀作用下的离子型稀土矿基岩力学行为提供一定程度的理论参考。     

不同溶浸作用对离子型稀土持水特性的影响研究

土-水特征曲线是研究离子型稀土持水特性的重要工具。通过室内模拟浸矿试验与Geo-Experts压力板仪测试系统,得到不同溶浸作用下稀土矿体基质吸力与含水率关系。分别利用Van Genuchten模型、Fredlund&Xing三参数模型和Fredlund&Xing四参数模型,研究不同溶浸作用下离子型稀土的土-水特征曲线,分析了不同模型参数的变化规律,得到了不同溶浸方式对土体持水特性的影响规律。对于不同种类溶浸液,持水能力由强到弱依次是纯水、3%硫酸镁溶液、3%硫酸铵溶液;随着溶浸液浓度增大,稀土矿体持水能力逐渐降低,且浓度从0到2%之间下降最明显。土-水特征曲线“滞回效应”显著程度从高到低依次为纯水、3%硫酸镁溶液、3%硫酸铵溶液,随溶浸液浓度增大,“滞回效应”呈现减弱趋势。     

渗流作用下风化壳淋积型稀土矿细观孔隙结构演化特征

为研究风化壳淋积型稀土矿浸出过程中溶液渗流作用对孔隙结构的影响,以去离子水为溶浸液开展浸矿实验。对浸出前后矿样进行显微CT扫描,获取了试样内部结构图像,利用阈值分割算法得到了浸出前后稀土矿样的孔隙结构图像。进而,研究了溶液渗流作用下试样孔隙结构的变化特征,分析了渗流作用对试样孔隙率、孔隙体积、孔隙长度、孔隙宽度和孔隙方位角等参数的影响。结果表明:稀土矿孔隙形状和尺寸在渗流作用下发生显著变化,且在粗细颗粒接触区最为明显;溶液渗流作用使得稀土矿孔隙率增大,孔隙总数量减少,孔隙总体积增大。渗流作用下矿样中小孔隙数量减少,大孔隙数量增多,各尺寸区间的孔隙数量变化率随孔隙尺寸的增大呈现先增大后减小的趋势。溶液渗流作用下孔隙长宽比分布更加集中,孔隙方位角在各角度区间的分布更加均匀,孔隙各向异性增强。      

渗流作用下稀土矿孔隙结构与强度弱化关系研究

为研究纯水入渗过程中重塑稀土试样微观孔隙结构和强度的变化规律,进行了室内模拟浸矿、核磁共振和三轴压缩试验。结果表明：随着纯水渗流浸矿时间的推移,试样内部微观结构的变化呈现中等孔径孔隙向大孔径孔隙变化的趋势;2个主要强度指标值即黏聚力和内摩擦角随纯水入渗时间推移呈现大幅减小的变化规律。综合分析结果表明,渗流作用使矿体内部孔隙结构发生改变从而诱发矿体强度逐步弱化;孔隙结构的变化是造成矿体强度弱化的主要诱因。     

煤下铝土矿焙烧碱浸脱硅及精矿溶出试验

对煤下铝土矿进行了焙烧、碱浸脱硅和精矿溶出试验。在970～1 020℃焙烧10 min后,焙烧矿中的C_T可降低至0.03%以下,S_T可降低至0.20%以下;焙烧矿经过碱浸脱硅后,精矿A/S提高到10.02～11.25,脱硅过程氧化铝回收率大于98%。在溶出温度265℃、铝酸钠溶液Na₂O_K=236 g/L、石灰添加量12%、溶出液α_K=1.45左右、溶出时间60 min的条件下,精矿的氧化铝溶出率达到83.94%～85.04%,相对溶出率达到92.13%～94.46%。溶出赤泥中的Na₂O含量低于1%,为赤泥安全堆存和综合利用创造了良好的基础条件。     

离子吸附型稀土浸矿过程渗透系数与孔隙率关系研究

为研究离子吸附型稀土矿在浸出过程中矿体的渗透系数和孔隙率的关系,对稀土试样进行室内渗透和测定孔隙率试验,进而分析矿体的内部孔隙和渗透的变化规律。在同种试验条件下重塑相同物理性质的渗透试样和测定孔隙率的试样进行试验。结果表明,纯水浸矿时,矿样的渗透率和孔隙率都出现先增大后平稳的变化规律。(NH_4)_2SO_4溶液浸矿后的矿样的渗透系数在有效浸矿时间内逐渐增大,同时孔隙率也出现同样的变化规律。最后对矿样的孔隙率和渗透系数变化进行拟合曲线得出,矿样的渗透系数与其孔隙率有极强的相关性,渗透系数随孔隙率的增大而增大。且(NH_4)_2SO_4溶液浸矿对矿样内部微观结构改变起到进一步加深作用,具体表现在矿样的孔隙率和渗透系数相对单纯水作用下进一步增大。     

矿石颗粒级配对堆浸体系三维孔隙结构的影响

为研究堆浸体系矿石粒径分布对孔隙结构的影响,对不同级配矿岩散体构成的浸柱开展显微CT扫描测试,得到浸柱内部结构图像。通过阈值分割算法对孔隙结构进行提取,建立浸柱三维孔隙模型,对浸柱体孔隙率和面孔隙率的空间分布特征进行研究。利用最大球算法构建浸柱孔隙网络模型,进而分析矿石粒径分布对孔喉半径、喉道长度、孔喉体积、形状因子和配位数等参数的影响规律。结果表明:矿石颗粒级配性越好,矿堆孔隙率越低;矿石粒径越均匀,矿堆不同区域孔隙率差异越小;矿石粒径分布对孔隙尺寸和连通性影响较为显著,对孔喉形状因子影响较小。随着细颗粒矿石的减少,大孔隙增多,孔喉半径、喉道长度和孔喉体积相应增大;随着矿石粒径均匀性的增加,堆浸体系中孤立孔隙所占比例减少,高配位数孔隙所占比例增大,即矿堆内的孔隙空间具有更好的连通性。      

适于金矿堆浸的制粒新技术研究

堆浸是处理低品位含金矿石的有效方法,然而细粒物料和黏土含量太高的矿石不宜直接堆浸,需先进行制粒预处理,提高矿堆的渗透性,且制粒可大大强化金的浸出,加快金的浸出速度,提高金的浸出率。以某难处理金精矿为原料,使用粒矿和粉矿混合制粒法开展制粒实验,以水泥、石膏、膨润土、聚丙烯酰胺、石灰或几种粘结剂组合作为粘结剂,进行了多组制粒实验。研究表明,由于石膏的浸出性能太差,不适合作为制粒粘结剂;当粒矿与粉矿配比为1∶2,加水量为140~160 mL/kg时,采用适量水泥、石灰与聚丙烯酰胺组成的复合粘结剂开展制粒实验时获得了良好的制粒效果。     

高含泥氧化铜矿石分粒级筑堆技术及其应用

高含泥氧化矿石浸堆因渗透性差而影响堆浸的正常进行.渗透试验表明,高含泥氧化矿石矿堆的渗透性与矿石粒级组成密切相关,采取矿石堆浸粒级划分:-1 mm为泥质物,+5 mm为块状矿,5～1 mm之间为粉状矿.在此基础上,提出了分粒级筑堆技术,即先对矿石进行分级,然后按粒级分区筑堆,对不同粒级浸堆采用不同的布液强度.该项技术应...     

次生硫化铜矿制粒试验

为解决堆浸过程中由于大量矿粉存在而导致矿堆渗透性差、浸出率低等问题,以次生硫化铜矿为原料,开展了制粒试验研究.考察了不同制粒黏结剂对矿粉的黏结效果,确定了最佳的制粒黏结剂、制粒工艺以及制粒方法.通过正交制粒试验,明确了影响制粒试验的主要因素.试验结果表明:不同制粒黏结剂的黏结效果排序依次为:SFS-2 > SFS-3 >水泥>半水石膏> SFS-1 > SFS-0 >硅酸钠>阳离子型聚丙烯酰胺.当选用黏结剂SFS-2,黏结剂占矿粉质量分数为8%、加酸量为25 kg·t-1以及制粒过程喷水质量分数为30%时,所制矿团效果最佳.其湿强度达到94.62%,抗压强度达到417.44 N,矿团酸浸维持完好时间超过25 d,矿团形态基本维持不变,无明显破裂现象.正交制粒试验得到多因素对次生硫化铜矿制粒的影响由大到小依次为:黏结剂占矿石质量分数、加酸量和制粒喷水量.对选定的黏结剂进行细菌接种试验显示,黏结剂对细菌群落无明显影响.添加黏结剂试验组细菌数量为8.79×107 mL-1,未添加黏结剂试验组细菌数量为8.86×107 mL-1.对制粒后矿团进行浸矿试验结果显示,矿粉制粒后铜浸出率提高了12.74%,制粒通过增大矿物之间的孔隙,增加浸出液与矿石的接触,进而提高铜浸出率.      

永平铜矿低品位氧化矿堆浸技术的改进

分析了永平铜矿低品位氧化矿堆浸生产过程中存在的技术问题及问题产生的原因，考察了矿堆容重的改变及不同矿堆高度对溶液渗透速度的影响。详细介绍了对堆浸技术所进行的改进：(1)将原来前进式筑堆改为后退式筑堆；(2)在矿堆底部增加排水层；(3)变常规高层堆浸为硫酸熟化预处理薄层浸出；(4)实施分区喷淋与休闲轮换作业的布液制度。技术改进后，堆浸生产技术指标大为改观，取得了明显的经济效益。     

地浸采铀过程中含矿层渗透性演化的示踪试验

铀资源既是核军工基石又是核电发展的粮仓,在当前复杂的国际形势与大力发展核电的时代,更是一种不可或缺的重要资源。随着内蒙古巴彦乌拉铀矿地浸采铀的运行,矿层堵塞、铀浸出量下降等问题逐渐浮现。为探明地浸采铀过程中含矿层渗透性的演化特征,在巴彦乌拉铀矿床C10采区某试验单元开展了井间示踪试验。试验结果表明,地浸一年后含矿层砂岩孔隙度与渗透性降低,其原因与含矿层砂岩孔隙发生堵塞有关。地浸二年后C10采区试验单元在三个渗流方向即KZ13238-KC13036、KZ13238-KC13038和KZ13238-KC13438方向均产生了优势渗流通道。地浸二年后各方向渗流通道溶浸液流速较地浸一年均有不同程度降低,且下降幅度相较于前一年更大。表明随着采区的运行,含矿层孔隙堵塞情况日益严重,含矿层渗透性不断降低。研究结果可以为地浸中含矿层渗透性演化特征提供示踪证据。     

高含泥铜矿堆浸矿岩散体结构特征分析

为了探寻影响羊拉铜矿浸堆渗透性的重要因素,本文对浸出过程中矿岩散体的结构特征进行了一系列研究。针对矿岩散体的多尺度效应,运用数学公式、统计方法及实验手段分别对浸堆宏观孔隙结构、矿岩颗粒微细结构进行了定性和定量表征。采用扫描电子显微镜进行氧化铜矿表面形貌演化实验研究,并揭示了浸出前后矿岩颗粒微孔裂隙结构变化规律。     

含金褐铁矿直接堆浸的初步探讨

本文对吴家金矿含金褐铁矿石进行直接堆浸试验,取得较好指标(金浸出率达到75％)作了简要论述,并探讨了制粒堆浸失败的原因和多雨季节堆浸过程应注意的事项,为该地区泥质氧化矿石(铁帽型金矿)直接堆浸提供了成功的经验。     

高泥质氧化铜矿酸浸试验研究

针对某高泥质氧化铜矿堆浸中渗透困难、难以浸出的问题开展试验研究,得到了采用浓酸液强化浸出不仅有利于增加矿石的渗透性,而且还有利于提高矿石的浸出率和浸出液品位、降低浸出酸耗,并最终找到了适合的浸出工艺参数。     

低品位氧化铜矿堆浸工业试验

采用硫酸作浸出剂,对新疆土屋低品位氧化铜矿进行堆浸工业试验,重点考察了不同粒度和矿堆堆高的渗透性、铜浸出率及酸耗的变化,并探讨了当地气候条件对堆浸的影响。结果表明,-50mm的矿石堆浸60天,铜浸出率可达80%以上。吨矿酸耗和水耗分别为24.2kg和164kg,吨铜酸耗和水耗分别为9.4t和63.9t。该矿采用堆浸-萃取-电积工艺回收铜是可行的。