赣南某稀土矿边坡稳定性影响因素正交分析

为研究赣南某离子型稀土矿边坡稳定性影响因素,结合其他岩土边坡失稳因子以及赣南某离子型稀土矿原地浸矿开采实际,采用正交分析方法,从内摩擦角、黏聚力、浸矿液高度、容重进行对比分析,对边坡失稳因子的敏感性及交互性进行研究。结果表明:离子型稀土矿原地浸矿开采中,边坡稳定性安全系数随着内摩擦角、黏聚力增大而明显增大,随浸矿液高度增加而显著减小,随容重变化影响不大,浸矿液高度、内摩擦角、黏聚力、容重对于边坡稳定的敏感性依次减小,前三者对边坡稳定性影响最显著,而各参数交互作用对安全系数影响相当。结果为稀土矿边坡支护提供了理论指导依据。     

乙酸铵浸取风化壳淋积型稀土矿渗透性研究

探讨了乙酸铵浸取风化壳淋积型稀土矿过程溶液的渗透规律,研究了浸取剂浓度、溶液pH值、浸取温度、矿样粒径及孔隙度对渗透速度的影响。结果表明,浸出液的渗透速度随着水力梯度增大呈线性增大,说明乙酸铵溶液在渗流过程中符合达西定律,且为层流状态。溶液浓度、pH值以及实验温度对浸矿过程渗透性的影响主要取决于溶液粘度与矿体表面吸附水水膜厚度。矿样粒径与孔隙度增大,有利于加大浸取剂溶液在矿体中的渗流量,缩短渗流路径,提高渗透速度。乙酸铵浸取风化壳淋积型稀土矿的优化工艺条件为:乙酸铵溶液浓度1.0%,浸取温度25 ℃,溶液pH值7.00,此时稀土浸出率93.88%。     

考虑工程扰动和地质条件的巷帮极限平衡区分析

基于Hoek-Brown和Mohr-Coulomb强度准则,建立了与工程扰动程度D、岩体地质强度指标GSI相关的非线性岩体强度参数(内摩擦角、黏聚力)表达式,分析了参数D,GSI对内摩擦角和黏聚力的影响变化规律。以巷帮煤岩体处于完整与破碎两种极端条件为例,基于提出的非线性M-C准则,建立了与参数D,GSI有关的巷帮滑移面正应力和极限平衡区宽度方程式,并研究参数D,GSI对极限平衡区的影响。结果表明:参数D越小、GSI越大时,内摩擦角与黏聚力越大,说明岩体完整性越好,非线性岩体强度参数值越大;巷帮滑移面正应力随参数D的增大而减小,随参数GSI的增大而增大;极限平衡区宽度随参数D的增大而增大,随参数GSI的增大而减小。最后,通过工程实例分析,验证了研究成果的合理性。     

考虑岩体塑性硬化与软化特性的巷道围岩变形理论分析

为深入探究岩石峰值强度前后非线性硬化与非线性软化特性对软岩巷道围岩变形及力学行为的影响,引入硬化系数与软化系数的概念,基于莫尔-库仑屈服准则与非关联流动法则,推导出圆形巷道围岩四区应力、位移和半径的解析表达式。通过算例,分析了硬化系数和软化系数对塑性硬化区与塑性软化区巷道围岩的影响。结果表明:对于巷道围岩塑性硬化区,其径向与切向应力随内摩擦角、黏聚力硬化系数的增大而增大,径向与切向应变也随内摩擦角硬化系数的增大而增大;而对于塑性软化区,其径向与切向应力随内摩擦角、黏聚力软化系数的增大而减小,径向与切向应变也随内摩擦角软化系数的增大而减小。因此提高巷道围岩塑性硬化区的内摩擦角、黏聚力硬化系数与降低塑性软化区的内摩擦角、黏聚力软化系数可提高围岩承载能力。     

铁尾矿砂混凝土力学特性实验研究

通过对尾矿砂混凝土开展室内力学试验研究,分析不同含水率、颗粒粒径和干密度对尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律、黏聚力和内摩擦角的影响.结果表明:不同含水率尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律基本一致,都是随着应变的增大应力逐渐增大,当应变增大一定值时应力逐渐趋于平缓;同时,随着围压的增大,尾矿砂混凝土应力峰值点对应的应变值相对滞后.当尾矿砂混凝土的围压一定时,尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律和峰值应力的数值大致一样,故尾矿砂混凝土变形特性受含水率的影响作用较小,受到围压的影响作用较大;随着尾矿砂粒径的不断增大,尾矿砂混凝土的黏聚力呈现出增大变化规律,而内摩擦角却呈现出逐渐减小的变化规律;由于干密度越大,尾矿砂混凝土内部含有固体颗粒越多,尾矿砂混凝土就越加密实,进而使得颗粒之间的相互咬合力增大,在宏观上呈现出尾矿砂强度的提升.     

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。     

基于直剪试验的胶结充填体与岩石接触面力学特性研究

采场充填体与围岩接触面处的强度参数对研究采场充填体应力分布及其揭露稳定性具有重要意义。本文对全尾砂胶结充填体与花岗岩光滑面形成的充填体—岩石接触面试块进行了直剪力学试验研究,从充填体灰砂比（1:4、1:10和1:20）、养护龄期（7d和28d）及接触面法向应力（50kPa、100kPa和150kPa）、三个方面研究对比了接触面的剪切峰值强度和残余强度,探索了接触面的内摩擦角和黏聚力的相互关系。结果表明：充填体-岩石接触面的峰值剪切强度和残余剪切强度均随法向应力的提高而线性增加;接触面的峰值剪切强度随灰砂比、养护龄期的增加而显著提高,但接触面残余剪切强度随灰砂比和养护龄期的改变基本无敏感性;接触面的内摩擦角明显大于等配比和龄期充填体的内摩擦角,而接触面的黏聚力则小于等配比和龄期充填体的黏聚力,并得出了接触面内摩擦角和黏聚力分别与等配比和龄期充填体内摩擦角和黏聚力的线性相关换算关系。     

不同速率下的煤岩剪切强度力学特性

对汾西高阳煤矿9~#、10~#、11~#煤岩试样进行不同速率下的剪切强度的力学性质试验研究。结果表明:该地区煤岩剪切强度在45°和55°剪切角下随剪切速率的增加有降低趋势,在65°剪切角下为增强趋势。煤岩的剪切峰值强度随法向应力的增加有增强的趋势。剪切峰值强度与法向应力关系曲线基本呈线性。在0.001 mm/s速率下煤岩的黏聚力为1.52 MPa,内摩擦角为36.46°,在0.01 mm/s和0.1 mm/s速率下黏聚力分别为2.44 MPa和2.35 MPa,内摩擦角为25.59°和32.37°。     

基于原位推剪试验的露天矿边坡土石混合体力学特性分析

为了研究矿山边坡滑坡段土石混合体的力学特性,对山西省平朔露天矿边坡滑坡段的6处不同高程的土石混合体开展大型原位推剪试验,获取原位剪切强度指标,并研究了含石量对剪切强度指标的影响。研究结果表明：由原位推剪试验得到不同高程的应力—应变曲线都经过了初始变形、弹塑性变形和应力软化变形3个阶段;随着试验点高程的增加,曲线整体沿着纵坐标上移,峰值强度明显增大;各高程试样的黏聚力随着高程的减小而逐渐增大, 内摩擦角随高程的减小而逐渐减小;在含石量较低和较高的情况下,黏聚力随含石量增加有小幅下降,而含石量在35.6%～50.0%内时,黏聚力与含石量呈正相关关系;内摩擦角与含石量保持明显的正相关线性关系。试验结果可为矿山滑坡体的稳定性计算提供真实有效的原位力学参数。     

纳米SiO2对水泥剪切强度及浆液流变性质 影响的试验研究

为了研究纳米SiO_2对水泥剪切强度及流变性质的影响,针对水灰比1.0和3 d养护时间下的不同水泥试样开展了一系列不同法向应力条件下的直剪试验,研究了纳米SiO_2颗粒对试样的剪切行为及剪切强度参数(剪切强度、黏聚力、内摩擦角)影响规律,以及减水剂对浆液流变性质的影响规律。结果表明:水泥结石体试样随着剪切位移的增大,剪切应力逐渐增大,直至达到峰值应力,之后表现为应变软化阶段;添加纳米SiO_2后,结石体试件的黏聚力和内摩擦角分别提高了8.2%和4.1%。添加纳米SiO_2的浆液黏度明显增加;通过添加1.5%含量的减水剂,可以显著提高含纳米SiO_2浆液的流动性,从而获得具有高流动性和渗透能力的浆液。     

饱和度对离子型稀土矿抗剪强度的影响(增刊)

为获得离子型稀土矿体在非饱和-饱和状态下的强度特性,以江西龙南地区某离子型稀土矿为研究对象,利用GDS非饱和三轴仪对不同饱和度的重塑矿体开展常规三轴试验,研究发现：饱和度对矿体的应力-应变关系有显著影响,随着饱和度的增加,矿体的应力-应变关系由应变软化型逐渐转变为应变硬化型,破坏模式由脆性破坏转变为塑性破坏,抗剪强度呈非线性降低;饱和度的变化对矿体的内摩擦角影响不明显,对总黏聚力的影响很大,可认为饱和度变化对矿体强度的影响,主要是通过改变总黏聚力的大小来起作用的;通过线性回归分析,矿体总黏聚力与含水量呈半对数线性关系,总黏聚力与饱和度呈乘幂函数关系,并针对该离子型稀土矿提出与饱和度有关的总应力抗剪强度公式。     

加筋粗粒土直剪力学行为与颗粒破碎特性

粗粒土是一种天然填筑材料,在工程中应用广泛。大量学者对加筋粗粒土的力学性质进行了研究,但对直剪过程中颗粒破碎特性尚无人研究。本文采用大型直剪仪,对粗粒土和加筋粗粒土进行了直剪试验研究,研究了其直剪力学行为与直剪过程中的颗粒破碎特性。试验结果表明:粒径和垂直压力越大,峰值强度越大;加筋后,黏聚力均大幅提高,而内摩擦角有一定程度的减小,黏聚力和内摩擦角均随着粒径的增大而增大;土工格栅除了受到与土的摩擦力外,还受到土体对横肋的阻挡力,阻挡力大幅提高了黏聚力;由不同方法计算得到的颗粒破碎率均随着垂直压力的增大而增大。垂直压力越大,颗粒间的接触越紧密,相互作用越剧烈,破碎率越大。同时在相同垂直压力下粒径越大,破碎越严重。加筋后颗粒破碎率显著降低,加筋可以有效防止颗粒破碎。     

基于粒度对混合稀土纯矿物浮选过程影响分析

以包头白云鄂博混合稀土纯矿物为研究对象,通过对不同粒度混合稀土纯矿物浮选及其动力学行为探索,研究了矿物粒度对浮选过程的影响。结果表明:混合稀土精矿的动力学与一级动力学模型的匹配度最高,同时不同粒径的颗粒对矿物浮选行为产生较大的影响。在混合稀土纯矿物分批刮泡粗选中,-40+10μm颗粒的浮选速率常数及REO的最大回收率均大于-10μm和+40μm颗粒;而对于混合稀土纯矿物一次粗选、三次精选浮选流程来说,随着精选次数的增加,可浮性优的颗粒(-40+10μm粒级)在浮选精矿中的富集程度逐渐增大,并且在第3次精选精矿中其比例远高于可浮性差的颗粒(+40μm粒级和-10μm粒级)。因此,对于白云鄂博稀土纯矿物浮选来说,-40+10μm颗粒可浮选性优于+40μm和-10μm颗粒。通过对白云鄂博稀土混合矿粒度在浮选过程的研究,为其浮选工艺提供了有力的理论依据。     

高黏性物料粉矿仓气力清堵助流系统的设计与应用

为了研究物料性质、粉矿仓结构对物料流动能力的影响以及高黏性物料在粉矿仓内部堵塞的解决方案,基于Jenike剪切理论,分析了和尚桥选矿厂粉矿仓内物料的含水率、粒度对物料内摩擦角的影响以及 粉矿仓半顶角、卸料口尺寸对物料流动性能的影响。结果表明：粉矿仓内物料的内摩擦角随含水率的增加而增大,当含水率在10%~11%时,其内摩擦角达到最大值47.2°,而后随含水率的增加逐渐减小;物料的内摩擦 角随粒度的增大逐渐减小,当粒度大于3 mm,内摩擦角变化趋于平缓,稳定在42°左右;半顶角和卸料口尺寸设计不合理极易造成仓堵现象发生。基于上述研究结果,针对粉矿仓的堵塞提出一种气力清堵助流方案, 应用结果表明：粉矿仓的有效容积率和有效储矿量提升40%以上,在年处理量为500万t的前提下,可为选矿厂增加1 400余万元效益。     

离子型稀土浸矿过程矿样力学特性演化规律

通过对重塑稀土试样核磁共振成像和三轴强度测试试验,分析了3%(NH_4)_2SO_4溶液浸矿对重塑稀土试样的黏聚力和内摩擦角的影响。试验结果表明:用3%(NH_4)_2SO_4溶液做浸矿液时,其有效浸矿时间为3 h,而纯水浸矿不存在有效浸矿时间。在3%(NH_4)_2SO_4溶液的有效浸矿时间内,试样的黏聚力出现下降的趋势,下降幅度为79.5%。在3~6 h间继续浸矿,黏聚力又出现小幅度的增加,而试样的内摩擦角一直减小,减小幅度为54.5%。从核磁共振图像可以看出,在有效浸矿时间内,试样的核磁共振图像会出现一条"黑影",随着浸矿时间的继续,"黑影"会从试样的上部移动到底部。由此推断"黑影"为化学置换反应发生的区域。     

云南某稀土矿石工艺矿物学研究

滇中某稀土金属风化壳型矿床是碱性正长岩风化后形成的以镧、铈、镨和钕为主的风化壳轻稀土矿床,属国内罕见的超大型稀土资源类型。为了更好地开发利用该稀土资源,对其进行工艺矿物学研究。结果表明:(1)矿石的主要构造有松散块状构造和土状、粉末状构造;矿石的主要结构有变余斑状结构、显微鳞片变晶结构和碎裂、碎斑结构。(2)矿石中矿物相的稀土主要以氟碳铈矿与独居石为主,占49.52%;独居石常充填于高岭石、云母间隙中,或与高岭石、云母、正长石连生;在-0.15 mm粒级中,氟碳铈矿多为解离的单体,少数与高岭石连生。(3)矿石中的稀土矿物总量为0.208%,离子吸附型的稀土矿物占50.48%,达到离子吸附型轻稀土资源全相最低工业品位指标标准,可考虑采用原地注浸的工艺进行综合回收。     

云南红土抗剪强度指标的神经网络模型研究

以水泥加固红土的直剪试验结果为基础,运用人工神经网络理论建立起云南红土抗剪强度指标的神经网络模型。该模型的输入层向量包括水泥加入比例和试样养护时间两个影响因素,输出层向量为粘聚力和内摩擦角两个抗剪强度指标,隐层传递函数确定为正切函数,输出层传递函数确定为对数函数,隐层神经元数目确定为5。预测结果表明,该神经网络模型能够反映水泥加入比例和试样养护时间对红土抗剪强度的影响,预测的抗剪强度指标与实测值接近,预测效果较好。     

不同含水率砂岩单轴压缩力学特性及波速法损伤

为了研究温度—含水率耦合作用下重塑性煤体抗剪强度的变化规律,保障松软煤层安全高效稳定开采,采用直剪试验分析了重塑性煤体在较低温度(20、0、-10、-20、-30、-40 ℃)、一定含水率(0、0.8%、4%、8%、12%、16%)耦合作用下的抗剪强度特性,并通过数学统计分析了温度与含水率对抗剪强度的影响。研究结果表明：含水率为0时重塑性煤体的黏聚力随着温度的降低呈幂指数增加;温度—含水率耦合作用下重塑性煤体的抗剪强度均与垂向应力成正比,均符合莫尔-库仑准则;在温度为10~20 ℃、含水率为12%~16%时,黏聚力达到最大值322.9 kPa,最小值138.0 kPa出现在温度-40 ℃、含水率4%附近;在-20~-40 ℃温度下,重塑性煤体内摩擦角随含水率的增加逐渐降低至最小值18.25°;当含水率为6%~13%、温度为-20~10 ℃时,内摩擦角达到最大值31.45°,对应抗剪强度达到最大值。温度—含水率耦合作用下,重塑性煤体抗剪强度、内摩擦角与黏聚力均受温度的影响较大。

     

蒙古国某低品位稀土矿石选矿试验

蒙古国某低品位稀土矿石REO含量为1.50%，矿石中稀土矿物主要以类质同象形式赋存于磷灰石中，粒度一般为0.005~0.20 mm，矿物结构多为粒状、板状、柱状或片状，采用常规稀土浮选药剂浮选难以获得较好的浮选指标。通过浮选稀土载体矿物磷灰石进而实现稀土浮选的工艺，在磨矿细度-0.074 mm占70%条件下，以碳酸钠为调整剂，水玻璃为抑制剂，F-716为捕收剂，经1粗2精1扫闭路浮选工艺，获得了稀土精矿REO品位11.65%、回收率86.95%的指标，为该稀土矿石资源工业利用提供了依据，可以为我国同类型矿山企业合理开发利用稀土矿产资源提供借鉴。