离子吸附型稀土矿分形特性及土-水特征曲线预测研究

离子吸附型稀土矿石(土)的土-水特征与矿体渗透性能关联紧密,对于稀土资源浸取率有重要影响,利用分形维数预测土-水特征曲线具有工程价值。为了探究不同粒径范围离子吸附型稀土矿石(土)的分形特性,选取龙南足洞矿区稀土矿样进行筛分,采用粒度分析仪测量(<0.075 mm, 0.075 mm～0.25 mm, 0.25 mm～0.5 mm)三种单粒级土样的级配分布。结果表明,离子吸附型稀土矿石(土)的粒径分布具有良好的分形特性。根据粒径分布(PSD)分形模型计算分形维数,粒径范围不同的土样分形维数不同,粒径区域越小,分形维数越大。应用压力板仪测得基质吸力与含水率的关系,推求土-水特征曲线(SWCC)及其特征值,随着粒径增加,孔径相应增大,基质吸力减小,饱和含水率和进气值随之减小,持水能力减弱。分形维数越大,饱和含水率和进气值越高,持水能力越强。基于孔隙-固体分形(PSF)模型并采用PSD分形维数进行计算,得到离子吸附型稀土矿石(土)SWCC预测公式,预测结果和实测结果吻合度较好,为获取离子吸附型稀土矿石(土)土-水特征曲线提供了一种可行方法。     

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。     

风化壳淋积型稀土矿的土水特性

风化壳淋积型稀土矿的渗透特性直接影响原地浸矿的浸出效率.土水特征曲线是研究矿体渗透特性的重要基础,与许多因素具有关联性.为了研究不同因素对矿体土水特征曲线的影响,采用压力板仪进行土水特性试验,分析干密度、粒径和溶浸对稀土矿体土水特性的影响及其作用机理.结果表明,随着干密度的减小,孔隙率增大,矿体饱和含水量增加.采用同一...     

流体理化特性对土体渗流规律影响研究进展

土体渗流规律对工程建设和安全生产至关重要,渗透特性影响因素研究是岩土工程的热点问题。流体在土中的运动规律与土体自身性质、流体的理化性质、弥散和对流等密切相关,是土体液固相互作用的结果。文中基于流体理化特性,结合土体渗透性能的相关研究,分析了流体的化学组成、浓度、pH值和温度等因素对土体渗流规律的影响及内在机理。流体主要通过改变土体的微细观结构、双电层厚度、结合水含量、产生化学势等方式对土体的渗透特性产生影响。文中对土体液固相互作用研究进行了展望,可为相关工程实践提供参考。      

溶浸液对离子型稀土饱和-非饱和渗透特性的影响

在离子型稀土原地浸矿过程中,矿体的渗透特性对于资源浸取速率具有重要影响。利用变水头法研究不同溶浸液作用下离子型稀土的饱和渗透系数,分析溶浸液种类和浓度对饱和渗透系数的影响。通过Geo-Experts压力板仪系统研究溶浸液分别为纯水、3%(NH₄)₂SO₄、3%MgSO₄时,离子型稀土的含水率与基质吸力的关系。基于Van Genuchten模型和Fredlund&Xing模型,探讨溶浸液种类和浓度对离子型稀土矿体的非饱和渗透系数的影响。结果表明：离子型稀土的饱和/非饱和渗透系数从大到小依次为纯水、3%(NH₄)₂SO₄、3%MgSO₄;当溶浸液的浓度不同时,离子型稀土饱和渗透系数先增大后减小;当矿体为非饱和状态时,基质吸力是影响非饱和渗透系数的重要因素,在相同基质吸力下,非饱和渗透系数随着溶浸液的浓度增加而减小。研究结果可以为注液参数设计提供理论指导,有助于完善离子型稀土原地浸矿理论。     

浸矿作用下离子型稀土强度弱化及滑坡研究进展

离子型稀土原地浸矿过程中,由于受到浸矿液渗流作用、化学置换作用、降雨和干湿循环等因素的影响,矿体强度将发生不同程度弱化。结合国内外学者对离子型稀土浸矿过程中强度特性的研究成果,对浸矿液渗流作用、化学置换作用、降雨和干湿循环作用对离子型稀土矿体强度影响规律进行归纳总结,分析了矿体颗粒孔隙结构、土体含水率、基质吸力等参数与强度指标黏聚力c、内摩擦角φ之间的关系,综述了离子型稀土矿山边坡稳定性的影响因素,提出了矿山滑坡相关防控措施,并对今后的研究思路进行展望。研究结果为离子型稀土强度弱化机理及边坡稳定性分析提供参考,有助于离子型稀土安全高效开采。     

基于声发射的倾斜软硬互层岩石破坏特性研究

为研究深部矿井中常见的软硬互层岩石的破坏特性,结合声发射技术对红砂岩和混凝土组合的软硬互层岩石试样进行了单轴压缩试验。对单轴压缩试验现象和数据进行分析,对试样的破坏模式进行了分类,给出了软硬互层岩石峰值抗压强度随软层倾角变化的N型曲线。对声发射数据进行分析,结果表明：（1）软层倾角大小对软硬互层岩石的稳定性有显著影响;（2）软硬互层岩石软层倾角增大时,更容易诱导裂纹密集生成从而导致失稳破坏;（3）软硬互层岩石发生失稳扩展的频次随着倾角的增加呈现先增加后减少再增加的规律;（4）随着倾角的增大,剪切裂纹占比呈现先增加后降低再增加的规律。