·1286 工程科学学报，第43卷，第10期 (a) 5 mm 图4预处理后试样内部结构图像.(a)浸出前：(b)浸出后 Fig.4 Interal structure image of the sample after preprocessing:(a)before leaching,(b)after leaching 浸出后孔隙体积明显增大.本研究中CT空间分 积进行计算.并且对孔隙空间中的独立孔隙进 辨率为15.26um,所以可被识别的最小孔隙尺寸 行标记，以使得各个独立孔隙之间可以相互区 为15.26um:为量化分析试样孔隙结构参数，利 分，同时得到各个孔隙的体积、长度和宽度等 用Aviz0软件对孔隙三维体积、二维截面孔隙面 参数 (a (b) 图5浸出前后孔隙三维图像(a)浸出前：(b)浸出后 Fig.5 3D images of the pore structure before and after leaching:(a)before leaching:(b)after leaching 3结果与讨论 原有孔隙逐渐扩张，最终造成粗细颗粒接触区的 3.1溶液渗流前后孔隙结构变化特征 孔隙增加最为明显23-2 图6所示为浸出前后试样的第200、400、 对孔隙中的三维孔隙连通性和二维横截面上 600、800和1000层横截面图像，从图中可知，在稀 的孔隙连通性进行识别，浸出前后的三维孔隙分 土矿中细颗粒填充于粗颗粒之间，溶液渗流作用 布特征如图7所示，图8则为浸出前后第200、 后粗颗粒并未发生明显位移.相比浸出前，经去离 400、600、800和1000层横截面上的二维孔隙分布 子水浸出后的试样中孔隙结构具有显著变化，孔 特征.可以发现，相比浸出前，浸出后孔隙之间的 隙更加明显，并且在粗颗粒与细颗粒接触区域孔 连通性得到明显提升.对比发现，渗流作用下孔隙 隙增大幅度最为突出.主要原因在于：渗流作用下 演化特征较为复杂，主要表现为孔隙生成、孔隙贯 稀土矿含水率增大导致颗粒间内聚力降低；并且 通、孔隙扩张和孔隙消亡4个方面.对于孔隙的生 随着溶液渗流的进行，大颗粒表面自由水增多形 成、贯通和扩张，主要原因可分为两个方面：一是 成润滑层，降低了摩擦阻力：再者由于稀土矿散体 渗流作用下发生的颗粒迁移和压溶作用，生成了 颗粒间内聚力随粒径的增大而减小，所以粗颗粒 新孔隙，同时也造成了孔隙之间连通：二是溶液渗 与相邻细颗粒之间的内聚力较小，故而在渗流力 流过程中，矿石颗粒表面生成结合水膜使得表面 作用下粗颗粒周围的细颗粒容易发生迁移，使得 张力增大而导致微小颗粒相互聚集，进而使得微浸出后孔隙体积明显增大. 本研究中 CT 空间分 辨率为 15.26 μm，所以可被识别的最小孔隙尺寸 为 15.26 μm；为量化分析试样孔隙结构参数，利 用 Avizo 软件对孔隙三维体积、二维截面孔隙面 积进行计算. 并且对孔隙空间中的独立孔隙进 行标记，以使得各个独立孔隙之间可以相互区 分，同时得到各个孔隙的体积、长度和宽度等 参数. (a) (b) 图 5    浸出前后孔隙三维图像. （a）浸出前；（b）浸出后 Fig.5    3D images of the pore structure before and after leaching: (a) before leaching; (b) after leaching 3    结果与讨论 3.1    溶液渗流前后孔隙结构变化特征 图 6 所 示 为 浸 出 前 后 试 样 的 第 200、 400、 600、800 和 1000 层横截面图像，从图中可知，在稀 土矿中细颗粒填充于粗颗粒之间，溶液渗流作用 后粗颗粒并未发生明显位移. 相比浸出前，经去离 子水浸出后的试样中孔隙结构具有显著变化，孔 隙更加明显，并且在粗颗粒与细颗粒接触区域孔 隙增大幅度最为突出. 主要原因在于：渗流作用下 稀土矿含水率增大导致颗粒间内聚力降低；并且 随着溶液渗流的进行，大颗粒表面自由水增多形 成润滑层，降低了摩擦阻力；再者由于稀土矿散体 颗粒间内聚力随粒径的增大而减小，所以粗颗粒 与相邻细颗粒之间的内聚力较小，故而在渗流力 作用下粗颗粒周围的细颗粒容易发生迁移，使得 原有孔隙逐渐扩张，最终造成粗细颗粒接触区的 孔隙增加最为明显[23−26] . 对孔隙中的三维孔隙连通性和二维横截面上 的孔隙连通性进行识别，浸出前后的三维孔隙分 布特征如 图 7 所示 ， 图 8 则为浸出前后 第 200、 400、600、800 和 1000 层横截面上的二维孔隙分布 特征. 可以发现，相比浸出前，浸出后孔隙之间的 连通性得到明显提升. 对比发现，渗流作用下孔隙 演化特征较为复杂，主要表现为孔隙生成、孔隙贯 通、孔隙扩张和孔隙消亡 4 个方面. 对于孔隙的生 成、贯通和扩张，主要原因可分为两个方面：一是 渗流作用下发生的颗粒迁移和压溶作用，生成了 新孔隙，同时也造成了孔隙之间连通；二是溶液渗 流过程中，矿石颗粒表面生成结合水膜使得表面 张力增大而导致微小颗粒相互聚集，进而使得微 (a) 5 mm 5 mm (b) 图 4    预处理后试样内部结构图像. （a）浸出前；（b）浸出后 Fig.4    Internal structure image of the sample after preprocessing: (a) before leaching; (b) after leaching · 1286 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期