尹升华等：矿石颗粒级配对堆浸体系三维孔隙结构的影响 975. B孔隙率的65.52%.结果表明，浸柱孔隙率与矿石 1.5 1.4 -Column A 不均匀系数呈负相关，矿石颗粒级配性越好，堆浸 13 -Column B 体系孔隙率越小，即由级配性好的矿石颗粒构成 的矿堆更加致密.这是由于级配性越好，则矿石颗 1.1 粒粒径越连续，在堆积过程中细颗粒可对粗颗粒 10 之间的孔隙进行填充，进而降低总体孔隙率] 为分析浸柱体孔隙率分布的均匀性，将浸柱 0.7 0.6 A、B分别按照图5所示方式划分为8个体积相等 0.5 的扇形体，并计算各扇形体的孔隙率.同时，定义 IⅡIⅢVV VI VII VⅢ Region number 扇形区域相对孔隙率为扇形区域实际孔隙率与浸 图6浸柱不同区域相对孔隙率变化 柱总孔隙率的比值，即为： Fig.6 Relative porosity of different regions within ore columns K- (1) 面孔隙率在不同层面高度上存在波动，表明散体 式中：P为区域i的相对孔隙率；P:为区域i的实际 孔隙率沿高度方向分布不均匀.同时，依据式(1) 孔隙率；P为浸柱总孔隙率 所示相对孔隙率计算方法，分别得到浸柱A、B各 层面高度上的相对面孔隙率，其分布特征如图8 所示.由图8可知，颗粒级配较好的浸柱A的相对 面孔隙率在高度方向上波动幅度较大，而粒径组 成较为均匀的浸柱B的相对面孔隙率在高度方向 上波动幅度较小.计算得到浸柱A和B的面孔隙 率方差分别为0.004608和0.001319，则可知随着矿 石颗粒不均匀系数下降77.58%，相应的浸柱面孔 隙率方差下降了71.38%.结果表明，颗粒级配越好 的矿岩散体在高度方向上孔隙率变异性越强，这 与图6所示孔隙率在圆周方向上的分布特征具有 一致性 图5浸柱分区示意图 1400 Fig.5 Schematic showing volume division of samples Column A Column B 计算得到浸柱A、B中各扇形体的相对孔隙 1200 率，绘制不同区域相对孔隙率分布曲线如图6所 示.可以发现，浸柱A中各区域相对孔隙率分布曲 1000 线波动显著，各区域孔隙率与浸柱A总孔隙率差 异较大，而浸柱B中各区域间孔隙率变化幅度较 800 小，与总体孔隙率差别较小.这表明，粒径均匀的 矿岩散体比级配良好矿岩散体，更有利于产生孔 600 隙率分布均匀的孔隙空间. 2.2.2面孔隙率 400 浸柱各横截面上孔隙体素与截面总体素的比 值即为该截面的面孔隙率，计算得到浸柱A的 200 1400层截面面孔隙率分布在10.34%~45.66%，浸 柱B的1400层截面面孔隙率分布在31.23%~ 10 20 30405060 55.92%.浸柱A、B面孔隙率在高度方向上的分布 2D porosity/ 特征如图7所示，可以看出，浸柱A、B面孔隙率 图7面孔隙率随浸柱高度变化曲线 在高度方向上均表现出两端高、中间低的趋势，且 Fig.7 Distribution of 2D porosity along ore column height directionB 孔隙率的 65.52%. 结果表明，浸柱孔隙率与矿石 不均匀系数呈负相关，矿石颗粒级配性越好，堆浸 体系孔隙率越小，即由级配性好的矿石颗粒构成 的矿堆更加致密. 这是由于级配性越好，则矿石颗 粒粒径越连续，在堆积过程中细颗粒可对粗颗粒 之间的孔隙进行填充，进而降低总体孔隙率[25] . 为分析浸柱体孔隙率分布的均匀性，将浸柱 A、B 分别按照图 5 所示方式划分为 8 个体积相等 的扇形体，并计算各扇形体的孔隙率. 同时，定义 扇形区域相对孔隙率为扇形区域实际孔隙率与浸 柱总孔隙率的比值，即为： P ′ i= Pi P （1） P ′ i 式中： 为区域 Pi i 的相对孔隙率； 为区域 i 的实际 孔隙率；P 为浸柱总孔隙率. 计算得到浸柱 A、B 中各扇形体的相对孔隙 率，绘制不同区域相对孔隙率分布曲线如图 6 所 示. 可以发现，浸柱 A 中各区域相对孔隙率分布曲 线波动显著，各区域孔隙率与浸柱 A 总孔隙率差 异较大，而浸柱 B 中各区域间孔隙率变化幅度较 小，与总体孔隙率差别较小. 这表明，粒径均匀的 矿岩散体比级配良好矿岩散体，更有利于产生孔 隙率分布均匀的孔隙空间. 2.2.2    面孔隙率 浸柱各横截面上孔隙体素与截面总体素的比 值即为该截面的面孔隙率 ，计算得到浸柱 A 的 1400 层截面面孔隙率分布在 10.34%～45.66%，浸 柱 B 的 1400 层截面面孔隙率分布 在 31.23%～ 55.92%. 浸柱 A、B 面孔隙率在高度方向上的分布 特征如图 7 所示，可以看出，浸柱 A、B 面孔隙率 在高度方向上均表现出两端高、中间低的趋势，且 面孔隙率在不同层面高度上存在波动，表明散体 孔隙率沿高度方向分布不均匀. 同时，依据式（1） 所示相对孔隙率计算方法，分别得到浸柱 A、B 各 层面高度上的相对面孔隙率，其分布特征如图 8 所示. 由图 8 可知，颗粒级配较好的浸柱 A 的相对 面孔隙率在高度方向上波动幅度较大，而粒径组 成较为均匀的浸柱 B 的相对面孔隙率在高度方向 上波动幅度较小. 计算得到浸柱 A 和 B 的面孔隙 率方差分别为 0.004608 和 0.001319，则可知随着矿 石颗粒不均匀系数下降 77.58%，相应的浸柱面孔 隙率方差下降了 71.38%. 结果表明，颗粒级配越好 的矿岩散体在高度方向上孔隙率变异性越强，这 与图 6 所示孔隙率在圆周方向上的分布特征具有 一致性. Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅶ Ⅵ Ⅰ Ⅷ 图 5    浸柱分区示意图 Fig.5    Schematic showing volume division of samples 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 Relative porosity Region number 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 Ⅰ 0.5 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Column A Column B 图 6    浸柱不同区域相对孔隙率变化 Fig.6    Relative porosity of different regions within ore columns 0 10 0 200 400 600 800 1000 Layer number 1200 1400 20 30 40 2D porosity/% 50 60 Column A Column B 图 7    面孔隙率随浸柱高度变化曲线 Fig.7    Distribution of 2D porosity along ore column height direction 尹升华等： 矿石颗粒级配对堆浸体系三维孔隙结构的影响 · 975 ·