·1288 工程科学学报，第43卷，第10期 溶液渗流作用下生成了新孔隙，孔隙相互贯通扩 处注入，为分析渗流作用下距注液中心的距离对 张，从而造成孔隙体积增大，使得稀土矿孔隙率大 孔隙率变化的影响，将试样以轴心为起点向边界 幅度提高.由于实验过程中溶液由试样顶部中心 一侧等间距划分为5个区域，如图9(a)所示. 10 (a) (b) 8 6 4 -Before leaching .After leaching Region number 150 140 (Upper partMiddle partLower part 3 ◆ 90 0 ◆ 70 Region number 图9浸出前后孔隙率变化特征.(a)分区示意图：(b)不同区域孔隙率：(c)试样不同高度各区域孔隙率增加率 Fig Porosity variation characteristics of the sample before and after leaching:(a)diagram of regional division,(b)porosity of different regions of the sample,(c)porosity increase rate of different regions at different heights of the sample 分别计算得到浸出前后区域I~V的孔隙 的孔隙率变化率，如图9(c)所示.对比分析扫描试 率，结果如图9(b)所示.可以发现，不同区域间稀 样的上、中、下3个位置，可以发现在不同高度位 土孔隙率具有明显差异，浸出后区域I~V的孔 置，随着距注液中心距离的增加，区域I~V的孔 隙率均比浸出前有所增大，并且初始孔隙率较大 隙率增幅变化规律有所差异，这主要是由于不同 的区域，在渗流作用下其孔隙率增加量也较大.经 高度位置矿样的初始孔隙结构差异所造成的.结 去离子水浸出后，区域I~V的孔隙率增幅分别 果表明，由于受到初始孔隙结构的影响，当矿样高 为116.97%、106.89%、106.82%、105.25%和105.55%. 度较小时，将无法有效反映孔隙率增幅随距注液 结果表明：随着距注液中心距离的增加，区域孔隙 中心距离的变化特征 率增幅总体呈降低趋势，即距注液中心越远，渗流 计算得到试样高度方向上1300层横截面的孔 作用下孔隙率增幅越小.可以发现，区域V的孔隙 隙率，即2D孔隙率，其随层高分布情况如图10所 率增幅稍大于区域Ⅳ，参照图6可知原因在于区 示.可以发现，相比浸出前，浸出后的试样各横截 域V存在多个粗颗粒与细颗粒接触区域，这些区 面孔隙率均有所增大，浸出前后试样2D孔隙率 域在渗流作用下孔隙扩张性较强，所以导致区域 最大值分别为7.99%和10.40%，最小值分别为 V的孔隙率增幅稍大于区域Ⅳ，但这并不影响“距 1.86%和5.30%.渗流作用下，试样不同截面的孔 注液中心越远孔隙率增幅越小”的总体趋势 隙率增幅差异显著，其中最大增幅为283.47%，最 将1300层矿样结构图像按高度分为上（第 小增幅为23.90%.并且，浸出前后2D孔隙率在试 1300~868层)、中（第867~434层）、下（第433~ 样高度方向上的分布都极不均匀，浸出前后试样 1层)3个部分，分别得到不同高度上区域I~V 2D孔隙率方差分别为0.0122%和0.0133%，这表溶液渗流作用下生成了新孔隙，孔隙相互贯通扩 张，从而造成孔隙体积增大，使得稀土矿孔隙率大 幅度提高. 由于实验过程中溶液由试样顶部中心 处注入，为分析渗流作用下距注液中心的距离对 孔隙率变化的影响，将试样以轴心为起点向边界 一侧等间距划分为 5 个区域，如图 9（a）所示. 10 8 6 4 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Region number Before leaching After leaching Ⅳ Ⅴ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Region number 2 0 Porosity/ % (b) 150 140 130 120 110 Porosity increase rate/ % 100 90 80 70 Upper part Middle part Lower part (c) (a) 图 9    浸出前后孔隙率变化特征. （a）分区示意图；（b）不同区域孔隙率；（c）试样不同高度各区域孔隙率增加率 Fig.9    Porosity variation characteristics of the sample before and after leaching: (a) diagram of regional division; (b) porosity of different regions of the sample; (c) porosity increase rate of different regions at different heights of the sample 分别计算得到浸出前后区域Ⅰ～Ⅴ的孔隙 率，结果如图 9（b）所示. 可以发现，不同区域间稀 土孔隙率具有明显差异，浸出后区域Ⅰ～Ⅴ的孔 隙率均比浸出前有所增大，并且初始孔隙率较大 的区域，在渗流作用下其孔隙率增加量也较大. 经 去离子水浸出后，区域Ⅰ～Ⅴ的孔隙率增幅分别 为116.97%、106.89%、106.82%、105.25% 和105.55%. 结果表明：随着距注液中心距离的增加，区域孔隙 率增幅总体呈降低趋势，即距注液中心越远，渗流 作用下孔隙率增幅越小. 可以发现，区域Ⅴ的孔隙 率增幅稍大于区域Ⅳ，参照图 6 可知原因在于区 域Ⅴ存在多个粗颗粒与细颗粒接触区域，这些区 域在渗流作用下孔隙扩张性较强，所以导致区域 Ⅴ的孔隙率增幅稍大于区域Ⅳ，但这并不影响“距 注液中心越远孔隙率增幅越小”的总体趋势. 将 1300 层矿样结构图像按高度分为上（第 1300～868 层）、中（第 867～434 层）、下（第 433～ 1 层 ）3 个部分，分别得到不同高度上区域Ⅰ～Ⅴ 的孔隙率变化率，如图 9（c）所示. 对比分析扫描试 样的上、中、下 3 个位置，可以发现在不同高度位 置，随着距注液中心距离的增加，区域Ⅰ～Ⅴ的孔 隙率增幅变化规律有所差异，这主要是由于不同 高度位置矿样的初始孔隙结构差异所造成的. 结 果表明，由于受到初始孔隙结构的影响，当矿样高 度较小时，将无法有效反映孔隙率增幅随距注液 中心距离的变化特征. 计算得到试样高度方向上 1300 层横截面的孔 隙率，即 2D 孔隙率，其随层高分布情况如图 10 所 示. 可以发现，相比浸出前，浸出后的试样各横截 面孔隙率均有所增大，浸出前后试样 2D 孔隙率 最大值分别 为 7.99% 和 10.40%，最小值分别 为 1.86% 和 5.30%. 渗流作用下，试样不同截面的孔 隙率增幅差异显著，其中最大增幅为 283.47%，最 小增幅为 23.90%. 并且，浸出前后 2D 孔隙率在试 样高度方向上的分布都极不均匀，浸出前后试样 2D 孔隙率方差分别为 0.0122% 和 0.0133%，这表 · 1288 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期