尹升华等：细粒层对浸矿表面形貌及钝化的影响 .913· 聚发生的位置特征与影响机制等方面尚不清晰.因 存在非饱和与饱和两种状态[3].矿堆中出现细粒 此，本文对实验柱内矿石颗粒团聚体进行取样，取样 夹层时原有均匀散体结构被打破，堆内溶液重新分 位置分为I、Ⅱ、Ⅲ与V,进行团聚体的数量统计，如 布且其均匀性显著下降.细粒夹层上部易出现溶液 表4所示.假定当块体最小直径d..>6mm时发生 分流，下部溶液汇聚形成溶液优先流，加剧溶液分布 团聚，所取样品即为颗粒团聚体，如图3所示 不均匀，形成若干非饱和区，催生堆内矿石颗粒团聚 对比柱A、B、C与柱D、E,堆内存在细粒层时矿 现象[24] 石颗粒团聚体数量较高，其中，细粒层位于堆底时团 对于非饱和区域，在高负孔隙压力作用下溶液 聚体数量最多：反之，细粒层位于堆顶时团聚体数量 进入矿石间及其内部微孔裂隙，溶液量小且溶液与 最少.由图3可见，结块矿石颗粒间由淡黄色、褐色 矿物接触不充分，因此，相邻矿石颗粒间团聚是以重 胶结物质粘结，能谱分析结果表明胶结体主要为黄 力作用下的物理压密为主，不易发生化学黏连.在 钾铁矾(KFe3(S04)2(OH)6)等. 饱和区域内溶液量较高，浸矿反应强烈，相邻矿石散 表4柱内不同位置处颗粒团聚的数量统计(d>6mm) 体间含有一定量泥质、Ca、Mg及S等物质，在矿石浸 Table 4 Statistics of ore agglomeration located at different positions in- 出过程中易生成CaSO,、MgsO,等难溶沉淀，这些反 side experimental columns (d>6 mm) 应产物、钝化物质等黏附于矿物表面，阻碍反应继续 颗粒团聚数量 进行：随着矿物表面反应产物膜厚度逐渐增加，相邻 取样位置 柱A柱B 柱C 柱D柱E 矿石颗粒、石英等不反应物、钝化物质黏连团聚形成 1 1 1 大量结块，在溶浸液的拖曳作用下堵塞孔道，加速了 2 堆内优先流的形成. 4 0 利用CT技术，对堆内矿石结块现象的真实探 测.从柱B中连续选取5张CT横截面图像，如图4 堆底 结块总量 10 所示，其中，相邻CT截面间距为0.6mm,轴向延伸 8 高度为2.4mm,图中白色部分为矿石，黑色部分为 由于矿石孔裂结构的各向异性，浸堆内部同时 孔隙 图3堆内典型的颗粒团聚体 Fig.3 Typical agglomeration samples inside heaps (1)0mm (2)0.6mm (3)1.2mm (4)L.8mm (52.4mm 图4堆内相邻颗粒间多孔介质的细观图像 Fig.4 Mesoscopic image of porous medium among adjacent particles inside heaps 由图4可见，除白色矿石和黑色孔隙外，红色线 影为疏松多孔的物质，淡灰色阴影区域面积随取样 框内部的相邻矿石间出现大片淡灰色阴影部分，表 位置不同而产生差异.并且，该团聚体的结构复杂 明该种物质密度介于矿石与空白孔隙，该淡灰色阴 且不规则，揭示了堆内相邻细颗粒间存在多孔介质，尹升华等: 细粒层对浸矿表面形貌及钝化的影响 聚发生的位置特征与影响机制等方面尚不清晰. 因 此,本文对实验柱内矿石颗粒团聚体进行取样,取样 位置分为玉、域、芋与郁,进行团聚体的数量统计,如 表 4 所示. 假定当块体最小直径 dmin > 6 mm 时发生 团聚,所取样品即为颗粒团聚体,如图 3 所示. 对比柱 A、B、C 与柱 D、E,堆内存在细粒层时矿 石颗粒团聚体数量较高,其中,细粒层位于堆底时团 聚体数量最多;反之,细粒层位于堆顶时团聚体数量 最少. 由图 3 可见,结块矿石颗粒间由淡黄色、褐色 胶结物质粘结,能谱分析结果表明胶结体主要为黄 钾铁矾(KFe3 (SO4 )2 (OH)6 )等. 表 4 柱内不同位置处颗粒团聚的数量统计(d > 6 mm) Table 4 Statistics of ore agglomeration located at different positions in鄄 side experimental columns (d > 6 mm) 取样位置 颗粒团聚数量 柱 A 柱 B 柱 C 柱 D 柱 E 玉 1 1 1 1 1 域 2 3 2 2 2 芋 2 2 4 0 3 郁 3 2 3 2 2 结块总量 8 8 10 5 8 由于矿石孔裂结构的各向异性,浸堆内部同时 存在非饱和与饱和两种状态[23] . 矿堆中出现细粒 夹层时原有均匀散体结构被打破,堆内溶液重新分 布且其均匀性显著下降. 细粒夹层上部易出现溶液 分流,下部溶液汇聚形成溶液优先流,加剧溶液分布 不均匀,形成若干非饱和区,催生堆内矿石颗粒团聚 现象[24] . 对于非饱和区域,在高负孔隙压力作用下溶液 进入矿石间及其内部微孔裂隙,溶液量小且溶液与 矿物接触不充分,因此,相邻矿石颗粒间团聚是以重 力作用下的物理压密为主,不易发生化学黏连. 在 饱和区域内溶液量较高,浸矿反应强烈,相邻矿石散 体间含有一定量泥质、Ca、Mg 及 S 等物质,在矿石浸 出过程中易生成 CaSO4 、MgSO4等难溶沉淀,这些反 应产物、钝化物质等黏附于矿物表面,阻碍反应继续 进行;随着矿物表面反应产物膜厚度逐渐增加,相邻 矿石颗粒、石英等不反应物、钝化物质黏连团聚形成 大量结块,在溶浸液的拖曳作用下堵塞孔道,加速了 堆内优先流的形成. 利用 CT 技术,对堆内矿石结块现象的真实探 测. 从柱 B 中连续选取 5 张 CT 横截面图像,如图 4 所示,其中,相邻 CT 截面间距为 0郾 6 mm,轴向延伸 高度为 2郾 4 mm,图中白色部分为矿石,黑色部分为 孔隙. 图 3 堆内典型的颗粒团聚体 Fig. 3 Typical agglomeration samples inside heaps 图 4 堆内相邻颗粒间多孔介质的细观图像 Fig. 4 Mesoscopic image of porous medium among adjacent particles inside heaps 由图 4 可见,除白色矿石和黑色孔隙外,红色线 框内部的相邻矿石间出现大片淡灰色阴影部分,表 明该种物质密度介于矿石与空白孔隙,该淡灰色阴 影为疏松多孔的物质,淡灰色阴影区域面积随取样 位置不同而产生差异. 并且,该团聚体的结构复杂 且不规则,揭示了堆内相邻细颗粒间存在多孔介质, ·913·