【摘 要】
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铝土矿尾矿泥浆中细微颗粒在渗流作用下发生迁移,并在滤层的上游、表面和内部聚集和沉积,极易造成反滤层淤堵、失效,日益增多的矿泥浆阻碍了矿山企业和当地经济的可持续发展,威胁当地环境以及群众的生命、财产安全。因此本文针对矿泥浆颗粒迁移影响因素,从矿泥浓度、负压大小及土工织物属性的角度,深入研究负压条件下矿泥颗粒的迁移机制,并得出以下结论:1、矿泥浆平均含水率为122.48%,液限73.15%,塑限49.
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铝土矿尾矿泥浆中细微颗粒在渗流作用下发生迁移,并在滤层的上游、表面和内部聚集和沉积,极易造成反滤层淤堵、失效,日益增多的矿泥浆阻碍了矿山企业和当地经济的可持续发展,威胁当地环境以及群众的生命、财产安全。因此本文针对矿泥浆颗粒迁移影响因素,从矿泥浓度、负压大小及土工织物属性的角度,深入研究负压条件下矿泥颗粒的迁移机制,并得出以下结论:1、矿泥浆平均含水率为122.48%,液限73.15%,塑限49.47%,为高液限粉土;矿泥粒径小于1mm,小于0.075mm占82.08%,小于0.005mm和小于0.002mm的颗粒约占31.85%和24.02%。矿泥在自然情况下易发生沉降,从取样桶内再取样的矿泥浆含水率与矿泥在桶内的深度呈负线性相关,矿泥特征粒径d85随深度增加而增大。2、在相同矿泥浓度及负压下,土工织物等效孔径越小,矿泥颗粒的迁移越容易被阻碍,土工织物内部含土质量m1与其有效孔径φ呈近负线性相关,拟合公式为m1=-36.234φ+5.1895,拟合度R~2=0.9062。渗出液固体质量m2与土工织物有效孔径φ呈近线性相关,拟合公式为m2=29.211φ+0.2837,拟合度R~2=0.8183。土工织物有效孔径越小,渗出液固体物质质量越少,颗粒迁移量越少。3、在土工织物孔径、矿泥浆浓度一定时,增大的负压能促进矿泥颗粒的迁移,负压f越大,渗出液总质量m3越大,两者呈线性相关,拟合公式为:m3=4258.5f+182.94,拟合度R~2=1。矿泥浓度为40%时,-0.05MPa下渗出液流量达8.24g/h;-0.03MPa下渗出液流量为5.97g/h;-0.01MPa时渗出液出流量为4.23g/h;二者呈负相关关系,负压越大,提供给反滤系统的水头差越大,原本难以让水分子通过的孔道被贯通,即渗出液总量增加。颗粒迁移量m迁与负压f呈近线性关系,负压越大,颗粒迁移量越大,拟合公式为m迁=-51.325f+0.3343,拟合度R~2=0.9468。4、高浓度的矿泥浆一定程度上阻碍了颗粒迁移:矿泥浆浓度c越高,单位浓度下、单位土工织物留存土质量越少,即颗粒迁移量m迁降低,二者呈近负线性相关,拟合公式为m迁=-0.0022c+0.1323,拟合度R~2=0.9255。5、结合梯度比GR值的变化、扫描电镜定性分析、颗粒迁移实验后的土工织物表面及内部土颗粒质量,提出一种判断颗粒迁移的新方法:当实验中土工织物实验后质量实满足:实＜织,此时矿泥颗粒的迁移速度高,织物渗透性较高,土工织物未淤堵:当实验中土工织物实验后质量实满足:实=织,此时矿泥颗粒的迁移速度逐渐降低,织物渗透性达到临界点,颗粒迁移量恰与织物内孔隙所能承载的颗粒量相同,土工织物达到临界淤堵状态;当实验中土工织物实验后质量实满足:实＞织,矿泥颗粒的迁移速度进一步降低并趋于稳定,织物渗透性显著降低,土工织物淤堵。
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