離子型稀土原地浸礦技術(shù)是目前最環(huán)保高效 的稀土開采工藝,但是原地浸礦技術(shù)仍然會(huì)帶來 環(huán)境問題: 由于母液的不確定性流動(dòng)導(dǎo)致不能完全回收, 未回收的母液會(huì)對土壤和地下水造成污染。 而礦體在浸礦時(shí)的滲透性變化是造成母液不確定性流動(dòng)的重要原因, 故找出影響稀土滲透性的因素對稀土礦山土壤和地下水污染治理具有重要意義。 離子型稀土礦孔隙分布情況是影響其滲透性的重要原因。目前,研究離子型稀土礦孔隙結(jié)構(gòu)的方法有顯微鏡切片觀測方法、CT 掃描圖像處理技等,國內(nèi)少有通過核磁共振 T2 譜曲線來研究離子型稀土礦的孔隙情況。劉堂宴認(rèn)為離子型稀土土柱浸礦在滲流穩(wěn)定時(shí)是處于飽和狀態(tài), 符合核磁共振 T2 譜曲線的使用要求。Lowden 等學(xué)者通過多種方式獲取了弛豫率的值。閆建平在考慮了壓泵條件下進(jìn)行了低滲透性砂巖芯的孔隙半徑計(jì)算,得到了修正的“T2 譜—孔隙半徑”換算系數(shù)。 在這些研究的基礎(chǔ)上,通過 NM-60 核磁共振儀測得稀土礦重塑土柱 T2 譜,再找出 T2 譜與稀土礦孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系,研究稀土礦孔隙結(jié)構(gòu)對滲透性的影響,對研究稀土母液的不確定流動(dòng)性具有重要作用。
離子型稀土土柱在不同濃度(5%硫酸銨、2%硫酸銨、清水)的浸礦液浸礦下,滲透系數(shù)大小呈穩(wěn)定的先增大后減小的趨勢,與孔隙度表現(xiàn)出波動(dòng)下降 趨 勢 不 同 ; 在孔隙度基本相同的情況下(37.591%、37.535%、37.539%), 所對應(yīng)的滲透系數(shù)差異較大 (7.28 ×10 -5cm/s、13.97 ×10 -5cm/s、12.86×10-5 cm/s)。 二者可以說明孔隙度大小并非滲透系數(shù)的直接影響因素。通過隨機(jī)游走算法計(jì)算出了離子型稀土礦重塑土柱的橫向表面弛預(yù)率,得到了土層中孔隙半徑分布情況,定義了大、中和小孔隙結(jié)構(gòu)是分別是半徑 40 μm 以上、半徑 4~40 μm 和半徑 40 μm 以下的孔隙。通過對比孔隙度相似土層,發(fā)現(xiàn)孔隙半徑的分布情況才是直接影響離子型稀土礦滲透系數(shù)變化的原因。 大、中孔隙占比越多,滲透系數(shù)越大,反之越小。 一是因?yàn)榇?、中孔隙相比于小孔隙更容易成為有效孔?二是因?yàn)樵诮V過程中,細(xì)小顆粒逐漸在下土層堆積,容易在小孔隙中發(fā)生堵塞,從而降低了滲流速度。