淺談粉粒含量對尾礦力學特性的影響

摘? 要：粉粒的具體含量與尾礦的力學特性之間有著很大的關系。然而我們國家在粉粒含量相關方面的研究相對較少。目前，為了有效的深入研究粉粒的含量對于尾礦強度以及尾礦的性質的影響，將具體的機制進行細化，通過具體的顯微觀察以及所對應得實驗以及模擬設計，詳細研究粉粒的主要力學特性，分析了尾礦中的粉粒的具體含量，研究了粉粒含量的細微力學觀測機制。通過詳細的科學研究表明：在尾礦中，砂粒以及粉粒不僅僅在粒徑分布、棱角性以及自身的表面積方面存在一定程度的差異，與此同時，粒徑小于30um的顆粒自身也具有非常顯著的特征。隨著尾礦中粉粒含量的不斷增加，在尾礦當中，所含有的砂性質尾礦也逐漸的發展到粉性尾礦，并且在臨界粉粒的具體含量在30%到50%的范圍以內。通過研究結果可以表明，尾礦力學行為的有效研究機制，可以為細觀關聯性的詳細研究做一定的參考。

關鍵詞：粉粒含量;尾礦力學;實驗研究;細觀機制;具體影響

中圖分類號：TD926.4? ?文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1671-2064（2019）24-0000-00

0 引言

砂性尾礦以及粉性尾礦主要是將砂粒以及粉粒進行有效的混合而制作的尾礦壩的構筑材料，其自身的力學性能與粉粒的具體含量有著直接的關系。一般會根據尾礦土的粒組進行有效的劃分。粉粒主要指的是5um到7um之間的細小顆粒。如果尾礦中粉粒的含量達到一定的程度時，在尾礦中所含有的砂性土才會逐漸的轉化為粉性土，粉性土的粉粒含量也會逐漸的增多，并且自身的強度以及其他的性質也會隨著改變，這種現象為稱作粉粒的含量效應，這時，自身所存在的粉粒含量為最高臨界值。在這篇文章當中，就主要對于粉粒的含量對于尾礦力學的特性進行了詳細的研究分析，并且找出其中影響的具體原因，通過分析尾礦壩體筑壩材料以及尾礦壩的穩定性而提供一定的幫助，這在一定程度上具有很高的研究價值。

1 實驗材料以及采用的實驗方法

1.1進行實驗額具體材料以及制備的方式

在這次的實驗，主要以銅尾礦的研究為主，此次所研究的銅尾礦是江西地區額德興銅礦所形成的尾礦壩體，為了使得實驗更具有代表性在尾礦壩的干灘上分別設置了許多不同的采樣點，然后在不同的采樣點進行樣品的采集。

為了有效的避免粉粒對于實驗結果的影響，在此次實驗當中采取了氣流分級技術去除尾礦中的粉粒。在此次實驗中所使用的粒徑范圍在2um到7um的范圍以內。在進行分級操作時，首先需要將經過風干處理以后的尾礦進行分級處理，然后再去除尾礦中所含有的粉粒，最后需要采用75um的振動篩進行篩選，從而可以有效的去除尾礦中所含有的顆粒物質。

1.2具體的實驗方法

在當前階段，為了研究砂粒以及粉粒的具體成分以及具體的形狀，一般會使用XRD的方式進行檢測，結合光學顯微鏡以及電子顯微鏡進行實驗分析，從而確保測試的實驗結果的準確性。

在鑒別尾礦中粉粒含量的時候，需要使用先進的光學儀器對于尾礦中的粉粒含量進行檢測，將做好的實驗標本放在顯微鏡下進行詳細的觀察研究，采用顯微鏡中的單偏光以及正偏光的方式對于所取樣的標準進行研究拍照，然后在進行圖片的處理，統計細觀參數。

在進行實驗的過程當中，使用電子顯微鏡可以觀察顆粒表面的形態樣貌，通過這種方式，進一步完善光學顯微鏡的不足。在使用電子顯微鏡時，可以依次放大200、800、2000的放大倍數對于尾礦中的粉粒以及砂粒的具體形態進行觀察。

2 實驗的結果以及分析

對樣本進行詳細的觀察可以看到，尾礦中的砂粒以及粉粒在本質上存在很大的差別。在尾礦當中，砂粒主要呈現出深灰顏色，并且手感也非常粗糙，自身沒有任何的粘性，在經過碾壓以后不容易分散，當砂粒遇水以后不會呈現出聚合的情況。而尾礦中的粉粒，顏色為白灰色，相比較而言，自身的顏色比細砂要稍微淺一些，并且具有很強的顆粒感，在經過碾壓以后顆粒分散，在粉粒遇水以后會產生一定的聚合現象。依據相關的實驗結果可以看出，在尾礦當中，主要的成分包括石英、伊利石、綠泥石以及白云石等等。在下圖當中。是根據具體的實驗結果所整理的雷達圖，從圖1中可以看出，無論是砂粒還是粉粒，兩者的主要成分都是石英以及伊利石。而粉粒中所含有的石英石成分相對較少，但是，在粉粒中所含有的伊利石含量比較高。但是，在這種礦物質上的細小差距很難解釋砂粒以及粉粒在力學性能方面的不同。所以需要在多個方面對于尾礦中的粉性顆粒以及砂型顆粒進行的研究分析。

在圖2當中，所指的是在形同的顯微鏡放大倍數之下，無論是砂粒還是粉粒的照片。通過所提供的圖片可以看出，在尾礦當中，砂粒的粒徑分布相對來說比較均勻，然而對于粉粒來說，在尾礦中顆粒分布的大小存在明顯的差別，相比較砂粒來說，粉粒的顆粒分布兩極化非常明顯，這也是由于尾礦粉碎所造成的。在通常情況下，對于尾礦進行粉碎的過程當中，主要是利用球磨機的研磨以及磨削將尾礦進行粉碎，從而可以在粉碎過程中產生大量的碎屑，也就是我們所說的顆粒。通過這里可以看出，無論是砂粒還是粉粒在顆粒分布上都具有一定的特點。

在圖3當中，也重點展示了一部分砂粒以及粉粒的照片。我們可以通過照片上的分析結果看出。無論是砂粒還是粉粒，幾乎全都以顆粒的形式存在，對于粉粒顆粒而言，主要是以粒狀的形式存在。無論是哪種類型的顆粒，如果尾礦中所含有的顆粒不同，則所呈現出來的表面形態、顆粒的輪廓等等性能方面是完全不一樣的，總而言之。在尾礦中砂粒以及粉粒的形態會在一定程度上產

目前，為了對于尾礦中的砂粒以及粉粒的形狀結構差異進行有效的分析，就需要對于粉粒以及砂粒的進行統計分析。在尾礦中，所包含的顆粒主要由黏土礦物質、非黏土礦物質、混合礦物質顆粒等等。其中在尾礦中所含有的非粘性礦物主要包含了石英。白云石等等。因為混合礦物質以及求他類型的礦物顆粒研究的價值不大，因此這篇文章主要圍繞黏土礦物以及非黏土礦物的顆粒進行研究。

粘性土礦物質自身的顆粒棱角比較弱并且顆粒表面也凹凸不平，因此所形成的顆粒碎屑也具有非常明顯的層狀特征，并且主要以板狀為主。然而作為非粘性土礦物質而言，非粘性顆粒的表面具有一定的棱角，因此往往自身的顆粒強度也相對較高，所形成的顆粒呈現出粒狀，碎屑以及顆粒具有很尖銳的棱角。

3 結語

在這篇文章當中，主要詳細研究了粉粒的含量對于尾礦力學性能的主要影響，通過詳細的研究分析，可以為尾礦壩體的構筑材料的選用提供一定的參考，對于工程發展來說，具有很重大的意義。在這篇文章當中，通過詳細的實驗以及建模，在宏觀以及微觀的角度上對于粉塵的具體含量進行了詳細的研究分析，得出以下的結論：（1）從顯微特征上來看，砂粒以及粉粒在一定程度上存在有很大的不同。尤其是尾礦粉粒中的伊利石的含量，其自身的粒徑非常小，并且棱角比較弱，自身顆粒的強度比較低，在通常情況下，與其他同等類型的顆粒相比，例如石英顆粒，可以在一定程度上形成鮮明的對比。從中可以看出，粉粒顆粒的含量對于尾礦力學性能所產生的具體影響。（2）伴隨著尾礦中粉粒含量的不斷增加，在沙石以及粉粒混合型存在的尾礦中，粉粒含量增加，那么尾礦的強度就會越低，并且尾礦的力學性質會發生很大的改變。通過實驗可以看出，伴隨著粉粒含量的增加，尾礦的性質也會隨之改變，當達到一定程度時會逐漸的趨向于穩定狀態，這種情況下，粉粒的含量主要在35%到50%的范圍以內。（3）粉粒如果不在孔隙中進行填充，是夾雜在尾礦中的砂粒之間，在進行解釋的過程中，不能用孔隙填充的方式進行操作。并且需要根據一定的理論知識進行推導，在外部力量的作用下，粉粒顆粒的粒徑會受到粒徑、彈性模量以及粉粒之間夾角的影響。（4）在粉粒的顆粒性質方面對于五礦粉粒的含量效應進行科學合理的解釋。目前，隨著尾礦中粉粒含量的不斷增加，微笑的伊利石顆粒往往會摻雜在大顆粒中間，然而這樣的方式極大的破壞了原有的鏈條，逐漸的發展成鏈條網絡，并且還需要進行土質的轉變。

參考文獻

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收稿日期：2019-11-25

作者簡介：鄒建偉（1979—），男，吉林長春人，本科，高級工程師，研究方向：尾礦。