浅谈粉粒含量对尾矿力学特性的影响
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摘 要：粉粒的具体含量与尾矿的力学特性之间有着很大的关系。然而我们国家在粉粒含量相关方面的研究相对较少。目前，为了有效的深入研究粉粒的含量对于尾矿强度以及尾矿的性质的影响，将具体的机制进行细化，通过具体的显微观察以及所对应得实验以及模拟设计，详细研究粉粒的主要力学特性，分析了尾矿中的粉粒的具体含量，研究了粉粒含量的细微力学观测机制。通过详细的科学研究表明：在尾矿中，砂粒以及粉粒不仅仅在粒径分布、棱角性以及自身的表面积方面存在一定程度的差异，与此同时，粒径小于30um的颗粒自身也具有非常显著的特征。随着尾矿中粉粒含量的不断增加，在尾矿当中，所含有的砂性质尾矿也逐渐的发展到粉性尾矿，并且在临界粉粒的具体含量在30%到50%的范围以内。通过研究结果可以表明，尾矿力学行为的有效研究机制，可以为细观关联性的详细研究做一定的参考。
关键词：粉粒含量;尾矿力学;实验研究;细观机制;具体影响
中图分类号：TD926.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）24-0000-00
0 引言
砂性尾矿以及粉性尾矿主要是将砂粒以及粉粒进行有效的混合而制作的尾矿坝的构筑材料，其自身的力学性能与粉粒的具体含量有着直接的关系。一般会根据尾矿土的粒组进行有效的划分。粉粒主要指的是5um到7um之间的细小颗粒。如果尾矿中粉粒的含量达到一定的程度时，在尾矿中所含有的砂性土才会逐渐的转化为粉性土，粉性土的粉粒含量也会逐渐的增多，并且自身的强度以及其他的性质也会随着改变，这种现象为称作粉粒的含量效应，这时，自身所存在的粉粒含量为最高临界值。在这篇文章当中，就主要对于粉粒的含量对于尾矿力学的特性进行了详细的研究分析，并且找出其中影响的具体原因，通过分析尾矿坝体筑坝材料以及尾矿坝的稳定性而提供一定的帮助，这在一定程度上具有很高的研究价值。
1 实验材料以及采用的实验方法
1.1进行实验额具体材料以及制备的方式
在这次的实验，主要以铜尾矿的研究为主，此次所研究的铜尾矿是江西地区额德兴铜矿所形成的尾矿坝体，为了使得实验更具有代表性在尾矿坝的干滩上分别设置了许多不同的采样点，然后在不同的采样点进行样品的采集。
为了有效的避免粉粒对于实验结果的影响，在此次实验当中采取了气流分级技术去除尾矿中的粉粒。在此次实验中所使用的粒径范围在2um到7um的范围以内。在进行分级操作时，首先需要将经过风干处理以后的尾矿进行分级处理，然后再去除尾矿中所含有的粉粒，最后需要采用75um的振动筛进行筛选，从而可以有效的去除尾矿中所含有的颗粒物质。
1.2具体的实验方法
在当前阶段，为了研究砂粒以及粉粒的具体成分以及具体的形状，一般会使用XRD的方式进行检测，结合光学显微镜以及电子显微镜进行实验分析，从而确保测試的实验结果的准确性。
在鉴别尾矿中粉粒含量的时候，需要使用先进的光学仪器对于尾矿中的粉粒含量进行检测，将做好的实验标本放在显微镜下进行详细的观察研究，采用显微镜中的单偏光以及正偏光的方式对于所取样的标准进行研究拍照，然后在进行图片的处理，统计细观参数。
在进行实验的过程当中，使用电子显微镜可以观察颗粒表面的形态样貌，通过这种方式，进一步完善光学显微镜的不足。在使用电子显微镜时，可以依次放大200、800、2000的放大倍数对于尾矿中的粉粒以及砂粒的具体形态进行观察。
2 实验的结果以及分析
对样本进行详细的观察可以看到，尾矿中的砂粒以及粉粒在本质上存在很大的差别。在尾矿当中，砂粒主要呈现出深灰颜色，并且手感也非常粗糙，自身没有任何的粘性，在经过碾压以后不容易分散，当砂粒遇水以后不会呈现出聚合的情况。而尾矿中的粉粒，颜色为白灰色，相比较而言，自身的颜色比细砂要稍微浅一些，并且具有很强的颗粒感，在经过碾压以后颗粒分散，在粉粒遇水以后会产生一定的聚合现象。依据相关的实验结果可以看出，在尾矿当中，主要的成分包括石英、伊利石、绿泥石以及白云石等等。在下图当中。是根据具体的实验结果所整理的雷达图，从图1中可以看出，无论是砂粒还是粉粒，两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对较少，但是，在粉粒中所含有的伊利石含量比较高。但是，在这种矿物质上的细小差距很难解释砂粒以及粉粒在力学性能方面的不同。所以需要在多个方面对于尾矿中的粉性颗粒以及砂型颗粒进行的研究分析。
在图2当中，所指的是在形同的显微镜放大倍数之下，无论是砂粒还是粉粒的照片。通过所提供的图片可以看出，在尾矿当中，砂粒的粒径分布相对来说比较均匀，然而对于粉粒来说，在尾矿中颗粒分布的大小存在明显的差别，相比较砂粒来说，粉粒的颗粒分布两极化非常明显，这也是由于尾矿粉碎所造成的。在通常情况下，对于尾矿进行粉碎的过程当中，主要是利用球磨机的研磨以及磨削将尾矿进行粉碎，从而可以在粉碎过程中产生大量的碎屑，也就是我们所说的颗粒。通过这里可以看出，无论是砂粒还是粉粒在颗粒分布上都具有一定的特点。
在图3当中，也重点展示了一部分砂粒以及粉粒的照片。我们可以通过照片上的分析结果看出。无论是砂粒还是粉粒，几乎全都以颗粒的形式存在，对于粉粒颗粒而言，主要是以粒状的形式存在。无论是哪种类型的颗粒，如果尾矿中所含有的颗粒不同，则所呈现出来的表面形态、颗粒的轮廓等等性能方面是完全不一样的，总而言之。在尾矿中砂粒以及粉粒的形态会在一定程度上产
目前，为了对于尾矿中的砂粒以及粉粒的形状结构差异进行有效的分析，就需要对于粉粒以及砂粒的进行统计分析。在尾矿中，所包含的颗粒主要由黏土矿物质、非黏土矿物质、混合矿物质颗粒等等。其中在尾矿中所含有的非粘性矿物主要包含了石英。白云石等等。因为混合矿物质以及求他类型的矿物颗粒研究的价值不大，因此这篇文章主要围绕黏土矿物以及非黏土矿物的颗粒进行研究。 粘性土矿物质自身的颗粒棱角比较弱并且颗粒表面也凹凸不平，因此所形成的颗粒碎屑也具有非常明显的层状特征，并且主要以板状为主。然而作为非粘性土矿物质而言，非粘性颗粒的表面具有一定的棱角，因此往往自身的颗粒强度也相对较高，所形成的颗粒呈现出粒状，碎屑以及颗粒具有很尖锐的棱角。
3 結语
在这篇文章当中，主要详细研究了粉粒的含量对于尾矿力学性能的主要影响，通过详细的研究分析，可以为尾矿坝体的构筑材料的选用提供一定的参考，对于工程发展来说，具有很重大的意义。在这篇文章当中，通过详细的实验以及建模，在宏观以及微观的角度上对于粉尘的具体含量进行了详细的研究分析，得出以下的结论：（1）从显微特征上来看，砂粒以及粉粒在一定程度上存在有很大的不同。尤其是尾矿粉粒中的伊利石的含量，其自身的粒径非常小，并且棱角比较弱，自身颗粒的强度比较低，在通常情况下，与其他同等类型的颗粒相比，例如石英颗粒，可以在一定程度上形成鲜明的对比。从中可以看出，粉粒颗粒的含量对于尾矿力学性能所产生的具体影响。（2）伴随着尾矿中粉粒含量的不断增加，在沙石以及粉粒混合型存在的尾矿中，粉粒含量增加，那么尾矿的强度就会越低，并且尾矿的力学性质会发生很大的改变。通过实验可以看出，伴随着粉粒含量的增加，尾矿的性质也会随之改变，当达到一定程度时会逐渐的趋向于稳定状态，这种情况下，粉粒的含量主要在35%到50%的范围以内。（3）粉粒如果不在孔隙中进行填充，是夹杂在尾矿中的砂粒之间，在进行解释的过程中，不能用孔隙填充的方式进行操作。并且需要根据一定的理论知识进行推导，在外部力量的作用下，粉粒颗粒的粒径会受到粒径、弹性模量以及粉粒之间夹角的影响。（4）在粉粒的颗粒性质方面对于五矿粉粒的含量效应进行科学合理的解释。目前，随着尾矿中粉粒含量的不断增加，微笑的伊利石颗粒往往会掺杂在大颗粒中间，然而这样的方式极大的破坏了原有的链条，逐渐的发展成链条网络，并且还需要进行土质的转变。
参考文献
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收稿日期：2019-11-25
作者简介：邹建伟（1979—），男，吉林长春人，本科，高级工程师，研究方向：尾矿。
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