酸化条件下尾矿砂稳态强度特征研究

自然环境下尾矿酸化会产生大量的酸性废水,不仅对周边环境造成严重污染,长期作用下还会改变尾矿砂的基本物理力学性质,直接影响尾矿砂的稳态强度。对尾矿砂进行化学浸泡实验,通过控制过氧化氢溶液的用量,模拟不同堆积时期尾矿砂的酸化效果。同时开展SEM扫描电镜试验、颗粒分析试验深入了解酸化前后尾矿砂颗粒微观变化特征以及颗粒级配变化,结合固结不排水三轴压缩试验探究不同酸化程度下尾矿砂稳态强度特征变化规律。试验结果表明,酸化导致尾矿砂不断被腐蚀溶解,尾矿砂整体逐渐细粒化;随着酸化程度的加深,不同围压下尾矿砂的抗剪强度均出现了降低的趋势,尾矿砂的稳态线位置逐渐向下平移;同时尾矿砂的稳态强度也随着酸化程度的加深不断减小,稳态内摩擦角从最初的34.75°减至32.21°。

酸化条件下尾矿砂颗粒形貌变化特性及机理研究

尾矿砂是矿石在经过机械破碎和分选后形成的产物,颗粒整体具有扁平度较高、圆度低以及形状极不规则等特点。尾矿砂在酸化后表面原有几何形状会遭到破坏,进而改变了颗粒与颗粒之间的接触、咬合方式等,从而影响土体的内摩擦角与抗剪强度等物理力学性质。为了揭示尾矿酸化对尾矿砂颗粒形状的影响,对尾矿砂进行化学浸泡实验,通过控制过氧化氢溶液的用量,模拟不同堆积时期尾矿砂的酸化效果。利用ImageJ图形软件对不同程度酸化的尾矿砂颗粒进行黑白二值化处理,获取颗粒形状轮廓边界,并从三个层面计算尾矿砂颗粒的形状参数值。研究结果表明,随着酸化程度的加深,尾矿砂的扁平度统计平均值从1.457降至1.332;尾矿砂的圆度统计平均值整体略有增加;而尾矿砂的形状系数统计平均值则从0.843增加至0.876。此外,采用分形理论讨论了酸化对尾矿砂颗粒形状轮廓的影响,结果表明,随着酸化程度的加深尾矿砂颗粒形状逐渐规则化。