為了探測離子型稀土浸礦過程中孔隙結(jié)構(gòu)的演化特征，分析離子交換滲流作用對礦體微觀結(jié)構(gòu)的影響機(jī)理，設(shè)計(jì)了重塑稀土試樣飽和浸礦試驗(yàn)。

借助于低場核磁共振檢測和成像技術(shù)，得到了H2O和(NH4)2SO4兩種溶液浸礦過程的孔隙結(jié)構(gòu)T2圖譜，反演重構(gòu)了孔隙結(jié)構(gòu)分布圖像。

對比分析試驗(yàn)結(jié)果表明：浸礦過程對稀土礦體微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的因素包括溶液滲流和離子交換兩個(gè)方面，雙重作用下決定孔隙結(jié)構(gòu)分布的主要因素是離子交換作用；

單純?nèi)芤簼B流導(dǎo)致孔隙尺寸增大，孔隙結(jié)構(gòu)由中小孔隙向大孔隙過渡，離子交換引起顆粒移動重組，導(dǎo)致孔隙尺寸減小，孔隙結(jié)構(gòu)由松散向密實(shí)過渡；

整個(gè)浸礦過程，離子交換作用沿滲流方向?qū)訝钔七M(jìn)，化學(xué)置換和物理滲流交替影響礦體微觀結(jié)構(gòu)。

部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果

核磁共振T2圖譜分析

核磁共振成像分析

有大量文獻(xiàn)顯示，早期水泥漿體孔結(jié)構(gòu)是由不同大小水泥顆粒，不同尺寸水化產(chǎn)物（包括鈣礬石、氫氧化鈣、C-S-H凝膠等）以及不同尺度的孔組成，這些情形滿足分形理論中所定義的類分形體的特征，因此，本研究基于分形理論，對不同水灰比的早期水泥漿體的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水泥漿體的孔結(jié)構(gòu)存在分形特征，且分形的維數(shù)存在尺度相關(guān)性，即在不同T2區(qū)段存在不同的分形維數(shù)，具體如下圖所示。

圖6 試樣剖切圖像重構(gòu)

1.浸礦過程中，稀土礦體內(nèi)部微觀孔隙結(jié)構(gòu)受控于溶液滲流和離子交換兩個(gè)過程的耦合影響，其中溶液滲流誘發(fā)礦體內(nèi)部孔隙增多，孔徑增大，微觀結(jié)構(gòu)趨于松散。而離子交換引起顆粒移動重組，導(dǎo)致孔徑變小，孔隙數(shù)量減少，微觀結(jié)構(gòu)趨于緊密。

2.浸礦過程的離子交換反應(yīng)在礦體中隨溶液滲流逐層向下進(jìn)行，符合滲流理論的層流規(guī)律。離子交換入滲雙重作用下，對礦體微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生主要影響的是離子交換的化學(xué)作用，而非滲流產(chǎn)生的物理作用。總體來說，離子型稀土浸礦化學(xué)置換反應(yīng)對礦體微觀結(jié)構(gòu)具有一定的修復(fù)作用。