內(nèi)蒙古興和縣高廟子膨潤(rùn)土礦

高廟子礦區(qū)位于興和縣城東南15公里。產(chǎn)出時(shí)代為上侏羅世。礦床為陸相火山－沉積成因，由層凝灰?guī)r、凝灰?guī)r蝕變而成納基膨潤(rùn)土，地表部分改型為鈣基膨潤(rùn)土。 礦層賦存于上侏羅統(tǒng)砂礫巖中，共有5個(gè)礦層，其主礦層平均厚度8.78米－20.47米，礦層長(zhǎng)8150米，寬600－1300米，受倒轉(zhuǎn)向斜制約，產(chǎn)狀北東翼傾角10°－15°，南東翼傾角直立。 礦床構(gòu)造簡(jiǎn)單，埋藏淺，全區(qū)探明的儲(chǔ)量近兩億噸，為一特大型礦床。I級(jí)品礦量占總量的1/6，部分可露采。 礦石為強(qiáng)蒙脫石化凝灰?guī)r。礦石類型有泥 角礫狀、砂質(zhì)、粉砂質(zhì)、砂礫質(zhì)及其過(guò)渡類型膨潤(rùn)土。 物化性能和工藝性能的試驗(yàn)表明，該礦石主要適于鑄造、球團(tuán)、吸毒、脫色、成脂及造漿等，用途較廣，潛在的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見(jiàn)的 。 該礦床的發(fā)現(xiàn)，對(duì)在內(nèi)蒙地軸中生代火山盆地尋找類似礦床具有一定指導(dǎo)意義。

高放廢物深層地質(zhì)處置工程和垃圾填埋場(chǎng)工程中亟需研究膨潤(rùn)土摻砂混合物的滲透特性、浸水膨脹特性及水力－力學(xué)耦合特性，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)。 本項(xiàng)目對(duì)高壓實(shí)非飽和高廟子膨潤(rùn)土及其與砂混合物進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，研究了膨潤(rùn)土及其與砂混合物的水力特性、力學(xué)特性及水力－力學(xué)耦合特性，具體包括：對(duì)飽和試樣進(jìn)行了壓縮試驗(yàn)，研究其飽和狀態(tài)下的變形特性和滲透特性；對(duì)非飽和試樣進(jìn)行了膨脹變形、膨脹力以及濕化壓縮試驗(yàn)，研究摻砂膨潤(rùn)土的膨脹特性；對(duì)非飽和及飽和試樣進(jìn)行了直剪快剪試驗(yàn)及含水率不變的等向三軸壓縮剪切試驗(yàn)，研究在不排水狀態(tài)下試樣的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系及孔壓的變化規(guī)律；用蒸汽平衡法量測(cè)了膨潤(rùn)土壓實(shí)試樣在不同飽和鹽溶液密封容器中的吸力，得到了相同壓實(shí)樣脫濕和吸濕過(guò)程的土水特征曲線，分析了高吸力下初始干密度、應(yīng)力路徑、孔隙結(jié)構(gòu)、吸力路徑、干濕循環(huán)及孔隙比對(duì)膨潤(rùn)土土水特性及水力－力學(xué)耦合特性的影響，同時(shí)，由飽和度與孔隙比的線性關(guān)系，得到由孔隙比變化引起的飽和度變化量，即而可由常規(guī)試驗(yàn)測(cè)得的不同孔隙比下的土水特性得到常孔隙比下的土水特征曲線。 在系統(tǒng)地研究了膨潤(rùn)土及其與砂混合物的水力特性和力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，引入蒙脫石孔隙比、砂骨架孔隙比、起偏應(yīng)力及臨界摻砂率的概念，提出了一個(gè)可以統(tǒng)一預(yù)測(cè)膨脹量及飽和滲透系數(shù)的模型，該模型改進(jìn)了以往僅能預(yù)測(cè)低摻砂率膨潤(rùn)土混合物浸水膨脹量的預(yù)測(cè)模型，將其適用范圍擴(kuò)展至整個(gè)摻砂率范圍，在不添加任何參數(shù)的情況下，通過(guò)摻砂率與應(yīng)力分配比例系數(shù)間的關(guān)系得到試樣中蒙脫石與砂顆粒骨架分別承擔(dān)的豎向荷載，進(jìn)而可以預(yù)測(cè)不同摻砂率下膨潤(rùn)土混合物由非飽和狀態(tài)經(jīng)浸水達(dá)到最終飽和狀態(tài)的膨脹量，同時(shí)，由飽和滲透系數(shù)與蒙脫石孔隙比間的線性關(guān)系可以定量的計(jì)算給定初始干密度下不同摻砂率膨潤(rùn)土與砂混合物對(duì)應(yīng)的飽和滲透系數(shù)。通過(guò)對(duì)比不同摻砂率混合物的膨脹試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果，證實(shí)了該預(yù)測(cè)方法的正確性。 研究成果將為我國(guó)高放廢物深層地質(zhì)處置工程、城市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)工程及其它與膨脹性非飽和土有關(guān)的工程提供科學(xué)依據(jù)。 2100433B

高放廢物深層地質(zhì)處置工程亟需解決工程屏障材料在不排水狀態(tài)、超固結(jié)狀態(tài)或干濕循環(huán)狀態(tài)下的水力、力學(xué)及兩者間耦合特性的預(yù)測(cè)問(wèn)題。本項(xiàng)目計(jì)劃對(duì)高壓實(shí)非飽和高廟子膨潤(rùn)土及其與砂混合物進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，分別研究膨潤(rùn)土及其與砂混合物在不排水狀態(tài)下孔隙比、飽和度和吸力的變化規(guī)律，在超固結(jié)狀態(tài)下的變形、強(qiáng)度和水力特性，以及在干濕循環(huán)狀態(tài)下的膨脹力和變形的變化規(guī)律及水力-力學(xué)耦合特性。在系統(tǒng)地研究膨潤(rùn)土及其與砂混合物水力、力學(xué)及兩者間耦合特性的基礎(chǔ)上，考慮飽和度對(duì)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響及變形對(duì)土水特性的影響，對(duì)申請(qǐng)人等用宏觀方法初步建立的膨脹性非飽和土水力-力學(xué)耦合彈塑性模型進(jìn)行改進(jìn)，用簡(jiǎn)單的單元試驗(yàn)獲得模型參數(shù)，使模型能夠分別預(yù)測(cè)排水/不排水狀態(tài)、超固結(jié)狀態(tài)及干濕循環(huán)狀態(tài)下膨脹性非飽和土的強(qiáng)度、變形和水力-力學(xué)耦合特性。研究成果將為我國(guó)高放廢物深層地質(zhì)處置工程及其它與膨脹性非飽和土有關(guān)的工程提供有價(jià)值的參考。

“膨潤(rùn)土礦提純新工藝及應(yīng)用研究”是河北省重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，專題編號(hào)：640。 研究目的是通過(guò)對(duì)該區(qū)膨潤(rùn)土選礦工藝及改型試驗(yàn)，提高膨潤(rùn)土品位和－化學(xué)性能。為膨潤(rùn)土深加工提供物質(zhì)基礎(chǔ)，提高該區(qū)膨潤(rùn)土的使用價(jià)研究工作以南城礦區(qū)及勘查成果為基礎(chǔ)，有針對(duì)性地進(jìn)行野外觀察、采樣、測(cè)試、綜合分析。潤(rùn)上選礦的基本特性，探索出一套適合該低品位級(jí)、屬Ca基、Ca－Mg基提純工藝及改型有效途徑、最佳的選礦綜合工藝為：原礦－制漿－分散流器分級(jí)－脫水－精礦（改型精品）。通過(guò)這種工藝可獲得蒙脫石含量精礦。膠質(zhì)價(jià)、膨脹倍、干、濕壓強(qiáng)度等物性參數(shù)相應(yīng)提高2－5倍，提高業(yè)用途。 2100433B