內蒙古興和縣高廟子膨潤土礦項目摘要

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

高放廢物深層地質處置工程和垃圾填埋場工程中亟需研究膨潤土摻砂混合物的滲透特性、浸水膨脹特性及水力－力學耦合特性，并對其進行預測。 本項目對高壓實非飽和高廟子膨潤土及其與砂混合物進行室內試驗，研究了膨潤土及其與砂混合物的水力特性、力學特性及水力－力學耦合特性，具體包括：對飽和試樣進行了壓縮試驗，研究其飽和狀態(tài)下的變形特性和滲透特性；對非飽和試樣進行了膨脹變形、膨脹力以及濕化壓縮試驗，研究摻砂膨潤土的膨脹特性；對非飽和及飽和試樣進行了直剪快剪試驗及含水率不變的等向三軸壓縮剪切試驗，研究在不排水狀態(tài)下試樣的應力－應變關系及孔壓的變化規(guī)律；用蒸汽平衡法量測了膨潤土壓實試樣在不同飽和鹽溶液密封容器中的吸力，得到了相同壓實樣脫濕和吸濕過程的土水特征曲線，分析了高吸力下初始干密度、應力路徑、孔隙結構、吸力路徑、干濕循環(huán)及孔隙比對膨潤土土水特性及水力－力學耦合特性的影響，同時，由飽和度與孔隙比的線性關系，得到由孔隙比變化引起的飽和度變化量，即而可由常規(guī)試驗測得的不同孔隙比下的土水特性得到?？紫侗认碌耐了卣髑€。 在系統(tǒng)地研究了膨潤土及其與砂混合物的水力特性和力學特性的基礎上，引入蒙脫石孔隙比、砂骨架孔隙比、起偏應力及臨界摻砂率的概念，提出了一個可以統(tǒng)一預測膨脹量及飽和滲透系數的模型，該模型改進了以往僅能預測低摻砂率膨潤土混合物浸水膨脹量的預測模型，將其適用范圍擴展至整個摻砂率范圍，在不添加任何參數的情況下，通過摻砂率與應力分配比例系數間的關系得到試樣中蒙脫石與砂顆粒骨架分別承擔的豎向荷載，進而可以預測不同摻砂率下膨潤土混合物由非飽和狀態(tài)經浸水達到最終飽和狀態(tài)的膨脹量，同時，由飽和滲透系數與蒙脫石孔隙比間的線性關系可以定量的計算給定初始干密度下不同摻砂率膨潤土與砂混合物對應的飽和滲透系數。通過對比不同摻砂率混合物的膨脹試驗、滲透試驗結果與預測結果，證實了該預測方法的正確性。 研究成果將為我國高放廢物深層地質處置工程、城市垃圾衛(wèi)生填埋場工程及其它與膨脹性非飽和土有關的工程提供科學依據。 2100433B

高放廢物深層地質處置工程亟需解決工程屏障材料在不排水狀態(tài)、超固結狀態(tài)或干濕循環(huán)狀態(tài)下的水力、力學及兩者間耦合特性的預測問題。本項目計劃對高壓實非飽和高廟子膨潤土及其與砂混合物進行室內試驗，分別研究膨潤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，在超固結狀態(tài)下的變形、強度和水力特性，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-力學耦合特性。在系統(tǒng)地研究膨潤土及其與砂混合物水力、力學及兩者間耦合特性的基礎上，考慮飽和度對應力應變關系的影響及變形對土水特性的影響，對申請人等用宏觀方法初步建立的膨脹性非飽和土水力-力學耦合彈塑性模型進行改進，用簡單的單元試驗獲得模型參數，使模型能夠分別預測排水/不排水狀態(tài)、超固結狀態(tài)及干濕循環(huán)狀態(tài)下膨脹性非飽和土的強度、變形和水力-力學耦合特性。研究成果將為我國高放廢物深層地質處置工程及其它與膨脹性非飽和土有關的工程提供有價值的參考。

“膨潤土礦提純新工藝及應用研究”是河北省重點攻關項目，專題編號：640。 研究目的是通過對該區(qū)膨潤土選礦工藝及改型試驗，提高膨潤土品位和－化學性能。為膨潤土深加工提供物質基礎，提高該區(qū)膨潤土的使用價研究工作以南城礦區(qū)及勘查成果為基礎，有針對性地進行野外觀察、采樣、測試、綜合分析。潤上選礦的基本特性，探索出一套適合該低品位級、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－脫水－精礦（改型精品）。通過這種工藝可獲得蒙脫石含量精礦。膠質價、膨脹倍、干、濕壓強度等物性參數相應提高2－5倍，提高業(yè)用途。 2100433B