孔隙半径分布对离子型稀土矿渗透性的影响

离子型稀土原地浸矿技术是目前最环保高效 的稀土开采工艺，但是原地浸矿技术仍然会带来 环境问题： 由于母液的不确定性流动导致不能完全回收， 未回收的母液会对土壤和地下水造成污染。 而矿体在浸矿时的渗透性变化是造成母液不确定性流动的重要原因， 故找出影响稀土渗透性的因素对稀土矿山土壤和地下水污染治理具有重要意义。 离子型稀土矿孔隙分布情况是影响其渗透性的重要原因。目前，研究离子型稀土矿孔隙结构的方法有显微镜切片观测方法、CT 扫描图像处理技等，国内少有通过核磁共振 T2 谱曲线来研究离子型稀土矿的孔隙情况。刘堂宴认为离子型稀土土柱浸矿在渗流稳定时是处于饱和状态， 符合核磁共振 T2 谱曲线的使用要求。Lowden 等学者通过多种方式获取了弛豫率的值。闫建平在考虑了压泵条件下进行了低渗透性砂岩芯的孔隙半径计算，得到了修正的“T2 谱—孔隙半径”换算系数。 在这些研究的基础上，通过 NM-60 核磁共振仪测得稀土矿重塑土柱 T2 谱，再找出 T2 谱与稀土矿孔隙结构的关系，研究稀土矿孔隙结构对渗透性的影响，对研究稀土母液的不确定流动性具有重要作用。

离子型稀土土柱在不同浓度(5%硫酸铵、2%硫酸铵、清水)的浸矿液浸矿下，渗透系数大小呈稳定的先增大后减小的趋势，与孔隙度表现出波动下降 趋 势 不 同 ; 在孔隙度基本相同的情况下(37.591%、37.535%、37.539%)， 所对应的渗透系数差异较大 (7.28 ×10 -5cm/s、13.97 ×10 -5cm/s、12.86×10-5 cm/s)。 二者可以说明孔隙度大小并非渗透系数的直接影响因素。通过随机游走算法计算出了离子型稀土矿重塑土柱的横向表面弛预率，得到了土层中孔隙半径分布情况，定义了大、中和小孔隙结构是分别是半径 40 μm 以上、半径 4～40 μm 和半径 40 μm 以下的孔隙。通过对比孔隙度相似土层，发现孔隙半径的分布情况才是直接影响离子型稀土矿渗透系数变化的原因。 大、中孔隙占比越多，渗透系数越大，反之越小。 一是因为大、中孔隙相比于小孔隙更容易成为有效孔隙;二是因为在浸矿过程中，细小颗粒逐渐在下土层堆积，容易在小孔隙中发生堵塞，从而降低了渗流速度。