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。