基于图像处理的矿石颗粒三维微观孔隙结构演化

采用高精度显微CT技术及三维图像分析方法研究氧化铜矿石颗粒在酸浸前后内部微观孔隙结构特征及其演变,考察孔隙率、孔隙尺寸分布、孔隙连通度、孔隙分维等参数的变化规律。结果表明：酸浸后矿石颗粒的孔隙率明显增加,孔隙尺寸分布范围更广,出现一定比例的大孔隙,平均孔隙直径增加2~3倍;孔隙连通度在酸浸前基本为零,酸浸后明显增加,并在各方向上呈现空间变异性;孔隙分维数在浸出结束后也有所增大,且在一定范围内与孔隙率及平均孔隙直径呈指数增长关系。借助三维图像分析可实现矿石浸出过程中内部微观孔隙结构的定量描述,从而揭示矿石颗粒孔隙结构的演化规律。     

硼铁矿工艺矿物学研究

通过光学显微镜、化学分析、X射线衍射、扫描电镜等分析手段,对硼铁矿石的化学组成、矿物组成、元素赋存状态、各矿物间的嵌布关系及粒度分布进行了详细研究.结果显示:硼铁矿石矿物组成复杂,种类繁多,主要含硼矿物为硼镁石和硼铁矿,其中硼镁石含硼量占硼总量的89.01%,主要含铁矿物为磁铁矿,85.60%的铁赋存于磁铁矿中,蛇纹石是主要脉石矿物;硼镁石、磁铁矿、硼铁矿和蛇纹石嵌布关系复杂,嵌布粒度粗细不均,硼镁石、磁铁矿、蛇纹石嵌布粒度相对较粗,硼铁矿嵌布粒度相对较细.     

朝阳钒钛磁铁矿工艺矿物学研究

采用传统工艺矿物学研究方法,结合光学显微镜、X射线衍射、化学分析等分析手段,对朝阳地区钒钛磁铁矿石的化学组成、元素赋存状态、矿物组成、矿物间的嵌布关系及粒度分布进行了详细研究.结果显示:该铁矿石中铁矿物主要为磁铁矿、钛磁铁矿和钒磁铁矿,长石是最主要的脉石矿物.矿石中主要矿物嵌布关系复杂,磁铁矿与钛磁铁矿颗粒结合紧密,大多结合成连生体,不利于铁矿物与钛矿物之间单体解离;主要矿物嵌布粒度粗细不均,磁铁矿嵌布粒度相对较粗,钛磁铁矿和钒磁铁矿嵌布粒度相对较细.该研究为该地区钒钛磁铁矿资源的合理开发利用提供了依据.     

碳酸盐岩双孔隙数字岩心结构特征分析

基于扫描电子显微镜(SEM),分别获取用来描述碳酸盐岩大孔隙和微孔隙特征的低分辨率岩心薄片和高分辨率岩心薄片,利用马尔可夫链蒙特卡洛方法构建相应的大孔隙数字岩心和微孔隙数字岩心,并通过叠加法构建出同时描述大孔隙和微孔隙性质的碳酸盐岩双孔隙数字岩心,最后对数字岩心的孔隙结构特征进行分析评价。结果表明:马尔可夫链蒙特卡洛法能够基于真实岩心薄片快速构建出三维数字岩心;叠加法构建的碳酸盐岩双孔隙数字岩心的孔隙连通体积比明显提高,微孔隙的叠加对提高整个碳酸盐岩双孔隙数字岩心的连通性有着重要影响;碳酸盐岩双孔隙数字岩心孔隙尺寸分布大体上遵从双峰分布,能够同时描述大孔隙和微孔隙特征。     

黔西北某地伴生多金属低品位铁矿工艺矿物学研究

以化学分析、化学物相分析、透反射显微镜及EPMA为主要研究手段,对黔西北某地伴生多金属低品位铁矿的工艺矿物学特征进行了详细研究。该区含矿岩石为一套以火山成因为主的火山碎屑岩,矿石中有价元素除铁外,伴生有钛、铜、镓、铌等。载铁矿物工艺矿物学研究结果表明,矿石中铁主要以褐铁矿形式存在,与粘土矿物常常混杂出现,分布不均,团块大小差异也大,矿物间的嵌布关系复杂,提示依靠传统物理选矿难达到有用矿物的富集。除褐铁矿外,矿石中存在少量硅铁钛金属互化物。     

基于模拟退火的多尺度岩心三维图像融合重建

在岩心图像分析中,低分辨率岩心图像能够显示较大视域,具有较好的全局代表性,而对于低尺度信息无法准确表征;高分辨率岩心图像能够准确地表征岩心的低尺度信息,但通常仅能显示较小的视域.为了能综合分析高低分辨率下的不同岩心图像,本研究提出了一种基于模拟退火,将低分辨率三维岩心图像和高分辨率二维岩心图像融合重建为高分辨率三维岩心的算法.具体地,对于给定的高分辨率二维岩心图像,首先,将低分辨率三维岩心图像进行插值放大以统一两者的点长度,统计二者在二维中的孔隙分布情况,只保留高分辨率二维岩心图像中的小尺寸孔隙,以作为训练图像;然后,在融合重建过程中将低分辨率三维岩心中的大尺寸孔隙相设置为硬数据,以两点相关函数为目标函数重建其中的小尺寸孔隙.实验结果表明,本研究提出的融合重建算法可以很好的将低分辨率岩心重建为高分辨率岩心结构,且融合重建结果有效,准确.     

储层岩石微观结构性质的分析方法

介绍了用以分析储层岩石微观结构性质的若干函数,以模拟退火算法建立的数字岩心为基础,详细讨论了各个函数的应用方法,并用这些方法进行了实例计算。研究表明,连通孔隙体积比能够准确描述岩心中孔隙的整体连通性;孔隙尺寸分布函数可以定量表征岩心孔隙的分布;局部孔隙度分布函数不但可以对岩心中孔隙、岩石骨架的最大发育规模进行定量评价,而且能够对岩心均质性进行定性分析;测量单元标准差分布曲线可以为岩心均质性分析时测量单元边长的合理选取提供重要依据;借助局部渗流概率函数能够对岩心的连通性能及是否为各向同性作出合理的定性判断。格子Boltzmann方法计算数字岩心渗透率简便易行、结果准确,可以作为评价数字岩心可靠性的重要标准。     

川西四家寨金矿三维模型对找矿预测的启示

随着浅地表矿开采殆尽,深部隐伏矿体的寻找与预测成为当前主要研究方向,计算机数据模拟技术的快速发展与应用使得三维地质建模技术不断发展,对深部矿体的展示以及矿产勘查预测能够起到显著的辅助作用。使用Surpac三维可视化矿山软件,利用已有矿山剖面资料建立川西康定四家寨金矿的矿体三维模型、地表三维模型以及断层三维模型,形象地展示出矿体展布特征及矿体、地表及切割矿体断层的三维空间分布关系,并根据矿体三维模型空间延伸规律及断层切割作用分析。结果表明：在矿体南侧及南侧深部具有很好的找矿前景。根据前期收集到的地质资料分析对比,可见Surpac能够较好地模拟矿体形态,可以对矿体向外的延伸进行预测,为川西四家寨金矿的进一步矿产勘查和矿体预测提供可视化证据。     

珠海海积软土孔隙分布与应力水平的关系研究

采用压汞法研究了不同固结压力作用下具有强结构性的珠海海积软土的微观孔隙入口孔径分布与应力水平的关系,通过X-射线衍射试验(XRD)对其黏土矿物含量进行定量分析,并与加拿大Regina黏土进行了对比.研究结果表明:珠海天然海积软土的孔隙入口孔径分布为主单峰分布;当应力水平小于结构屈服应力时,其孔隙入口孔径分布和微观结构与应力水平无关;当应力水平达到结构屈服应力时,大中孔隙(200 nm)的含量明显减少,而小孔隙(20～200 nm)含量则基本不变;在屈服后阶段,小孔隙含量锐减,整体孔隙空间的孔径趋于均匀.最后,初步分析了珠海海积软土和Regina黏土孔隙分布差异的原因是颗粒组成分布和黏土矿物成分的不同.     

多点地质统计学在三维岩心孔隙分布建模中的应用

介绍多点地质统计学及其用于三维岩心孔隙结构建模的原理和方法。基于多点地质统计方法,以均质性较好的Fontaineblean砂岩的二维薄片为基础,重构三维孔隙结构模型,并且应用局部孔隙度理论和渗流概率函数进行准确性评价。结果表明:由此获取的孔隙结构模型与真实三维岩心孔隙分布十分相近,且具有相似的均质性和孔隙连通性;重构的三维孔隙结构模型不仅可以用来表征真实岩心的孔隙连通性和均质性,而且也可以作为其他物理特性模拟的基础。     

页岩气储层孔隙系统的多尺度联合表征及评价——以焦石坝龙马溪组为例

页岩气储层孔隙系统的研究是页岩气表征与评价的核心工作之一。鉴于页岩矿物成分复杂、孔隙组分多样,多种测试手段的联合分析已成为页岩孔隙系统研究中的一个发展趋势。综合氩离子抛光-扫描电镜、低温液氮吸附、CO2吸附、特高压压汞等对川东南志留系龙马溪组页岩的微观孔隙结构、孔径分布及连通性等进行了配套实验研究。研究结果表明:1页岩储层孔隙以100 nm以下的中孔和微孔占主导,其中孔径为10 nm左右的孔隙所占体积最大;2有机质发育及含量决定了页岩气储层孔隙发育情况及孔径大小分布,表现为随着TOC含量的增大,孔径大的孔隙部分逐渐增多,有效孔隙度逐渐增大;3多种实验手段联合测试才能获得页岩的多尺度孔隙全貌特征,而液氮-高压汞联合测试能反映其孔隙系统的基本特征。总体上,优质页岩气储层具有更大的微孔孔容、比表面积、孔径大小及有效孔隙体积,研究成果和结论对页岩气储层孔隙系统的综合表征和评价具有重要借鉴意义。     

基于图像分析的堆浸铀矿石颗粒参数辨识

采用数字图像处理技术对铀矿石颗粒参数进行测量,并确定铀矿石块度分布.首次将图像引导滤波器应用于矿石图像滤波,较好地滤除了图像噪声和保持矿石边缘细节信息.采用基于最大类间后验交叉熵准则的PCNN图像分割算法分割矿石图像,减少了矿石粘连现象.为了解决第一次分割后矿石粘连现象,采用基于凹点匹配的数字图像切割算法对粘连的矿石图像进行第二次分割,能有效分离粘连矿石图像.采用基于形状特征的颗粒参数测量法测量颗粒参数,提高了颗粒参数的测量精度,得到了矿石块度的统计分布图.实验数据表明,该方法测量误差较小,能满足实际需求.      

大型铜镍矿矿物特征分布趋势变化建模分析

针对当前矿物特征分布趋势变化的建模技术无法完全准确地描述不同地质现象,不能直观地体现矿物特征分布趋势提出一种新的大型铜镍矿矿物特征分布趋势变化建模方法。介绍了大型铜镍矿地质概况,通过构建地质数据库,圈定二维线串模型,生成三维剖面组合线框模型。依据变异函数对铜镍矿矿物特征分布趋势进行建模分析,构建三维空间变异椭球体模型实现大型铜镍矿矿物特征分布趋势变化建摸。实验结果表明,所构建模型与实际矿体基本一致。     

致密砂岩储层微观孔喉结构及其对渗流特征的影响——以鄂尔多斯盆地周长地区长8储层为例

通过铸体薄片、高压压汞、恒速压汞、X衍射、核磁共振及渗流实验等多种实验手段,分析研究了周长地区长8致密砂岩储层孔喉结构特征及其对渗流特征的影响。结果表明,研究区储层主要发育粒间孔和长石溶孔,孔隙面孔率低;喉道类型以片状-弯曲片状和缩颈式喉道为主;岩石排驱压力低,进汞饱和度高,但退汞效率低,一方面是由于孔喉连通性差,另一方面储层中的黏土矿物也对退汞效率产生了影响。孔喉结构是影响致密砂岩储层渗流特征的主要因素,其中,喉道半径、孔喉比及连通性等决定储层渗流能力的关键。大喉道主要提供储层的渗流能力,而中-小孔喉则对储集能力的贡献更大。     

高磷鲕状赤铁矿石工艺矿物学研究

通过光学显微镜、电子探针、X射线衍射、化学分析、MLA等分析手段,对高磷鲕状赤铁矿石的化学组成、矿物组成、矿物嵌布及鲕粒特征进行了详细研究.结果表明:矿石中的铁主要赋存于赤铁矿和褐铁矿中,主要脉石矿物为石英、鲕绿泥石和胶磷矿.矿石矿物组成复杂,赤铁矿通常与石英、鲕绿泥石、胶磷矿和黏土矿物层层环状包裹形成鲕粒.鲕粒可分为富铁鲕粒和贫铁鲕粒,其粒度主要为01～05mm.此研究结果为该铁矿资源的合理开发利用提供了依据.     

攀西微细粒钛铁矿工艺矿物学特征

以传统工艺矿物学研究方法为基础,结合化学分析、XRD,SEM及MLA等手段,对微细粒钛铁矿物料的化学组成、矿物组成、粒度分布、矿物嵌布特征进行了研究,在此基础上,对物料分选特性进行了讨论分析.研究结果表明:物料中67.04%的有价元素Ti赋存在钛铁矿中,脉石矿物主要为钛辉石、绿泥石和长石;物料中-19μm粒级产率达74.33%,其中各矿物粒度分布差别较大,有用矿物粒度较脉石矿物细;钛铁矿矿物单体解离度为90.43%,与钛辉石紧密连生.该研究结果为攀西微细粒钛铁矿物料的高效回收提供了依据.     

鞍山式赤铁矿石球磨磨矿动力学研究

应用MATLAB软件对鞍山式赤铁矿磨矿瞬时速度进行研究.矿料在球磨过程中经历"粗粒级快速碎磨-中粒级动态碎磨-中粒级单一碎磨"三个固有阶段.0.043~0.031 mm粒级比0.105~0.043 mm粒级更早进入动态碎磨状态,容易出现细粒级过粉碎.与圆锥破碎机产品相比,高压辊磨机产品在磨矿中各阶段的转折时间显著缩短,但会更早出现细粒级过粉碎.生产中通过提高高压辊磨机产品的入磨量来缩短球磨时间,在提高选厂的处理能力的同时减弱排矿产品细粒级过粉碎.     

紫金山铜金矿石高压辊磨产品特性研究

针对紫金山铜金矿石,开展了不同破碎方式下产品的粒度特性、裂纹性质、比表面积、孔体积和相对可磨度研究.结果表明,与常规破碎方式相比,经高压辊磨机粉碎后物料的中值直径更小,粒度分布更均匀,细粒级含量多;高压辊磨机在辊面压力为3.5 MPa时粉碎后物料的比表面积和孔体积为2.544 m~2·g~(-1)和11 mm~3·g~(-1),比常规破碎产品分别提高了12.36%和22%;高压辊磨机在辊面压力为5.5 MPa时粉碎后物料的比表面积和孔体积分别为2.568 m~2·g~(-1)和13 mm3·g~(-1),比常规破碎产品分别提高了13.42%和33%,表明高压辊磨机粉碎物料粒度细、颗粒裂纹更多,且高压辊磨机粉碎后物料由于裂纹丰富,故更易磨.     

Influence of microwave treatment on grinding and dissociation characteristics of vanadium titano-magnetite

The effect of microwave treatment on the grinding and dissociation characteristics of vanadium titano-magnetite(VTM) ore were investigated using scanning electron microscopy(SEM), nitrogen absorption measurements, particle size distribution measurements, X-ray diffraction(XRD) analysis, Fourier transform infrared(FT-IR) spectroscopic analysis, and magnetic separation. SEM analysis showed that microfractures appeared in the microwave-treated VTM, which is attributed to the microwaves' selective heating characteristic and the differential expansion between minerals and gangues. Nitrogen absorption showed that the microfractures were more pronounced when the microwave heating time was increased. Particle size distribution analysis showed that microwave treatment could improve the grindability of the VTM, thus increasing the weight percent of the fine-ground product. The increase in grindability was more significant with prolonged heating time. Moreover, the particle size distribution of the fine-ground product changed only slightly after the microwave treatment. XRD analysis showed that the crystallinity of the microwave-treated VTM increased with increasing microwave heating time. The magnetic separation tests revealed that the separation efficiency increased as a result of the intergranular fractures generated by microwave treatment. The Fe grade of the magnetic fraction of microwave-treated VTM was 1.72% higher than that of the raw ore. We concluded that the microwave treatment was beneficial, especially for the mineral processing characteristics.     

致密砂岩储层黏土矿物晶间孔隙特征及其对物性影响的研究——以鄂尔多斯盆地延长组长6油层组为例

针对致密砂岩储层黏土矿物晶间孔隙定量表征不足的问题,以扫描电子显微镜图像和EDS能谱分析资料为基础,研究鄂尔多斯盆地延长组长6油层组黏土矿物及晶间孔隙的发育特征,将晶间孔参数定量化,对不同类型黏土矿物晶间孔进行定性与定量结合表征。在此基础上,根据矿物含量计算不同类型黏土矿物对储层孔隙度的贡献,探究其对致密砂岩储层物性参数的影响机制。结果表明,不同黏土矿物的发育特征及晶间孔特征有较大的差异;黏土矿物的孔喉和面孔率大小趋势为伊蒙混层>绿泥石>伊利石,类圆状孔隙和孔隙缩小型喉道发育较广泛;黏土矿物发育特征和孔隙结构是储层物性及剩余油分布的主要影响因素。