基于單軸測(cè)試法的硫化礦石結(jié)塊特性檢測(cè)

李孜軍，鄧艷星，陳占鋒，陽富強(qiáng)，劉輝

(中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙，410083)

基于單軸測(cè)試法的硫化礦石結(jié)塊特性檢測(cè)

李孜軍，鄧艷星，陳占鋒，陽富強(qiáng)，劉輝

(中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙，410083)

基于COSTT單軸測(cè)試法，提出一種改進(jìn)的用于檢測(cè)硫化礦石結(jié)塊特性的單軸測(cè)試法。采用該方法對(duì)冬瓜山銅礦硫化礦石試件施以不同荷載并設(shè)置對(duì)照組進(jìn)行比較。在恒溫恒濕條件下，用單軸測(cè)試儀測(cè)力環(huán)的變形值表示試件抗壓強(qiáng)度，并就礦石結(jié)塊特性與結(jié)塊時(shí)間及荷載關(guān)系進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明：當(dāng)結(jié)塊時(shí)間相同時(shí)，荷載越大，單軸測(cè)試儀測(cè)力環(huán)變形值越大，試件抗壓強(qiáng)度越高，即結(jié)塊強(qiáng)度越大；當(dāng)荷載相同時(shí)，結(jié)塊時(shí)間越長，測(cè)力環(huán)變形值越大，試件抗壓強(qiáng)度越高，即結(jié)塊強(qiáng)度越大；實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相吻合，證明了該方法應(yīng)用于檢測(cè)硫化礦石結(jié)塊特性的可行性。

單軸測(cè)試法；硫化礦石；結(jié)塊特性；壓力；檢測(cè)

礦石結(jié)塊是硫化礦開采中存在的嚴(yán)重問題之一，隨著自燃研究的逐漸成熟[1?4]，硫化礦石的結(jié)塊性成為威脅硫化礦安全生產(chǎn)與資源利用率的關(guān)鍵因素。采場(chǎng)爆堆一旦結(jié)塊將導(dǎo)致放礦、裝卸、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)困難，處理成本增加，最終使得具有結(jié)塊性的硫化礦石不能長時(shí)間存放，不利于礦石的開采、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)?。?duì)結(jié)塊礦石不及時(shí)處理會(huì)降低礦產(chǎn)資源利用率，造成資源浪費(fèi)，還可能導(dǎo)致自燃火災(zāi)，給采場(chǎng)充填帶來不利影響[5?8]。人們對(duì)結(jié)塊的研究目前大多集中于化工領(lǐng)域，如洗衣粉、化肥、食鹽、奶粉的結(jié)塊問題等，關(guān)于硫化礦石的結(jié)塊性的研究尚處于起步階段，可對(duì)照的資料較少，目前主要有吳萍等[9]通過鉬銅鉛鋅硫化礦脫鉛富硫新工藝解決結(jié)塊問題。結(jié)塊特性的測(cè)試方法主要有吹氣測(cè)定法[10]、旋風(fēng)黏度測(cè)試法、剪切力法、動(dòng)力學(xué)針刺法等[11]，側(cè)重對(duì)結(jié)塊的力學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定；唐云等[12]提出的快速測(cè)定法，著重從外觀檢查反映肥料結(jié)塊硬度。國外對(duì)研究結(jié)塊問題的研究最早可以追溯到20世紀(jì)60年代的Jenike測(cè)試法[13]，其思想是通過剪切單元應(yīng)力應(yīng)變得出流動(dòng)函數(shù)檢測(cè)結(jié)塊特性；近年來，R?ck等[13?15]提出的 COSTT(Consumer oriented solid transport technology)單軸測(cè)試法發(fā)展較成熟，適用于結(jié)塊壓力、時(shí)間、溫度、濕度等單因素分析，同時(shí)還可對(duì)各因素進(jìn)行耦合分析。影響結(jié)塊的因素有含水率、時(shí)間、溫度、濕度和壓力等，已有的研究多側(cè)重含水率、時(shí)間等因素，涉及壓力的研究較少，且已有的檢測(cè)方法對(duì)壓力的研究具有一定的局限性?；诖?，本文作者對(duì)現(xiàn)有的 COSTT單軸測(cè)試法加以改進(jìn)并應(yīng)用于采場(chǎng)礦石爆堆氧化結(jié)塊研究，以期為解決礦石氧化的結(jié)塊問題提供技術(shù)支持。

1 單軸測(cè)試法基本原理及改進(jìn)

1.1 基本原理與方法

單軸測(cè)試法是通過單軸測(cè)試儀測(cè)量試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。將試件放在測(cè)試儀上下壓板間，沿軸向加載直至試件破壞(剔除破壞應(yīng)力或荷載奇異試件)，測(cè)得其抗壓強(qiáng)度qu，原理如圖1所示(圖中P為制樣時(shí)施加的初始荷載)。

Jenike法和COSTT測(cè)試法是2種常用的單軸測(cè)試法。Jenike法通過剪切實(shí)驗(yàn)(如圖2所示，A為試件橫截面積)建立流函數(shù)；由正應(yīng)力σ、剪應(yīng)力τ建立σ?τ曲線即屈服曲線，屈服半徑反映試件密度ρb。從圖2可見：隨著荷載的加大，密度增大，屈服曲線上升，出現(xiàn)峰值后應(yīng)力和密度達(dá)到穩(wěn)態(tài)而不再變化。COSTT單軸測(cè)試法則是先將試樣裝入壁面光滑圓柱筒內(nèi)，然后施加荷載制成密度為ρb的試件，并用 COSTT裝置[13?15]對(duì)試件加載直至破壞，從而測(cè)得抗壓強(qiáng)度qu?？梢钥闯?，COSTT單軸測(cè)試法檢測(cè)結(jié)塊特性無需求出流動(dòng)函數(shù)，只需采用光滑圓柱筒代替復(fù)雜的Jenike裝置[13?14]，而兩者所得屈服曲線一致。

圖2 Jenike法原理圖Fig.2 Schematic diagram of Jenike method

1.2 單軸測(cè)試法的改進(jìn)

COSTT測(cè)試法與 Jenike法實(shí)驗(yàn)效果相當(dāng)[13]，但前者簡單、易操作，故借鑒 COSTT測(cè)試法并加以改進(jìn)，檢測(cè)硫化礦石結(jié)塊特性，所得屈服曲線見圖3。

基于 COSTT測(cè)試裝置，采用供氧條件充足、透氣性能良好的硬薄紙筒代替多孔聚乙烯圓柱筒，制成內(nèi)徑為50 mm、高為100 mm的圓柱筒體。為了更接近礦山的溫度和濕度，將恒溫恒濕箱溫度設(shè)置為 45℃，濕度為90%。采用靈敏度高且易操作的單軸測(cè)試儀代替 COSTT測(cè)試裝置進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)，采用單軸測(cè)試儀的測(cè)力環(huán)變形值表示試件抗壓強(qiáng)度。測(cè)力環(huán)變形值越大，表明抗壓強(qiáng)度越高。

從圖3可以看出：改進(jìn)的單軸測(cè)試法其屈服曲線與COSTT測(cè)試法的相比，試件密度ρb和屈服應(yīng)力ρc略小。雖然裝置改進(jìn)后測(cè)得的試件密度和屈服應(yīng)力略小，但該裝置更為簡單有效，能夠達(dá)到快速測(cè)定的目的且可重復(fù)利用。

圖3 改進(jìn)的單軸測(cè)試法與COSTT測(cè)試法的屈服曲線Fig.3 Yield locus of improved uniaxial caking test and COSST

1.3 用于檢測(cè)硫化礦石結(jié)塊性的優(yōu)勢(shì)

單軸測(cè)試法多用于巖體力學(xué)、混凝土應(yīng)變軟化及土力學(xué)等方面[16?17]，但在顆粒物等散體和密實(shí)程度低的材料中應(yīng)用較少，尤其是對(duì)于硫化礦石結(jié)塊特性的研究更少。常規(guī)硫化礦石結(jié)塊特性實(shí)驗(yàn)研究多采用添加防結(jié)塊劑法，稱質(zhì)量與外觀觀察比較相結(jié)合，以結(jié)塊率表示結(jié)塊特性。單軸測(cè)試法從力學(xué)角度分析，以試件抗壓強(qiáng)度反映結(jié)塊程度。單軸測(cè)試法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加精確可靠，不僅可以測(cè)定屈服強(qiáng)度，還可以測(cè)定工程上更為關(guān)心的材料極限強(qiáng)度、應(yīng)變等力學(xué)參數(shù)；

(2) 與動(dòng)力針刺法、聲波檢測(cè)法相比，更直觀精確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果易于解釋，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通用性強(qiáng)；(3) 裝置簡單，易操作，成本低，可以重復(fù)使用；(4) 對(duì)于散體等密實(shí)程度低的材料，采用單軸測(cè)試法所得結(jié)果更接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)果。

2 硫化礦石結(jié)塊性檢測(cè)

2.1 概況

冬瓜山銅礦是國內(nèi)目前埋藏最深的特大型高硫銅礦，位于安徽省銅陵市，是銅陵有色控股公司的后續(xù)主力礦山。l# 礦體礦石儲(chǔ)量近1億t，占總儲(chǔ)量98%，銅儲(chǔ)量100萬t，儲(chǔ)存深度為?682～?1 000 m，礦體走向長1 810 m，水平投影寬204～882 m，礦體厚度30～50 m[18]。冬瓜山銅礦屬于典型高溫高硫礦，開采中的采場(chǎng)爆堆存在較高結(jié)塊性和危險(xiǎn)性；因此，對(duì)采場(chǎng)礦石爆堆氧化結(jié)塊進(jìn)行研究，保證冬瓜山銅礦正常生產(chǎn)安全，確保按時(shí)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)，及早開展冬瓜山銅礦采場(chǎng)爆堆結(jié)塊的關(guān)鍵特征參數(shù)及其控制技術(shù)，具有特別重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2 檢測(cè)流程

礦石采樣是硫化礦石結(jié)塊特性檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)，礦樣必須具有氧化性、易結(jié)塊性等特性。

采樣基本原則：采樣空間應(yīng)便于氧化結(jié)塊危險(xiǎn)性礦段的劃分；礦石類型具有代表性；礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造具有代表性；礦石含硫品位。本實(shí)驗(yàn)共采集14個(gè)礦樣，用破碎機(jī)多次分級(jí)破碎至粒徑在1 mm以下，再手工破碎至粒徑在0.8 mm以下，將礦樣與水按質(zhì)量比20:1混合均勻后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

(1) 制作好的礦樣裝入模具；

(2) 對(duì)每一裝入模具的礦樣施加初始荷載5.88 N，制成試件；

(3) 將試件分成5組，分別恒定加載0，2.94，5.88，8.82和11.76 N；

(4) 將各組恒定負(fù)載的試件置于恒溫恒濕箱中，按結(jié)塊時(shí)間1，2，3，4和5 d進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程控制；

(5) 在規(guī)定結(jié)塊時(shí)間內(nèi)，將相應(yīng)組試件取出，卸載、拆模，進(jìn)行單軸測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

制作試件時(shí)施加特定初始荷載，使其密實(shí)并保持表面平整；負(fù)載后置于恒溫恒濕箱內(nèi)，保證所有試件都處于等溫、等濕條件下，適宜的溫度和濕度是結(jié)塊的必要條件，同時(shí)也可縮短結(jié)塊周期。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)中試件破壞模式如圖4所示。從圖4可以看出：試件從端部開始破壞，裂隙沿斜面擴(kuò)展，屬于剪切破壞中的斜面破壞，此類破壞模式緣于試件抗剪強(qiáng)度低于抗壓強(qiáng)度；當(dāng)結(jié)塊時(shí)間相同時(shí)，結(jié)塊強(qiáng)度隨著荷載的變化而不同。用測(cè)力環(huán)變形值表征試件抗壓強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)精確到1 μm。以下列出其中3個(gè)礦樣(分別為 A，B和 C)的測(cè)試結(jié)果(見表 1～3，表中數(shù)據(jù)均為多次測(cè)量的平均值)。

表1 A礦樣在不同結(jié)塊時(shí)間和不同荷載下測(cè)力環(huán)的變形值Table 1 Yield value of different loadings for different caking time of sample A mm

表2 B礦樣在不同結(jié)塊時(shí)間和不同荷載下測(cè)力環(huán)的變形值Table 2 Yield value of different loadings for different caking time of sample B mm

圖4 試件破壞模式Fig.4 Failure models of samples

表3 C礦樣在不同結(jié)塊時(shí)間和不同荷載下測(cè)力環(huán)的變形值Table 3 Yield value of different loadings for different caking time of sample C mm

2.4 結(jié)果分析

以結(jié)塊時(shí)間和荷載兩因素分析，橫向比較各礦樣的結(jié)塊特性，對(duì)實(shí)驗(yàn)所得試件單軸極限變形值分類整理、統(tǒng)計(jì)，分別見圖5～10；以結(jié)塊時(shí)間為基準(zhǔn)，縱向比較各礦樣的結(jié)塊難易程度，見圖11和圖12。

圖5 A礦樣在同一時(shí)間的變形值與荷載的關(guān)系Fig.5 Relationship between yield locus and loading of sample A at the same time

圖6 B礦樣在同一時(shí)間的變形值與荷載的關(guān)系Fig.6 Relationship between yield locus and loading of sample B at the same time

圖7 C礦樣在同一時(shí)間的變形值與荷載的關(guān)系Fig.7 Relationship between yield locus and loading of sample C at the same time

圖8 A礦樣在同一荷載下變形值與時(shí)間的關(guān)系Fig.8 Relationship between yield locus and time for the same loading of sample A

圖9 B礦樣在同一荷載下變形值與時(shí)間的關(guān)系Fig.9 Relationship between yield locus and time for the same loading of sample B

圖10 C礦樣在同一荷載下變形值與時(shí)間的關(guān)系Fig.10 Relationship between yield locus and time for the same loading of sample C

圖11 結(jié)塊2 d時(shí)3種礦樣的抗壓變形值Fig.11 Yield locus of three samples for 2 d

圖12 結(jié)塊5 d時(shí)3種礦樣的抗壓變形值Fig.12 Yield locus of three samples for 5 d

圖5～7分別所示為結(jié)塊時(shí)間相同時(shí)，荷載對(duì)A，B和C 3種礦樣結(jié)塊強(qiáng)度的影響規(guī)律。從圖5～7可見：在外部荷載作用下，礦樣晶粒變形，顆粒間的接觸面積增加，容易發(fā)生結(jié)塊，時(shí)間越長結(jié)塊程度和強(qiáng)度就會(huì)增加。以礦樣A為例，結(jié)塊1～2 d，測(cè)力環(huán)變形值隨恒定荷載的變化不大，3～4 d變化相近，第5 d結(jié)塊強(qiáng)度趨于穩(wěn)定，受恒定荷載的影響波動(dòng)較小。在相同的結(jié)塊時(shí)間內(nèi)，對(duì)施加恒定荷載11.76 N的試件測(cè)試時(shí)，單軸測(cè)試儀的測(cè)力環(huán)變形值最大，恒定荷載為0 N時(shí)變形值最小。這表明結(jié)塊時(shí)間相同時(shí)，礦樣施加恒定荷載越大，測(cè)試時(shí)單軸測(cè)試儀的測(cè)力環(huán)變形值越大，即試件抗壓強(qiáng)度越高，3種礦樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均符合此規(guī)律，前4 d結(jié)塊強(qiáng)度遞增迅速，之后逐漸變緩，表明礦石結(jié)塊強(qiáng)度不會(huì)無限增加，在一定時(shí)間后趨于穩(wěn)定。

圖8～10分別所示為荷載相同時(shí)，結(jié)塊時(shí)間對(duì)A，B和C 3種礦樣結(jié)塊強(qiáng)度的影響規(guī)律。以礦樣A為例，無論恒定荷載，結(jié)塊 1～2 d，測(cè)力環(huán)的變形值增幅較小，結(jié)塊5 d試件的抗壓強(qiáng)度最大；恒定荷載相同條件下，對(duì)結(jié)塊5 d的試件測(cè)試時(shí)，單軸測(cè)試儀的測(cè)力環(huán)變形值最大，結(jié)塊1 d的變形值最小。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖表都表明：荷載相同時(shí)，結(jié)塊時(shí)間越長，單軸測(cè)試儀的測(cè)力環(huán)變形值越大，即試件抗壓強(qiáng)度越高。在允許誤差范圍內(nèi)各礦樣抗壓強(qiáng)度隨時(shí)間變化趨勢(shì)一致。

以結(jié)塊時(shí)間為尺度縱向比較各礦樣結(jié)塊特性。圖11和圖12所示分別以2 d和5 d比較3種礦樣結(jié)塊的難易程度，礦樣B最易結(jié)塊，礦樣C最不易結(jié)塊，礦樣A的結(jié)塊程度介于礦樣B和礦樣C的結(jié)塊程度之間。進(jìn)一步比較礦樣A和礦樣C可見：隨著荷載的增加，圖11中的曲線遞增過程中二者存在交叉點(diǎn)，而圖12中則無。其原因可能有2點(diǎn)：一是礦樣物理化學(xué)性質(zhì)不同，這是主要原因；二是實(shí)驗(yàn)誤差間接影響了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性?？傮w看來，礦樣 A比礦樣 C更易結(jié)塊。

分析結(jié)果與礦樣采場(chǎng)實(shí)際情況相吻合，充分證明了改進(jìn)的單軸測(cè)試法用于硫化礦石結(jié)塊特性檢測(cè)的可行性。

3 結(jié)論

(1) 單軸測(cè)試法適用于礦石結(jié)塊的單因素測(cè)定，如實(shí)驗(yàn)中的壓力、時(shí)間、溫度、濕度等，還可對(duì)各因素進(jìn)行耦合分析。用單軸測(cè)試儀測(cè)力環(huán)的變形值表征礦石結(jié)塊強(qiáng)度，可以橫向比較礦石結(jié)塊特性。

(2) 在供氧、溫度與濕度等不變情況下，對(duì)同一礦樣進(jìn)行單軸加載測(cè)試，結(jié)果表明：施加荷載越大，礦樣密實(shí)程度越高，結(jié)塊強(qiáng)度越大，與實(shí)際情況相吻合。在高溫高濕環(huán)境下的礦山開采中，大量硫化礦堆放產(chǎn)生高壓作用，晶體被迫緊密接觸，熱量難以散失，加劇氧化反應(yīng)進(jìn)程，此時(shí)，硫化礦物溶解度隨壓力增加而升高，在接觸點(diǎn)處形成微量的高濃度溶液。高濃度溶液流到空隙處，當(dāng)壓力和溶解度降低時(shí)，礦物質(zhì)將會(huì)重新結(jié)晶析出，晶體粘結(jié)在一起而結(jié)塊。

(3) 研發(fā)適合密實(shí)程度低材料的測(cè)試儀，使其既具有高靈敏度，又可以連續(xù)輸出試件變形過程圖像。這將成為未來單軸結(jié)塊加載測(cè)試研究的重點(diǎn)。

[1]吳超, 孟廷讓, 王坪龍, 等. 硫化礦石自燃的化學(xué)熱力學(xué)機(jī)理研究[J]. 中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 1994, 25(2):156?161.

WU Chao, MENG Ting-rang, WANG Ping-long, et al. Research on the chemical thermodynamics mechanism for the spontaneous combustion of sulphide ores[J]. Journal of Central South University of Technology: Natural Science, 1994, 25(2):156?161.

[2]李孜軍. 硫化礦石自燃機(jī)理及其預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 長沙:中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院, 2007: 1?10.

LI Zi-jun. Investigation on the mechanism of spontaneous combustion of sulphide ores and the key technologies for preventing fire[D]. Changsha: Central South University. School of Resource and Safety Engineering, 2007: 1?10.

[3]李孜軍, 古德生, 吳超. 高溫高硫礦床礦石自燃危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)[J]. 金屬礦山, 2004(5): 57?60.

LI Zi-jun, GU De-sheng, WU Chao. Dangerousness assessment of ore spontaneous combustion in high temperature high sulfur deposits[J]. Metal Mine, 2004(5): 57?60.

[4]周勃, 吳超, 李茂楠, 等. 硫化礦石預(yù)氧化前后自燃傾向性的比較研究[J]. 中國礦業(yè), 1998, 7(5): 77?79.

ZHOU Bo, WU Chao, LI Mao-nan, et al. A comparative study of the spontaneous combustion potential of sulfide ores before and after pre-oxidizing[J]. China Mining Magazine, 1998, 7(5):77?79.

[5]王坪龍. 硫化礦石自燃發(fā)火規(guī)律現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究[J]. 化工礦物與加工, 1999(5): 7?10.

WANG Ping-long. In site test and investigation on sulphide ore spontaneous ignition[J]. Industrial Mineral and Processing,1999(5): 7?10.

[6]李孜軍, 吳超, 周勃. 硫化礦石氧化性的實(shí)驗(yàn)室綜合評(píng)判[J].銅業(yè)工程, 2003(1): 40?43.

LI Zi-jun, WU Chao, ZHOU Bo. Laboratory comprehensive judgment of the oxidation of sulfide ores[J]. Copper Engineering,2003(1): 40?43.

[7]吳超, 孟廷讓. 高硫礦井內(nèi)因火災(zāi)防治理論與技術(shù)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社, 1995: 1?4.

WU Chao, MENG Ting-rang. Theory and technology for control of the mine spontaneous combustion of sulphide ores[M].Beijing: Metallurgical Industry Press, 1995: 1?4.

[8]仇勇海, 陳白珍. 水在金屬硫化礦體自燃中的作用[J]. 中國有色金屬學(xué)報(bào), 1996, 6(3): 5?10.

QIU Yong-hai, CHEN Bai-zhen. Role of water in spontaneous combustion of metallic ore body[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 1996, 6(3): 5?10.

[9]吳萍, 馬寵, 李華倫. 鉬銅鉛鋅硫化礦脫鉛富硫新工藝[J]. 礦產(chǎn)綜合利用, 2001(5): 13?16.

WU Ping, MA Chong, LI Hua-lun. A new technology for removing lead and concentrating sulfur from Mo-Cu-Pb-Zn sulfide concentrate[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2001(5): 13?16.

[10]詹世平, 劉華偉, 張欣華, 等. 用吹氣測(cè)定法研究脫脂乳粉的結(jié)塊特性[J]. 中國粉體技術(shù), 2007(3): 14?17.

ZHAN Shi-ping, LIU Hua-wei, ZHANG Xin-hua, et al. Study on caking characteristics of skim milk powder by blowing test[J].China Powder Science and Technology, 2007(3): 14?17.

[11]劉華煒. 脫脂乳粉結(jié)塊特性的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 大連: 大連理工大學(xué)流體與粉體工程開發(fā)設(shè)計(jì)所, 2006: 31?59.

LIU Hua-wei. Experimental study on the caking characteristics of the skim milk powder[D]. Dalian: Dalian University of Technology. R&D Institute of Fluid and Powder Engineering,2006: 31?59.

[12]唐云, 鄭世華, 杜廷軍, 等. 復(fù)混(合)肥料結(jié)塊率的快速測(cè)定方法[J]. 磷肥與復(fù)肥, 2005, 20(5): 55?56.

TANG Yun, ZHENG Shi-hua, DU Ting-jun, et al. Method for rapid determination of caking rate of com pound fertilizer[J].Phosphate & Compound Fertilizer, 2005, 20(5): 55?56.

[13]R?ck M, Ostendorf M, Schwedes J. Development of an uniaxial caking tester[J]. Chem Eng Technol, 2006, 29(6): 679?685.

[14]Weigl B, Pengiran Y, Feise H J, et al. Comparative testing of powder caking[J]. Chem Eng Technol, 2006, 29(6): 686?690.

[15]Beristain C I, Azuara E, Tsut-Tsuy T, et al. Effect of caking and stickiness on the retention of spray-dried encapsulated orange peel oil[J]. Science of Food and Agriculture, 2003, 83:1613?1616.

[16]朱曉紅, 劉東譯. 混凝土應(yīng)變軟化性能的單軸抗壓測(cè)試方法[J]. 水利水電快報(bào), 2001, 22(6): 9?12.

ZHU Xiao-hong, LIU Dong-yi. The uniaxial compression test method applied on the performance of concrete strain softening[J]. Express Water Resources & Hydropower Information, 2001, 22(6): 9?12.

[17]湯中斌, 徐緋, 李玉龍. MEMS材料力學(xué)性能的測(cè)試方法[J].機(jī)械強(qiáng)度, 2007, 29(3): 409?418.

TANG Zhong-bin, XU Fei, LI Yu-long. Determination of mechanical behavior of MEMS materials[J]. Journal of Mechanical Strength, 2007, 29(3): 409?418.

[18]郭立, 馬東霞, 吳愛祥, 等. 巖體力學(xué)參數(shù)靈敏度分析的正交有限元法[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2004, 35(1):138?141.

GUO Li, MA Dong-xia, WU Ai-xiang, et al. Sensitivity analysis of rock mass mechanics parameters by orthogonal finite-element approach[J]. Journal of Central South University: Science and Technology, 2004, 35(1): 138?141.

(編輯 楊幼平)

Caking properties detection of sulfide ores based on uniaxial test

LI Zi-jun, DENG Yan-xing, CHEN Zhan-feng, YANG Fu-qiang, LIU Hui

(School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Based on consumer oriented solid transport technology (COSST) uniaxial caking test, an improved uniaxial caking test was put forward to detect caking properties of sulfide ores. By setting contrasted groups, the experiment was made on sulfide ore samples from Dongguashan copper mine with different preliminary loads in a climatic chamber. The relationship among the caking properties, stress and time was gained, and compressive strength was also indicated by yield value of uniaxial test ring. The results show that during the same period of time, with higher preconsolidation loading, yield value of stress detected ring of uniaxial test increases, and compressive strength becomes larger, implying that caking intensity is at a higher pitch; under the same loading, with time being longer, yield locus is larger, and stress intensity is larger, displaying that caking intensity is more serious. The result is consistent with factual situation.Therefore, this improved caking test can be feasibly applied to characterize the caking properties of sulfide ores.

uniaxial test; sulfide ore; caking properties; stress; detection

TD985

A

1672?7207(2011)02?0427?07

2010?01?04；

2010?04?12

國家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAK04B03)；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51074181)

李孜軍(1967?)，男，湖南醴陵人，博士，副教授，從事安全與環(huán)保研究；電話：13787138619；E-mail：zijunli@mail.csu.edu.cn