Efecto de los ciclos de congelación-descongelación y humectación-secado en la conductividad hidráulica de los relaves modificados
Autores: Meng, Longlong; Xia, Liangxiong; Xia, Min; Nie, Shaokai; Chen, Jiakai; Wang, Wenyuan; Du, Aifang; Guo, Haowen; Bate, Bate
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los relaves mineros han demostrado ser viables como la capa de grano fino en una estructura de barrera capilar para controlar el drenaje ácido de minas en una economía circular. Sus conductividades hidráulicas saturadas bajo ciclos de humedecimiento-secado y ciclos de congelación-descongelación permanecen inexploradas. En este estudio, se utilizaron relaves modificados con una relación de peso de 95:5 (relaves/arcilla de hidrodesulfurización (HDS) de tratamiento de aguas residuales) y un contenido de agua inicial del 12%. Se midió la conductividad de los especímenes después de hasta 15 ciclos de humedecimiento-secado, cada uno con una duración de 24 horas, con una temperatura de secado de 105 grados C. La conductividad para los ciclos de humedecimiento-secado disminuyó de 3.9 x 10 m/s a 9.5 x 10 m/s en los primeros tres ciclos y luego se estabilizó en los ciclos de humedecimiento-secado subsiguientes (es decir, 5.7 x 10 m/s-6.3 x 10 m/s). El aumento de partículas finas debido a la ruptura de partículas es el mecanismo principal para esta tendencia. Además, la migración de finos y su deposición preferencial cerca del área de garganta de poro también pueden promover esta tendencia decreciente a través del encogimiento y potencialmente el taponamiento de las gargantas de poro. Esto podría explicarse por el movimiento del menisco, el aumento de salinidad y, posteriormente, el encogimiento de la capa difusa eléctrica durante el ciclo de secado. Se probaron especímenes similares para medir la conductividad bajo hasta 15 ciclos de congelación-descongelación con temperaturas oscilando entre -20 grados C y 20 grados C en intervalos de 12 horas. En comparación con el espécimen no tratado (es decir, 3.8 x 10 m/s), la conductividad después de tres ciclos de congelación-descongelación disminuyó en un 77.6% (es decir, 8.5 x 10 m/s) y luego permaneció casi sin cambios (es decir, 5.6 x 10 m/s-8.9 x 10 m/s) en los ciclos de congelación-descongelación subsiguientes. El aumento del contenido de grano fino (es decir, 3.1%) puede utilizarse para explicar la tendencia decreciente. Además, la migración de finos hacia el área de garganta de poro, impulsada por el avance y retroceso de los frentes de lentes de hielo y la posterior deposición en la garganta de poro, también puede contribuir a esta tendencia.
Descripción
Los relaves mineros han demostrado ser viables como la capa de grano fino en una estructura de barrera capilar para controlar el drenaje ácido de minas en una economía circular. Sus conductividades hidráulicas saturadas bajo ciclos de humedecimiento-secado y ciclos de congelación-descongelación permanecen inexploradas. En este estudio, se utilizaron relaves modificados con una relación de peso de 95:5 (relaves/arcilla de hidrodesulfurización (HDS) de tratamiento de aguas residuales) y un contenido de agua inicial del 12%. Se midió la conductividad de los especímenes después de hasta 15 ciclos de humedecimiento-secado, cada uno con una duración de 24 horas, con una temperatura de secado de 105 grados C. La conductividad para los ciclos de humedecimiento-secado disminuyó de 3.9 x 10 m/s a 9.5 x 10 m/s en los primeros tres ciclos y luego se estabilizó en los ciclos de humedecimiento-secado subsiguientes (es decir, 5.7 x 10 m/s-6.3 x 10 m/s). El aumento de partículas finas debido a la ruptura de partículas es el mecanismo principal para esta tendencia. Además, la migración de finos y su deposición preferencial cerca del área de garganta de poro también pueden promover esta tendencia decreciente a través del encogimiento y potencialmente el taponamiento de las gargantas de poro. Esto podría explicarse por el movimiento del menisco, el aumento de salinidad y, posteriormente, el encogimiento de la capa difusa eléctrica durante el ciclo de secado. Se probaron especímenes similares para medir la conductividad bajo hasta 15 ciclos de congelación-descongelación con temperaturas oscilando entre -20 grados C y 20 grados C en intervalos de 12 horas. En comparación con el espécimen no tratado (es decir, 3.8 x 10 m/s), la conductividad después de tres ciclos de congelación-descongelación disminuyó en un 77.6% (es decir, 8.5 x 10 m/s) y luego permaneció casi sin cambios (es decir, 5.6 x 10 m/s-8.9 x 10 m/s) en los ciclos de congelación-descongelación subsiguientes. El aumento del contenido de grano fino (es decir, 3.1%) puede utilizarse para explicar la tendencia decreciente. Además, la migración de finos hacia el área de garganta de poro, impulsada por el avance y retroceso de los frentes de lentes de hielo y la posterior deposición en la garganta de poro, también puede contribuir a esta tendencia.