原地溶浸开采中的多过程耦合作用与反应前锋运动:1.理论分析

原地溶浸开采受到孔隙介质中的流体流动、矿物溶解、水溶液组分扩散等多过程的耦合作用,其动力学过程可用溶解反应前锋运动来研究。从流体流动、溶解反应与扩散的耦合和反馈作用建立了反应前锋运动的动力学模型,分析了反应前锋的形态稳定性及其主要影响因素。流体流动与溶解反应的正反馈作用可导致复杂的反应前锋形态并对原地溶浸开采有重要影响。     

原地溶浸采矿的非线性耦合动力学

原地溶浸采矿受到孔隙介质中的流体流动、矿物溶解、水溶液组分扩散等多过程的耦合作用.本文从流体流动、溶解与沉淀反应、孔隙度和渗透率演化、质量输运的耦合与反馈作用建立原地溶浸采矿的多过程耦合与反馈的动力学模型,并编制了模拟程序.以硫酸和氧化剂作浸出剂的原地溶浸采铀为例,对地浸采矿动力学过程进行了数值模拟.地浸采矿中的反应前锋运动具有复杂的非线性特征,并影响了地浸采矿的生产效率和资源回收率.     

应用粒子示踪模拟技术确定地浸采铀溶浸范围

溶浸范围是铀矿地浸开采经济技术评价的重要考量要素之一。由于溶浸过程发生在地下矿层,溶浸范围的确定往往比较困难。本文以我国某砂岩铀矿地浸单元为例,根据研究区水文地质条件和实际地浸抽注液流量数据,运用地下水模拟软件Visual Modflow粒子示踪技术对溶浸液渗流路径和范围进行了模拟,模拟结果的示踪迹线指示出了溶浸液从注液孔进入矿层后的不同渗流方向、速度及运移路径,沿该迹线的溶浸液流量有所不同,对抽液总流量的贡献率也不同。按贡献率大小从低到高剔除占总贡献率5%的那些低效率的迹线,保留占总贡献率95%的迹线,以此圈定了该地浸条件下的有效溶浸范围,计算得出有效溶浸面积是钻孔所围几何面积的1.51倍。     

武山铜矿地下溶浸渗流数值模拟

根据达西定律 ,建立了风化矿体渗流的数值模型 ,并采用有限元方法求解。 1 8个矿体渗流计算模型分别考虑了不同注入形式、注入压力、矿岩渗透性、贮水系数对浸出的影响。通过计算分析 ,确定了原地浸出的钻孔布置参数、布液强度、作业制度及可能的渗漏情况。     

地浸采铀工艺数值模拟进展及电动地浸采铀工艺数值模型建立

为了将电动原地浸出(EK-ISL)技术更好地应用于低渗透性铀矿开采,提高低渗透性铀矿的浸出效率,需要借助数值模拟技术对其进行研究。从地浸采铀过程的物理化学行为出发,介绍了数值模拟技术对地浸采铀的推动作用,总结了地浸采铀模型的基本方程和求解方法,结合电动修复领域的相关数值模型分析了EK-ISL模型需要描述的关键过程,并在此基础上提出了初步的电动原地浸出采铀数值模型。     

帷幕注水地浸采铀三维地下水流数值模拟

在大量实测资料基础上,建立了新疆某铀矿床C10采区含矿含水层地下水流系统帷幕注水数值模型,模型总体相关系数达到0.82,较好地模拟了采区帷幕注水抬升含水层水位的水流状态。利用该模型对采区在开展抽注生产情况下含水层区域地下水位变化趋势进行预测。预测显示,在现有水力条件下,采区地浸生产钻孔设计为五点型,21个抽液孔33个注液孔,单孔抽液量为60m3/d,抽注孔间距为25m的井场排布时,采区外围8个帷幕孔进行帷幕注水抬升水位,单孔平均注液流量为115m3/d,1a内采区含水层地下水水位标高保持在1 210m以上,可维持井场正常抽注平衡。     

基于Visual MODFLOW的地下水数值模拟在地浸采铀中的应用

建立铀矿山水文地质数学模拟模型,运用国际通用的可视化标准软件Visual MODFLOW对研究区地下水进行数值模拟计算和预测,对模型进行识别及检验之后,调整了钻孔的抽注液量,优化了井场设计,提高了采铀效率。     

溶浸过程耦合机理及数值模拟分析

考虑堆浸过程中溶液流动和岩石骨架的弹性变形, 发展了一弹性变形模型。在常水头情况下, 用Comsol Multiphysics数值模拟软件求解相应的定解问题。数值模拟结果给出了浸出过程中矿堆内部的弹性变形规律, 以及溶剂浓度与溶质浓度的分布规律。     

某砂岩型铀矿地浸采铀试验溶浸液化学组分运移模拟

在砂岩型铀矿地浸采铀过程中,溶浸液一些化学组分进入含矿含水层,并在地浸结束后继续运移,从而可能给当地地下水环境造成影响。本文以某砂岩型铀矿床地浸采铀试验过程中NO3-离子的运移为例,运用计算机模拟技术,对地浸采铀过程中以及地浸结束后溶浸液化学组分的运移特征进行了研究。模拟结果表明,地浸期间NO3-向外的运移,基本可控制地浸块段周围20～30m的范围之内;地浸结束后,该离子在天然流场条件下,主要向下游方向弥散运移,弥散羽浓度中心运移缓慢,平均速度为0.014m/d,10年后羽缘仍在距离地浸块段130m范围以内,且其中心浓度从地浸结束时的256.9mg/L逐渐衰减至58.9mg/L。     

基于COMSOL-PHREEQC的CO2+O2地浸采铀反应运移数值模拟

铀资源是的世界上重要的战略资源,如何安全高效开发利用铀资源,对保障国家能源供应和国家战略安全意义重大。CO₂+O₂地浸采铀是砂岩型铀矿采冶的主要方式,研究CO₂+O₂溶浸过程中水动力场和化学场的耦合机制是预测地浸采铀过程中铀动态浸出的关键核心。以内蒙古某煤铀共存矿床为对象,通过COMSOL构建地浸过程中溶质运移的对流与弥散模型,通过PHREEQC构建砂岩型铀矿CO₂+O₂溶浸过程的热力学数据库,利用iCP平台(Interface COMSOL-PHREEQC)建立COMSOL-PHREEQC耦合框架的CO₂+O₂地浸采铀的反应运移数值模型,模拟了CO₂+O₂地浸过程中铀矿动态浸出过程。同时,基于参数敏感性分析定量比较了不同参数对铀浸出效果影响的重要性程度。研究结果表明,本模型能够模拟预测CO₂+O₂溶浸过程中铀的反应运移过程。...