砂岩铀矿CO_2+O_2地浸初期流场模拟及水化学验证

以新疆某砂岩型铀矿床"六注两抽"的地浸单元为研究对象,采用数值模拟与水化学分析相结合的方法,对CO_2+O_2中性地浸初期流场形成进程及其与溶质运移的关系进行了研究。结果表明,在以抽孔和注孔连线为轴线的纺锤形地浸流场中,地浸溶液前锋用时15d抵达抽液孔。SO_4~(2-)和HCO_3~-浓度变化对地浸初期前锋溶液渗流的反应灵敏而精准,是判断CO_2+O_2中性地浸最初阶段溶液前锋运移理想的天然示踪剂。地浸初期Ca~(2+)、Mg~(2+)的碳酸盐都处于过饱和状态,其运移滞后于溶液渗流并与pH的变化密切同步。渗流模拟、水文地球化学模式计算结果以及实际水化学监测数据之间存在良好的互证性,这些方法的综合应用可使地浸流场分析更为客观和可靠。     

基于渗流-化学-应力多场耦合的砂岩型铀矿CO2+O2地浸开采的数值模拟

为探明不同影响因素对CO2+O2地浸采铀效果的影响规律和影响机理，首先建立了适合CO2+O2地浸的渗流-化学-应力多场耦合数值模型，其次，结合实际现场工况，开展了注液速率、渗透率、O2配加浓度、HCO3－配加浓度和铀矿石平均品位对CO2+O2地浸采铀影响的数值模拟研究。研究表明：CO2+O2地浸过程中，抽液井铀浓度呈现“缓慢上升-快速上升-缓慢下降-趋于稳定”的阶段性变化趋势；矿层渗透率、铀矿石平均品位、O2配加浓度、HCO3－配加浓度与抽液井铀浓度呈现线性正相关关系，溶浸液的注入速率与抽液井铀浓度呈现线性负相关关系；CO2+O2地浸过程中应该选择初始渗透率大且铀品位高的矿层，同时应该适当加大O2和HCO3-的配加浓度，并控制好溶浸液注入速率，可实现铀资源的高效开采。本研究对CO2+O2地浸矿层的选择和地浸工艺的优化具有重要的指导意义。     

巴彦乌拉铀矿床精细三维地质建模

地浸采铀是一种通过溶浸液与砂岩矿层中含铀矿物发生溶解反应的矿石原位开采方法,厘清矿层及矿层上覆下伏含水层三维结构,对提高地浸采铀效率具有重要意义。在资料收集的基础上,结合测井数据,采用地质统计学方法,对地浸采区地层及矿层进行精细刻画,建立了相应三维地质模型,根据模型模拟结果分析了含矿含水层的空间结构特征。结果表明,含矿含水层主要岩性为粗砂岩;含矿含水层各种岩性孔隙连通性较好,透水岩性分布较均匀;采区地层倾向大致为325°,倾角为6.76°。顶部隔水层厚度呈南部和中部较厚、北部和西部较薄的特点,发育7个隔水顶板天窗;矿层贴近隔水底板,厚度由北部向各个方向逐渐减薄,矿层厚度与含矿含水层厚度呈正相关。三维地质结构模型的构建完整、直观地展示了巴彦乌拉铀矿C12采区地层、岩体的三维空间分布特征,可以为进一步开展地浸采铀数值模拟研究提供科学依据。     

改善地浸采矿岩层渗透性的裂缝爆破模拟试验

本文对地浸采矿法作了简要介绍。以模拟试验为基础,研究了小药量多次扩裂爆破的效果。多次爆破增加了岩层裂缝,提高了溶浸效果,对扩裂原理进行了分析。     

酸法地浸采铀多井系统中渗透系数时空演化模拟

为了解酸法地浸采铀过程中含矿含水层渗透系数时空演化规律,通过数值模拟的方法建立了由两组五点型地浸抽注井构成的二维反应动力学模型,模拟酸法地浸采铀中孔隙度-渗透系数时空演化过程,探讨含矿含水层渗透系数时空演化规律。模拟结束时模拟区域内渗透系数区间为[5.37 m/d, 14.7 m/d]。通过渗透系数时间演化结果可知,在渗流作用和化学反应前锋不断向抽液孔推进,渗透系数发生变化的区域随时间不断增大,模拟区域内渗透系数区间值随时间不断增大,模拟结束时6个注液孔周围的渗透系数演化情况差异较小;矿层内渗透系数大于初始值的范围为注液孔中心相距约3 m（占抽注半径1/10）处的圆柱体内,渗透系数最小值出现在与注液孔中心相距约5.66 m处的圆周上,含矿层内大部分区域的渗透系数均小于初始值,根据模拟结果渗透系数最小值可能出现在与注液孔距离抽注半径的1/6~1/5区域内。      

氧化亚铁硫杆菌对硫铁矿和含铜硫铁矿浸矿动力学研究

研究了氧化亚铁硫杆菌炭１＃菌株在炭窑口硫铁矿和含铜硫铁矿上的氧化反应，测定了细菌在矿石上的附着量，建立了一个描述细菌生长和矿物溶浸的动力学模型，由实验数据及文献数据确定模型参数，采用龙格－库塔法对模型进行数值求解，结果表明，模型计算值与实验数据吻合良好，细菌对炭窑口硫铁矿的溶浸主要为直接作用，对含铜硫铁矿的溶浸主要为间接作用。     

燃气-蒸汽联合循环余热锅炉研究综述

余热锅炉(HRSG)是燃气-蒸汽联合循环机组里的主要机组之一,实现了能量的梯级利用,在机组中发挥着不可替代的作用,因此,对余热锅炉开展深入的研究迫在眉睫。目前主要通过数值模拟和实验研究两种研究方法对余热锅炉进行相关的研究,包括利用数值模拟来计算出余热锅炉的温度场和流场特性并根据模拟结果进行优化;利用实验方法来研究余热锅炉内部换热管束的热力和阻力特性。本文从数值模拟和实验方法两个研究手段入手,对关于余热锅炉的相关研究进行综述。     

地浸采铀用流体控制剂的合成及影响因素

针对地浸铀矿层的非均质性特点,研究了以部分水解聚丙烯酰胺和柠檬酸铝为原料合成的流体控制剂在地浸矿层中的成胶性能。通过分析交联剂的不同配比及浓度、聚合物的相对分子质量及浓度、模拟地下水矿化度等对流体控制剂成胶性能的影响,确定流体控制剂最优合成条件,保证其有效交联形成弱凝胶。     

粉末压制过程数值模拟的研究现状及展望

数值模拟技术成为粉末压制过程研究和应用的有效手段。综述了粉末压制过程数值模拟的力学建模方法及典型屈服模型、材料参数(杨氏模量、泊松比、流动应力)模型等,并对该领域涉及的常用软件,如MSC.Marc、ABAQUS、DEFORM和ANSYS等,进行了详细比较。基于这些研究现状,对数值模拟在粉末冶金领域的发展趋势做出了展望,指出建立更精确的适用于粉体的数学模型,加强三维模拟和多场耦合技术,软件二次开发,提高数值模拟的精确性、实用性是未来的主要发展方向。     

和睦山铁矿通风网络数值模拟及验证

文中主要通过数值模拟和实验验证相结合的方法对和睦山铁矿通风网络进行了研究．数值模拟部分,基于Fluent流体模拟软件,采用标准方程湍流模型和标准SIMPLE算法对通风网络进行数值模拟分析;通风系统测定过程中,使用JFY4通风参数测试仪对每个测点进行了风速、风量、温度、湿度、大气压力5项参数的测定;通过对比数值模拟结果和实际测量结果,表明采用Fluent流体模拟软件对井下风流进行数值模拟是可行的．此次通风网络的研究可以为后续进一步的全面系统优化研究提供基础．同时对于卿．阶段的捅厥【系统调站有一穷曲指导佑硐     

CO2+O2地浸采铀中CaCO3沉淀堵塞条件模拟

CO2+O2地浸工艺是我国第三代铀矿采冶技术,地浸过程中溶浸液与含矿层矿物反应后,在将铀从矿石中浸出的同时,由于地下水矿化度增高又会产生化学沉淀,导致含矿层堵塞。CaCO3沉淀是CO2+O2地浸采铀过程中含矿层堵塞的重要原因。根据内蒙古纳岭沟铀矿CO2+O2浸铀过程中浸出液化学成分数据,通过水文地球化学模拟,对含矿层堵塞的水文地球化学条件进行了系统研究。结果表明,CaCO3沉淀是造成CO2+O2地浸中含矿层化学堵塞的重要原因。当溶浸液pH>6.5时,CaCO3将发生沉淀,溶浸液的pH、HCO3-浓度、Ca2+浓度是影响CaCO3沉淀的主要因素,过高的pH与HCO3-浓度、Ca2+浓度都会造成CaCO3沉淀的产生。根据模拟结果获得了不产生CaCO3沉淀条件下pH、HCO3-浓度、Ca2+浓度三者之间的关系,并由此认为,维持溶浸液较低的Ca2+浓度与较低的pH是预防与缓解CaCO3沉淀堵塞的有效途径。     

中国铀矿采冶回顾与展望

中国铀矿包括火山岩型、花岗岩型、碳硅泥岩型、砂岩型和煤岩型等多种类型。铀矿采冶始于20世纪50年代,早期以火山岩型和煤岩型铀矿常规地下开采为主,部分埋藏较浅的矿床则以露天开采的方式进行;铀的提取采用破磨搅拌浸出或堆浸工艺。20世纪90年代以来逐步向砂岩铀矿开采转型,以采冶一体的原地浸出方式进行开采和铀的提取,按浸出剂的不同主要分为酸法、碱法、中性(CO_2+O_2)等工艺,其中酸法和中性浸出工艺在中国应用最为广泛。近年来微生物浸出技术在铀矿堆浸和地浸方面均有所突破,部分实现工业应用。清洁、高效和数字赋能是铀矿采冶发展的主要趋势,建设绿色、高效、智能的铀矿大基地也正在成为中国天然铀产业高质量发展的新动能。     

地浸采铀工艺分类方法的探讨

随着地浸技术的发展,一些新工艺很难简单地用传统的酸、碱分类方法进行界定,出现工艺归类与地浸实际工作状态不一致的现象,也造成了技术交流的不便。在综述目前主要地浸工艺及其铀迁移原理的基础上,对地浸采铀工艺分类方法进行了探讨,提出了分别以地浸工作液pH和浸出铀的迁移形式为依据的分类方法。     

基于PHT3D软件的酸法地浸采铀过程模拟探讨

运用反应运移模拟软件PHT3D建立酸法地浸采铀一维模型,阐明强酸低含氧情况下地浸采铀过程中铀水解与迁移的时空演化规律。模拟结果表明,铀矿溶解后,四价铀最多,六价铀次之;矿层水溶液的pe(电位)和pH在时间上的变化与各个液相主要组分的浓度变化相关,pe和pH变化曲线的交点为液相主要组分浓度显著变化的起点;铀矿不仅会溶解也伴随着铀矿微量生成的现象,且溶解沉淀的量与位置有关。     

电渗析法分离铀矿浆中的铀

采用电渗析法分离铀浸出矿浆中的铀,研究了电渗析法分离铀浸出矿浆中铀的分离富集率,验证电渗析法分离铀浸出矿浆中铀的可行性,并通过模拟试验探寻各条件对电渗析法处理能力及电耗的影响。试验结果表明：电压的提高同时会提高处理能力但是耗电量随之增加;操作温度的提高可以降低电耗及提高处理能力。用电渗析法分离铀矿浆中的铀,流程简单且无需使用任何的化学试剂,该方法可适用于铀浸出矿浆的固液分离,为铀浸出矿浆分离提供新思路。     

某砂铀矿地浸单元酸浸初期溶质运移与溶液渗流关系

采用水文化学分析及数值模拟方法,对新疆某砂岩铀矿地浸单元酸法地浸初期SO_4~(2-)、H~+、Ca~(2+)等主要溶质离子的运移与溶液渗流之间的关系进行了探讨。SO_4~(2-)前锋用时8d运移至抽孔,40d后抽、注液SO_4~(2-)浓度开始同幅变化,表明大部分溶液已渗流至抽孔,根据渗流模拟计算,在流向抽液孔的溶液中,最快的可在5~6d抵达,40d时83%的溶液抵达;H~+在水岩作用过程中被部分消耗,其前锋21d运移抽液孔,而由H~+溶蚀出来的Ca~(2+)、Mg~(2+)则与SO_4~(2-)同步运移;66d地浸流场达到H~+的补给与消耗平衡,表明绝大部分溶液已经达到抽液孔,而根据计算,这一比例已经达到94%。水文化学分析与水动力计算结果吻合。     

酸法浸铀过程中Fe3+与浸出铀之间关系的数值模拟

为探究酸法地浸过程中Fe³⁺作为氧化剂时铀的浸出情况,通过使用模拟软件PHREEQE建立模型,观察浸出液各组分的浓度及迁移变化,揭示氧化剂Fe³⁺与浸出铀之间的关系。结果表明：作为氧化剂的Fe³⁺促使铀矿的溶解及Fe²⁺的出现,随着铀的浸出结束,Fe³⁺的浓度趋于稳定;且铀矿的溶解速率与Fe³⁺、Fe²⁺的增长速率密切相关。Fe³⁺的浓度增长变快时,Fe²⁺的浓度增长及铀矿的溶解也加快;随着铀矿的溶解速率降为零后,Fe²⁺的增长速率也趋近于零,氧化剂Fe³⁺的增长速率也降为零。     

含夹层砂岩铀矿床可浸出资源量计算及储层改造影响分析

鄂尔多斯某砂岩铀矿床含矿层中钙质夹层的铀矿品位高、夹层厚度大,是否考虑钙质夹层对于计算整个矿层的储量和可浸出资源量影响显著。基于试验井测井解释资料,描述了含钙质夹层铀矿床矿层特征,识别了钙质夹层主要测井响应特征,通过线性插值方法,计算了铀矿层的储量。结果显示,钙质夹层储量占总储量的25.2%。结合柱浸试验和岩心样品试验数据,构建了含夹层砂岩型铀矿床可浸出资源量计算方法,应用结果表明,中性浸出条件下,在不考虑夹层时,该单元可浸出资源量为16 978 kg。考虑夹层的储量及CO₂增渗效果时,可浸出资源量为17 210 kg,较不考虑夹层时提高了1.36%,其中钙质夹层中铀矿浸出率为2.37%。定量考虑了多种增渗技术对可浸出性的影响,酸法和超声波增渗技术约能分别提高钙质夹层浸出率到7.84%和9.42%,该单元可浸出资源量较不考虑夹层时分别提高了4.51%和5.43%。理想条件下爆破增渗可实现钙质夹层的最大化开采,但会抑制常规矿层的高效浸出。研究表明,含夹层铀矿床中钙质夹层的铀矿能否有效浸出对总浸出量影响较大,对夹层采取一定的矿层增渗技术可显著提高浸出量。