堆浸工藝中礦巖散體介質(zhì)的滲透特性試驗(yàn)研究.pdf

1、堆浸技術(shù)因?yàn)槟茌^好回收礦產(chǎn)資源，且具有成本小、勞動(dòng)條件好，作業(yè)安全等顯著優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。堆浸工藝中，浸出過程是通過溶液在礦堆中的滲流來實(shí)現(xiàn)的，而礦堆的滲透性能又影響溶液的流動(dòng)速率和路徑，由此可見，礦堆的滲透性能對(duì)浸出效果起著重要作用。因此，論文結(jié)合“973計(jì)劃”項(xiàng)目課題(2004CB619206)《微生物浸出體系多因素強(qiáng)關(guān)聯(lián)》、“國家杰出青年科學(xué)基金”項(xiàng)目(50325414)《散體多相介質(zhì)中多級(jí)滲流傳質(zhì)的動(dòng)力學(xué)研究》以

2、及“國家創(chuàng)新群體基金”項(xiàng)目(50321402)《硫化礦生物提取的基礎(chǔ)研究》，對(duì)堆浸工藝中礦巖散體介質(zhì)的滲透特性進(jìn)行研究，具有重大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。論文主要完成的工作有： 在前人研究成果的基礎(chǔ)上，借鑒散體力學(xué)有關(guān)理論，從巖石破碎時(shí)的能量原理出發(fā)，結(jié)合對(duì)散體顆粒分布的統(tǒng)計(jì)分析，給出了粒徑的分布密度和分布函數(shù)，建立了散體粒徑的對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型，并求出了粒徑分布的統(tǒng)計(jì)特征，為進(jìn)一步研究散體物理力學(xué)特性提供了理論基礎(chǔ)。

3、從礦巖散體介質(zhì)的滲透特性出發(fā)，分析了堆浸工藝中溶浸液滲流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及應(yīng)力場變化對(duì)滲流場的影響機(jī)理，建立了有關(guān)各向異性散體中非穩(wěn)定滲流的偏微分方程，推導(dǎo)了滲流運(yùn)動(dòng)與散體孔隙比的變化關(guān)系，得出應(yīng)力場通過影響散體的體積應(yīng)變和孔隙率而影響散體的滲透率，從而最終影響滲流場的結(jié)論。 采用自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置對(duì)礦巖散體介質(zhì)的滲透特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，認(rèn)為礦巖散體介質(zhì)存在各向異性特征，探明了相關(guān)因素對(duì)滲透特性的影響規(guī)律，并得出在柱浸過程中滲透系數(shù)

4、會(huì)逐漸減小的結(jié)論，為工程應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。 分析了堆浸工藝中礦巖散體介質(zhì)孔隙發(fā)育的過程和機(jī)理，認(rèn)為孔隙發(fā)育過程可以分為初始階段和穩(wěn)定階段，并且在穩(wěn)定階段存在反應(yīng)一輸運(yùn)一力學(xué)的反饋?zhàn)饔?。基于孔隙中流體為穩(wěn)定流的前提下，提出了一種堆浸工藝中礦巖散體介質(zhì)孔隙發(fā)育的數(shù)學(xué)模型，該模型較好地反映了堆浸工藝中的流體流動(dòng)—化學(xué)反應(yīng)—形變過程。 針對(duì)堆浸現(xiàn)場情況，利用Fluent流體計(jì)算軟件對(duì)礦巖散體介質(zhì)中流體流動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬，