堆浸过程中溶质运移机制及影响因素

针对堆浸溶质运移过程的复杂性和多变性,以揭示溶质运移规律为目的,首先通过对其运移机制进行探讨,并基于矿堆理想渗流假设给出溶质运移均匀流模型,同时考虑矿堆内可流动溶液和不可流动溶液区的作用及其相互影响,建立溶质迁移流动-不流动模型.采用标记物穿透曲线法,进行溶质运移室内管柱实验,主要研究矿石粒径和喷淋强度对溶质运移规律的影响.研究结果表明;大粒径矿样的孔隙直径和孔隙率均比较大,可流动溶液在大孔隙的传导作用而快速流出,因此,溶质初期浓度升高相对较快;而小粒径矿石比表面积大,不可流动溶液比率大,溶质须通过分子扩散运移进入不可流动溶液区,因此,其浓度上升速度较缓;矿堆内不流动溶液是影响溶质运移规律的主要因素,因此,可通过控制矿石颗粒级配和喷淋强度以优化溶质运移过程.     

电场对尾矿浸出过程中溶质迁移规律的影响

为探究外加直流电场对堆浸过程溶质迁移规律的影响,利用标记物穿透曲线法,以Na+为示踪剂,进行尾矿堆浸体系溶质运移管柱实验.研究结果表明:电场作用加快了浸出体系被溶质穿透的进程;施加电场后浸柱各高度尾矿样中的Na+质量浓度明显增大,同时,尾矿样中Na+质量浓度随着电场强度的增大而增大;在浸柱高度方向上,Na+质量浓度随深...     

水平管间溴化锂溶液滴状降膜流动分析

对溴化锂溶液在水平管间的实际液滴流动过程进行了记录分析,以改进目前滴状降膜吸收数值模型中的理想化球形液滴假设.使用高速摄像机,对16 mm管间距下溴化锂溶液滴状流动过程进行了拍摄.采用图像边缘识别技术、样条拟合和二维曲线旋转积分方法,得到了液滴表面积和体积关于时间的变化关系.根据液滴的发展特点,将管间液滴形成划分为悬垂拉伸、不稳定液柱和破裂降落3个阶段,据此提出了不同溶液流量下液滴形成的预测模型.管间液滴表面积和体积发展的预测曲线与实测结果吻合较好.该模型可以在滴状降膜传热传质数值计算中得到应用.     

溶液电位及堆结构影响次生硫化铜矿生物堆浸的动力学

基于堆中溶液Fe3+与Fe2+的浓度比、颗粒空隙度、颗粒半径与各化学反应组分对次生硫化铜矿生物堆浸的影响,建立堆浸过程硫化矿细菌氧化反应速率动力学模型。计算与实验结果表明:模型仿真结果与实际结果较符合;堆浸过程次生硫化铜矿(辉铜矿)的氧化分为2个阶段,其中,辉铜矿反应步骤Ⅰ受溶液Fe3+浓度控制,随着Fe3+浓度增加,反应速率加快;反应步骤Ⅱ较反应步骤Ⅰ慢,为浸出反应的限制性步骤,Fe3+与Fe2+的浓度比是影响该反应步骤的关键因素。由于受扩散的限制,反应物颗粒粒径的增大导致浸出速率下降,但粒径过小时浸出率提高不明显。当喷淋强度由3.47/(m2.h)增加到69.00/(m2.h)时,浸出率逐渐下降,说明喷淋强度过大时,造成空隙间流体与颗粒孔道流体间界面剪切力过大,不利于物质传输与交换;当堆过高时,堆中离子的传输受阻,不利于次生硫化铜矿的浸出。     

考虑多重流动机制各向异性的页岩气运移数值模拟

为研究多重流动机制各向异性对页岩气运移的影响,基于Biot线弹性孔隙介质模型,考虑黏性流动、气体流动动态效应和表面吸附扩散等流动机制的各向异性,采用各向同性应力依赖模型,建立流-固耦合的视渗透率模型,对应力约束边界条件下的页岩气运移过程进行数值模拟,定量分析流动各向异性对页岩气运移的影响。结果表明各种流动机制的各向异性均对页岩气运移有显著影响：固有渗透率各向异性可明显改变页岩气运移开始时间和流通量大小,其影响随页岩储层渗透率增加而放大;当固有渗透率较小时,动态效应各向异性会削弱气体流动的动态效应,对页岩气运移开始时间和流通量的影响十分显著,但在固有渗透率较大时其影响可以忽略;表面吸附扩散各向异性的影响与固有渗透率各向异性相似。准确评估页岩气的运移能力和产能应考虑运移过程中的流动各向异性。     

多孔介质双分子反应溶质运移实验与模拟研究

多孔介质中化学作用对溶质运移具有重要影响.为了揭示反应性溶质运移机理,保持多孔介质不变,以胺和1,2-萘醌-4-磺酸钠双分子化学反应为例,分别开展了非反应及反应条件下不同流速溶质运移实验和数值模拟研究.主要结论如下:①改进的反应性对流弥散模型能模拟双分子反应中溶质运移行为;模型可行,具有较高的精度;0.4mL/s和0.8mL/s流速下生成物峰值浓度相对误差分别为1.2%及0.8%.②利用对流弥散模型可以评估非反应物运移弥散系数,可为反应性溶质运移弥散系数识别提供技术参考.③随流量增大,模型参数m减小,而β0则增大;此外,同一物质在保持相同流量下,作为反应物出现时,其弥散系数略高于非反应物质的弥散系数,其作用机理有待进一步研究.     

含锂赤泥在硫酸铵溶液中的浸出行为及机理

对赤泥在硫酸铵溶液中的浸出行为进行研究,在热力学分析的基础上,系统考察浸出温度、硫酸铵浓度、时间以及液固比对赤泥中锂、钠、钾浸出率的影响,并通过浸出前后物相和形貌的变化对其浸出机理进行探讨。研究结果表明：升高温度、硫酸铵浓度和延长时间有助于锂的浸出,而温度过高会降低锂的浸出率;在温度为270℃,时间为60 min,硫酸铵质量浓度为200 g/L,液固比为10:1的条件下,锂、钠、钾的浸出率分别为65.07%,95.97%和28.62%;赤泥在硫酸铵溶液中浸出锂、钠、钾的机理可能是离子置换。     

溶质在土壤中的渗流建模与数值仿真

针对液态溶质在土壤中的渗流问题,利用数学模型描述了符合达西定律的二维非稳定渗流,并运用有限体积法对该模型进行了数值求解.得出了给定渗流场不同渗透系数、单位贮藏量下的水头、渗流量的变化规律,模拟了液态溶质在土壤中的渗流过程.通过对计算结果的可视化处理、比较分析,发现渗透系数、单位贮藏量等因素对液态溶质在土壤中的运移都有不同程度的影响,渗透系数越小,液态溶质运移速度越慢;单位贮存量越小,液态溶质运移速度越快;反之亦然.     

裂隙介质溶质运移模型的数值模拟

考虑裂隙介质中溶质运移问题的数学模型,建立离散的广义差分格式,给出不同的裂隙介质阻滞系数下的数值算例,并将数值解与解析解进行比较;比较结果表明:利用所建广义差分格式求解裂隙介质中的溶质运移问题是可靠的,且该格式具有稳定性和可实用性,可以用来数值模拟更加复杂的裂隙介质中溶质运移的物理过程.     

方柱浸过程溶质运移及其数值分析

通过室内试验与数值模拟对方柱浸铜过程中溶质运移的规律进行了研究.柱浸试验以含铜品位1.25％的羊拉铜矿2.372kg为例,在截面为6×6cm2高60cm(实际装矿高度为48cm)的方形浸出柱内经过28d浸出.试验过程中对Cu浸出率进行了测量,同时运用Eviews和Matlab软件进行Cu浸出率变化趋势的拟合.     

排土场浸出过程中的渗流规律

在多孔介质地下水动力学的基础上, 分析溶浸液在浸堆内的渗流状态, 并提出渗流状态判据、各自状态下的渗流速度与水力梯度基本关系式. 根据潜水层完整井流公式, 推导不同流态下势函数与水力压头的关系式, 并建立各自的势函数积分表达式. 针对管注法浸出钻孔工程的典型布孔型式, 抽象出最基本的抽注单元, 并研究不同流态下各个抽注单元的单位面积浸出液总量公式, 分析浸堆渗流规律. 研究结果表明： 溶浸液在浸堆中的渗流规律不完全符合达西定律, 浸堆单位面积上的流量与注抽液孔内水力压头平方或立方差成正比, 随着孔径的增大而上升, 与两孔之间的距离的平方成反比;直线二点形钻孔布置方式的浸堆单位面积流量最大, 而三角形的渗流量最小, 直线三点形的渗流量介于两者之间.     

Unsaturated flow and solute transport in a porous column using spherical ore particles

This paper dealt with the development of a two-dimensional (2D) mathematical model for column leaching and confirmed the important simulation parameters through experiment. The unsaturated state of the variably saturated flow column and the solute transport of copper ions were studied during leaching. The fluid flow problem was handled using the Richards equation on the premise of an ambient pressure column air, where the van Genuchten formulas were applied to define the nonlinear relationships of pressure head with the retention and permeability properties. The ore column permeability test gave a varied hydraulic conductivity, which was analyzed in the model. In the solute transport problem, the copper ion concentration was solved using the advection-diffusion-reaction equation whose reaction term was determined by the joint analysis of experimental copper leaching rate and the shrinking core model. Particle- and column-scale leaching tests were carried out to illustrate the difference and connection of copper extraction in both processes. This fluid flow and solute transport coupled model was determined through the finite element method using the numerical simulation software, COMSOL Multiphysics.     

土壤中溶质运移的两区模型及准解析解

给出了非均质土壤中考虑水动力弥散尺度效应的一维溶质运移两区模型。在初始浓度为零，半无限一维空间内常数通量边界条件下，推导出了可动区溶质浓度分布Cm(x,t)和不动区溶质浓度分布Cim(x,t)的准解析表达式。     

类砂岩型矿石浸出液质量浓度混沌时序重构与浸矿周期预测

以河砂、水泥和盐为原料制作类砂岩型矿石试件,采用水浸的方式对不同品位矿石进行浸矿试验,对浸出液质量浓度进行监测. 考察了浸出液质量浓度和浸出率随浸矿时间演变规律;将浸出液质量浓度时间序列进行相空间重构,用混沌理论揭示了不同品位矿石浸出液质量浓度在相空间中相点距演化规律;利用灰色理论,建立了浸出液质量浓度相点距演化预测模型,确定合理的浸矿周期. 研究发现:浸出液质量浓度表现出混沌特性,对其进行相空间重构处理后,细微变化特征得以放大,内部规律得以充分展现;不同品位矿石表现出不同的非线性动力学行为;利用基于相空间重构的残差修正灰色模型预测了浸矿周期,为溶浸采矿理论与技术提供了一种新的研究和探讨方法.     

浸出过程中矿石颗粒表面微孔裂隙演化规律

为揭示矿石表面微孔裂隙在溶浸液作用下的响应机制,以羊拉碱性氧化铜矿堆浸为工程背景,借助光学显微镜和扫描电镜开展浸出前后矿石表面微形貌演化试验研究,在微孔裂隙发育特征研究的基础上,分析酸浸环境下矿石表面微形貌损伤机制.根据分形几何理论,对矿石表面微孔裂隙演化规律进行分形描述.研究表明:随着浸出时间增加,孔隙分形维数和孔隙率变大,裂隙信息维数也变大,证明可用分形维和信息维表征不同浸出阶段矿石表面不均匀性和复杂程度.同时,Ca,S及Fe等元素会形成结晶物沉淀填充在矿石微裂纹、细微孔隙及晶粒表面,阻塞渗流通道,减缓微孔裂隙进一步扩展或延伸.     

含盐液体混合物的粘度——Ⅲ.水-有机溶剂-盐三元溶液粘度的拟二元溶质聚集模型

结合水溶液粘度的溶质聚集模型和拟二元方法,作者提出了一个适用于水-有机溶剂-盐三元溶液粘度关联的拟二元溶质聚集模型(PSAV),能够成功地应用于以盐饱和与不饱和水溶液粘度的关联,平均相对偏差约1.0%,比作者早先提出的拟二元局部组成模型(平均相对偏差为2～5%)有较大的改善。对于盐不饱和溶液,模型参数随浓度和温度呈有规律的变化。     

二元流动相液相色谱体系中一个新的三参数溶质保留方程

目的 建立一个新的描述溶质在二元流动相液相色谱体系中保留的三参数方程并以实验进行验证。方法 通过研究液相色谱体系中溶质分子和溶剂或稀释剂分子的相互作用，得到一个溶质在液相色谱体系中保留的三参数方程，并用不同极性的溶质分子的甲醇-水、乙腈-水和四氢呋喃-水反相色谱体系和极低流动相浓度下的正相色谱体系对此方程进行了验证。结果 在全浓度流动相范围内，实验数据均能用此方程良好描述，且保留方程中的3个参数与所研究的色谱体系的特征紧密相关。结论 所提出三参数溶质保留方程可以用来良好描述二元流动相液相色谱体系中溶质保留的实验结果。     

粗糙裂隙溶解过程反应性溶质运移特征

岩体裂隙中溶质运移受对流、扩散和水岩化学反应三种机制控制.分析了不同机制主导作用下，粗糙裂隙溶解过程中反应性溶质运移特征，并分析粗糙度的影响.研究结果显示，粗糙裂隙溶解过程存在4种类型，分别是均匀、非均匀、极度非均匀和均匀-非均匀溶解.其中对流占主导作用条件下，裂隙发生均匀溶解；化学反应占主导作用条件下，流体上游溶解速率高于下游.初始粗糙度对裂隙溶解过程也具有重要影响:初始粗糙度增大会使水岩化学反应速率增大，同时随着水岩反应的进行，裂隙溶解后粗糙度增大.