堆浸水力学研究前沿:结构表征与模型仿真

随着堆浸提铜工艺的推广,堆浸理论研究不断推进。渗流传质作为堆浸水力学过程的主线,是影响矿物浸出速度的关键。当前,矿堆水力学研究的前沿主要集中在矿堆散体结构表征及堆浸渗流传质过程的模拟。首先介绍以CT技术和计算机图像处理技术为核心的矿堆结构表征研究进展,分析这一技术在矿堆结构表征上的局限;其次阐述堆浸水力学过程仿真的发展,分析传统模型存在的问题,着重介绍孔隙尺度堆浸模型的种类和特征,认为孔隙尺度模型是实现堆浸过程精细化、机制透明化的发展趋势。

方柱浸铜试验研究及其数值分析

设计了方柱浸试验以探究滴灌式堆浸的可行性。试验矿样为含铜1.46%的羊拉铜矿,在柱浸试验中定期监测了渗流速度和压力值,同时运用Eviews和Matlab软件进行矿柱渗透性系数变化趋势的分析模拟。结果表明:矿物含泥特性对矿柱渗透性有较大影响,尤其是浸矿初期影响显著;沉淀物的阻塞对矿柱渗透性影响不显著。

基于CT图像的矿石颗粒堆积体孔隙结构三维量化表征和分析（英文）

研究基于图像分析的矿石颗粒堆积体孔隙结构三维量化表征的方法和过程。利用X线CT技术分别获取由1～2、2～3、3～4、4～5、5～6、6～7、7～8、8～9、9～10mm的矿石颗粒构成的单粒径堆积体的断层图像，基于Matlab自行开发了三维重构及图像分析程序，计算并分析体孔隙率、孔隙尺寸分布以及孔隙连通度3个参数。结果表明，颗粒堆积体的体孔隙率、平均孔隙尺寸和有效孔隙尺寸（d50）随着颗粒粒径的增大而增加，孔隙尺寸服从对数正态分布或正态分布，基于聚类标记算法得到的孔隙连通度也大致随着颗粒粒径的增大而增加。

外加电场对细粒散体浸堆渗透性的影响

基于电渗理论,提出利用外加直流电场强化细粒散体浸堆中溶浸液渗流的方法,通过实验研究与机理分析探讨电场作用对细粒散体渗透特性的影响。结果表明:电场作用能够降低双电层厚度,使渗流通道的截面积增加,溶液渗流阻力降低,溶浸液的渗流速度增大;其次,电场对颗粒微孔隙间及渗流盲区的毛细水起到电渗驱动作用,促进不动液的流动;浸堆的渗透系数随着电场强度的增大先增加后降低,高电场强度下容易发生电解现象及电渗固结现象,存在能够使渗流系数达到极值的最优电场强度;颗粒粒径越小,最优电场强度越低,浸堆的导电能力就越好,电场作用对浸堆的渗透性影响越明显,渗透系数的增加幅度随着颗粒粒径的减小呈指数增加趋势。

铜矿浸出试验研究及影响因素分析

在室内摇瓶试验的基础上,基于均匀设计的试验方案,利用马克威分析系统及EViews软件回归分析了铜矿浸出率与各影响因素之间的关系,其相关度排序为:液固比(39.2%)>酸度(28.2%)>温度(9.0%)>搅拌时间(7.9%)>搅拌速度(6.9%)。通过均匀设计软件对试验进行优化,得到该试验各因素的最优条件和铜的浸出率最大值:当酸度为60 g/L,液固比为5∶1,温度为80℃,搅拌时间为180 min,搅拌速度为195 r/min时,最大浸出率值为60%。将这一结论应用于羊拉铜矿氧化矿的实际浸铜工程,其浸出率可以达到80.1%。

Orthogonal design and numerical simulation of room and pillar configurations in fractured stopes

Room and pillar sizes are key factors for safe mining and ore recovery in open-stope mining.To investigate the influence of room and pillar configurations on stope stability in highly fractured and weakened areas,an orthogonal design with two factors,three levels and nine runs was proposed,followed by three-dimensional numerical simulation using ANSYS and FLAC3 D.Results show that surface settlement after excavation is concentrically ringed,and increases with the decrease of pillar width and distances to stope gobs.In the meantime,the ore-control fault at the ore-rock boundary and the fractured argillaceous dolomite with intercalated slate at the hanging wall deteriorate the roof settlement.Additionally,stope stability is challenged due to pillar rheological yield and stress concentration,and both are induced by redistribution of stress and plastic zones after mining.Following an objective function and a constraint function,room and pillar configuration with widths of 14 m and 16 m,respectively,is presented as the optimization for improving the ore recovery rate while maintaining a safe working environment.

基于图像处理的矿石颗粒三维微观孔隙结构演化

采用高精度显微CT技术及三维图像分析方法研究氧化铜矿石颗粒在酸浸前后内部微观孔隙结构特征及其演变,考察孔隙率、孔隙尺寸分布、孔隙连通度、孔隙分维等参数的变化规律.结果表明：酸浸后矿石颗粒的孔隙率明显增加,孔隙尺寸分布范围更广,出现一定比例的大孔隙,平均孔隙直径增加2~3倍;孔隙连通度在酸浸前基本为零,酸浸后明显增加,并在各方向上呈现空间变异性;孔隙分维数在浸出结束后也有所增大,且在一定范围内与孔隙率及平均孔隙直径呈指数增长关系.借助三维图像分析可实现矿石浸出过程中内部微观孔隙结构的定量描述,从而揭示矿石颗粒孔隙结构的演化规律.