离子型稀土矿二维多孔注液溶液渗流及稀土离子迁移规律研究

掌握离子型稀土矿原地浸矿溶液流动及稀土离子迁移规律是保证资源高效回收的关键。传统柱浸试验无法观察到多孔注液过程中溶液流动扩散及稀土离子迁移规律,基于此,设计了二维箱型浸矿模型,以质量分数2%的MgSO_(4)溶液为浸矿剂,开展多孔注液浸矿试验,结果表明:不同区域的浸出液体积、稀土离子浸出质量以及浸出速度不同,溶液入渗方式由自由入渗转为交汇入渗;注液孔正下方区域浸出液体积最大,交汇区次之,边界区最小;注液孔正下方区域稀土离子浸出几乎无拖尾现象,浸出速度最快,交汇区域次之,边界区域最慢;通过分析矿体各区域平均浸出稀土离子质量发现,稀土离子存在随溶液从注液中心向两侧迁移的行为,孔间交汇区浸出稀土离子质量最大,矿体边界区域次之,注液孔正下方区域浸出稀土离子质量最小。研究成果可为原地浸出注液方式优化提供参考。

渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的三轴力学特性及演变机制

为了明确渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的三轴力学特性及演变机制,对全尾砂胶结充填体开展了不同渗透水压作用下的三轴力学试验和扫描电镜试验,分析了渗透水压对全尾砂胶结充填体的三轴力学特性和微观结构特征的影响规律,并基于损伤理论和有效应力原理建立了渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的损伤本构模型。研究结果表明:随着渗透水压的增加,全尾砂胶结充填体峰值应力与弹性模量均呈线性减小趋势,且随着灰砂比的增加,渗透水压对峰值应力的弱化作用逐渐减弱,对弹性模量弱化作用逐渐增大;渗透水压会劣化全尾砂胶结充填体内部结构,加速微孔隙与微裂纹的产生与发展,全尾砂胶结充填体内部结构的分形维数随渗透水压增大而增大;通过试验数据对建立的渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的损伤本构模型进行验证,两者的应力-应变曲线较为吻合,表明建立的模型能较好地描述渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的三轴力学行为。研究结果可为富水矿山全尾砂胶结充填体三轴力学性能指标设计提供一定理论指导。

电场改善细粒级尾矿浸出渗透效果试验研究

基于变水头法,针对在电场作用下尾矿渗流体系的渗透性进行柱浸试验研究,研究电场作用下体系渗透效果的改善情况,考察电压与渗透系数变化的关系;通过施加脉冲电压进行渗流试验,研究电场对改善体系渗透效果的作用规律。研究结果表明:电场改变了体系双电层结构以及某些"盲区"结构,有利于渗流;电场促使离子加速运移带动渗流加速,电压越高,渗流速度越快,体系的渗透系数越大;电场作用过程中产生的气体积压在体系内部对渗流产生严重的影响;与加电前体系的渗透系数进行对比,在断电稳定后体系的渗透系数有很大提高,电渗固结作用改变了体系内部结构并在断电后被保持,渗透效果提高。

产氨菌化学诱变及浸出低品位铜矿试验研究

以碱性产氨菌Providencia Jat-1.为原始菌种,使用盐酸羟胺对其进行化学诱变,考察诱变前后细菌活性、形貌以及浸铜能力的变化。研究结果表明:盐酸羟胺的诱变作用提高细菌的活性以及浸铜能力。1.5%(质量分数)的盐酸羟胺为最佳诱变剂含量,在此条件下细菌的致死率为81.00%、正突变率为16.67%。与诱变前细菌相比,诱变后细菌生长到达稳定期时间缩短10 h,稳定期细菌浓度提高30.00%,产氨量提高17.60%,诱变后细菌尺寸与形状未发生变化,但其表面分泌物增多。使用诱变菌种浸出铜矿石,168 h后铜浸出率达58.52%,比诱变前细菌浸出率提高10.21%。浸出后矿石表面细颗粒矿物消失,矿石表面未形成结晶或沉淀,表面孔裂隙明显增多。

离子型稀土多孔注液湿润体单向交汇入渗特征及关系模型

离子型稀土矿主要采用原地浸矿法实施资源回收,合理设置注液孔网可有效提高浸矿均匀性和浸矿液渗流速度。而合理孔网参数设定与多孔注液入渗过程中湿润体和湿润峰变化特征密切相关。对不同间距单向交汇入渗试验和单孔入渗试验进行了对比和分析。结果表明:湿润体交汇前,两种试验的湿润峰运移曲线基本重合,湿润体形状近似为八分之一椭球体;湿润体交汇后,交汇处湿润峰比注液孔正下方湿润峰运移快,湿润体形状逐渐变成椭圆柱体,交汇作用明显加快注液孔正下方湿润峰的运移,提高浸矿速度和浸矿的均匀性。交汇处和注液孔正下方湿润峰运移距离与入渗时间的关系曲线符合幂函数变化规律。在入渗过程中,湿润体体积和累计入渗量有明显的线性关系,且注液孔间距越小,湿润体含水率越高。基于Green-Ampt模型和质量守恒定律推导了单向交汇入渗条件下湿润峰运移距离与入渗时间关系模型,模型与试验结果吻合度高。

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。

软弱破碎围岩运输巷道变形机理及修复支护

为解决井下软弱破碎围岩巷道的支护问题,以巴鲁巴铜矿580 m水平运输巷道为研究对象,对巷道稳定性进行监测,分析巷道的变形特征及其影响因素,认为应力集中、围岩软弱破碎、支护强度低以及水的影响是巷道变形的主要影响因素。对巷道变形机理进行研究,建立巷道力学模型,在此基础上结合现场实际提出"钢拱架+长锚索"联合支护方案。使用FLAC3D对修复前后巷道稳定性进行模拟分析。研究结果表明:修复后巷道应力集中区域远离巷道表面,巷道围岩塑性区域面积下降40%。对巷道进行修复并对其稳定性进行监测,60 d内巷道两帮最大收敛变形量为39 mm、顶板最大下沉量为50 mm,没有明显的底鼓发生,巷道变形得到有效控制。

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。

溶液对斑岩铜矿废石的浸蚀机理及其力学特性

基于直接作用、间接作用、复合作用3种传统微生物浸矿机制,结合堆浸体系内细菌种类(吸附细菌、游离细菌)、废石结构、Fe3+迁移特征,提出直接间接作用和间接接触间接作用微生物浸蚀机制,探讨浸出过程废石力学损伤机理;将溶液对废石的生化侵蚀划分为溶蚀、沉淀胶结、结晶膨胀3个阶段,分析不同阶段废石力学性质的变化趋势。研究结果表明:废石在酸性溶液中浸泡45 d后的破裂裂纹比未浸泡、浸泡15 d、浸泡30 d的废石要复杂、曲折;浸泡45 d后,废石黏聚力降低87.7%,废石破坏时的剪应力和正应力均降低一半;浸泡后废石表面铜矿物等物质被溶解,表面微裂隙及孔洞得到进一步发育和扩展。

生物浸矿技术研究现状

生物浸出具有环境污染小、成本低等优点,已被广泛应用到冶金领域。总结了硫化矿和非硫化矿生物浸出所涉及的4类微生物,及其工业应用和研究结果,探讨了4类微生物浸矿工艺中存在的问题并提出了解决方法,展望了微生物浸出技术未来的发展方向。

表面活性剂对铜矿石堆浸渗透性的影响

为解决高含泥矿石渗透性差和浸出率低的问题,根据固体表面物理化学和多孔介质中渗流力学对表面活性剂强化渗流的机理进行分析,并在浸出液中加入阴离子表面活性剂进行柱浸试验。研究结果表明:表面活性剂主要通过改变矿石润湿性、降低浸出液黏度、吸附在矿石表面和增强渗透作用4个方面改善矿堆渗透性能;添加表面活性剂改善浸柱渗透性效果明显,在浸出后期渗透系数达到了对照组的2倍;添加表面活性剂使矿石的浸出率提高8.4%。此外,添加表面活性剂使溶浸液的表面张力降低50%。

高含泥碱性氧化铜矿堆浸渗透性影响因素分析

为了探寻影响浸堆渗透性的重要因素,对羊拉铜矿堆浸进行了一系列实验研究。采用变水头渗透实验的方法,系统研究了不同矿石粒度及不同压实度条件下矿样渗透系数的变化规律。通过硫酸浸出实验证实了堆场矿样不同粒径组合时渗透系数随浸出时间增加呈减小趋势。实验结果表明,水洗入堆矿的级配特征优于原矿,其渗透系数也大幅度提高。随着压实度的增加,样品的渗透系数急剧降低。化学堵塞对浸堆渗透性影响较大,必须采用添加化学剂来降低化学堵塞的可能性。

基于颗粒群组构特性的氧化铜矿柱浸渗流行为分析

以高含泥氧化铜矿为研究对象,针对3种不同组构的颗粒群开展柱浸试验研究,揭示顺、逆流渗流条件下不同粒群结构对矿样渗透性及浸出率的影响规律,提出氧化铜石堆浸的最优颗粒群结构。实验结果表明:颗粒群组构特性的差异主要表现在孔隙率和孔隙分布特征的不同。粒间孔隙的分形特性说明,孔隙分布分维数越小,表明孔隙率越小,颗粒聚集体之间也越紧密,颗粒群的渗透率也越小。在相同酸液环境下,顺流浸矿时矿样的渗透性及铜浸出率均比逆流浸矿时的差。3组矿样的渗透性由大到小依次为B,C和A,而铜浸出率由大到小依次为C,B和A。工程应用表明,C型粒群结构的氧化铜矿石在堆浸生产中具有良好的渗透性和铜浸出率。

防垢剂对复杂氧化铜矿堆浸的影响

为探明复杂氧化铜矿酸法堆浸过程中防垢剂的种类及其添加量、复配比例对改善矿堆渗透效果的影响,分别进行了单因素条件试验和复配摇瓶试验。结果表明:防垢剂质量浓度在200mg/L左右时,防垢效果最佳;结垢随浸出剂酸度的降低可以得到控制,酸度对结垢的影响大于防垢剂浓度的影响;有机膦酸类防垢剂对复配防垢剂的整体效果起主导作用;通过复配虽然不能进一步提高共聚物类防垢剂的防垢效果,但是效果较弱的有机膦酸类的防垢效果可以得到提高,提高的程度取决于复配防垢剂中共聚物类所占的比例。

基于Origin的溶浸浸出率预测模型研究

溶浸浸出率预测的准确程度对于应用溶浸采矿技术的矿山设计、生产和研究具有重要的指导意义。采用Origin软件对铜尾矿摇瓶浸出和铀矿石堆浸的浸出率进行模拟和预测。先根据矿石浸出率的变化规律,选取不同的数学模型,再采用该模型对浸出率原始数据进行模拟,对未来数据进行预测。预测结果表明,不同数学模型对溶浸浸出率的预测效果不同,模型(2)更适合溶浸浸出率的长期预测。

卢安夏铜矿缓倾斜矿体开采技术研究与发展

针对卢安夏矿带陡倾角区矿体已开采完毕,所剩缓倾角矿体产状复杂、岩石条件差,属于典型难采矿体,尝试过多种采矿方法,均未收到理想效果的难题。介绍了缓倾斜矿体开采中使用过的几种采矿方法,并分析了采矿过程中存在的主要问题及原因,结合当前国内外缓倾斜矿体开采技术的现状,提出了实现卢安夏缓倾斜矿安全高效两点建议:改进支护手段以保证工程稳定、革新采矿方法以改善经济指标。

矿样粒级对稀土离子反吸附影响研究

在离子型稀土矿原地浸矿过程中,交换出的稀土离子会再次被矿石颗粒吸附。为研究矿样粒级对稀土离子反吸附的影响,以4种粒级(-0.5、0.5~1、1~2、2~3 mm)稀土矿样为研究对象,以质量浓度分别为0.6 g/L的Y^(3+)(钇离子)和5 g/L的(NH4)2SO4混合溶液为试验溶液,开展了液固比为1∶1的柱浸试验,分析了溶液在不同粒级矿柱内渗流过程中Y^(3+)的反吸附行为规律,结果表明,粒级越小,溶液渗流越均匀,穿透时间越长,浸出液中Y^(3+)质量浓度变化越小,Y^(3+)峰值质量浓度越小,峰宽越窄,Y^(3+)反吸附质量越大;通过对比不同粒级矿柱上、中、下位置矿样中Y^(3+)反吸附质量发现,沿溶液渗流方向Y^(3+)反吸附质量逐渐减小,且粒级越小,变化幅度越大。

巴鲁巴铜矿节理裂隙调查及岩体质量评价

为了掌握巴鲁巴铜矿矿岩节理裂隙分布情况及矿岩稳定性,为采场结构参数与支护技术优化提供依据,采用详细测线法进行节理裂隙调查统计。借助CSIR地质力学分类方法,依据调查结果、矿区地应力测量和矿岩岩石力学性质试验结果对节理裂隙的统计及其与地下巷道、采场围岩稳定性的关系进行了分析。对矿区分布的主要岩组进行岩体质量分级评价,结果表明巴鲁巴铜矿节理裂隙十分发育,岩体质量中-良,井巷工程需要加强支护。

境外某残采矿山采矿方法的研究

Baluba铜矿是一座开采近40 a的老矿山,由于矿体缓薄、形态多变,导致开采难度大。通过分析该矿历史上的采矿技术资料,总结了以往各采矿方法的优缺点,针对矿山不同区域、不同产状的矿体,提出了6种适用性较强的采矿方法。基于模糊综合评判法,建立采矿方案综合评价指标体系,对井下五类矿体进行采矿方案优选。生产实践表明,依据矿体的产状划分东采区矿块,分别配置最佳采矿方法,不仅降低了采切工程量,而且保障了矿山安全高效运行。

铜矿石柱浸过程中颗粒群的收缩变形研究

根据酸浸前后铜矿石颗粒间结构的几何差异,讨论了矿石颗粒群酸浸过程中细观结构的变化,分析了细观结构参数变化规律及收缩变形机制。结果表明,颗粒群柱浸后的收缩变形是浸出过程中颗粒形态、孔隙及连接形式等细观结构参数相互关联变化的结果,这些变化是在多次自组织过程中完成的;当某一特征参数的改变起主导作用时,整个颗粒群细观结构也随之作出响应,最后导致铜浸出率发生变化。