基于Visual MODFLOW的地下水数值模拟在地浸采铀中的应用

建立铀矿山水文地质数学模拟模型,运用国际通用的可视化标准软件Visual MODFLOW对研究区地下水进行数值模拟计算和预测,对模型进行识别及检验之后,调整了钻孔的抽注液量,优化了井场设计,提高了采铀效率。

地浸采铀工艺中电潜泵内流场数值模拟研究

电潜泵是我国地浸采铀工艺中实现浸出液有效提升的主要装备,但目前针对介质举升状态下电潜泵水力部件内部流场作用机制的研究较少。试验以叶轮-导叶内部结构为研究对象,应用CFD方法对介质流动特性开展非定常分析,研究了叶轮和叶轮出口段内部的压力脉动变化规律,并利用瞬态流场数据对叶轮截面压力流场进行动模态分解(DMD)与压力流场重构,揭示了介质举升状态下由动静干涉引起的压力脉动周期性变化规律与动静部件距离对动静干涉强度的影响规律。结果表明,叶片通过频率值与快速傅里叶变换(FFT)频率值基本一致。试验结果可对减少由压力脉动引发的泵体无效震动、优化电潜泵水力部件结构参数和提升系统效率提供一定理论参考。

鄂尔多斯某砂岩铀矿试验开采过程中地下水流场时空特征

砂岩型铀矿原地浸出过程中,需要向含矿含水层注入溶浸液,抽取含铀地下水,创造一个人工局部流场。该流场控制溶浸液迁移和溶浸范围,因此掌握地下水流场特征有利于地浸采铀井场工艺调控。以鄂尔多斯盆地某地浸铀矿山一个试验开采区为例,分析80口生产井工作8年的地下水流场的时空特征,可以得出:1)在研究区中,30个抽注单元抽液流量总体上约等于注液流量,抽注基本平衡。2)C8-1单元抽水能力最大,水位最低。研究区内水位在1186~1344 m,水流方向主要是由注水井流向相邻抽水井。3)C7-10单元抽井与左上角注井井距过大,造成抽注井之间出现溶浸死角。4)如果各抽注单元流量均衡,各抽注井距相差不大,抽注单元易形成流速适中的流场,溶浸死角较小;如果井场中各井抽或注流量差异大,易形成溶浸死角,且不合理的井距会增加溶浸死角的范围。

过滤器布置方案对地浸采铀浸出效果的影响分析

本文以有效对流体积、有效对流矿体体积比、有效浸出矿体体积比、浸出对流体积比4种地浸采铀流场特征参数为计算分析依据,建立了一套地浸采铀流场定量化分析评价方法。基于该方法,针对内蒙古某地浸采铀矿山,开展了过滤器布置方案对地浸采铀浸出效果的影响分析,并为现场钻孔施工推荐了最优过滤器设计方案。研究结果表明:采用地浸采铀流场特征参数的定量化分析评价方法,可以对不同过滤器设计方案下的有效对流体积、有效浸出体积、浸出剂利用率等进行定量分析;各过滤器布置方案量化对比后发现,长过滤器方案形成的流场范围更大,过滤器长度大于5 m时,增加单位长度带来的增益效果降低;过滤器安装位置对有效对流体积和有效浸出体积影响明显,短过滤器方案(2.5 m)宜采用中心布置,长过滤器方案(5 m、10 m)宜采用错位布置;方案2的特征参数表现较好,为最优过滤器设计方案,在现场应用后,提高了采区抽注液量与铀浓度,更科学有效地指导了地浸采铀井场的工程设计。

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。

地浸采铀渗流弥散场特征分析及应用(待续)

应用地下水模拟软件,对地浸采铀井场的水动力渗流场和溶质弥散迁移场进行了量化分析研究。将渗流场分为若干特征区域,定义了粒子渗流域平垂面特征参数、地下水对地浸流场稀释率、注孔流量贡献值等特征参数,同时根据各抽孔的稀释量变化对地浸流场进行了周期划分。在地层均质性、抽注流量、井距、过滤器安放位置及过滤器长度等不同因素影响下,建立内蒙古某地浸井场的水动力及溶质弥散迁移模型,并以这些特征参数为指标对井场进行了量化比较。

某地浸采铀条件试验酸化前后同源示踪对比试验模拟分析

在某地浸采铀条件试验现场微酸酸化前后开展2次同源4元素示踪对比试验,通过构建酸化前后不同的溶质迁移模型,量化计算分析酸化对浸出的影响。模拟结果表明:地浸采铀条件试验采场酸化后,粒子有效对流域面积和溶浸范围分别比未酸化地层提高3.5和3.2倍;微酸酸化有利于提高地浸采铀效率。

地浸采铀渗流弥散场特征分析及应用(续完)

应用地下水模拟软件,对地浸采铀井场的水动力渗流场和溶质弥散迁移场进行了量化分析研究。将渗流场分为若干特征区域,定义了粒子渗流域平垂面特征参数、地下水对地浸流场稀释率、注孔流量贡献值等特征参数,同时根据各抽孔的稀释量变化对地浸流场进行了周期划分。在地层均质性、抽注流量、井距、过滤器安放位置及过滤器长度等不同因素影响下,建立内蒙古某地浸井场的水动力及溶质弥散迁移模型,并以这些特征参数为指标对井场进行了量化比较。

某地浸铀矿山开采条件下地下水流场特征分析

分析地浸铀矿山抽液井地下水位动态变化规律和矿山地下水流场特征对铀资源可持续利用和矿山生产实践具有重要意义。基于抽液井地下水位连续自动监测数据,直观揭示了地下水埋深动态变化特征,并利用Pearson相关系数分析了抽液井地下水位埋深与抽液量的动态响应关系。研究表明,开采条件下抽液井地下水位埋深低于初始水位埋深,并与抽液量呈显著正相关关系;地下水流场分布特征与采区抽注活动密切相关,形成了以井场为中心的区域降落漏斗;井场范围内地下水流场分别形成了以注液井和抽液井为中心的突起和凹陷。