Simulation of coupled flowing-reaction-deformation with mass transfer in heap leaching processes

Governing equations for a fully coupled flowing-reaction-deformation behavior with mass transfer in heap leaching are developed. The model equations are solved using an explicit finite difference method under the conditions of invariable application rate and constant hydraulic head. The distribution of the degree of the saturation, as well as the distributions of the concentration of the reagent and the solute is given. A cubic relationship between the mineral recovery and the leaching duration is obtained based on the numerical results. The relationship can be used to predict the recovery percentage of the valuable metal.

Analysis of coupled flow-reaction with heat transfer in heap bioleaching processes

A mathematical model for heap bioleaching is developed to analyze heat transfer, oxygen flow, target ion distribution and oxidation leaching rate in the heap. The model equations are solved with Comsol Multiphysics software. Numerical simulation results show the following facts： Concentration of oxygen is relatively high along the boundary of the slope, and low in the center part where leaching rate is slow. Temper- ature is relatively low along the slope and reaches the highest along the bottom region near the slope, with difference being more than 6℃. Concentration of target mental ions is the highest in the bottom region near the slope. Oxidation leaching rate is relatively large in the bottom and slope part with a fast reaction rate, and small in the other part with low oxygen concentration.

Research on Effect of Heap Loading on Deformation and Mechanical Properties of Bridge Double Pile Foundation on Steep Slope

In order to analyze the deformation and stress characteristics of the pile foundation on the slope, this paper uses the finite element software Abaqus for numerical simulation. The displacement and stress data of pile under different working conditions (the combination of heap load and vertical load and horizontal load and inclined load) were collected;the distribution of pile displacement, axial force and bending moment were analyzed. Simulation results show that: slope top loading has little effect on vertical displacement; when the heap load exceeds 200 kPa, the horizontal displacement is greatly affected. Pile axial force decreases with pile burial depth;pile lateral resistance plays a more adequate role in the rock and soil layer. The bending moment of double pile foundation is positive at the top and negative at the bottom. Applied oblique load has obvious p-Δ effect.

植物修复模式对离子型稀土堆浸尾矿土壤入渗特性的影响

为了明确植物修复模式对离子型稀土堆浸尾矿土壤入渗特征的影响,以未治理的堆浸尾矿为对照(CK),设置堆浸尾矿种植皇竹草(T1)和堆浸尾矿种植脐橙(T2)2种植物修复模式,利用圆盘入渗仪观测各处理的土壤入渗特性,并分析其影响因素。结果表明:(1)不同处理下土壤有机质含量、容重、土壤含水量、砂粒和黏粒含量差异显著(P <0.05),2种植物修复堆浸尾矿的土壤有机质含量、黏粒含量显著高于未治理堆浸尾矿(P <0.05),而砂粒含量显著低于未治理堆浸尾矿(P <0.05);(2)与未治理堆浸尾矿相比,植物修复模式使土壤初始入渗率、稳定入渗率和累积入渗量下降82.0%~93.5%,稳定入渗时间约减少15 min;(3)初始入渗速率、稳定入渗速率与砂粒含量呈极显著指数正相关关系(P <0.01),稳定入渗时间与有机质含量和黏粒含量呈极显著幂函数负相关(P<0.01)。综上所述,赣南离子型稀土堆浸尾矿保水能力极差,采用植物修复模式可有效恢复土壤涵养水分的功能。

生产建设项目工程堆积体土壤侵蚀预测模型构建

为建立适用于我国不同区域生产建设项目工程堆积体土壤侵蚀预测模型,在通用土壤侵蚀模型(universal soil loss equation,USLE)框架下,室内概化模拟不同土壤质地、坡度坡长、砾石质量分数等工况下的工程堆积体,通过大量人工模拟降雨试验,修订模型各因子,构建工程堆积体土壤侵蚀量预测模型,并对其进行验证。研究明确工程堆积体标准小区及各因子定义及计算方法,提出采用土石质因子代替传统的土壤可蚀性因子以便更加符合工程堆积体实际,构建以幂函数计算的坡度、坡长因子,与砾石质量分数的指数函数计算的土石质因子和降雨侵蚀力因子相乘的工程堆积体侵蚀量预测模型。经率定与验证,模型预测效果良好(R2>0.8),且能适用于不同区域及工况下工程堆积体边坡土壤流失量预测,该模型参数少且易获取并具有物理意义,现场操作性和实用性强。研究成果为生产建设项目水土保持工作及水行政主管部门的监督执法提供技术指导及科学依据,具有较大的科学意义与指导生产实践价值。

堆浸工艺及理论的研究进展

堆浸技术主要用来处理低品位矿物 ,近几十年来 ,其技术有了很大的发展。文中主要介绍了几种堆浸的数学模型 ;在实践方面从矿石预处理、底垫铺设、筑堆和布液等方面作了简述。

静电除尘器收尘极板上粉尘沉积与电流分布特性

静电除尘器收尘极板上沉积粉体的击穿将严重影响除尘器的技术性能.本文应用电介质极化理论和气体放电理论,在自制的实验装置上详细分析了沉积粉体的堆积模式、粉体表面电位的形成以及粉体击穿时的电压、电流特性.研究表明,收尘极板上沉积粉体的堆积与电流密度密切相关,通常以密实堆积为主.沉积粉体的表面电位达到某一极限值时将导致粉体间空气隙的击穿.粉体击穿时电流骤增的原因主要有:击穿通道形成后大量沉积电荷的突然泄漏;击穿点产生的正离子轰击放电极以及使大量的空间负电荷失效.

公路岩堆路基沉降变形规律与施工控制深度研究

以水麻高速公路工程为依托,根据室内试验获得的岩堆体物理力学参数制作不同典型断面形式的离心模型,模拟岩堆路基在自重力及汽车荷载作用下的沉降变形,研究了不同组成、不同高度的典型岩堆体的沉降变形规律。采用有限元法进行模拟,从理论上分析不同类型典型断面形式下的沉降变形及应力应变分布特征。针对天然岩堆不能满足路基要求的情况下,对不同处治方案进行有限元模拟与离心模型试验,分析得出最佳处理方案。在模型试验和数值分析成果的基础上,通过对岩堆路基变形及稳定性的控制方法的研究,以石灰土换填为例,分析了换填时的施工控制深度,提出了岩堆路基开挖换填深度的控制指标。

堆浸工艺中流动-反应-变形-传质耦合过程数值模拟及应用

基于堆浸过程中的孔隙变形,发展了一孔隙发育模型,并建立了堆浸工艺中流动-反应-变形-传质全耦合模型控制方程组,在喷淋强度不变和常水头的的情况下,给出了方程的数值解.数值结果描述了浸出过程矿堆中溶浸液饱和度的分布、溶浸剂浓度和浸出矿石浓度的分布,拟合结果表明:有用矿物浸出百分比与浸出时间之间呈3次关系,这一关系可用来预测堆浸中的有用金属的浸出回收率.

粮堆结露成因与预防处理研究进展

对粮堆结露的成因及相关影响因素进行了概述,并层层递进阐述了在粮堆结露方面的研究趋势及进展,包括粮堆温湿度场的构建、粮堆静态储藏及通风过程中湿热传递模型的构建,最后结合实际给出了粮堆结露的预防及处理方案。

细菌堆浸中流动-反应-传热耦合过程数值模拟分析

针对辉铜矿微生物浸出过程进行数学建模,利用Comsol Multiphysics软件对浸堆中热量传递、氧气流动、目的金属离子分布以及氧化转化率等进行数值模拟分析.结果表明:沿堆体斜坡边界处氧的浓度较大,而在堆的中央部分,氧气的浓度非常小,导致这部分区域浸出反应缓慢;沿浸堆边坡处的温度偏低,温度最高的部分在底部区域附近靠近边坡位置处,且温度升高值超过6℃;矿堆底部靠近边坡区域目的金属离子浓度最高;靠近底部和斜坡部分,浸出反应速率快、氧化转化率高.矿堆的其余部分,因氧浓度低,导致浸出反应速率缓慢、氧化转化率低.

堆浸工艺中溶浸液的渗透模型

应用渗流理论对堆浸工艺中溶浸液在矿堆中的渗流过程进行了分析，给出了不同情况下溶浸液的渗流模型。为进一步从理论上研究溶浸液的渗流机理创造了条件。

基于Burgers模型的大型堆山工程沉降预测

对镇江市堆山工程中的地基土进行了室内一维固结蠕变试验,发现其流变特征符合Burgers流变模型,再将模型的蠕变方程转化成沉降计算的经验模型。根据实测沉降数据对此经验模型进行拟合,得到模型参数,且拟合精度较高,不仅避免了流变模型参数反演的繁琐性,还可以提高预测模型的精度。最终将经验模型用于堆山工程的后续沉降预测,与其他预测方法比较发现,基于Burgers模型的沉降预测方法更接近工程实际,考虑土体的流变特性是必要的,也为类似工程提供参考。

基于降采样的堆模型预测大型规模网络课程的学习结果

大型开放式网络课程MOOC(Massive open online courses)中预测学习者的学习结果会遇到数据分布不平衡问题,为了克服这个问题提出一种结合降采样的堆模型的机器学习算法。该模型弥补了降采样算法的不足,使用堆模型作为框架避免了采样时重要训练样本的丢失。在特征提取时,因为混合多门课程建模,为了防止不同数据分布之间的干扰,借鉴推荐系统的物品相似度引入课程相似度特征有效地传递了数据之间的信息。通过筛选基础模型建立了堆模型(融合模型),在一个大样本的MOOC数据集上进行实验对比,研究表明该模型抗干扰能力强、具有良好的预测效果。

降雨条件下全段高排土场边坡稳定性实验研究

露天矿排土场主要面临着滑坡和泥石流的严重威胁,排土场稳定性问题不仅是一个安全问题也是一个经济问题。堆载和降雨是影响排土场稳定性最重要的2个因素,但目前精准、高效的排土场滑坡监测预警一直是一大难题,亟待开展相关方面的研究。针对以上问题,以辽宁本溪南芬露天铁矿Ⅱ号全段高排土场为研究对象,以监测光纤组成监控网对Ⅱ号全段高排土场的相似物理模型开展堆载及降雨模拟实验。结合不同堆载条件下排土场变形的数值模拟和降雨影响下模型材料的电镜扫描结果,以物理、数值模拟及宏观、微观多重手段相交叉融合的方式进行不同堆载和不同降雨条件下排土场不同位置的变形分析,得出排土场变形与堆载增量呈正相关,但深度的增加使边坡变形敏感度降低;与单位降雨时长呈正相关,但随着降雨总时长推移排土场发生排水固结,变形量减小使得二者呈负相关的时空演化规律。数值模拟计算结果显示堆载作用下排土场边坡形成贯通滑动面的过程;微观分析结果表明排土场边坡在降雨影响下泥质胶结材料冲刷流失,颗粒间接触力减小,排弃物间隙变大形成潜在滑动面。堆载增加使降雨在边坡内部产生的潜在滑动面扩大最终形成贯通的滑动面。结合物理模型实验结果对滑动面进行精准定位,最后依据室内物理模型实验和数值分析结果,建议使用光纤传感技术作为排土场边坡变形失稳的监测手段。

生物因素对次生硫化铜矿堆浸过程动力学的影响

假定生物浸出过程细菌的作用是间接作用,以实验室柱浸模拟次生硫化铜矿生物堆浸,基于细菌生长Monod方程及收缩核模型建立细菌生长动力学因子影响硫化矿浸出速率的动力学模型,研究铜浸出速率、溶液总铁、溶液中细菌浓度与时间的关系、细菌产出率和细菌饱和系数对浸出速率影响的动力学规律。动力学研究表明,在浸出早期,氧化浸出速率、溶液中总铁浓度以及溶液中的细菌数量增长较快,而在浸出后期则增长较慢。计算与实际结果表明,细菌最大生长比速率、细菌产出率、细菌饱和常数及溶液中Fe离子的浓度均对硫化矿的氧化浸出速率有明显影响,尤其在浸出早期影响较大。应用动力学模型仿真结果与实际基本符合,可分析生物因素对浸出的影响趋势。

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。

矿山矸石台地植被恢复栽培模式研究

In order to study 5 cultivation models such as arbor-shrub, arbor-shrub-herb and their disposition for vegetation recovery, 10 arbor species, 7 shrub species and 5 herb species suitalde for locat sites were choiced at waste heap platform of Fushun Coal Mine. The experiment adopted the randomized block design, three replicates, with 0.067 hm^2 at each thinned plot. The experiment results of 2-year vegetation recovery showed that the survival rate of woody plants was significantly different among species and there existed significant differences in ground diameter and height increments. The results of the initial stage of the experiment showed that the disposition of A and C were the optimal cultivation models, and Robinia pesudoacacia, Hippophae rhamnoides,Amorpha fruticosa, Caragana chamlagu, Ulmus pumila were the best tree species for arbor-shrub-herb disposition.

人工堆山工程地基沉降Usher-Spillman模型预测

论文以镇江市体育中心大型堆山项目的现场沉降监测数据为基础,分别采用Verhulst模型灰色预测法、Asaoka法和Usher-Spillman组合数学模型对山体沉降进行了预测。其中Usher-Spillman组合数学模型对山体沉降进行拟合分析,得出沉降随时间变化的拟合方程,拟合相关系数可达0.98以上,其精度远远高于Verhulst和Asaoka法。该模型具有适应性强、预测准确度高的特点。本文运用该模型对镇江市体育会展中心堆山工程的1、2号监测点地基沉降进行了预测分析,得出1、2号监测点的最终沉降量分别为538.54mm和268.84mm。

溶浸过程耦合机理及数值模拟分析

考虑堆浸过程中溶液流动和岩石骨架的弹性变形,发展了一弹性变形模型。在常水头情况下,用Comsol Multiphysics数值模拟软件求解相应的定解问题。数值模拟结果给出了浸出过程中矿堆内部的弹性变形规律,以及溶剂浓度与溶质浓度的分布规律。