非饱和矿堆溶液渗流迟滞与毛细扩散行为表征

为深入理解非饱和矿堆内溶浸液毛细渗流扩散以及渗流迟滞行为,本文构建适于非饱和矿堆的毛细渗流模型,利用COMSOL multiphysics有限元数值平台开展毛细渗流可视化模拟研究,并利用时域反射器(Time domain reflector,TDR)实时探测了非饱和堆内持液率变化,探索了基于Design Expert的毛细渗流过程多因素响应规律,讨论了非饱和矿堆持液率、毛细吸力、孔隙率与喷淋强度间的潜在关联机制.研究结果表明:孔隙率对矿堆持液率的影响高于喷淋强度,矿堆持液率随喷淋时间的增长收敛性增加,且孔隙率小的矿堆需要更长的时间才能达到稳态持液;不考虑溶液喷淋强度影响时,矿堆持液率与孔隙比、水力传导系数呈正相关;特别是在喷淋初期(0~20 s),喷淋强度、水力传导系数和孔隙比对矿堆持液率的影响更为显著;初步构建了考虑气液两相运移的非饱和矿堆溶液毛细渗流模型;毛细吸力的变化对孔隙率较小的矿堆更敏感;喷淋强度较大、孔隙比越小时,矿堆底部的毛细吸力越大,更易达到稳态持液状态.

甘肃省陇南市西和县般山矿尾矿堆地质特征及综合治理研究

甘肃省陇南市西和县般山矿矿区地貌为构造剥蚀低山黄土丘陵,沟壑纵横。尾矿堆分布于般山西侧斜坡上,堆体由矿渣及废渣的块石、碎石、砾石及细颗粒砂粒构成,土质不均匀,结构松散,厚度大,渣堆斜坡稳定性差,在降雨或其他不利条件下发生滑坡、泥石流的可能性大。根据尾矿堆可能的破坏方式和危害特征,进行清方削坡和整治工程,修建拦渣坝、谷坊坝、防洪墙、截排水渠等,对尾矿堆地质灾害进行了有效治理。

硫化矿尾矿堆的温度变化和动态淋溶规律研究

为研究硫化矿尾矿对环境的潜在影响和危害 ,采用硫化矿尾矿直接浸润实验 ,研究了硫化矿尾矿堆放中内部温度的变化特性 ;利用动态柱式淋溶实验 ,研究了硫化矿尾矿在不同淋溶条件下的铅锌重金属离子溶出规律。结果表明 ,硫化矿尾矿堆的内部温度随堆放时间的延长而升高 ,到第 2 5～ 30天时达到最高值 ;浸润液的pH值对尾矿堆内部温度存在显著影响 ,酸性越强 ,尾矿堆内部温度越高。在酸性、碱性动态淋溶条件下 ,铅、锌离子都有一定的溶出浓度 ,酸性越强 ,越有利于离子溶出 ,离子溶出浓度随淋溶时间延长而降低 ;与Pb2 + 相比较 ,Zn2 + 的溶出受淋溶液pH值及淋溶时间的影响更大 ,对强酸性淋溶很敏感。此外 ,尾矿对不同淋溶液的pH值有较强的缓冲能力 ,只有较强酸度和较长时间的淋溶时 。

堆中布液浸出高泥矿堆的机理研究

渗透效果是影响堆浸浸出效率的一种决定因素。对高泥矿堆进行了归类 ,它包括矿石筑成的矿堆、废石堆及我国南方地区的富含稀土矿的丘陵。布液方式 (包括堆顶布液、边坡布液、堆中布液和堆底布液 )是影响高泥矿堆渗透效果的一个重要因素。通过分析溶浸液在高泥矿堆中的渗流力学特性及矿堆浸出动力学 ,发现堆中布液不仅能很好地适应渗透性差的高泥矿堆堆浸浸出 ,而且可缩短溶浸液所携气体成分达到堆中的时间 ,还可有效减小或完全解决天气因素如多雨或寒冷所带来的负面影响 ,是高泥矿堆的最佳布液方式。以室内试验。

贵州万山汞矿尾矿堆及地表水的环境地球化学特征

对贵州万山汞矿区尾渣堆(主要为炉渣组成)、地表水及河流沉淀物的汞迁移进行了研究。由于赋矿岩石为白云岩,高温煅烧的炉渣中含CaO等碱性物质,炉渣的风化作用释放出汞以及碱性水。流经尾渣堆的地表水碱性强(pH10.6～11.8)、电导率高,且具有明显不同的主要离子组成。万山汞矿矿石单一,主要为辰砂,其他矿石极少,因此炉渣及其渗滤水中除汞外的重金属含量很低。尾渣堆中的汞及碱性物质是对周围环境的主要威胁。在尾渣堆下游汞含量很快降低,约300m范围内水中的溶解汞从300～1900ng/L降至72ng/L,而且水的碱性也被中和。但是,由于尾渣堆中的汞及碱性物质含量高,尾渣堆的长时间风化及水流的溶解会将大量汞搬运到周围的土壤及水体并对生物产生不利影响。

不同降雨条件下稀土尾矿堆入渗与破坏规律试验研究

为探索离子型稀土尾矿堆的降雨入渗规律及破坏形式,对坡角分别为30°,45°和60°的稀土尾矿堆模型施加3种不同类型降雨,监测坡体内部孔隙的水压力和含水率变化,结合稀土尾矿堆坡面破坏的时空分布特征,研究降雨入渗规律及破坏模式。研究结果表明:在相同坡角、不同降雨类型条件下,稀土尾矿堆破坏模式均从底部开始由浅层破坏逐步演变为坍塌破坏;降雨强度对尾矿堆的破坏影响显著,降雨强度越大,稀土尾矿堆越易发生失稳破坏;坡角越大,降雨入渗速度越快,稀土尾矿堆越不稳定,此时,破坏模式不仅表现为浅层破坏和坍塌破坏,还伴有滑动破坏。

基于PIV技术的细观矿堆溶液渗流场无扰动测试

建立由理想颗粒和真实矿石构成的细观矿堆物理模型,通过分散式布液结构,开展多种喷淋强度条件下细观矿堆的溶液渗流实验,采用粒子成像测速(PIV)技术无扰动地实测矿石颗粒间溶液渗流场。通过测试获取溶液质点瞬时位移图像,应用互相关算法处理,得到细观矿堆内溶液流速矢量分布情况。研究结果表明:细观矿堆溶液渗流场分布具有明显的不均匀性,受孔隙结构影响矿堆内存在优先渗流通道;不同喷淋强度下细观矿堆溶液渗流场分布趋势相似,溶液最大流速随喷淋强度增大而增大;矿堆孔隙结构及矿石颗粒特征是影响渗流场内溶液流速分布的主要因素。

铀尾矿堆覆盖材料混合智能优化选择研究

根据铀尾矿堆放射性污染物特性,建立了覆盖条件下铀尾矿堆氡迁移的动力学模型。在覆盖材料的优化选择过程中,建立了以氡析出率和成本为决策目标的多目标决策模型,该模型有效融合了免疫遗传算法与TOPSIS排优方法的优点求解多目标决策模型。通过该模型可得到氡析出率最小时,覆盖材料物理性能参数的最优值及最优覆盖材料。参数优化结果表明,氡析出率与覆盖材料孔隙度及扩散系数呈正比,与覆盖材料厚度呈反比。方案排优结果证实,使用可行解沥青进行覆盖能取得很好的环境及经济效益。

永平铜矿低品位氧化矿堆浸技术的改进

分析了永平铜矿低品位氧化矿堆浸生产过程中存在的技术问题及问题产生的原因,考察了矿堆容重的改变及不同矿堆高度对溶液渗透速度的影响。详细介绍了对堆浸技术所进行的改进:⑴将原来前进式筑堆改为后退式筑堆;⑵在矿堆底部增加排水层;⑶变常规高层堆浸为硫酸熟化预处理薄层浸出;⑷实施分区喷淋与休闲轮换作业的布液制度。技术改进后,堆浸生产技术指标大为改观,取得了明显的经济效益。

上游法尾矿堆筑坝坝体沉积规律探讨

针对我国冶金矿山中广泛采用上游法尾矿堆筑坝作为尾矿库堆坝形式的情况,阐述了尾矿的成因、其特殊的物理力学性质等,提出了尾矿排放方式对坝体沉积规律及坝体结构的影响,分析了尾矿排放的浓度、流速、流量、排放点位置等对形成沉积坝体的影响。指出在进行上游法尾矿堆筑坝设计时,需对相关因素加以充分考虑,以使沉积坝体成为颗粒级配良好的堆积体。同时提出,短时间内沉积体的充分固结是上游法尾矿堆筑坝坝体稳定的先决条件,合理配置排渗设施,加快沉积体的脱水固结,才能尽快提高沉积体的抗剪强度,并列举了两个佐证实例。

原地爆破浸出待浸松散矿堆的布液孔施工技术研究

针对某铀矿在原地爆破浸出待浸松散矿堆中施工布液孔时遇到的技术问题,结合MK-2A型全液压钻机和KD-100型钻机的结构特点,研制了与其配套的SKZ型钻具,并进行了现场生产应用。布液孔施工的成孔率由20％提高到95％以上,成功地解决了困扰该矿多年的在松散矿堆中施工布液孔的技术难题。

露天粗矿堆给矿机给矿漏斗及衬板的改进

本文分析了德兴铜矿大山选矿厂,露天粗矿堆初始给矿设备,给矿漏斗和漏斗衬板在实际生产中存在的问题,提出了具体的改进方法。

原地爆破浸出工艺待浸矿堆块度的分形特征研究

利用分形理论探讨研究了原地爆破浸出工艺待浸矿堆块度的分形特征 ,并对影响块度分维的主要因素进行了灰色关联分析。

矿堆高度对堆浸工艺技术的影响研究

堆浸工艺,是低品位矿石资源回收的重要技术之一,填补了我国细菌浸出回收低品位硫化铜矿中铜金属的空白,为矿山循环经济的典范,结束了矿山不直接生产成品铜的历史。以德兴铜矿为研究对象,利用Fluent数值模拟技术,构建了堆浸工艺数值分析模型,获得了不同矿堆高度作用下堆浸渗透性、堆内氧气浓度、温度分布和浸出率的变化规律。

GM(1,1)模型在含硫矿堆温度场预测中的应用

介绍了等时距GM(1,1)模型与不等时距GM(1,1)模型的一些基本理论,并尝试将不等时距GM(1,1)模型运用到含硫矿堆温度场的预测当中,这对含硫矿堆自燃的防治具有一定的指导意义。

原地爆破浸出工艺待浸矿堆块度的分形特征研究

利用分形理论探讨研究了原地爆破浸出工艺待浸矿堆块度的分形特征，并对影响块度分维的主要因素进行了灰色关联分析。

废弃稀土尾矿堆降雨入渗规律及破坏模式试验研究

废弃稀土尾矿堆表现为一种各向异性、结构无序、弱胶结或无胶结的特殊地质体,其入渗规律和破坏模式与一般土质边坡相比差异较大,在极端降雨条件下极易产生局部垮塌或滑坡灾害。通过构建两组有无顶端平台的室内废弃稀土尾矿堆模型,在相同的降雨工况等条件下,对其孔隙水压力、含水率及内外排水速度进行了监测,并对两组模型试验进行了数值模拟,研究其破坏模式和降雨入渗规律。结果表明:①有无顶端平台的废弃稀土尾矿堆模型,其孔隙水压力、含水率和排水速度的响应情况不同,模型B(有顶端平台)3个值都大于模型A(无顶端平台),其响应也更为敏感;②顶端平台导致废弃稀土尾矿堆模型破坏模式差异较大,模型A破坏模式较为单一且破坏较小,只有坡角产生浅层滑动破坏,而模型B在坡脚处发生较为明显的浅层滑动破坏的同时,坡面破坏区域上方会依次往上产生裂隙,随着试验的进行,裂隙进一步与坡脚的浅层破坏区域汇合后,坡面由下而上依次向下坍塌破坏,同时模型B更易于产生边坡破坏。数值模拟结果与模型试验结果相符合,可为类似试验和有效防治废弃稀土尾矿堆局部垮塌、滑坡等灾害提供有益参考。

金矿堆浸在四川应用的前景

堆浸法提金自70年代在美国问世以来,发展迅速,现已几乎普及到世界上每一个产金国家。美国黄金的产量每年以27％的速度增长,其中一个重要原因就是大力推广堆浸法提金所致。现在美国由堆浸法得到的金已占其总产量的30％左右。

岩溶型铝土矿尾矿堆不同自然演替阶段苔藓植物多样性特征

按空间代替时间序列的方法,对贵州省修文县小山坝岩溶型铝土矿区尾矿堆5个不同自然演替阶段苔藓植物多样性进行了研究。结果显示:(1)苔藓植物共有11科18属31种,其中藓类9科16属29种,苔类2科2属2种。在演替过程中,苔藓植物生活型单一,仅矮丛集型(占67.7%)和交织型(占32.3%),矮丛集型占优势地位。苔藓植物物种组成简单,纯群落较多,混合群落随演替阶段逐渐增多。(2)不同自然演替阶段苔藓植物群落Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和丰富度指数有所不同,裸岩阶段最低(0.196、0.283和-1.930),草灌丛阶段最高(3.470、1.281和2.342),乔灌木阶段逐渐下降(2.128、0.887和1.267)。苔藓植物种的替代速率与相似性变化趋势相反。小山坝岩溶型铝土矿区尾矿堆苔藓植物多样性在5个不同自然演替阶段呈先上升后下降的变化规律,多样性水平总体呈上升趋势,研究结果可为岩溶型铝土矿区生态恢复和生物多样性保护提供基础资料。

温度-压力耦合作用下尾矿堆中氡的迁移扩散规律研究

为研究温度、压力对铀尾矿堆中放射性核素氡迁移扩散的影响,通过构建温度-压力耦合作用下氡迁移的动力学模型,运用COMSOL数值模拟软件的可视化处理技术分析不同状态下铀尾矿堆中氡浓度和气体压力分布情况。结果表明:在一定时间范围内,氡慢慢扩散到铀尾矿堆上部,使氡浓度在靠近上边界的一定区域内逐渐增大最终趋于稳定,氡浓度随扩散位移的增加而增大。与理想状态相比,在压力、温度的共同作用下,加速了铀尾矿堆表面氡的析出,从而使铀尾矿堆上部氡浓度的最大值相对小,堆体内氡浓度达到稳态的时间相对短。温度加快了铀尾矿堆内气体压力的变化,从而加快了对流速度,最终促进了氡的迁移。该研究为铀尾矿堆放射性污染的治理提供有效理论依据。