《堆浸體系多相介質協同作用機制研究》是依託北京科技大學，由尹升華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：堆浸體系多相介質協同作用機制研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：尹升華
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對低品位金屬礦堆浸過程存在滲透性差、浸出率低等技術難題，以促進浸出體系多相介質協同作用為目的，主要開展以下研究工作：（1）基於CT技術、數字圖像處理和三維重構技術，建立礦堆孔網結構數值模型和物理模型，分析礦物溶解、沉澱、遷移等對孔隙結構演變規律的影響；（2）基於粒子成像測速技術，實現礦堆溶液滲流場的可視化表征，研究溶液流速、通風強度對礦堆內連續氣相和封閉氣泡運動規律的影響；（3）通過開展礦岩浸出固液耦合作用室內實驗，揭示浸出反應生成物、反應物在固-液界面處的傳遞規律，分析浸出過程固液耦合作用規律及反饋機制；（4）通過探明堆浸體系溶液滲流、溶質遷移、熱量傳遞、浸出反應等過程的耦合規律，探討浸出體系多相介質協同作用機理；（5）建立堆浸體系滲流-傳質-傳熱-反應全耦合模型，藉助多場耦合數值分析軟體，確定浸出體系多相介質協同作用的關鍵影響因子及其影響水平，提出最佳化細觀浸出環境的調控措施。
結題摘要
本項目針對低品位金屬礦堆浸過程存在滲透性差、浸出率低等技術難題，以促進浸出體系多相介質協同作用為目的，綜合運用散體力學、滲流力學、岩石力學、物理化學等多學科知識展開了實驗研究和理論分析工作，主要取得了以下研究進展： （1）獲得了堆浸體系孔網細觀結構特徵及其演變規律。基於CT技術和三維重構技術，建立浸出柱內礦岩散體的細觀結構數值模型；通過對比浸出前後礦岩散體細觀結構，探明了浸礦過程中礦堆孔隙結構演變規律，分析了浸出過程礦物溶解、沉澱、遷移等對礦堆孔隙結構演變的影響規律。 （2）開展了堆浸體系氣液兩相滲流過程可視化表征研究。基於粒子成像測速技術（PIV）和細觀孔隙物理模型，測定了礦堆內溶液滲流速度及其分布情況，實現堆內滲流場的可視化表征；進行了充氣條件下堆內氣泡輸送動力學分析，並得到了臨界氣泡直徑與礦石平均直徑的關係，同時探究了氣液界面質量傳輸規律。 （3）探究了浸出過程固液耦合作用及反饋機制。利用掃描電鏡和能譜分析，分析了礦石浸出前後形貌和表面元素差異，並對礦堆內不同深度礦石顆粒進行對比，得到了浸出過程礦石顆粒表面礦物溶解和遷移規律；得到了不同浸出時間條件下礦石破裂特徵，分析了溶液對礦石的侵蝕機理，並討論了浸出過程礦石力學損傷機理。 （4）分析了堆浸體系多相介質協同作用機理。研究了浸出反應和溶質傳遞對溶液滲流過程的影響機制，並建立了傳質和反應耦合作用下的滲流方程；探明了濃度梯度和溫度梯度作用下的溶質遷移規律，建立了滲流和溫度耦合作用下的傳質方程；分析了溶液滲流和浸出反應對熱量傳遞規律的影響，建立了滲流和反應耦合作用下的傳熱方程。 （5）建立了浸出過程滲流-傳質-傳熱-反應全耦合模型並提出了調控機制。基於浸出動力學、滲流力學、傳熱傳質學等理論，以溶液流速、溶質濃度、溫度和孔隙率為主要變數，建立了浸出過程滲流-傳質-傳熱-反應全耦合模型；藉助多場耦合數值分析軟體，對巨觀礦堆浸出過程進行了耦合模擬；提出了最佳化浸出環境的調控措施，形成了礦岩介質強化浸出技術原型。
