《多相多場條件下浸礦體系回響機制及其過程調控》是依託北京科技大學，由吳愛祥擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：多相多場條件下浸礦體系回響機制及其過程調控
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：吳愛祥
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對我國迫切需要開發的低品位金屬礦溶浸開採技術展開深入的基礎理論研究工作，主要研究內容包括：（1）基於數字圖像和三維重構技術描述礦岩孔裂隙網路結構特徵，建立孔裂隙網路空間模型；（2）建立滲透係數與孔隙連通度之間的關係，探明氣-液兩相滲流特性及耦合機制，研究兩相流對氧氣和熱量傳輸規律的影響；（3）研究固-液相互作用規律，探討固-液作用下礦物溶解-遷移-沉澱、微細顆粒運移、微生物生長繁殖、孔裂隙結構及滲透性能演變規律；（4）研究溫度場作用下溶液滲流和溶質遷移的變化規律、濃度場對浸出速率的影響規律、滲流場對微生物和熱量遷移的影響特徵，綜合分析溫度場、濃度場、滲流場耦合作用機理；（5）建立多相多場條件下浸出體系動態回響模型，並提出細觀浸出環境的最佳化調控措施。本項目將形成多相多場條件下浸出體系回響理論及過程調控技術原型，為低品位金屬礦溶浸開採提供理論指導。
結題摘要
本項目針對我國迫切需要開發的低品位金屬礦溶浸開採技術為背景，綜合運用散體力學、滲流力學、岩石力學、生物化學、表面物理化學等多學科知識，圍繞多相多場條件下浸出體系回響機制及其過程調控展開基礎理論研究工作，主要取得了以下研究進展： （1）開展了浸出體系孔裂隙網路結構表征研究。基於礦岩散體CT掃描、數字圖像處理技術，描述了礦岩散體孔裂隙網路結構特徵；通過進行浸出前後礦柱及礦石顆粒的掃描圖像對比分析，探明了浸出過程中散體孔隙結構以及礦石顆粒微結構演化規律；基於三維重構技術，建立了礦岩散體孔裂隙三維網路空間數字模型。 （2）研究了氣液兩相條件下浸出體系回響機制。分析了非飽和礦堆內氣液分界面張力、亞飽和礦堆內氣泡輸送規律以及氣液界面質量傳輸規律；通過氣液非飽和滲流實驗，得到了不動水率和粒徑的關係以及出液率和噴淋強度的關係；進行了連續和間斷供氣浸礦實驗，揭示了氧及二氧化碳對浸礦過程影響規律以及氣體對流速率對礦岩浸出速率的影響規律。 （3）獲得了固液相互作用下浸出過程的回響特徵。通過對比礦石浸出前後孔隙面積比、顆粒圓度、孔隙定向排列、顆粒聯結形式等特徵參數變化，得到了酸浸環境下顆粒群結構演化規律；對浸出體系溶質遷移過程進行了研究，得到了細、中、粗三種粒級礦石溶質穿透曲線；優選出了防垢效果較好的新型防垢劑，並對其防垢機理進行了分析；基於毛細上升試驗得到了含水率-毛細吸力特性曲線，並建立了基於毛細吸力的非飽和滲流模型。 （4）進行了多因素條件下微生物浸礦回響機理分析。通過進行不同溫度下柱浸試驗和攪拌浸出試驗，得到了溫度對微生物浸礦行為的影響規律；獲得了不同溫度及菌種對銅浸出率的影響規律、不同浸礦菌種對電位和pH的影響規律，並探明了溫度對浸礦體系中微生物種群結構變化的影響規律；考察了浸出液中鈣鎂離子濃度變化對溶液性質、細菌數量和浸出率的影響規律，並分析了Fe3+/Fe2+對生物浸出過程的影響規律。 （5）建立了多相多場條件下浸出體系的動態回響模型，並提出了浸出過程的調控措施。成功研製浸礦細菌細菌智慧型培育系統和多功能自動控制六聯柱浸系統；分析了浸出體系多相介質相互作用機理，並建立了耦合滲流和反應的熱量傳遞模型；實現了顆粒內部溶液傳質過程、礦岩散體間孔隙流和礦堆浸出多過程耦合的數值模擬；提出了三種浸出體系過程調控措施，分別為電場強化滲流、應力波強化滲流以及高含泥氧化礦分層分級築堆技術。
