離子型稀土原地浸礦注液入滲與溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律及其應(yīng)用.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：博士學(xué)位論文博士學(xué)位論文2018年1月10日離子型稀土原地浸礦離子型稀土原地浸礦注液入滲注液入滲與溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律及其應(yīng)用與溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律及其應(yīng)用Thelawapplicationsofinfiltrationsolutetransptinsituleachingofionicrareearthdeposits學(xué)位類別：工學(xué)博士_____作者姓名：桂勇學(xué)科、專業(yè)：礦業(yè)工程指導(dǎo)教師：羅嗣海教授研究方向：離子型稀土綠色

2、提取與高效開采江西理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要I摘要離子型稀土礦原地浸取是一個(gè)包含土體水分運(yùn)動(dòng)、離子交換反應(yīng)及溶質(zhì)運(yùn)移的復(fù)雜過程。浸礦劑溶液通過注液孔網(wǎng)注入礦體，在礦體中入滲形成不同飽和度的分區(qū)，而飽和度是影響土體水分運(yùn)動(dòng)與分布狀態(tài)、離子交換與溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律的重要因素，直接決定了原地浸礦稀土資源浸取率。由此可見，研究原地浸礦土體水分運(yùn)動(dòng)特性及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律，對(duì)改進(jìn)原地浸礦工藝、提高資源浸取率，具有重要的意義。本文通過室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、理論分析

3、和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，就單孔孔網(wǎng)注液入滲規(guī)律及不同飽和度下離子交換與溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律等方面展開研究，初步建立了離子型稀土原地浸礦中注液入滲、離子交換反應(yīng)與溶質(zhì)運(yùn)移的理論體系，成功解釋了工程實(shí)踐中孔網(wǎng)間距經(jīng)驗(yàn)值的合理性，提出了孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的方法。論文完成的主要工作如下：（1）原地浸礦單孔注液入滲規(guī)律）原地浸礦單孔注液入滲規(guī)律開展5組單孔注液入滲現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，建立相應(yīng)的單孔注液入滲數(shù)值模型，分析孔徑、水深、地下水位及土體滲透性等因素對(duì)單

4、孔注液入滲規(guī)律的影響。利用Philip入滲模型，建立單孔定水頭入滲強(qiáng)度與累計(jì)入滲量計(jì)算公式，給出了吸滲率和穩(wěn)滲率的擬合結(jié)果。利用達(dá)西定律推導(dǎo)單孔注液穩(wěn)滲流量Qs與穩(wěn)滲率的簡(jiǎn)化理論公式。假設(shè)孔底飽和度沿徑向呈負(fù)指數(shù)分布，基于孔周側(cè)滲流量與注液影響范圍內(nèi)孔底下滲流量相等，建立注液影響范圍的計(jì)算模型。（2）原地浸礦孔網(wǎng)注液入滲規(guī)律原地浸礦孔網(wǎng)注液入滲規(guī)律將單孔注液視為孔網(wǎng)注液時(shí)孔網(wǎng)間距為無窮大的特例，通過數(shù)值計(jì)算分析孔網(wǎng)間距對(duì)Philip入滲

5、模型適用性及孔網(wǎng)注液?jiǎn)慰追€(wěn)滲流量Qm的影響，提出Qm的經(jīng)驗(yàn)擬合公式：??ms1LQQe?????，并給出系數(shù)α的理論解及擬合結(jié)果。將孔周土體分成三個(gè)區(qū)域：毛細(xì)區(qū)、飽和度變化區(qū)和均勻下滲區(qū)，給出飽和度變化區(qū)最低飽和度和均勻下滲區(qū)平均飽和度的計(jì)算方法。分析孔徑與孔網(wǎng)間距組合及地下水位對(duì)孔網(wǎng)注液入滲規(guī)律的影響。（3）近飽和條件下飽和條件下稀土稀土浸取浸取與溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律開展室內(nèi)一維定水頭柱浸試驗(yàn)及杯浸平衡試驗(yàn)，得到稀土離子、銨根離子