堆浸體系中散體孔隙演化機理與滲流規(guī)律研究.pdf

1、微生物堆浸體系是一個復(fù)雜的動態(tài)體系，在浸出過程中散體介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生演化，而孔隙結(jié)構(gòu)的演化又會影響到介質(zhì)的滲透性能，進一步對溶質(zhì)運移、熱量傳遞、動量傳遞等過程產(chǎn)生影響，最終影響到浸出速率和浸出率。由此可見，散體孔隙結(jié)構(gòu)在整個浸出體系中處于核心地位，研究其結(jié)構(gòu)特征、演化規(guī)律以及對堆體滲透性能的影響具有重要意義。
　　 論文通過現(xiàn)場調(diào)查、室內(nèi)試驗、理論分析、數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，以細觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與宏觀滲透性能的相關(guān)性為突破口

2、，引進先進的X光CT技術(shù)及數(shù)字圖像處理技術(shù)，進行單級散體和級配散體孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)量化分析，展開微生物浸出過程中孔隙結(jié)構(gòu)演化規(guī)律和機理研究，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)散體介質(zhì)細觀滲流的數(shù)值模擬，在很大程度上豐富了溶浸采礦基礎(chǔ)理論體系。
　　 論文完成的主要工作如下：
　　 (1)以堆浸散體介質(zhì)多尺度孔隙結(jié)構(gòu)理論研究為出發(fā)點，系統(tǒng)分析了堆浸散體孔隙結(jié)構(gòu)的多尺度特性，細觀孔隙結(jié)構(gòu)表征參數(shù)及其與宏觀滲透性能的關(guān)聯(lián)。
　　 (2)發(fā)展

3、了基于X光CT技術(shù)研究堆浸散體孔隙結(jié)構(gòu)特征的新方法，提出了堆浸散體孔隙結(jié)構(gòu)三維重構(gòu)技術(shù)路線，基于體繪制算法，利用MATLAB編程實現(xiàn)了礦巖散體孔隙結(jié)構(gòu)的三維重構(gòu)。
　　 (3)率先完成了多組單級散體試樣和級配散體試樣的CT掃描試驗，結(jié)合圖像處理技術(shù)實現(xiàn)了孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的定量化分析，探明了散體介質(zhì)孔隙率、孔隙尺寸分布與粒徑的關(guān)系，并應(yīng)用分形理論分析了散體介質(zhì)顆粒分維數(shù)、孔隙分維數(shù)以及顆?！紫督缑娣志S數(shù)與顆粒尺寸、孔隙率及滲透系數(shù)的

4、相關(guān)性。
　　 (4)首次結(jié)合CT技術(shù)完成了微生物堆浸礦巖散體孔隙演化試驗，提出了孔隙拓撲率概念，并建立了考慮孔隙連通性變化的滲透率修正公式，在此基礎(chǔ)上詳細分析了堆浸過程中散體的孔隙率、孔隙尺寸、孔隙連通性以及滲透率的時間和空間變異性，探明了微生物堆浸過程中孔隙演化規(guī)律及其對滲透性能的影響。
　　 (5)利用散體結(jié)構(gòu)力學(xué)、滲流力學(xué)、物理化學(xué)以及微生物學(xué)等理論，首次從多尺度（微觀、細觀、宏觀）和多過程（物理過程、化學(xué)過程、