砂巖鈾礦co2+o2地浸初期流場模擬及水化學驗證

1、砂巖鈾礦砂巖鈾礦CO2O2地浸初期流場模擬及水化學驗證地浸初期流場模擬及水化學驗證周義朋，黎廣榮，徐玲玲，孫占學，周仲魁，李衡（東華理工大學核資源與環(huán)境國家重點實驗室，南昌330013）摘要：摘要：以新疆某砂巖型鈾礦床“六注兩抽”的地浸單元為研究對象，采用數(shù)值模擬與水化學分析相結合的方法，對CO2O2中性地浸初期流場形成進程及其與溶質(zhì)運移的關系進行了研究。結果表明，在以抽孔和注孔連線為軸線的紡錘形地浸流場中，地浸溶液前鋒用時15d抵達抽

2、液孔。SO42和HCO3濃度變化對地浸初期前鋒溶液滲流的反應靈敏而精準，是判斷CO2O2中性地浸最初階段溶液前鋒運移理想的天然示蹤劑。地浸初期Ca2、Mg2的碳酸鹽都處于過飽和狀態(tài)，其運移滯后于溶液滲流并與pH的變化密切同步。滲流模擬、水文地球化學模式計算結果以及實際水化學監(jiān)測數(shù)據(jù)之間存在良好的互證性，這些方法的綜合應用可使地浸流場分析更為客觀和可靠。關鍵詞：關鍵詞：砂巖型鈾礦；CO2O2中性地浸；地浸流場；數(shù)值模擬；溶質(zhì)運移中圖分類號

3、：中圖分類號：TL212.12文獻標志碼：文獻標志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2019）01000000FlowFieldSimulationHydrochemicalVerificationfromCO2O2InsituLeachingofSstonetypeUraniumDepositZHOUYipengLIGuangrongXULinglingSUNZhanxueZHOUZhongkuiLIHeng(StateKe

4、yLabatyofNuclearResourcesEnvironmentEastChinaInstituteofTechnologyNanchang330013China)Abstract：Taking“sixinjectiontwopumping”insituleachingunitsinasstonetypeuraniumdepositinXinjiangasresearchobjectapplyingcombinationofnu

5、mericalsimulationhydrochemicalanalysistofminitialflowfieldofCO2O2neutralleachingitsrelationshipwithsolutetransptwasstudied.Theresultsshowthatinspindleshapedflowfieldwithaxisofinjectionpumpingholessolutionfrontreachesthep

6、regnantholeswithin15daysconcentrationchangesofSO42HCO3aresensitiveaccuratefinfiltrationofthefwardsolutionofinsituleaching.ItisanidealtracerfjudgingthefwardflowofsolutionininitialstageofCO2O2neutralleaching.Initialcalcium

7、magnesiumcarbonatesarebothinsupersaturatedstatetheirmigrationslagbehindsolutioninfiltrationiscloselysynchronizedwithchangeinpHvalue.Thereisgoodmutualproofbetweencalculationresultsofleachingsimulationhydrogeochemicalmodel

8、actualwaterchemicalmonitingdata.Thecomprehensiveapplicationofthesemethodsismeobjectivereliableinanalysisofinsituleachingflowfield.Keywds：sstonetypeuraniumdepositCO2O2neutralleachinginsituleachingflowfieldnumericalsimulat

9、ionsolutetranspt溶浸液滲流場是砂巖型鈾礦地浸水巖相互作用的區(qū)域，掌握滲流場的特征對于地浸采鈾井場工藝調(diào)控十分關鍵。數(shù)值模擬作為研究地下水問題的有效手段[1]，在國內(nèi)于21世紀初被應用到對地浸采鈾溶液滲流狀態(tài)的研究中[2]，此后近20年來逐步發(fā)展到有關地浸采鈾流場的多方面應用，包括井型井距設計、有效溶浸范圍計算、抽注流量對溶浸流場的影響與控制、溶質(zhì)前鋒運動形態(tài)等[311]。盡管研究頗豐，但限于理論計算、缺少監(jiān)測數(shù)據(jù)實證者居

10、多，而在地浸復雜的水文地球化學和水動力作用中，滲流控制著溶質(zhì)運移速度和強度，而溶質(zhì)組分運移和濃度變化則揭示地浸的水動力和水文地球化學過程與狀態(tài)[1213]。因此注重水動力與水化學的互證性研究，對于更加準確客觀地揭示地浸流場尤其是地浸初期流場的形成進程以及溶質(zhì)運移規(guī)律十分重要。黃群英等[1415]開展了酸法地浸流場的數(shù)值模擬與地浸監(jiān)測的結合性研究，揭示了酸法地浸初期溶液滲流、礦層的酸化氧化進程以及水化學穩(wěn)定場形成規(guī)律，為后續(xù)工藝參數(shù)及時進

11、行有針對性的調(diào)整和優(yōu)化起到了積極作用。在CO2O2中性地浸中開展相關研究同樣具有重要意義。本文以新疆某地浸鈾礦山“六注兩抽”單元為例，采用數(shù)值模擬與水化學數(shù)據(jù)分析相結合的方法，對CO2O2中性地浸初期流場的演化與溶質(zhì)運移規(guī)律進行研究。收稿日期收稿日期：20181120基金項目基金項目：國家自然科學基金資助項目（41572231）；國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）項目（2015CB453002）；江西省科技計劃項目（20142BFB

12、29004，20151BBB60093）作者簡介：作者簡介：周義朋(1974)，男，博士，副教授.doi：10.3969j.issn.10077545.2019.01.010圖2模型平面范圍及鉆孔分布圖模型平面范圍及鉆孔分布圖Fig.2Plansofnumericalmodelshowingdistributionofdrillholes圖3模型模型Z1～C1～Z3側(cè)剖面圖側(cè)剖面圖Fig.3CrosssectionofZ1C1Z3ofn

13、umericalmodel2結果與討論結果與討論2.1地浸溶液滲流特征地浸溶液滲流特征在建立的模型中，運用VisualMODFLOW粒子示蹤技術（MODPATH模塊）模擬計算地浸溶液滲流范圍、路徑以及滲流時間，結果如圖4所示。可以看出，在“六注二抽”的雙地浸單元流場中，大部分溶液從不同方向流向了抽液孔，形成以抽孔和注孔的連線為軸線的紡錘體分布形態(tài)的流場。溶浸液最快可在15天內(nèi)抵達抽液孔，這些滲流較快的溶液形成強滲流內(nèi)核區(qū)，約占流向抽液孔