堆浸體系中散體孔隙演化機(jī)理與滲流規(guī)律研究.pdf

1、微生物堆浸體系是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)體系，在浸出過(guò)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(huì)影響到介質(zhì)的滲透性能，進(jìn)一步對(duì)溶質(zhì)運(yùn)移、熱量傳遞、動(dòng)量傳遞等過(guò)程產(chǎn)生影響，最終影響到浸出速率和浸出率。由此可見(jiàn)，散體孔隙結(jié)構(gòu)在整個(gè)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(duì)堆體滲透性能的影響具有重要意義。
　　 論文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析、數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，以細(xì)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(jìn)先進(jìn)的X光CT技術(shù)及數(shù)字圖像處理技術(shù)，進(jìn)行單級(jí)散體和級(jí)配散體孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)量化分析，展開(kāi)微生物浸出過(guò)程中孔隙結(jié)構(gòu)演化規(guī)律和機(jī)理研究，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)散體介質(zhì)細(xì)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(diǎn)，系統(tǒng)分析了堆浸散體孔隙結(jié)構(gòu)的多尺度特性，細(xì)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(shí)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(jí)散體試樣和級(jí)配散體試樣的CT掃描試驗(yàn)，結(jié)合圖像處理技術(shù)實(shí)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(yàn)，提出了孔隙拓?fù)渎矢拍?，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(xì)分析了堆浸過(guò)程中散體的孔隙率、孔隙尺寸、孔隙連通性以及滲透率的時(shí)間和空間變異性，探明了微生物堆浸過(guò)程中孔隙演化規(guī)律及其對(duì)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(xì)觀、宏觀）和多過(guò)程（物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程、