應(yīng)力波強(qiáng)化堆浸滲流的理論與試驗研究.pdf

1、礦產(chǎn)資源是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，而溶浸采礦是開發(fā)低品位難處理礦石資源的有效途徑。由于礦堆的低滲透性問題，制約了溶浸采礦技術(shù)的推廣應(yīng)用，因此，開展強(qiáng)化低滲透性礦堆滲流的理論與應(yīng)用技術(shù)研究具有重要意義。 論文以國家自然科學(xué)基金項目“應(yīng)力波作用下溶浸液在堆浸散體介質(zhì)中的流動機(jī)理研究”（No.50574099）為基礎(chǔ)，結(jié)合國家杰出青年科學(xué)基金項目“散體多相介質(zhì)中多級滲流傳質(zhì)的動力學(xué)研究”（No.50325415），開展應(yīng)力波強(qiáng)化堆浸滲流的

2、理論與試驗研究。 論文通過室內(nèi)試驗、理論分析、數(shù)值計算相結(jié)合的方法，針對低滲透性礦堆浸出存在的問題，分析滲透性對于礦石可浸性的重要性，以應(yīng)力波作為改善浸堆孔隙率，提高浸堆滲透性的技術(shù)手段，開展應(yīng)力波在堆浸散體介質(zhì)中的傳播規(guī)律、對散體結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理及其對滲透性的影響規(guī)律研究，以德興銅礦堆浸廠為實例，開展應(yīng)力波強(qiáng)化堆浸滲流的工程應(yīng)用技術(shù)研究。 論文完成主要研究工作如下： （1）系統(tǒng)研究了礦石可浸性的影響因素，根據(jù)影響

3、程度，將影響因素劃分為決定性的、控制性的和一般性三個等級，建立了以礦石可浸性指數(shù)（LI）為評價依據(jù)的評價模型，豐富了溶浸采礦理論。 （2）將修正的卡曼-科澤尼（Carman-Kozeny）模型引入堆浸滲流機(jī)理研究，分析了浸堆滲透性的影響因素，其結(jié)果更貼近生產(chǎn)實際。首次建立了微粒滲濾沉積作對浸堆滲透性的影響的數(shù)學(xué)模型，揭示了微粒滲濾沉積作用對浸堆滲透性的影響規(guī)律。 （3）首次將激波管試驗引入堆浸滲流試驗，運(yùn)用滲流力學(xué)原理，

4、研究了應(yīng)力波對堆浸散體介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)和滲流強(qiáng)化的作用機(jī)理，結(jié)果表明應(yīng)力波使堆浸散體介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)松散，滲透系數(shù)增加3.8～10倍，滲流得到強(qiáng)化，并體現(xiàn)出一定的時效性。 （4）以散體動力學(xué)為基礎(chǔ)，引入雙重有效應(yīng)力模型，闡明了應(yīng)力波作用下結(jié)構(gòu)有效應(yīng)力和顆粒間有效應(yīng)力對浸堆結(jié)構(gòu)的作用，揭示了應(yīng)力波對浸堆孔隙結(jié)構(gòu)的三重作用機(jī)理。 （5）以Biot理論為基礎(chǔ)，考慮應(yīng)力波作用下堆浸過程的非線性滲流，建立了應(yīng)力波作用下的應(yīng)力場和滲流場耦