酸法地浸采铀中孔隙度及铀浸出迁移的时空演化

在酸法地浸采铀过程中,铀在溶解—沉淀—再溶解的过程中会生成石膏堵塞空隙,导致孔隙度及铀浸出迁移的变化。为探明酸法浸铀过程中因石膏沉淀堵塞产生的变化,以某实际地浸采铀过程为例,通过模型概化构建孔隙度变化下的不同模型进行对比分析。结果表明:1)模拟过程结束后(600d),整个模型孔隙度均发生不同程度的变化,在注液孔2与注液孔5所在截面内,0m处孔隙度增幅最大,增大了3.66%,8m处孔隙度降幅最大,减少了1.66%。2)铀矿的浸出速率与该处孔隙度呈正相关,t=8d时,0m处生产模型孔隙度达到最大,理想模型与生产模型在该处的铀矿剩余量差值也达到最大,理想模型沥青铀矿剩余量为54.84%,生产模型沥青铀矿剩余量为54.74%。t8d时,0m处生产模型孔隙度开始减小,铀矿浸出速率下降,t=18d时,理想模型与生产模型铀矿剩余量相等。3)孔隙度减少的矿层直接影响到溶浸液在其中的迁移,降低了铀浸出迁移的效果。t=600d时,8m处生产模型孔隙度达到最小值,溶浸液运移阻碍影响达到最大时,理想模型与生产模型中10m处沥青铀矿剩余量差值也达到最大,理想模型为9.65%,生产模型为13.34%。     

基于PHT3D软件的酸法地浸采铀过程模拟探讨

运用反应运移模拟软件PHT3D建立酸法地浸采铀一维模型,阐明强酸低含氧情况下地浸采铀过程中铀水解与迁移的时空演化规律。模拟结果表明,铀矿溶解后,四价铀最多,六价铀次之;矿层水溶液的pe(电位)和pH在时间上的变化与各个液相主要组分的浓度变化相关,pe和pH变化曲线的交点为液相主要组分浓度显著变化的起点;铀矿不仅会溶解也伴随着铀矿微量生成的现象,且溶解沉淀的量与位置有关。     

地浸采铀工艺分类方法的探讨

随着地浸技术的发展,一些新工艺很难简单地用传统的酸、碱分类方法进行界定,出现工艺归类与地浸实际工作状态不一致的现象,也造成了技术交流的不便。在综述目前主要地浸工艺及其铀迁移原理的基础上,对地浸采铀工艺分类方法进行了探讨,提出了分别以地浸工作液pH和浸出铀的迁移形式为依据的分类方法。     

基于PHREEQC拟合地浸采铀尾液中去除硫酸根离子模拟研究

对某砂岩型铀矿地下水淡化少试剂地浸采铀浸出液中SO4^2-的去除试验进行数值模拟。对三组溶液(溶液3、溶液4、溶液7)一共进行了7次模拟实验,得到Ca^2+与SO4^2-反应生成石膏沉淀的速率为(4.8~9.4)×10^-9 mol/(cm^2·s)。其中溶液3三组反应与溶液4两组反应的模拟值与实测值几乎一致,溶液7两组反应模拟结果的去除率略低于实测值。当溶质中SO4^2-浓度与模型中三种溶液浓度相近,溶液中加入12g/L,可以确定SO4^2-沉淀速率为(7.2~7.75)×10^-9 mol/(cm^2·s)。CaO溶解在水溶液中会放出一定的热量,不同溶液的饱和指数也有所差异等原因使得模拟结果所得到的沉淀速率不是一个确切值,而是在一个区间值内,但都在同一个数量级内,并且模拟结果与实测结果拟合较好。     

基于流固耦合作用的砂岩地浸采铀效果数值模拟分析

为探究低渗砂岩铀矿在不同因素下的产量变化情况,根据储层有效应力与渗流特性的关系,建立有效应力-渗流数值模型。通过日产水量分析流固耦合作用下储层的产量变化规律,并结合变异系数法分析注入压力、初始渗透率和井间距对产量的影响。研究表明：考虑流固耦合作用下的储层产量会更快进入稳定状态,产量更高;应力敏感性系数越大,有效应力减小对地层渗透率影响越明显。注入压力越大,地层有效应力减小区域下降幅度增大,使地层渗透率增大区域升高幅度增大,导致产量逐渐增多;流固耦合作用下产量随着初始渗透率增大而增多且增长速度较快;流固耦合作用下,随着井间距的增大,注采井间有效应力减小的影响减弱,注采井间渗透率增大趋势也在下降,导致产量逐渐降低。结合各因素变异系数变化可得,注入压力对产量效果影响更明显。本研究有助于建立完整的砂岩铀矿地浸采铀生产方案。     

新疆洪海沟矿床酸法地浸采铀试验

洪海沟矿床是我国新疆千吨铀矿大基地的重要后备资源。为确立该矿床开发的适宜浸出工艺,在前期实验室研究基础上,开展了“四注一抽”规模的酸法地浸采铀试验。结果表明：该矿床微酸和低酸浸出均未达到预期浸出效果,采用3.0~4.0 g/L酸度酸化、7.0~7.5 g/L酸度浸出是适宜工艺;300 mg/L剂量的H2O2能加速铀的浸出,但受限于溶出的Fe含量较低,氧化剂效能受限;尽管矿床碳酸盐含量不高,但浸出液Ca2+、SO42-持续增加易形成石膏沉淀导致抽注流量下降,需要在后续生产中予以关注。     

地浸采铀中过氧化氢氧化性能研究

以过氧化氢作为氧化剂溶浸新疆某砂岩型铀矿石,考察溶浸条件对铀浸出率的影响。结果表明,碳酸氢铵为溶浸剂时,过氧化氢可有效氧化浸出矿石中四价铀。铀浸出总量随着过氧化氢加入量的增加而增加。当溶解氧加入总量为600mg/L时,5回次溶浸的铀浸出总量为76.40%,能满足地浸采铀工艺要求。     

基于数值模拟研究酸法地浸采铀过程中孔隙度时空演化

地浸采铀过程中常伴随生成化学沉淀,影响铀的浸出效率。为了揭示化学沉淀出现的时间和位置规律,在溶浸液相同的情况下,对含矿层孔隙度的时空演化进行了数值模拟。模拟结果显示:0～5d,模拟区从距离注液孔2.6～20m处均有孔隙度—渗透性增大(化学溶解)的现象;第5天之后,整个模拟区均出现了不同程度的孔隙度—渗透性减小(化学沉淀)的现象。模型运行到设定的最长时间(550d)时,在模型紧邻注液孔的位置孔隙度减小了25.7%,在模型紧邻抽液孔的位置孔隙度减小了15.13%。     

酸法浸铀过程中Fe3+与浸出铀之间关系的数值模拟

为探究酸法地浸过程中Fe³⁺作为氧化剂时铀的浸出情况,通过使用模拟软件PHREEQE建立模型,观察浸出液各组分的浓度及迁移变化,揭示氧化剂Fe³⁺与浸出铀之间的关系。结果表明：作为氧化剂的Fe³⁺促使铀矿的溶解及Fe²⁺的出现,随着铀的浸出结束,Fe³⁺的浓度趋于稳定;且铀矿的溶解速率与Fe³⁺、Fe²⁺的增长速率密切相关。Fe³⁺的浓度增长变快时,Fe²⁺的浓度增长及铀矿的溶解也加快;随着铀矿的溶解速率降为零后,Fe²⁺的增长速率也趋近于零,氧化剂Fe³⁺的增长速率也降为零。     

酸法地浸采铀多井系统中渗透系数时空演化模拟

为了解酸法地浸采铀过程中含矿含水层渗透系数时空演化规律,通过数值模拟的方法建立了由两组五点型地浸抽注井构成的二维反应动力学模型,模拟酸法地浸采铀中孔隙度-渗透系数时空演化过程,探讨含矿含水层渗透系数时空演化规律。模拟结束时模拟区域内渗透系数区间为[5.37 m/d, 14.7 m/d]。通过渗透系数时间演化结果可知,在渗流作用和化学反应前锋不断向抽液孔推进,渗透系数发生变化的区域随时间不断增大,模拟区域内渗透系数区间值随时间不断增大,模拟结束时6个注液孔周围的渗透系数演化情况差异较小;矿层内渗透系数大于初始值的范围为注液孔中心相距约3 m（占抽注半径1/10）处的圆柱体内,渗透系数最小值出现在与注液孔中心相距约5.66 m处的圆周上,含矿层内大部分区域的渗透系数均小于初始值,根据模拟结果渗透系数最小值可能出现在与注液孔距离抽注半径的1/6~1/5区域内。      

地浸采铀水岩作用数值模拟研究进展

砂岩型铀矿原地浸出已成为国内外铀资源开发的主要方式之一,在对地浸复杂水岩作用过程的研究中,数值模拟作为重要方法,被越来越广泛应用。详细介绍了数值模拟技术在地浸采铀的应用、成果及进展,并对存在的主要问题和地浸数值模拟研究的发展方向进行了分析。     

基于渗流-化学-应力多场耦合的砂岩型铀矿CO2+O2地浸开采的数值模拟

为探明不同影响因素对CO2+O2地浸采铀效果的影响规律和影响机理，首先建立了适合CO2+O2地浸的渗流-化学-应力多场耦合数值模型，其次，结合实际现场工况，开展了注液速率、渗透率、O2配加浓度、HCO3－配加浓度和铀矿石平均品位对CO2+O2地浸采铀影响的数值模拟研究。研究表明：CO2+O2地浸过程中，抽液井铀浓度呈现“缓慢上升-快速上升-缓慢下降-趋于稳定”的阶段性变化趋势；矿层渗透率、铀矿石平均品位、O2配加浓度、HCO3－配加浓度与抽液井铀浓度呈现线性正相关关系，溶浸液的注入速率与抽液井铀浓度呈现线性负相关关系；CO2+O2地浸过程中应该选择初始渗透率大且铀品位高的矿层，同时应该适当加大O2和HCO3-的配加浓度，并控制好溶浸液注入速率，可实现铀资源的高效开采。本研究对CO2+O2地浸矿层的选择和地浸工艺的优化具有重要的指导意义。     

砂岩铀矿CO_2+O_2地浸初期流场模拟及水化学验证

以新疆某砂岩型铀矿床"六注两抽"的地浸单元为研究对象,采用数值模拟与水化学分析相结合的方法,对CO_2+O_2中性地浸初期流场形成进程及其与溶质运移的关系进行了研究。结果表明,在以抽孔和注孔连线为轴线的纺锤形地浸流场中,地浸溶液前锋用时15d抵达抽液孔。SO_4~(2-)和HCO_3~-浓度变化对地浸初期前锋溶液渗流的反应灵敏而精准,是判断CO_2+O_2中性地浸最初阶段溶液前锋运移理想的天然示踪剂。地浸初期Ca~(2+)、Mg~(2+)的碳酸盐都处于过饱和状态,其运移滞后于溶液渗流并与pH的变化密切同步。渗流模拟、水文地球化学模式计算结果以及实际水化学监测数据之间存在良好的互证性,这些方法的综合应用可使地浸流场分析更为客观和可靠。     

利用数值模拟确定地浸采铀过程中溶浸范围

溶浸范围的确定是酸法地浸采铀工艺中的重要一环。以内蒙一个铀采区为例,以水动力模型和溶质运移模型为基础,分别用pH<2、水力梯度趋于自然流场和迹线累积流量贡献率>97%三种方式确定溶浸范围,对比分析三种条件下确定的溶浸范围。可以得到：1)三种方法确定的溶浸范围均与铀矿溶解范围相近,可以用来表征溶浸范围;2)三种方法在边缘位置与铀矿溶解范围存在一定差异,其中,pH圈定范围与之最为相近;3)以pH<2为标准的操作难度较小,其余两种方法数据处理较复杂。pH<2最适合用于表征溶浸范围。