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孔隙尺度下离子型稀土矿渗流-交换-运移耦合模拟探讨

日期:2024年05月21日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:238
论文价格:150元/篇 论文编号:lw202405131640058484 论文字数:38566 所属栏目:土木工程论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis
扫描,通过图像处理技术对扫描得到的核磁共振图像进行矢量化处理,构建离子型稀土矿二维孔隙渗流通道几何模型。离子型稀土矿核磁共振图像表明其内部孔隙分布复杂,矿体颗粒骨架形态各异且大小不均。

(2)基于离子型稀土孔隙几何模型采用N-S方程,考虑离子交换反应并结合对流-扩散方程,建立孔隙尺度离子型稀土矿渗流-交换-运移耦合模型。采用NMRI模型计算时,溶浸液在离子型稀土矿孔隙内部渗流的过程中会形成优势渗流通道,在优势渗流通道内,最大流速可达6.25×10-4 m/s。优势通道的存在导致优势通道区域内的稀土离子优先完成交换,并该区域内的稀土离子运移运移速度大于非优势渗流区域,将离子型稀土矿体视为均质化的多孔介质并不能准确的反映孔隙尺度下的渗流-交换-运移过程,而NMRI模型还原了矿样的真实孔隙通道,在一定程度上更能够反映浸矿过程中稀土离子的交换与运移过程。

(3)通过离子型稀土孔隙渗流-交换-运移模型,对不同注液强度下溶浸液渗流、稀土及铝离子交换和运移过程进行数值模拟试验。注液强度导致孔隙各处流场的变化,随着注液强度增大,孔隙各处流速整体增大,流速增大会促进对流为主的离子运移,提高了离子扩散浓度差,促进交换反应正向进行,又可抑制稀土离子的反吸附。优势通道的存在造成了流场各处流速的差异,而注液强度的增大不仅会提升孔隙内溶浸液的竖向扩散速率,还会提升非优势通道区域的离子横向扩散速率,非优势通道区域内离子扩散浓度差进一步加大,增大了稀土离子的浸出率,提高了稀土的回收率。虽然注液强度增大使稀土离子更早浸出并流出矿体,缩短了浸矿周期加快浸矿过程,但会导致浸出稀土和铝离子峰值浓度降低,而浸出铝离子浓度降低则有利于母液的除杂纯化。对于该矿区,建议将注液强度控制在0.50 mL/min至1.00 mL/min之间。

参考文献(略)