申请/专利权人：南京大学;核工业北京化工冶金研究院;河海大学

申请日：2021-03-10

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN113051843B

主分类号：G06F30/28

分类号：G06F30/28;C22B60/02;C22B3/04;G06F111/10;G06F119/14;G06F119/08;G06F113/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2021.07.16#实质审查的生效;2021.06.29#公开

摘要：本发明公开了一种砂岩型铀矿CO2+O2地浸采铀的反应运移数值模拟方法，能够突破传统只考虑对流和弥散作用的地浸采铀溶质运移数值模拟方法，尝试建立多场耦合的反应性溶质运移模型来模拟北方砂岩型沥青铀矿的动态溶浸过程。本发明所提供的方法包括：构建了适用于北方砂岩型铀矿CO2+O2溶浸过程的热力学数据库，同时考虑在氧气O2aq和重碳酸根HCO3‑的共同作用下的铀溶解动力学反应过程，采用TOUGHRECT模拟技术框架开展CO2+O2地浸采铀反应运移数值模拟。本发明所提供的模拟技术可为开展采区尺度CO2+O2浸出过程的精准模拟和动态调控提供技术支撑。

主权项：1.一种砂岩型铀矿CO2+O2地浸采铀的反应运移数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：1收集砂岩型铀矿采区的基础数据，包括采区抽注液孔间的平面相对位置、抽注液孔间的距离、抽注液量、地下水位监测数据、溶浸液和浸出液水化学分析数据；2根据步骤1收集的基础数据，结合采区的水文地质条件，包括含矿含水层类型、岩性和厚度、地下水位埋深、矿体埋深和厚度、地下水的补给条件，并基于质量和能量守恒的基本原理、以及达西定律，建立CO2+O2地浸采铀的渗流模型；3确定渗流模型的初始条件、边界条件、水力参数、源汇项，进行空间网格剖分和时间离散；4求解渗流模型，得到模拟区内时间上和空间上流速矢量的分布及压力的分布；5在步骤4渗流模型结果的基础上，根据地浸采铀体系中的组分溶质运移和化学反应过程，建立CO2+O2地浸采铀的反应性溶质运移模型；6确定反应性溶质运移模型的化学反应网络以及平衡反应和动力学反应过程；7确定反应性溶质运移模型中的模拟组分的初始浓度、参与模拟矿物的组成、反应生成的矿物及其体积分数、参与模拟矿物的反应动力学速率计算参数；8求解反应性溶质运移模型，得到地浸采铀体系中溶解性铀UVI的浸出浓度、pH值、矿物含量三者的变化趋势，完成CO2+O2地浸采铀的反应运移数值模拟；步骤5中CO2+O2地浸采铀的反应性溶质运移模型，采用化学组分的质量守恒方程描述： 其中，方程左边项表示反应体系中化学组分i的质量变化率，右边项代表该化学组分对流、扩散作用，源汇项以及矿物组分的溶解和沉淀对该组分质量变化的贡献，ci为反应性溶质运移模型中参与模拟化学组分i的浓度，De为有效扩散系数，Q为反应体系中的源汇项，R为化学反应速率，φ为孔隙度，ρ为流体密度，v为渗流流速，为梯度算子；步骤6中的确定反应性溶质运移模型的化学反应网络以及平衡反应和动力学反应过程，包括：a确定CO2+O2地浸采铀过程中的化学反应： 2UO2s+O2＝2UO3s3 b建立平衡反应热力学数据库：添加CO2+O2地浸采铀体系中溶解性铀UVI和其它参与模拟组分的生成物种及相应的平衡常数数据，构建砂岩型铀矿CO2+O2地浸过程的热力学数据库，用于计算所需物种的组分形态和参与反应性溶质运移数值模拟；c建立动力学反应的速率方程：根据化学反应动力学过渡态理论TST确定参与矿物溶解和沉淀的反应速率方程。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京大学;核工业北京化工冶金研究院;河海大学 一种砂岩型铀矿CO₂+O₂地浸采铀的反应运移数值模拟方法

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