砂巖鈾礦co2+o2地浸初期流場模擬及水化學(xué)驗(yàn)證

1、砂巖鈾礦砂巖鈾礦CO2O2地浸初期流場模擬及水化學(xué)驗(yàn)證地浸初期流場模擬及水化學(xué)驗(yàn)證周義朋，黎廣榮，徐玲玲，孫占學(xué)，周仲魁，李衡（東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌330013）摘要：摘要：以新疆某砂巖型鈾礦床“六注兩抽”的地浸單元為研究對象，采用數(shù)值模擬與水化學(xué)分析相結(jié)合的方法，對CO2O2中性地浸初期流場形成進(jìn)程及其與溶質(zhì)運(yùn)移的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在以抽孔和注孔連線為軸線的紡錘形地浸流場中，地浸溶液前鋒用時(shí)15d抵達(dá)抽

2、液孔。SO42和HCO3濃度變化對地浸初期前鋒溶液滲流的反應(yīng)靈敏而精準(zhǔn)，是判斷CO2O2中性地浸最初階段溶液前鋒運(yùn)移理想的天然示蹤劑。地浸初期Ca2、Mg2的碳酸鹽都處于過飽和狀態(tài)，其運(yùn)移滯后于溶液滲流并與pH的變化密切同步。滲流模擬、水文地球化學(xué)模式計(jì)算結(jié)果以及實(shí)際水化學(xué)監(jiān)測數(shù)據(jù)之間存在良好的互證性，這些方法的綜合應(yīng)用可使地浸流場分析更為客觀和可靠。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：砂巖型鈾礦；CO2O2中性地浸；地浸流場；數(shù)值模擬；溶質(zhì)運(yùn)移中圖分類號

3、：中圖分類號：TL212.12文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2019）01000000FlowFieldSimulationHydrochemicalVerificationfromCO2O2InsituLeachingofSstonetypeUraniumDepositZHOUYipengLIGuangrongXULinglingSUNZhanxueZHOUZhongkuiLIHeng(StateKe

4、yLabatyofNuclearResourcesEnvironmentEastChinaInstituteofTechnologyNanchang330013China)Abstract：Taking“sixinjectiontwopumping”insituleachingunitsinasstonetypeuraniumdepositinXinjiangasresearchobjectapplyingcombinationofnu

5、mericalsimulationhydrochemicalanalysistofminitialflowfieldofCO2O2neutralleachingitsrelationshipwithsolutetransptwasstudied.Theresultsshowthatinspindleshapedflowfieldwithaxisofinjectionpumpingholessolutionfrontreachesthep

6、regnantholeswithin15daysconcentrationchangesofSO42HCO3aresensitiveaccuratefinfiltrationofthefwardsolutionofinsituleaching.ItisanidealtracerfjudgingthefwardflowofsolutionininitialstageofCO2O2neutralleaching.Initialcalcium

7、magnesiumcarbonatesarebothinsupersaturatedstatetheirmigrationslagbehindsolutioninfiltrationiscloselysynchronizedwithchangeinpHvalue.Thereisgoodmutualproofbetweencalculationresultsofleachingsimulationhydrogeochemicalmodel

8、actualwaterchemicalmonitingdata.Thecomprehensiveapplicationofthesemethodsismeobjectivereliableinanalysisofinsituleachingflowfield.Keywds：sstonetypeuraniumdepositCO2O2neutralleachinginsituleachingflowfieldnumericalsimulat

9、ionsolutetranspt溶浸液滲流場是砂巖型鈾礦地浸水巖相互作用的區(qū)域，掌握滲流場的特征對于地浸采鈾井場工藝調(diào)控十分關(guān)鍵。數(shù)值模擬作為研究地下水問題的有效手段[1]，在國內(nèi)于21世紀(jì)初被應(yīng)用到對地浸采鈾溶液滲流狀態(tài)的研究中[2]，此后近20年來逐步發(fā)展到有關(guān)地浸采鈾流場的多方面應(yīng)用，包括井型井距設(shè)計(jì)、有效溶浸范圍計(jì)算、抽注流量對溶浸流場的影響與控制、溶質(zhì)前鋒運(yùn)動形態(tài)等[311]。盡管研究頗豐，但限于理論計(jì)算、缺少監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)證者居

10、多，而在地浸復(fù)雜的水文地球化學(xué)和水動力作用中，滲流控制著溶質(zhì)運(yùn)移速度和強(qiáng)度，而溶質(zhì)組分運(yùn)移和濃度變化則揭示地浸的水動力和水文地球化學(xué)過程與狀態(tài)[1213]。因此注重水動力與水化學(xué)的互證性研究，對于更加準(zhǔn)確客觀地揭示地浸流場尤其是地浸初期流場的形成進(jìn)程以及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律十分重要。黃群英等[1415]開展了酸法地浸流場的數(shù)值模擬與地浸監(jiān)測的結(jié)合性研究，揭示了酸法地浸初期溶液滲流、礦層的酸化氧化進(jìn)程以及水化學(xué)穩(wěn)定場形成規(guī)律，為后續(xù)工藝參數(shù)及時(shí)進(jìn)

11、行有針對性的調(diào)整和優(yōu)化起到了積極作用。在CO2O2中性地浸中開展相關(guān)研究同樣具有重要意義。本文以新疆某地浸鈾礦山“六注兩抽”單元為例，采用數(shù)值模擬與水化學(xué)數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方法，對CO2O2中性地浸初期流場的演化與溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行研究。收稿日期收稿日期：20181120基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41572231）；國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目（2015CB453002）；江西省科技計(jì)劃項(xiàng)目（20142BFB

12、29004，20151BBB60093）作者簡介：作者簡介：周義朋(1974)，男，博士，副教授.doi：10.3969j.issn.10077545.2019.01.010圖2模型平面范圍及鉆孔分布圖模型平面范圍及鉆孔分布圖Fig.2Plansofnumericalmodelshowingdistributionofdrillholes圖3模型模型Z1～C1～Z3側(cè)剖面圖側(cè)剖面圖Fig.3CrosssectionofZ1C1Z3ofn

13、umericalmodel2結(jié)果與討論結(jié)果與討論2.1地浸溶液滲流特征地浸溶液滲流特征在建立的模型中，運(yùn)用VisualMODFLOW粒子示蹤技術(shù)（MODPATH模塊）模擬計(jì)算地浸溶液滲流范圍、路徑以及滲流時(shí)間，結(jié)果如圖4所示?？梢钥闯觯凇傲⒍椤钡碾p地浸單元流場中，大部分溶液從不同方向流向了抽液孔，形成以抽孔和注孔的連線為軸線的紡錘體分布形態(tài)的流場。溶浸液最快可在15天內(nèi)抵達(dá)抽液孔，這些滲流較快的溶液形成強(qiáng)滲流內(nèi)核區(qū)，約占流向抽液孔