基于COMSOL-PHREEQC的CO2+O2地浸采铀反应运移数值模拟
张海涛1
张通2
李旭1
贺江辉3
杨鑫4
何玉鹏3
邵则凡3
1.安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南 232001;合肥综合性国家科学中心 能源研究院,安徽 合肥 2300312.合肥综合性国家科学中心 能源研究院,安徽 合肥 230031;安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南 232001;中国铀业有限公司,北京 1000133.安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南 2320014.安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南 232001
摘要：铀资源是的世界上重要的战略资源,如何安全高效开发利用铀资源,对保障国家能源供应和国家战略安全意义重大.CO2+O2地浸采铀是砂岩型铀矿采冶的主要方式,研究CO2+O2溶浸过程中水动力场和化学场的耦合机制是预测地浸采铀过程中铀动态浸出的关键核心.以内蒙古某煤铀共存矿床为对象,通过COMSOL构建地浸过程中溶质运移的对流与弥散模型,通过PHREEQC构建砂岩型铀矿CO2+O2溶浸过程的热力学数据库,利用iCP 平台(Interface COMSOL-PHREEQC)建立COMSOL-PHREEQC耦合框架的CO2+O2地浸采铀的反应运移数值模型,模拟了CO2+O2地浸过程中铀矿动态浸出过程.同时,基于参数敏感性分析定量比较了不同参数对铀浸出效果影响的重要性程度.研究结果表明,本模型能够模拟预测CO2+O2溶浸过程中铀的反应运移过程.模拟结果发现CO2+O2地浸采铀过程中,抽、注液孔周围水动力强,溶浸液与铀矿物发生强烈的化学反应,形成高浓度的铀区;在水动力作用弱的地方,溶浸液不能及时到达,形成低浓度铀区.浸出铀的运移过程主要受对流和弥散作用控制.浸出铀可以通过下部煤层采动裂缝进入采煤工作面和采空区内,影响煤矿安全开采活动.参数敏感性分析结果揭示抽液流量、CO2和O2体积分数是铀浸出率的关键控制因素,而铀的浸出率与地层渗透率、地下水流速之间并不是呈单调的递增关系.研究结果对砂岩型铀矿CO2+O2地浸开采具有一定的指导作用.
关键词：CO2+O2地浸采铀反应运移模拟水动力-化学反应耦合参数敏感性分析COMSOL-PHREEQC
分类号：TD958(选矿)
资助基金：合肥综合性国家科学中心能源研究院资助项目(21KZS216)国家自然科学基金(42272281)安徽省教育厅资助项目(KJ2021A0441)
论文发表日期：2023-12-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 680-690 )
英文信息