Способ физического моделирования подземного выщелачивания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а) 1454956 1 В 43/28 Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретделу, а имго маделирсвойств Рудно при разрлезных искванием.Целью и Сущность способа заключается в следующем.Выход вьппеупомянутых выражений (инвариантов подобия) производится вследующей последовательности.1, Использовались 1-я (прямая, необходимое условие) теорема подобия, 3-я (обратная, достаточное условие) теорема подобия, 2-я теорема подобия (П - теорема теории подобия), 2-я теорема теории размерностей (П "теорема теории размерностей) и следгорному физическоогических испольэова ждений пощ выщелачи ние относитсянно к способамвания геотехно ет быть месторо подземн и ботке аемых ия является ловы и результатов мо шение достоведелирования ииспользуемыхлов. апазонаматерна" ширение д валентных ра эквиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР(56) Шумилин М.В. и др. Разведкаместорождений урана для отработкиметодом подземного вьпцелачивания.М.: Недра, 1985, с, 135-147Мироненко В.А Шестаков В.М.Основы гидромеханики. М.: Недра,1974, с, 96-98,(54) СПОСОБ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНОГО ВЬЛЦЕЛАЧИВАНИЯ(57) Изобретение относится к горно"му делу и м,б, использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным вьпцелачиванием.Цель изобретения - повышение достоверности результатов моделированияи расширение диапазона используемыхэквивалентных материалов (ЭМ). Вначале осуществляют подбор ЭМ по инва риантам физического подобия процессов массопереноса и скорости, Затемв специальный микростенд закладываютЭМ, моделирующие рудоносный пласт,рудовмещающую породу и реагент. Вкачестве ЭМ подбирают материалы, отвечающие дополнительно подобию химической реакции, скорости продвиженияфизико-химического барьера, тепловыделения, трещинообразования во вмещающей горной породе. Их определяютпо определенной зависимости. В процессе моделирования дополнительноизмеряют температуру, положение фронта выщелачивания, положение фронтафизико-химического барьера. Определяют также концентрацию вьппелачиваемого элемента в продуктивном растворев заданных точках модели через заданные интервалы времени, В качествеЭМ используют для реагента ацетон,для продуктивного пласта - аморфныйкремнезем, для вмещающей горной породы - поваренную соль. 2 з.п. ф-лы.:о, р+31, тогда 3 =и О,= О,5 Примем М,=1, К=1 о ует зависииемистости аэмерные величиг,ь оь к, нь г,п яется внешением 6 определ напряж ЕНТ з 14ствия из них (Седов Л,И. Методы подобия и размерности в механике. М.:Наука, 1967, с. 428. Седов Л,И, Механика сплошной среды. Т. 11 М.:Наука, 1973, с. 484,2, Размерные величины 7, , КР В и инвариант н характеризуютгйдродинамику и диффузию в капиллярах пласта при наличии химическойреакции, те,М С" М С 11 М 21" МСр+Рр 223 , РЗначение Е находится из поперечного сечения пласта Ра коэффициент его проницаемости К - из трансцендентного уравнения173(1-3,467 К Ко 26 К Г+ 23 (Степанов Ю.С. Моделирование процесса подземного горения угля. Кн. 1, отчет МГИ УДК 52,35,00, номер государственной регистрации 01830050706, Ма 1984, с. 70) .3. Размерные величины Е, В Т, 1, = Е Б."То; 1 Д = Е ЕТГ = 1,Инвариант н, характерику химической реакции: 1 Джда мольград 1 град 1"Лж"1 моль"град"+= О, -+= 0;= - Ы.Примем Ы, = 1, тогда Ъп кап Инвариант пхарактери мость теплообмена от п пласта. Инвариант Т характеризует зависимость приемистости от температуры реагента (через вязкость р,ни плот) 45 развитие трещины ним растягивающи Поэтому-И г,п Н оп 4. Размерные величины (п 11 п:Ы ""СаМ",1 = 1,м с 1 дк кг град 1 кгДж МС град 1 М" = 1Г ,"Е г 1 Гград= 1, - характерныи радовательно, разрпо Гуку РХЕ, НРСг.дСпособ выполняют в следующей последовательности.Осуществляют подбор эквивалентныхматериалов с соблюдением теорем теории подобия и размерностей и математической обработкой результатов подбора с достижением максимального значения корреляционного момента и индекса корреляции на основе математической статистики и теории вероятностей. В специальный микростенд закладывают эквивалентные материалы, моделирующие рудовмещающую породу, рудоносный пласт, на который воздействует через модельную закачную скважину эквивалентный материал, моделирующий реагент при заданных термодийамических параметрах (давлении,концентрации, температуре, рН), Призакладке эквивалентных материалов ив процессе проведения модельного эксперимента соблюдают геометрический,временной и другие выбранные масштабы подобия. В процессе подземноговыщелачивания на модельных эквивалентных материалах определяют изменение во времени и пространстве ско".рости продвижения по пласту реагента,продуктивного раствора, физико-химического барьера, концентрации полезного элемента в продуктивном растворе, тепловыделения при его образовании,Таким образом, определяют степеньвлияния на процесс подземного выщелачивания полезного ископаемого неизученных ранее физических факторовдля чего необходимо изменять каждыйиз них при постоянных других. Числоопытов определяют по теории факторного эксперимента (Джонсон Н., Лион Ф.Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Т. 1, М.: Мир,1981), позволяющей получить представительные результаты при меньшем числе опытов. В результате экспериментаполучают критериальные эмпирическиезависимости, позволяющие выделитьнаиболее важные с точки зрения подземного выщелачивания параметры, заложить основы для перехода к математическому моделированию, получитьтеорию изучаемого процесса в отдельных частных случаях (при преимущественном влиянии одного из указанныхв и. 1 факторов), а также получаютоптимальные условия протекания моделируемого процесса для различных ис ходных данных, что позволяет сделатьпрактически бесконечный выбор эквивалентных материалов путем изменения"волевым" путем макроскопических параметров (свойства реагента, диаметры скважин, сетка скважин, расходреагента). При этом удается свестивесь сложный комплекс работ, связанный с определением основных параметров выщелачивания, к простому процессу физического моделирования,связанного только с приобретениемэтих недефицитных материалов и мо 5 10 делированием независимо от местапроведения исследований. Нет необходимости бурения контрольных скважин для отбора кернов, их упаковки,транспортировки с соблюдением всехнеобходимых условий по их сохранению.Также нет необходимости проведенияспециальных полевых исследований, втом числе и бурения скважин, по опре.делению параметров трещинообразова 15 20 25 ния, так как, зная характерный размер рудного тела, модуля упругостивмещающей горной породы, удельнуюэнергию трещинообразования и глубину залегания кровли продуктивного 30 пласта, можно определить на моделиразрушающую деформацию, сохранивсредства и время на определениеосновных параметров при полной ихпредставительности,35 Способ дает возможность отбора методов воздействия на изучаемый процесс при полученных основных закономерностях его протекания. 40 Формула изобретения 4550 55 1,Способ физическогомоделирования подземного выщЕлачивания включающий подбор по инвариантам физического подобия процессов массопереноса и скорости фильтрующих эквивалентных материалов, моделирующих рудоносный пласт, рудовмещающую породу и реагент, закладку в стенд материалов, эквивалентных рудоносному пласту и рудовмещающей породе, подачу материала, эквивалентного реагенту, и измерение через заданные интервалы времени положения фронта материала реагента в материале рудоноснс го пласта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целую повышения эффективности моделиржания путем пс вышс иной достовер2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в качестве эквивалентных материалов используют для реагента ацетон, для продуктивного пласта - аморфный кремнезем, для вмещающей горной породы - поваренную соль. Са, абаю лоемкость, плотность, кинематическая вязкость реаген- Збта; Составитель М. ПодолякоТехред М,Дидык Корректор И.Муска Редактор М.Келемеш Заказ 742 1/35 Тираж 514 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45 Прои:зводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4ности результатов и расширения диапазона подбираемых эквивалентных материалов, в качестве эквивалентных материалов подбирают материалы, отвечающие дополнительно подобию хими" ческой реакции, скорости продвижения физико-химического барьера, тепловыделения, трещинообразования во вмещающей горной породе по инвариантам подобия энергия активации, газовая постоянная, температура20 скорость продвижения фиэико-химического барьераскорость химической реакции, 25 площадь пропускающих реагеит пор и капилляров пласта, коэффициент диффузии,прпемистость пласта (расход реагента), соответственно теп - теплопроводность имощность пласта,Е, , Х- модуль упругости иудельная энергиятрещинообразованиявмещающей горной породыН - глубина залеганияпласта,при этом в процессе моделированиядополнительно измеряют температуру,положение фронта выщелачивания, положение фронта физико-химическогобарьера, концентрацию выщелачиваемогоэлемента в продуктивном растворе взаданных точках модели через заданные интервалы времени. 3. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в качестве эквивалентных материалов используют для реагента водный раствор едкого натра при рН 13,4, весовой концентрации более 17. и температуре 40 С, для продуктивного пласта - аморфный кремне" зем для вмешающей горной породив обезноженный гранулнрованный насыпной шлак плотностью 400 кг/м .