發(fā)布時間：2021-03-02 14:47

　　論文結(jié)合μCT掃描、計算機三維圖像處理方法和浸礦過程建模仿真等手段,研究堆浸體系宏細觀結(jié)構特征和水力學特性,提出礦堆結(jié)構精細化表征參數(shù)體系,基于礦堆三維圖像,建立兩級滲流—兩級傳質(zhì)—固液反應—多相傳熱的浸礦多場耦合模型,通過氧化銅礦浸出的數(shù)值仿真,揭示孔隙尺度浸礦體系各物理場動態(tài)響應機制,主要研究工作如下:（1）通過MCT掃描獲取浸柱和礦石三維圖像,基于三維圖像處理方法,分析礦石單顆粒和散體形態(tài)特性,形成以粒級—球度—顆粒排列—顆粒內(nèi)礦物分布的礦石顆粒散體表征體系和以孔喉軸線長—斷面面積—斷面周長的孔隙表征體系,并以工藝礦物學分析和常規(guī)篩分實驗結(jié)果部分驗證圖像計算的有效性。（2）提出兩種基于圖像計算的礦堆水力學特性預測方法:通過浸柱CT圖像的顆粒散體特性分析,利用Carman-Kozeny經(jīng)驗方程計算介質(zhì)滲透率;采用直接孔隙圖像開展Navier-Stokes流動模擬計算任意（孔隙型/裂隙型）多孔介質(zhì)滲透率/水力傳導率。開展浸柱滲流實驗,驗證圖像預測滲透率的可靠性。根據(jù)孔喉圖像計算孔喉斷面形狀系數(shù)（圓度—粗糙度—徑長比）和無量綱水力傳導率,利用反向傳播（BP）神經(jīng)網(wǎng)絡,建立形狀系數(shù)與無量... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 課題來源及選題意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 課題目的
        1.1.3 選題意義
    1.2 堆浸應用及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 銅礦堆浸應用背景與現(xiàn)狀
        1.2.2 堆浸工藝概述
        1.2.3 CT技術在礦堆結(jié)構表征上的應用
        1.2.4 堆浸模型的發(fā)展
        1.2.5 小結(jié)
    1.3 研究內(nèi)容及技術路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術路線
2 礦堆結(jié)構表征
    2.1 常規(guī)礦石顆粒和散體分析
        2.1.1 工藝礦物學分析
        2.1.2 礦石散體粒級
    2.2 礦石顆粒和散體CT掃描實驗
        2.2.1 CT掃描實驗
        2.2.2 CT掃描結(jié)果
    2.3 CT圖像分析方法
        2.3.1 濾波和強度校正
        2.3.2 閾值分割
        2.3.3 顆粒識別
        2.3.4 孔隙中軸線和孔隙網(wǎng)絡
    2.4 CT礦石顆粒和散體特性分析
        2.4.1 CT礦物分析
        2.4.2 CT礦石散體分析
        2.4.3 CT細觀/宏觀孔隙分析
    2.5 本章小結(jié)
3 礦堆水力學特性預測
    3.1 微觀滲流問題的說明
    3.2 滲透率實驗
    3.3 基于孔隙的滲透率預測
    3.4 孔隙的水力傳導率預測
    3.5 本章小結(jié)
4 兩級滲流建模仿真及優(yōu)勢流研究
    4.1 礦堆兩級滲流網(wǎng)格模型
    4.2 兩級滲流建模和仿真
    4.3 雙尺度孔隙結(jié)構礦堆的優(yōu)勢流
    4.4 本章小結(jié)
5 雙尺度孔隙結(jié)構礦堆浸礦模型
    5.1 雙尺度孔隙結(jié)構礦堆幾何模型
    5.2 傳質(zhì)控制方程
    5.3 傳熱控制方程
    5.4 礦石/脈石反應控制方程
        5.4.1 界面反應控制方程
        5.4.2 區(qū)域反應控制方程
    5.5 多場耦合分析
    5.6 本章小結(jié)
6 浸礦過程仿真及模型驗證
    6.1 模型設計
        6.1.1 礦堆網(wǎng)格
        6.1.2 物理參數(shù)及邊界條件
    6.2 仿真結(jié)果處理
    6.3 仿真結(jié)果分析與討論
        6.3.1 浸礦環(huán)境及效果隨時間變化
        6.3.2 礦物組分的影響
        6.3.3 噴淋強度的影響
        6.3.4 噴淋液pH的影響
        6.3.5 環(huán)境溫度的影響
    6.4 小型柱浸實驗
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 研究展望
參考文獻
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于三維直方圖修正和灰度熵分解的圖像分割[J]. 張書真.  計算機工程. 2014(05)
[2]Unsaturated flow and solute transport in a porous column using spherical ore particles[J]. Xiu-xiu Miao,Ai-xiang Wu,Bao-hua Yang,Jin-zhi Liu,Sheng-hua Yin,Hong-jiang Wang.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2014(02)
[3]基于真實模型的礦巖散體三維孔隙流數(shù)值模擬(英文)[J]. 楊保華,吳愛祥,王春來,牛文鑫,劉金枝.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(12)
[4]浸出過程中礦石顆粒表面微孔裂隙演化規(guī)律[J]. 吳愛祥,姚高輝,王貽明.  中南大學學報(自然科學版). 2012(04)
[5]基于三維Otsu法的紅外圖像閾值分割[J]. 顧鵬,張玉.  計算機工程. 2011(16)
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[8]How will biomining be applied in future?[J]. C.L.BRIERLEY.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2008(06)
[9]顯微CT試驗技術與花崗巖熱破裂特征的細觀研究[J]. 趙陽升,孟巧榮,康天合,張寧,郤保平.  巖石力學與工程學報. 2008(01)
[10]溶浸采礦技術的進展與展望[J]. 吳愛祥,王洪江,楊保華,尹升華.  采礦技術. 2006(03)

博士論文
[1]紫金山銅礦生物堆浸工業(yè)案例分析[D]. 阮仁滿.中南大學 2011
[2]堆浸體系中散體孔隙演化機理與滲流規(guī)律研究[D]. 楊保華.中南大學 2010



本文編號：3059448