地浸采铀水岩作用数值模拟研究进展

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2019.01.012地浸采铀水岩作用数值模拟研究进展袁新，周义朋(东华理工大学核资源与环境省部共建国家重点实验室，南昌330013)摘要：砂岩型铀矿原地浸出已成为国内外铀资源开发的主要方式之一，在对地浸复杂水岩作用过程的研究中，数值模拟作为重要方法，被越来越广泛应用。详细介绍了数值模拟技术在地浸采铀的应用、成果及进展，并对存在的主要问题和地浸数值模拟研究的发展方向进行了分析。关键词：砂岩型铀矿；原地浸出；水岩作用；数值模拟中图分类号：TL212.1+2文献标志码：A文章编号：1007-75

2、45（2019）01-0000-00ProgressofNumericalSimulationforWater-RockInteractionofIn-situUraniumLeachingYUANXin,ZHOUYi-peng(StateKeyLaboratoryofNuclearResourcesandEnvironment,EastChinaUniversityofTechnology,Nanchang330031,China)Abstract：In-situleaching(ISL)technologyisoneofthemainmetho

3、dsforuraniumexploitationintheworld.Asaneffectiveandeconomictool,numericalsimulationiswidelyusedasanimportantmethodinstudyofcomplexwater-rockreactionprocessesinin-situleachingsystem.Application,achievementsandprogressofnumericalsimulationtechnologyinuraniumISLaresummarized.Main

4、problemsanddevelopmentdirectionofnumericalsimulationofuraniumISLareanalyzed.Keywords：sandstone-typeuranium;in-situleaching;water-rockinteraction;numericalsimulation地浸采铀工艺是指在天然埋藏之下，通过向矿层注入溶浸液与矿石发生化学反应，将含铀溶液提升至地表进行水冶回收[1]，是当前国内外铀资源开采的重要方法，以51%（2015年）的份额占据主要生产方式[2]。铀矿原地浸出是人工强化条件下

5、的水岩作用过程，地浸水岩体系涉及到水动力渗流、化学反应以及多场耦合的溶质运移等复杂过程。近几十年来，作为研究水岩相互作用和溶质运移问题的重要手段，数值模拟技术被日益广泛地应用到地浸采铀的水岩作用研究中。1模拟软件介绍目前国内外饱水带地下水数值模拟软件较多，其中应用较为广泛的有VisualMODFLOW，FEFLOW和GMS等。VisualMODFLOW是在MODFLOW基础上实现的可视化界面软件，用于孔隙介质中地下水流动三维有限差分数值模拟，可以模拟水井、地表水河流、蒸散发作用等多种复杂因素影响的地下水水流[3]，其中也整合了能够模拟溶质运移的MT

6、3DMS[4]和水岩作用的PHT3D等模块，是目前最普及的地下水运动数值模拟软件[5]，具有简洁的界面和流程化的操作过程。FEFLOW是一款以有限元开发的数值模拟软件，由德国WASY公司于1979年用FORTRAN语言开发[6]，相较于使用有限差分法的MODFLOW，FEFLOW允许设置更加精确的边界条件，计算更为快速。GMS由美国BrighamYoungUniversity的环境模型研究实验室和美国军队排水工程试验工作站开发，几乎包含所有模型，能够解决包括变密度流和热运移等所有问题，还能够分别用有限差分法和有限元法解决问题。中国地浸采铀数值模拟起

7、步较晚，经过几十年的探索，逐渐从简单求解程序、引进国外成熟软件发展为自主研发软件。由中国地质科学院水文地质环境地质研究所开发的GWMS囊括了地下水流动态预测、溶质迁移、污染检测等国际地下水模拟中所有的模型[7]，可以满足研究和生产需要。在地浸采铀工作中，技术人员和研究人员多使用VisualMODFLOW和GMS进行模拟工作。模拟铀矿浸出的水岩作用一般会用到PHT3D这一重要模块，它是MT3D和PHREEQCI两者的结合，能够模拟铀矿溶解、铀运移、围岩吸附铀等过程。收稿日期：2018-09-25基金项目：国家自然科学基金资助项目（41572231）；

8、国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB453002)；江西省科技计划项目（20142BFB29004，201