【摘 要】
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采矿污染是环境岩土工程问题中的重要组成部分。在原地浸出工艺下,由于矿土本身具有变异特性,导致注液过程中浸矿剂用量不准,进而产生资源浪费和环境污染问题。除矿土本身性质外,浸矿剂用量还与稀土的注液工艺密切相关。因此借助数学软件研究矿土的变异特性、发展离子型稀土的注液优化工艺,对解决环境岩土工程中的污染问题具有重要意义。针对上述问题,本文开展了以下工作:（1）调研了采用传统注液工艺的离子型稀土矿山。通过
【基金项目】
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国家自然科学基金（52164008,51874147）； 国家重点研发计划（2019YFC0605001）；
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采矿污染是环境岩土工程问题中的重要组成部分。在原地浸出工艺下,由于矿土本身具有变异特性,导致注液过程中浸矿剂用量不准,进而产生资源浪费和环境污染问题。除矿土本身性质外,浸矿剂用量还与稀土的注液工艺密切相关。因此借助数学软件研究矿土的变异特性、发展离子型稀土的注液优化工艺,对解决环境岩土工程中的污染问题具有重要意义。针对上述问题,本文开展了以下工作:（1）调研了采用传统注液工艺的离子型稀土矿山。通过研究矿土中稀土和氨氮的赋存规律,发现“三优先”注液模式下的矿山:（1）山顶浸矿剂平均单耗(11.47 kg*kg-1)＞山腰(11.11 kg*kg-1)＞注液边界(8.58 kg*kg-1),山顶平均浸出率（93.85%）＞山腰（89.58%）＞注液边界（80.03%）,山顶平均氨氮残留量(0.85 mg*g-1)＞注液边界(0.80 mg*g-1)＞山腰(0.79 mg*g-1),体现出注液的不均匀性;（2）不同位置的浸出情况不同,山腰处两孔在浸矿剂用量接近的情况下,浸出率分别为93.57%和88.31%;注液边界处两孔在浸矿剂用量同为299.98kg时,浸出率分别为74.21%和81.78%,这是由矿土的空间变异性所决定的。（2）研究了矿土的变异性。本文借助MATLAB软件进行编程,在克里金插值的基础上,分别研究了球状模型、指数模型和高斯模型在整体插值和局部插值中的平均相对误差、均方差和相关系数。插值结果显示:（1）高斯模型平均相对误差最低（15.68%）、平均均方差第二小（2.26）、平均相关系数最大（0.69）,由此选择高斯模型作为克里金插值的变异函数模型;（2）在选用高斯模型的前提下,整体插值的平均相对误差（12.19%）低于局部插值（17.39%）,和真实值之间的相关系数（0.66）高于局部插值（0.47）。为体现矿土的变异性特征,选择高斯模型、整体插值的方式进行克里金插值。（3）实行分区注液优化工程实验。基于克里金插值结果,得到矿山不同区域的品位,从而计算稀土储量分布。根据储量差异进行分区,按照储量从高到低的顺序进行不同浸矿剂用量的注液验证实验。结果显示:（1）当浸矿剂用量单耗均为11 kg*kg-1时,优化后山腰、注液边界处稀土浸出率比传统“三优先”模式下分别提高9.91%、8.44%;（2）在浸矿剂用量相等或接近的情况下,优化后山腰、注液边界处铵根离子的残留量比传统“三优先”模式下分别低0.01 mg*g-1、0.11mg*g-1。在矿土变异性研究的基础上,可认为分区优化注液工艺实现了浸矿剂的科学使用,减少了因注液而引发的环境岩土工程问题。
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