基于数字孪生的矿产资源管理方法及装置、介质、终端与流程

本技术涉及数字孪生以及离子型稀土矿领域，特别是涉及一种基于数字孪生的矿产资源管理方法及装置、介质、终端。

背景技术：

1、全球已发现的离子型稀土矿资源全部集中分布于我国南方地区，作为我国特色战略资源的离子型稀土矿，其开采技术成为了重要的研究课题。早期的离子型稀土矿开采方法是直接将矿石挖出，再通过池浸、堆浸的方式将离子进行析出。但是由于直接挖出矿石对植被破坏较大，并且析出离子后所产生的废石数量巨大，对环境会造成非常严重的破坏。

2、为了减少对环境的破坏，目前，针对离子型稀土矿均采用原地浸出的方式进行开采，即将化学浸矿剂注入到矿体中，通过化学浸矿剂中的离子与附着在矿体中的离子产生化学反应，使得附着在矿体中的离子被析出，从而实现针对离子型稀土矿的开采。

3、然而，由于现有的原地浸矿工区设施简陋，均类似作坊式，难以实现现代化生产控制，导致无法预先对矿山保有资源量进行确定。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种基于数字孪生的矿产资源管理方法及装置、介质、终端，主要目的在于无法对离子型稀土矿矿产资源进行有效管理的问题。

2、依据本技术一个方面，提供了一种基于数字孪生的矿产资源管理方法，包括：

3、基于目标矿山的地质勘查资源数据获取待修正资源量；

4、根据生产探矿资源数据对所述待修正资源量进行修正，得到所述目标矿山修正后的资源量；

5、基于修正后的浸矿过程模拟模型对基于所述修正后的资源量的各个开采单元的浸矿过程进行模拟，得到各个所述开采单元浸矿过程后母液中的稀土离子浓度和流量；

6、根据各个所述稀土离子浓度确定所述目标矿山的采出资源量，并将所述原始资源量与所述采出矿量之间的差值确定为所述目标矿山的保有资源量，并根据所述采出资源量以及所述修正后的资源量，确定稀土浸出率。

7、优选的，所述基于修正后的浸矿过程模拟模型对基于所述修正后的资源量的各个开采单元的浸矿过程进行模拟，得到各个所述开采单元浸矿过程后母液中的稀土离子浓度和流量，具体包括：

8、基于修正后的浸矿过程模拟模型对各个开采单元的浸矿过程进行模拟，得到各个所述开采单元离子交换反应后母液中稀土离子浓度场的时间分布数据和集液系统收集到的母液流量；

9、将所述时间分布数据中的时间参数设置为浸矿过程完成时刻，并从各个所述时间分布数据中确定各个所述开采单元浸矿过程后母液中的稀土离子浓度。

10、优选的，所述基于修正后的浸矿过程模拟模型对各个开采单元的浸矿过程进行模拟，得到各个所述开采单元离子交换反应后母液中稀土离子浓度场的时间分布数据和集液系统收集到的母液流量之前，所述方法还包括：

11、基于多孔介质结构构建目标矿山的初始浸矿过程模拟模型；

12、对所述初始浸矿过程模拟模型进行求解处理，得到离子交换反应后母液中稀土离子浓度场的初始时间分布数据；

13、从所述初始时间分布数据中获取所述母液在预设修正时刻时的初始稀土离子浓度，以及获取所述母液在所述预设时刻时的真实稀土离子浓度和流量，并基于所述初始稀土离子浓度和流量与所述真实稀土离子浓度和浓度之间的偏差对所述初始原地浸矿耦合模型进行修正处理，得到修正后的浸矿过程模拟模型。

14、优选的，所述基于多孔介质结构构建目标矿山的初始浸矿过程模拟模型，具体包括：

15、将渗流过程机理子模型、溶质运移过程机理子模型以及离子交换反应过程机理子模型进行依次耦合处理，得到初始浸矿过程模拟模型。

16、优选的，所述将渗流过程机理子模型、溶质运移过程机理子模型以及离子交换反应过程机理子模型进行依次耦合处理，得到初始浸矿过程模拟模型之前，所述方法还包括：

17、基于饱和渗流特征构建渗流过程机理子模型；

18、将对流过程数学表达方程与水动力弥散过程数学表达方程进行联立，以构建溶质运移过程机理子模型；

19、基于平衡态热力学平衡常数构建离子交换反应过程机理子模型。

20、优选的，所述基于修正后的浸矿过程模拟模型对各个开采单元的浸矿过程进行模拟，得到各个所述开采单元离子交换反应后母液中稀土离子浓度场的时间分布数据和集液系统收集到的母液流量，具体包括：

21、基于有限元求解算法对所述渗流过程机理子模型进行求解处理，得到所述目标矿山的水势场时间分布数据；

22、基于达西定律，根据所述水势场时间分布数据计算所述目标矿山的渗流速度场时间分布数据；

23、基于所述有限元求解算法，根据所述渗流速度场时间分布数据对所述溶质运移过程机理子模型进行求解处理，得到所述母液中铵根离子浓度场的时间分布数据；

24、基于离子交换反应前浸矿剂和矿体中铵根离子成分的质量浓度数据，以及离子交换反应后母液和矿体中铵根离子成分的质量浓度数据，对所述离子交换反应过程机理子模型进行求解处理，得到离子交换反应后所述母液中稀土离子浓度场的时间分布数据。

25、优选的，根据各个所述稀土离子浓度确定所述目标矿山的采出资源量，具体包括：

26、将所述集液系统收集到的母液流量乘以所述稀土离子浓度再乘以浸矿时间，所述目标矿山的采出资源量。

27、优选的，所述方法还包括：

28、将修正后的资源量与各个所述开采单原的浸出资源量的差值确定为浸矿后残留稀土品位。

29、优选的，所述根据所述采出资源量以及所述修正后的资源量，确定稀土浸出率，具体包括：

30、将所述采出资源量与所述修正后的资源量之间的比值确定为所述目标矿山的稀土浸出率。

31、依据本技术另一个方面，提供了一种基于数字孪生的矿产资源管理装置，包括：

32、获取模块，用于基于目标矿山的地质勘查资源数据获取待修正资源量；

33、修正模块，用于根据生产探矿资源数据对所述待修正资源量进行修正，得到所述目标矿山修正后的资源量；

34、模拟模块，用于基于修正后的浸矿过程模拟模型对基于所述修正后的资源量的各个开采单元的浸矿过程进行模拟，得到各个所述开采单元浸矿过程后母液中的稀土离子浓度和流量；

35、确定模块，用于根据各个所述稀土离子浓度确定所述目标矿山的采出资源量，并将所述原始资源量与所述采出矿量之间的差值确定为所述目标矿山的保有资源量，并根据所述采出资源量以及所述修正后的资源量，确定稀土浸出率。

36、优选的，所述模拟模块，具体包括：

37、模拟单元，用于基于修正后的浸矿过程模拟模型对各个开采单元的浸矿过程进行模拟，得到各个所述开采单元离子交换反应后母液中稀土离子浓度场的时间分布数据和集液系统收集到的母液流量；

38、确定单元，用于将所述时间分布数据中的时间参数设置为浸矿过程完成时刻，并从各个所述时间分布数据中确定各个所述开采单元浸矿过程后母液中的稀土离子浓度。

39、优选的，所述模拟单元之前，所述模拟模块还包括：

40、构建单元，用于基于多孔介质结构构建目标矿山的初始浸矿过程模拟模型；

41、求解单元，用于对所述初始浸矿过程模拟模型进行求解处理，得到离子交换反应后母液中稀土离子浓度场的初始时间分布数据；

42、修正单元，用于从所述初始时间分布数据中获取所述母液在预设修正时刻时的初始稀土离子浓度，以及获取所述母液在所述预设时刻时的真实稀土离子浓度和流量，并基于所述初始稀土离子浓度和流量与所述真实稀土离子浓度和浓度之间的偏差对所述初始原地浸矿耦合模型进行修正处理，得到修正后的浸矿过程模拟模型。

43、优选的，所述构建单元，具体包括：

44、耦合子单元，用于将渗流过程机理子模型、溶质运移过程机理子模型以及离子交换反应过程机理子模型进行依次耦合处理，得到初始浸矿过程模拟模型。

45、优选的，所述耦合子单元之前，所述构建单元还包括：

46、构建子单元，用于基于饱和渗流特征构建渗流过程机理子模型；

47、所述构建子单元，还用于将对流过程数学表达方程与水动力弥散过程数学表达方程进行联立，以构建溶质运移过程机理子模型；

48、所述构建子单元，还用于基于平衡态热力学平衡常数构建离子交换反应过程机理子模型。

49、优选的，所述模拟单元，具体用于：

50、基于有限元求解算法对所述渗流过程机理子模型进行求解处理，得到所述目标矿山的水势场时间分布数据；

51、基于达西定律，根据所述水势场时间分布数据计算所述目标矿山的渗流速度场时间分布数据；

52、基于所述有限元求解算法，根据所述渗流速度场时间分布数据对所述溶质运移过程机理子模型进行求解处理，得到所述母液中铵根离子浓度场的时间分布数据；

53、基于离子交换反应前浸矿剂和矿体中铵根离子成分的质量浓度数据，以及离子交换反应后母液和矿体中铵根离子成分的质量浓度数据，对所述离子交换反应过程机理子模型进行求解处理，得到离子交换反应后所述母液中稀土离子浓度场的时间分布数据。

54、优选的，所述确定模块还用于：

55、将所述集液系统收集到的母液流量乘以所述稀土离子浓度再乘以浸矿时间，所述目标矿山的采出资源量。

56、优选的，，所述确定模块还用于：

57、将修正后的资源量与各个所述开采单原的浸出资源量的差值确定为浸矿后残留稀土品位。

58、根据本技术的又一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一条可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如上述基于数字孪生的矿产资源管理方法对应的操作。

59、根据本技术的再一方面，提供了一种终端，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

60、所述存储器用于存放至少一条可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行上述基于数字孪生的矿产资源管理方法对应的操作。

61、借由上述技术方案，本技术实施例提供的技术方案至少具有下列优点：

62、本技术提供了一种基于数字孪生的矿产资源管理方法及装置、介质、终端，首先基于目标矿山的地质勘查资源数据获取待修正资源量；其次根据生产探矿资源数据对所述待修正资源量进行修正，得到所述目标矿山修正后的资源量；再次基于修正后的浸矿过程模拟模型对基于所述修正后的资源量的各个开采单元的浸矿过程进行模拟，得到各个所述开采单元浸矿过程后母液中的稀土离子浓度和流量；最后根据各个所述稀土离子浓度确定所述目标矿山的采出资源量，并将所述原始资源量与所述采出矿量之间的差值确定为所述目标矿山的保有资源量，并根据所述采出资源量以及所述修正后的资源量，确定稀土浸出率。与现有技术相比，本技术实施例中基于浸矿过程模拟模型模拟各个开采单元的浸矿过程，以得到各个开采单元浸矿过程后母液中的稀土离子浓度，再根据母液中的稀土离子浓度确定已采出矿量，并将该矿山的原始资源量与采出矿量之间的差值确定为保有资源量，通过对浸矿过程进行模拟，并估算出已开采的矿量，从而实现对矿山保有资源量的预先确定。

63、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。