提高离子型稀土原地浸矿母液收集效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高离子型稀土原地浸矿母液收集效率的方法，属于原地浸矿开采技术领域。本发明专利技术在导流孔(1)成孔后，立即插入桥式滤管(2)；在导流孔(1)孔口处，封堵桥式滤管(2)与导流孔(1)之间的间隙；桥式滤管(2)出水口连接三通管件(3)；三通管件(3)的另外两个管口分别连接出水管(4)和进气阀(5)；出水管(4)的出水口连接出水阀(6)；当出水管(4)中母液集满时，关闭进气阀(5)，开启出水阀(6)，收集母液。本发明专利技术在原有的渗流作用上安装桥式滤管(2)，加上虹吸作用，提高了母液在山体中的渗流速度，盲孔率的降低和渗流速度的提高，双重效应提高了母液收集效率。

【技术实现步骤摘要】
提高离子型稀土原地浸矿母液收集效率的方法
本专利技术属于离子型稀土原地浸矿开采
，具体涉及一种提高离子型稀土原地浸矿母液收集效率的方法。
技术介绍
稀土是镧、铈和镨等17种稀有元素的总称，是一组同时具有电、磁、光以及生物等多种特性的新型功能材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高
和国防建设的重要基础材料。稀土用途广泛，需要使用稀土的功能材料种类繁多，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。江西、广东等南方五省的离子型稀土属中重稀土资源，至今仅在我国发现，经济价值极高，十分宝贵，已被我国政府列为实行国家保护性开采特定矿种，是国家战略性资源。离子型稀土矿的开采工艺经历了池浸工艺和堆浸工艺，现已发展到原地浸矿。原地浸矿开采离子型稀土的工艺是在稀土矿体区域布置注液井网，通过注液井向矿体注入浸取剂溶液，使其与稀土离子发生交换反应形成母液，母液从收液工程流出，用草酸沉淀母液中的稀土，实现资源回收的目的。由于原地浸矿开采过程中不需剥离表土，不开挖与搬运矿体，达到不破坏植被，环境污染小，稀土资源回采率大幅提高的目的，被称为“绿色高效”的开采工艺，取得了较好的社会和经济效益。目前，南方离子型稀土矿山正在推广应用原地浸矿开采工艺。如何高效回收母液是原地浸矿工艺面临的核心技术难题之一，现主要采用巷道和导流孔复合收液。导流孔高压成孔后直接收液，随着母液的渗流，在收液过程中易造成导流孔内部坍塌、堵塞，形成盲孔。现原地浸矿离子型稀土采矿过程中，导流孔堵塞形成盲孔的比率到达30％以上，大大降低了母液的回收率，因而收液技术直接决定原地浸矿工艺的生命力。由于母液未能顺畅渗出，在山体滞留还易造成地质灾害和环境污染等问题。如何运用科学的手段减少盲孔率，提高收液效率，是离子型稀土原地浸矿开采亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是离子型稀土原地浸矿母液收集效率低的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提高离子型稀土原地浸矿母液收集效率的方法，包括如下步骤：a、在导流孔成孔后，立即插入桥式滤管；b、在导流孔孔口处，封堵桥式滤管与导流孔之间的间隙；桥式滤管出水口连接三通管件；三通管件的另外两个管口分别连接出水管和进气阀；出水管的出水口连接出水阀；c、开启进气阀，关闭出水阀，随着母液的渗出，母液逐渐在出水管中积累；d、当出水管中母液集满时，关闭进气阀，开启出水阀，出水阀出口浸入母液或其他液体中，收集母液。上述方法中，出水管为软管，或者由软管和硬管连接而成。上述方法中，通过控制出水阀与三通管件之间的高度差h，从而根据下述等式计算控制液体在山体中的流动速度vw，避免液体形成直流通道；ρwgh2·πr2＝P0V0；r——出水管内半径；h——出水阀与三通管件之间的高度差；V0——导流孔有效容积；ρw——母液密度；g——重力加速度；P0——出水阀与三通管件之间的高度差对桥式滤管内产生的虹吸压力；hw——水头或总能头；uw——液体孔隙压力；vw——液体在山体中的流动速度；va——气体在山体中的流动速度；ka——空气沿山体向下至导流孔渗透系数；l——山体中剩余空气至导流孔距离；y——重力头，注液口至导流孔液体重力水头；vi——i相在山体中的流动速度；ki——i相在山体中的渗透系数；——i相沿y方向的压力梯度；i——山体中的流体的相，包含水w和空气a。本领域技术人员可以理解的是，本专利技术需要安装桥式滤管，同时导流孔具有一定深度，为了方便该操作，导流孔应是从山体侧壁侧向上延伸至山体内部，桥式滤管随导流孔延伸至山体内部，桥式滤管出水口位于山体侧壁外。另外，还可理解的是为避免液体从进气阀流出，进气阀应该高于三通管件。本专利技术的有益效果是：本专利技术是要解决离子型稀土原地浸矿母液收集效率低的问题，解决该问题就是要提高母液渗流速度，由此，需同时达到避免山体导流孔内坍塌造成堵塞和提高母液在山体中本身的渗流速度。专利技术人曾试验直接在导流孔插入普通滤管，但泥沙仍然会堵塞滤孔，虽然能减少盲孔，但收液量低；后试验在普通滤管外包裹棉、麻或尼龙编织物，但在普通滤管外包裹编织物的过程过于浪费时间，几十米的滤管需依次包裹紧密，并且往导流孔内安装滤管的过程非常不易，编织物与导流孔内壁刮擦，不能推进，还极易损坏编织物。本专利技术最终是在导流孔内安装桥式滤管，滤管外有桥式凸起，能有效防止导流孔坍塌堵塞滤水孔，可将盲孔率降低到零，并且安装方便，经久耐用。本专利技术通过安装桥式滤管、封堵、连接三通、排水管等措施，在原有的渗流作用上加上了虹吸作用，大大提高了母液在山体中的渗流速度。专利技术人也考虑采用真空系统来提高渗流速度，但配备真空系统+水气分离设备投资成本高，还需专业电力及设备维护人员，增加人力成本，直接采用虹吸作用，成本低，操作简单，易于控制。本专利技术盲孔率的降低和渗流速度的提高双重效应提高了母液收集效率。同时，由于收液效率的提高，矿山中母液的滞留含量也同样降低，饱和程度降低，矿山抗剪强度提高，进一步降低了地质灾害发生的几率。另外，本专利技术还提供了通过控制出水阀与三通管件之间的高度差h，从而控制液体在山体中的流动速度vw的技术方案；技术人员在具体实施本专利技术方案时，可以根据山体的具体测量数据和自身经验判断最高的vw，从而得到最高的h；也可通过实地情况设定的h，计算vw，然后再根据山体的一些数据和自身经验判断h是否可行；从而避免使用过高的h使液体在山体中形成直流通道(当虹吸产生的压强大于等于剩余空气压力值后极易形成直流)，避免注液后反应不完全，母液稀土含量低的问题。附图说明图1为本专利技术导流孔、桥式滤管、三通管件、出水管位置示意图；图2为原地浸矿布局示意图。图中标记为：1是导流孔，2是桥式滤管，3是三通管件，4是出水管，5是进气阀，6是出水阀，7是山体，8是注液井。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1和图2所示，提高离子型稀土原地浸矿母液收集效率的方法，包括如下步骤：a、在导流孔1成孔后，立即插入桥式滤管2；b、在导流孔1孔口处，封堵桥式滤管2与导流孔1之间的间隙；桥式滤管2出水口连接三通管件3；三通管件3的另外两个管口分别连接出水管4和进气阀5；出水管4的出水口连接出水阀6；c、开启进气阀5，关闭出水阀6，随着母液的渗出，母液逐渐在出水管4中积累；d、当出水管4中母液集满时，关闭进气阀5，开启出水阀6，出水阀6出口浸入母液或其他液体中，收集母液。优选的出水管4为软管，或者由软管和硬管连接而成，这样更加方便根据渗流情况进行调节，即根据渗流情况，调节出水阀6与三通管件3之间的高度差，增大或减小虹吸负压作用力。优选的，出水管4内径为50mm。流体在土壤中的流动速度满足式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.提高离子型稀土原地浸矿母液收集效率的方法，其特征在于包括如下步骤：/na、在导流孔(1)成孔后，立即插入桥式滤管(2)；/nb、在导流孔(1)孔口处，封堵桥式滤管(2)与导流孔(1)之间的间隙；桥式滤管(2)出水口连接三通管件(3)；三通管件(3)的另外两个管口分别连接出水管(4)和进气阀(5)；出水管(4)的出水口连接出水阀(6)；/nc、开启进气阀(5)，关闭出水阀(6)，随着母液的渗出，母液逐渐在出水管(4)中积累；/nd、当出水管(4)中母液集满时，关闭进气阀(5)，开启出水阀(6)，出水阀(6)出口浸入母液或其他液体中，收集母液。/n

【技术特征摘要】
1.提高离子型稀土原地浸矿母液收集效率的方法，其特征在于包括如下步骤：
a、在导流孔(1)成孔后，立即插入桥式滤管(2)；
b、在导流孔(1)孔口处，封堵桥式滤管(2)与导流孔(1)之间的间隙；桥式滤管(2)出水口连接三通管件(3)；三通管件(3)的另外两个管口分别连接出水管(4)和进气阀(5)；出水管(4)的出水口连接出水阀(6)；
c、开启进气阀(5)，关闭出水阀(6)，随着母液的渗出，母液逐渐在出水管(4)中积累；
d、当出水管(4)中母液集满时，关闭进气阀(5)，开启出水阀(6)，出水阀(6)出口浸入母液或其他液体中，收集母液。


2.根据权利要求1所述的提高离子型稀土原地浸矿母液收集效率的方法，其特征在于：出水管(4)为软管，或者由软管和硬管连接而成。


3.根据权利要求1或2所述的提高离子型稀土原地浸矿母液收集效率的方法，其特征在于，通过控制出水阀(6)与三通管件(3)之间的高度差h，从而根据下述等式计算控制液体在山...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪杰，王观石，梁月华，
申请(专利权)人：江西理工大学，攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：江西;36