钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解

【技术实现步骤摘要】
钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置及方法


[0001]本专利技术涉及铀矿地浸
，具体是涉及一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置及方法。

技术介绍

[0002]原地浸出(地浸)采铀是指在天然产状条件下，通过浸出剂与矿物的化学反应选择性地溶解矿石中的有用成分，并随后在化学反应中提取含铀溶液，而不使矿石或围岩产生位移的集采、选、冶于一体的铀矿开采方法。地浸采铀技术是以CO2和O2为主要化学试剂配制浸出剂，通过改变铀沉积的地球化学环境的地浸采铀方法，其中CO2加入浓度200mg/L～1200mg/L，O2加入浓度一般为150mg/L～600mg/L，根据矿床含矿含水层地下水中重碳酸根含量确定，浸出pH6.8～7.5。
[0003]通过通入CO2，降低水溶液pH值至沉淀产生的边界pH以下，使水溶液中组分主要体系维持在H2CO3‑
HCO3‑
，有利于降低矿层水中CaCO3和MgCO3的饱和指数，防止矿层水中Ca
2+
、Mg
2+
离子沉淀，也便于细微颗粒被携带出矿层；对于含碳酸盐铀矿石，有利于碳酸盐溶解生成溶解度大的碳酸氢盐，从而增大孔隙和吼道。根据以上原理，可以达到改善矿层渗透性的目的。一般在正式浸出前采用CO2预疏通。
[0004]目前主要采用在地面向钻孔抽出液中注入CO2气体，利用气液混合器加速CO2溶解，再将溶解了CO2的地下水注入注井返回矿层的方法向矿层注入CO2。
[0005]该方法有以下几个特点：
[0006]a)地面溶解CO2后的地下水运移到矿层，主要依靠钻孔内矿层水的低速运移和扩散作用，其运移速度慢；
[0007]b)该过程行程长，期间CO2从溶液中逸散，到达矿层时CO2浓度降低；
[0008]4)CO2与矿层中碳酸盐反应，其发生的主要反应为：
[0009]CO2+H2O+CO
32
‑
(矿石)
→
HCO3‑
[0010]该反应的速度与以下几点有关：与矿石接触的矿层水中CO2浓度；与矿石接触的矿层水中HCO3‑
浓度；与矿石接触的矿层水流动速度。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是提供一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高碳酸盐型砂岩矿层渗透性、增加矿层水碳酸氢根浓度，形成有利于浸出的高碳酸氢根环境。
[0012]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0013]本专利技术提供了一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置，包括阀体、连接线、若干加速溶解单元和若干配重元件，所述阀体位于钻孔外部，并用于向钻孔内注入CO2，相邻的所述加速溶解单元之间通过所述连接线连接，且所述连接线上设有所述配重元件，各所述加速溶解单元在钻孔内沿竖直方向依次排列，并分别用于对钻孔内不同位置进
行搅拌，并推动已溶解的CO2向靠近矿层的方向移动。
[0014]优选地，所述加速溶解单元包括保护笼，以及设置于所述保护笼内部的立轴、驱动元件和桨叶，所述驱动元件的输出轴与所述立轴的一端连接，所述立轴的另一端与所述桨叶连接。
[0015]优选地，所述保护笼包括保护环和两个环形支架，所述保护环水平设置，两个所述环形支架竖直设置，且两个所述环形支架所在的平面互相垂直，两个所述保护环均与所述连接线连接，且所述保护环和两个所述环形支架固定连接。
[0016]优选地，所述桨叶和所述保护笼均为软性塑料制成。
[0017]优选地，所述驱动元件为电机，各所述驱动元件均与一电源电连接，且所述电源位于钻孔外部。
[0018]优选地，所述连接线为电缆。
[0019]优选地，一个所述加速溶解单元的下方对应一个所述配重元件，且所述配重元件为配重块。
[0020]优选地，还包括压力传感器，所述压力传感器位于钻孔的密封井口上方，并用于监测注入钻孔内的CO2的压力，且所述压力传感器与所述阀体电连接。
[0021]优选地，所述阀体为气动阀。
[0022]本专利技术还提供了一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的方法，使用上述技术方案中任一项所述的钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置，包括以下步骤：
[0023]S1，通过控制所述阀体开闭，将CO2从钻孔井口装置的CO2注入管注入，利用井口密封性保证平衡压力，溶解进入钻孔套管内的矿层水中；
[0024]S2，利用所述加速溶解单元扰动气液接触面，加快溶解速度，并推动钻孔套管内上下层矿层水循环，加快已溶解CO2从气液接触面向底部矿层的位置运移；
[0025]S3，注入CO
21‑
3个月后，从底部矿层的过滤器处取样，HCO3‑
浓度达到预定浓度，结束加速溶解，将所述钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置从钻孔内提出，转移至下一个待操作钻孔。
[0026]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0027]本专利技术提供的钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置及方法，阀体位于钻孔外部，并用于向钻孔内注入CO2，相邻的加速溶解单元之间通过连接线连接，且连接线上设有配重元件，配重元件的设置能够保证连接线和各加速溶解单元悬垂于钻孔内，各加速溶解单元在钻孔内沿竖直方向依次排列，并分别用于对钻孔内不同位置进行搅拌，扰动气液接触面，加快溶解速度，并推动已溶解的CO2向靠近矿层的方向移动，去除了溶解CO2的矿层水的地面运移部分，减少已溶解CO2随矿层水运移时逸散，增强溶解的CO2向碳酸盐型矿层运移速度，强化与矿层中碳酸盐的反应，加速提高矿层渗透性和矿层水中HCO3‑
浓度，缩短预疏通周期，快速形成碳酸化浸出氛围。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。
[0029]图1是实施例一中的钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置的结构示意图；
[0030]图2是实施例一中加速溶解单元的结构示意图；
[0031]图3是图2的俯视图；
[0032]图中：100
‑
钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置，1
‑
阀体，2
‑
加速溶解单元，21
‑
环形支架，22
‑
保护环，23
‑
桨叶，24
‑
立轴，25
‑
驱动元件，3
‑
配重元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置，其特征在于：包括阀体、连接线、若干加速溶解单元和若干配重元件，所述阀体位于钻孔外部，并用于向钻孔内注入CO2，相邻的所述加速溶解单元之间通过所述连接线连接，且所述连接线上设有所述配重元件，各所述加速溶解单元在钻孔内沿竖直方向依次排列，并分别用于对钻孔内不同位置进行搅拌，并推动已溶解的CO2向靠近矿层的方向移动。2.根据权利要求1所述的钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置，其特征在于：所述加速溶解单元包括保护笼，以及设置于所述保护笼内部的立轴、驱动元件和桨叶，所述驱动元件的输出轴与所述立轴的一端连接，所述立轴的另一端与所述桨叶连接。3.根据权利要求2所述的钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置，其特征在于：所述保护笼包括保护环和两个环形支架，所述保护环水平设置，两个所述环形支架竖直设置，且两个所述环形支架所在的平面互相垂直，两个所述保护环均与所述连接线连接，且所述保护环和两个所述环形支架固定连接。4.根据权利要求2所述的钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置，其特征在于：所述桨叶和所述保护笼均为软性塑料制成。5.根据权利要求2所述的钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
强化反应的装置，其特征在于：所述驱动元件为电机，各所述驱动元件均与一电源电连接，且所述电源位于钻孔外部。6.根据权利要求2所述的钻孔内二氧化碳注气加速溶解
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程威，赵利信，陈希，王亚奴，
申请(专利权)人：核工业北京化工冶金研究院，
类型：发明
国别省市：