【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金，具体涉及一种微波加热原位强化风化壳淋积型稀土矿浸出的方法。
技术介绍
1、中国拥有丰富的稀土资源，其中重稀土总量约占世界总重稀土储量的90％。稀土元素因其优异的理化性能而被广泛的应用于航天、半导体等多种高端制造领域。其中位于江西等地的南方风化壳淋积型稀土矿，含有大量离子型中重稀土元素，储备价值极高。
2、我国学者对于风化壳淋积型稀土矿的开采研究自20世纪60年代至70年代开始，浸矿方式由初代的桶浸、堆浸发展为现代的原位浸矿，浸取剂由初代的氯化钠转变为硫酸铵，在浸出率不断提高的同时，对环境的污染破坏也在逐渐减少，但依然未能达到环境保护的要求。过量硫酸铵的注入会导致土地氨氮指标过高，不仅影响植被的生长发育，还会污染地下水和矿区周边水体。因此，常规无机盐浸取剂工艺存在试剂消耗大、环境污染等问题，研发环保型浸取剂显得尤为重要。
3、通过添加有机浸出助剂，如有机酸、微生物浸出剂、表面活性剂等，可以减少传统试剂使用，提高浸出效果。但是部分有机试剂尤其是微生物代谢产物存在粘度大、渗流效果差的问题。因此，如何强化新型绿色试剂的渗流和传质过程，是制约离子型稀土矿的高效开采的技术瓶颈。此外，在浸出过程中，由于稀土矿层发育不完全、微细粒迁移等原因，会造成矿层堵塞和积液，形成浸出盲区，导致浸取剂的无效消耗，减慢渗流速度，从而延长浸出周期，降低浸出率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种微波加热原位强化风化壳淋积型稀土矿浸出的方法，本专利技术能够解决风
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种微波加热原位强化风化壳淋积型稀土矿浸出的方法，包括如下步骤：
4、根据风化壳淋积型稀土矿床的规模和位置打造井网；所述井网包括多个复合注液井；相邻两个复合注液井之间设置有单一注液井；所述复合注液井和单一注液井之间设置有温度监测井；
5、在所述复合注液井中注入第一浸取剂溶液，进行微波加热浸出；
6、在所述单一注液井中注入第二浸取剂溶液，进行常温浸出；
7、所述微波加热浸出结束后，在所述复合注液井中注入压顶水，进行微波加热淋洗；
8、所述常温浸出结束后，在所述单一注液井中注入压顶水，进行常温淋洗。
9、优选地，所述单一注液井的钻井深度距离风化壳淋积型稀土矿床顶部0.5～2m；所述复合注液井的钻井深度位于全风化壳层的中下部；
10、所述单一注液井和复合注液井的布设方式独立为对称图形。
11、优选地，所述单一注液井和复合注液井的孔径独立为0.1～1m；
12、相邻两个复合注液井之间的距离为5～10m。
13、优选地，所述温度监测井的布置密度为5～10个/km2。
14、优选地，所述第一浸取剂溶液的质量浓度为0.01～0.1％；所述第二浸取剂溶液的质量浓度为0.1～2％；
15、所述第一浸取剂溶液和第二浸取剂溶液独立包括无机盐溶液、有机酸溶液和生物提取液中的一种或几种。
16、优选地，每个所述复合注液井消耗的第一浸取剂溶液和风化壳淋积型稀土矿量的液固比为0.5～2l：1kg；每个所述单一注液井消耗的第二浸取剂溶液和风化壳淋积型稀土矿量的液固比为0.5～2l：1kg。
17、优选地，所述复合注液井中第一浸取剂溶液的喷淋强度为10～200ml/min，控制水力高度为0.5～2m；
18、所述单一注液井中第二浸取剂溶液的喷淋强度为0.5～30ml/min，控制水力高度为0.01～0.1m。
19、优选地，所述微波加热浸出和微波加热淋洗采用微波发生器，所述微波发生器的工作模式为微波作用0.1～2.5min，间隔5～10min；所述微波发生器的微波功率密度为2000～10000w/m3，微波频率为915mhz或2450mhz。
20、优选地，所述复合注液井中的温度控制在60～100℃；所述温度监测井中的温度控制在30～60℃。
21、优选地，所述压顶水为自来水；所述复合注液井中注入的压顶水和第一浸取剂溶液的体积比为0.2～2:1；所述单一注液井中注入的压顶水和第二浸取剂溶液的体积比为0.2～2:1。
22、本专利技术提供了一种微波加热原位强化风化壳淋积型稀土矿浸出的方法，本专利技术在加入浸取剂溶液的同时，开启微波发生器对矿层和浸取剂进行加热。本专利技术基于微波选择性和快速加热特性，使得矿物和浸取剂的微波吸收能力和升温速率不同，继而在矿体界面产生热应力，部分浸取剂产生蒸汽压冲击作用，可以改善矿物的润湿性，促进浸取剂渗流，强化扩散和传质过程，缩短浸出周期，提高稀土浸出率且一定程度上抑制杂质的浸出。
23、与传统浸矿工艺相比，本专利技术的优点在于：
24、(1)快速而均匀润湿矿体，提高稀土浸出率。在矿体润湿阶段，微波加热可以加速溶液扩散，使矿体浸润的更均匀。在浸出过程中进行微波加热，浸取剂会选择性吸收微波而快速升温，可以降低浸取剂粘度和表面张力，削减黏土矿物表面水膜的厚度，提高稀土离子交换过程的扩散速率和传质速率，强化浸取剂渗流效果。作为优选，微波和还原性有机酸作用还可以使部分非离子态稀土被浸出。
25、(2)降低浸出液杂质浓度。常规浸矿方法得到的浸出液中含有较高的al等杂质离子；而在微波作用下，稀土的传质各迁移比杂质更快，所得浸出液的杂质离子浓度更低，稀土离子浓度更高，有利于杂质离子的分离和稀土离子的提纯。
26、(3)强化有效渗流、缩短浸出周期。微波快速加热使浸取剂溶液汽化会产生饱和蒸气压，冲击密实的矿体产生微小裂缝；微波选择性加热矿物所致热应力也可能在界面处诱导产生微裂纹，进而改善浸矿流体的渗透性。对于渗透性较差的矿层和孔隙发育不完整的矿层，微波强化效果更为显著。对于存在优势渗流通道的矿体，通过调节微波参数，可以使浸取剂快速气化而朝各个方向扩散，可以减少浸取剂的无效渗流和消耗，减少浸出盲区。对于微生物提取液等粘度大的浸取剂，通过适当微波加热，可以改善溶液性质，降低表面张力和粘度，促进渗流，缩短浸出周期，使浸出稀土的峰值前移。
27、(4)提高压顶水淋洗效果。浸取剂浸矿结束后，采用压顶水进行淋洗，通过微波加热，可以使压顶水迅速升温和扩散，提高残留浸取剂的淋洗效果，缩短淋洗周期。
28、(5)减少传统浸取剂使用、过程绿色环保。一方面，本专利技术采用复合型浸取剂，可以减少传统浸取剂使用；另一方面，微波加热是清洁高效的加热技术，可强化浸取剂的渗流速度和浸取效果，缩短浸出周期，从而减少传统浸出剂的使用。
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1.一种微波加热原位强化风化壳淋积型稀土矿浸出的方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单一注液井的钻井深度距离风化壳淋积型稀土矿床顶部0.5～2m；所述复合注液井的钻井深度位于全风化壳层的中下部；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述单一注液井和复合注液井的孔径独立为0.1～1m；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度监测井的布置密度为5～10个/km2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一浸取剂溶液的质量浓度为0.01～0.1％；所述第二浸取剂溶液的质量浓度为0.1～2％；
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，每个所述复合注液井消耗的第一浸取剂溶液和风化壳淋积型稀土矿量的液固比为0.5～2L：1kg；每个所述单一注液井消耗的第二浸取剂溶液和风化壳淋积型稀土矿量的液固比为0.5～2L：1kg。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合注液井中第一浸取剂溶液的喷淋强度为10～200mL/min，控制水力高度为0.5～2
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波加热浸出和微波加热淋洗采用微波发生器，所述微波发生器的工作模式为微波作用0.1～2.5min，间隔5～10min；所述微波发生器的微波功率密度为2000～10000W/m3，微波频率为915MHz或2450MHz。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合注液井中的温度控制在60～100℃；所述温度监测井中的温度控制在30～60℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压顶水为自来水；所述复合注液井中注入的压顶水和第一浸取剂溶液的体积比为0.2～2:1；所述单一注液井中注入的压顶水和第二浸取剂溶液的体积比为0.2～2:1。
...【技术特征摘要】
1.一种微波加热原位强化风化壳淋积型稀土矿浸出的方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单一注液井的钻井深度距离风化壳淋积型稀土矿床顶部0.5～2m；所述复合注液井的钻井深度位于全风化壳层的中下部；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述单一注液井和复合注液井的孔径独立为0.1～1m；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度监测井的布置密度为5～10个/km2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一浸取剂溶液的质量浓度为0.01～0.1％；所述第二浸取剂溶液的质量浓度为0.1～2％；
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，每个所述复合注液井消耗的第一浸取剂溶液和风化壳淋积型稀土矿量的液固比为0.5～2l：1kg；每个所述单一注液井消耗的第二浸取剂溶液和风化壳淋积型稀土矿量的液...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，王梓霄，李满根，孙占学，王先广，周仲魁，王学刚，何川，龚良信，张永文，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：
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