离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统
稀土开采工艺
离子型稀土矿开采工艺
一、原地浸矿法
（1）原地浸矿工艺流程图
工艺流程图
（2）原地浸矿工艺流程：
1、确定待采矿体，进行生产勘探，探求121b类资源储量；
2、对矿体进行块段划分，再根据矿体地质特点，确定矿体开采工艺类型；
3、确定工艺类型后，对拟采矿块进行矿块设计和工程布置；
4、对设计的浸矿工程和收液工程进行施工；
5、浸矿液由配液池泵送高位池，自流进入注液井浸矿；
6、由矿块收液工程收集到的母液进入后处理车间进行处理，经
后处理车间处理后的低浓度母液自流进入配液池加入硫酸调整后泵送进入高位池，进入下一轮浸矿过程；
7、矿段开采完毕后，进行注液井回填，及植被恢复工作。
（3）原地浸矿后处理车间生产工艺流程图
（4）原地浸矿后处理车间生产工艺流程:
1、母液进泵送入母液中转池；
2、母液从母液中转池自流或泵送进入除杂池，加入碳酸氢铵进行除杂；
3、经除杂池处理后的上清液自流入沉淀池，加入碳酸氢铵进行沉淀；
4、除杂池中的渣头泵送或自流入渣头处理池，加入硫酸及清水
进行部分溶解，上清液再进入除杂池除杂，而经渣头处理后剩余的残渣卖给渣头回收企业；
5、经过沉淀池沉淀后，上清液自流进入配液池经硫酸处理后再泵送到高位池，再进入浸矿流程；
6、经沉淀池沉淀的产品自流进入产品池存放，当产品积存到一定程度，则进入产品压滤包装程序；
7、经压滤包装后的产品销售到稀土分离厂进行下一阶段处理。
二、堆浸采矿法
堆浸工艺流程图。
离子型稀土矿原地浸取工艺流程图
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离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统
离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统一，技术概述离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统，根据矿体空间展布情况、矿体厚度变化情况、矿土渗透性能、以及收液系统的工程布置等，设置注液浅井和注液深井间隔分布的注液网络；在注液工序中，采用先注注液浅井，后注注液深井的注液方法，最后共同对注液浅井和注液深井注顶水。
本原地浸取注液系统稀土浸矿率高、母液浓度高、矿土母液残留少、浸矿剂单耗小、操作简单、应用范围广、环保效果显著，同时还解决了浸矿盲区、注液过程边坡的稳定性差的问题，实现了浸矿剂流向、流速及注液强度的可控性。
二，系统基本技术原理离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统介绍原地浸取注液系统，特别是离子吸附型稀土原地浸取注液系统，属于原地浸取开采技术。
离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统中的术语“顶水”是指在“浸矿液”注入含矿山体，完成“浸矿”过程之后，将按一定比例“固液比”控制的“工业顶水”，不断地从“注液井”注入山体。
在“顶水”作用下，汇合被“交换”出来的稀土，和先期注入的已完成“离子交换”、或尚未完成交换过程的部分浸矿液，形成含稀土母液。
简单的说，在用浸矿剂浸矿过程完成后，使用“上清液”或清水的注液过程，其目的是把矿体中已交换或尚未交换的浸矿液“挤”出。
离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统中的术语“鸡窝状”、“透镜状”、层状”等词是用来形象的说明矿体空间展布的特点。
网络上可以查找到有些论文中使用过“鸡窝状”矿体这个词。
是指矿体的空间展布复杂，在单个含矿山头中存在多个小矿体。
根据现有技术，离子吸附型稀土原地浸取注液技术主要采用岩土工程静压注浆法注液。
静压注浆法注液技术是采用人工挖掘圆井作为注液井的注液方法，首先使用铲子等工具人工挖掘直径约0.6 ～0.8 米(一般需要人在注液井中施工) 、直达含矿层以下0.5 米深的注液圆井，井间距为3×3 米，为了减少注液盲区，在圆井的中间部分，用铲子开挖长宽为0.5×0.5 米( 或直径为0.5 米) ，直达矿层的注液井。
强制性国家标准离子型稀土矿原地浸出开采技术规范.doc
强制性国家标准《离子型稀土矿原地浸出开采技术规范》（报批稿）编制说明一、工作简况1.1立项的目的和意义我国是世界上稀土资源最丰富的国家，储量和产量占世界第一位，尤其离子吸附型稀土是我国宝贵的、有限而不可再生的战略资源，它具有中重稀土元素含量高、提取工艺简单和放射性低等特点，是高新技术领域的重要支撑材料。
鉴于其储量十分有限和对高新技术产业发展的重要支撑作用，国务院已将离子型稀土资源列为保护性开采的特殊矿种。
与此同时，以离子型稀土资源开发为基础，已经快速发展形成了我国离子型稀土分离、稀土金属冶炼和稀土发光材料、稀土永磁材料等深加工与应用产品的新兴生产工业体系，取得了举世瞩目的成就，填补了稀土元素和稀土产品的多项空白，在国际稀土产业界占有了不可替代的重要地位。
离子型稀土于1969年在赣州龙南首次被发现，并由赣州有色冶金研究所命名为离子吸附型稀土矿，其后在我国南方诸省探出了较为丰富的离子型稀土资源。
通过赣州有色冶金研究所为首的科研团队的不懈努力，先后发明了离子型稀土矿池浸、堆浸及原地浸矿工艺。
离子型稀土原地浸矿工艺为上世纪90年代发明的稀土矿浸采工艺，但原地浸矿工艺技术含量较高，初期投入相对较大，部分小型开采企业在采用原地浸矿工艺开采稀土资源过程中往往还是单凭经验进行开采，缺乏专业技术人员指导，矿山开采过程中，不根据矿区本身的地质特征、水文、工程地质、环境等特征进行有针对性的开采工程布设，只知照抄照搬，使矿山注、收液工程布设不合理，矿山工程质量不到位，生产过程中各生产环节操作失误等，导致矿山资源综合回收率低下，原材料极大的浪费，矿区安全得不到保障，矿区环境也受到较大破坏，从而在一定程度上阻碍了离子型稀土原地浸矿工艺技术的推广。
由于离子型稀土资源储量有限，且对高新技术产业发展起着重要支撑作用，国务院已将其列为保护性开采的特殊矿种。
但现有离子型稀土矿山的开采因缺少相应规范的约束和指导，稀土矿山缺乏相关工程技术人员，各矿山管理者都是凭自己的经验在进行开采，矿山的资源收率、安全、环保、水保、土地复垦等存在着较多问题，矿山开采过程及相关操作极不规范。
离子吸附型矿原地浸矿出液的方法和系统
离子吸附型矿原地浸矿出液的方法和系统一、技术概要技术主要涉及一种离子吸附型矿原地浸矿出液的方法，采用真空方式收集浸出液，在矿体与真空出液口间设置具有阻隔空气作用的多孔毛细导液层，在毛细作用传导的真空压力下由矿体向真空出液口传输浸出液。
本发明还给出了实现该方法的系统。
采用本发明的方法和系统，有利于提高真空出液面积和系统真空度并大幅度降低维持真空所需要的能耗，以降低矿层持水量，扩大控制范围，提高出液效率。
二、技术原理本技术研究属于湿法治金领域，涉及一种离子吸附型矿原地浸矿出液的方法和系统。
我国南方离子吸附型矿富含中重稀土，具有较高的开采和应用价值，是世界上独一无二的中重稀土宝库。
稀土矿随花岗岩的风化而以离子形式吸附于高岭土上，开采容易。
目前，离子吸附型矿的浸出工艺主要有池浸、堆浸和原地浸矿三种工艺。
池浸工艺是将矿土与浸矿剂在池中交换后弃去余土并回收溶液的方法。
堆浸工艺是将矿土开采后堆积于不透水的平台上，将浸矿剂自堆顶淋洗，并于堆底收集浸出液的方法。
池浸和堆浸工艺的稀土浸出率较高，浸矿剂消耗较少，但是这两种工艺需开挖大量表土，每吨稀土氧化物产生超过 1200 立方的尾沙，环境破坏和水土流失严重。
原地浸矿工艺是我国稀土工作者自行开发的技术，在风化层底部基岩条件较好的矿山顶部开孔注入浸矿剂，在矿山底部适当位置收集浸出液。
原地浸矿技术可以在不破坏植被的情况下，将高岭土层所吸附的大部分的稀土置换出来。
但是该技术对矿山的不透水基岩条件有较高的要求，对于基岩条件不具备的矿山，部分浸矿剂将直接渗入矿山底部并进入地下水无法收集，造成稀土损失和对地下水的污染。
目前，原地浸矿技术平均每吨稀土耗硫酸铵 5-6T，而理论耗量在 2.5T 左右，即一倍以上的过量硫酸铵进入废水中被排放。
目前南方离子吸附型矿一般采用硫酸铵、氯化铵、氯化钙等浸出剂，原地浸矿或堆浸后，采用碳酸氢铵沉淀得到碳酸稀土精矿，经灼烧后得到稀土氧化物精矿，在实际操作过程中，原地浸矿技术具有较高的技术要求。
一种离子型稀土矿原地浸取开采方法[发明专利]
![一种离子型稀土矿原地浸取开采方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b334ed04f011f18583d049649b6648d7c1c70890.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811556337.5(22)申请日 2018.12.19(71)申请人 四川共拓岩土科技股份有限公司地址 610017 四川省成都市青羊区广富路8号12栋3层1号(72)发明人 李乔斌 钟久安 陈晓东 付斌 臧鹏 (74)专利代理机构 成都金英专利代理事务所(普通合伙) 51218代理人 袁英(51)Int.Cl.E21B 43/28(2006.01)C22B 3/04(2006.01)C22B 59/00(2006.01)(54)发明名称一种离子型稀土矿原地浸取开采方法(57)摘要本发明公开了一种离子型稀土矿原地浸取开采方法，它包括从浅矿层中提取离子型稀土矿液的开采方法和从深矿层中提取离子型稀土矿液的开采方法。
本发明的有益效果是：开采工艺简单、安全开采、提高离子型稀土矿液开采量、能够对渗压进行实时监测、自动控制并精准注液。
权利要求书2页 说明书5页 附图5页CN 109469472 A 2019.03.15C N 109469472A1.一种离子型稀土矿原地浸取开采方法，其特征在于：它包括从浅矿层中提取离子型稀土矿液的开采方法和从深矿层中提取离子型稀土矿液的开采方法；所述从浅矿层中提取离子型稀土矿液的开采方法，包括以下步骤：S1、采用钻机在浅矿层山体的植被层（1）顶部钻多个灌浆孔（2），确保每相邻两个灌浆孔（2）的间距为1~2m，当钻孔至基岩层（11）时停止钻孔；S2、组装渗压监测系统：选用渗压计A、渗压计a和保护管（6），将渗压计A和渗压计a的信号输出线穿设于保护管（6）内，将信号输出线连接到控制器上；在渗压计a外部均包裹沙层a（31），在渗压计A的外部包裹沙层A （32），从而完成一套渗压监测系统的组装；S3、综合防渗体的形成：采用灌浆方式向灌浆孔（2）内注入浆液，相邻灌浆孔（2）与灌浆孔（2）之间内的液浆相互扩散并搭接，从而施工出综合防渗体（7）；S4、在每50~200m 2的山体水平投影面中的任意一个灌浆孔（2）中安放一个渗压监测系统，即将在该灌浆孔（2）的底部打孔安 装一个包裹有沙层a （31）的渗压计a，且在该沙层a（31）上竖直的插入保护管（6）；S5、向灌浆孔（2）中注入水泥，确保形成的第一水泥柱的高度为H，H为50~100cm；再向第一水泥柱的顶部打孔安装包裹有沙层A （32）的渗压计A；再次向灌浆孔（2）中注入水泥，确保水泥的注入液面位于矿体层（12）中，待水泥凝固后形成第二水泥柱；S6、离子型稀土矿液的提取：先采用滴灌技术向每个灌浆孔（2）内注入母液，在灌浆孔（2）综合防渗体（7）的低洼处开设积液沟（10），同时确保矿山在原地浸取过程中浸取液的饱和液面位于滑坡安全线（8）或植被安全线（9）中最低者的下方；随着母液与矿体的长时间接触，母液将矿体层（12）中处于离子状态的稀土逐渐萃取出并溶入母液内，含有离子型稀土矿液的母液沿着矿体层（12）内的裂隙流到综合防渗体（7）上，最后再沿着综合防渗体（7）的斜面的流入积液沟（10）内收集，实现了从浅矿层中提取离子型稀土矿液；S7、在提取离子型稀土矿液过程中，渗压计A和渗压计a分别实时监测母液的压力值和位于综合防渗体（7）下方液体的压力值，渗压计并将信号转换为电信号经信号输出线传输给地面上的控制器，记录渗压计A和渗压计a的初始值以及过程值；S8、步骤S7中，若渗压计a的压力值发生变化，则说明以该灌浆孔（2）为圆心，50~200m 2范围内的综合防渗体（7）的面积上有漏洞，造成提取出的离子型稀土矿液直接流入基岩层（11）中，此时采用主动抽提法、增设收液孔法、综合防渗体补强法；所述主动抽提法具体包括以下步骤：先在山体的坡面上钻斜孔（14），使斜孔（14）由上往下倾斜向下贯穿综合防渗体（7），并伸入到压力变化的渗压计a附近；再采用抽真空装置在斜孔（14）的口部进行抽真空或将泵的抽水管伸入到斜孔（14）中；最后打开抽真空装置或泵，以将渗漏到基岩层（11）中的离子型稀土矿液直接抽排出；所述增设收液孔法：先在山体的坡面上钻多排斜孔（14），使斜孔（14）由下往上贯穿50~200m 2范围内的矿体层（12），50~200m 2范围内的矿体层（12）的离子型稀土矿液沿着斜孔流出；所述综合防渗体补强法：在山体的坡面上钻斜孔（14），确保斜孔（14）的尾端伸入到压力有变化的渗压计a附近，然后向斜孔（14）中灌水泥，灌注一定量后，即可将50~200m 2范围内的综合防渗体（7）重新灌注一次，实现将漏洞（15）补填，最终完成综合防渗体的补强；所述从深矿层中提取离子型稀土矿液的开采方法，包括以下步骤：S11、采用钻机在深矿层山体的植被层（1）顶部钻多个灌浆孔（2），确保每相邻两个灌浆孔（2）的间距为1~2m，当钻孔至基岩层（11）时停止钻孔；S22、重复步骤S2~S5后，进行离子型稀土矿液的提取，具体操作步骤为：S221、向每个灌浆孔（2）内注入母液，同时确保矿山在原地浸取过程中浸取液的饱和液面位于滑坡安全线或植被安全线中最低者的下方；S222、随着母液与矿体的长时间接触，母液将矿体层（12）中处于离子状态的稀土逐渐萃取出并溶入母液内，离子型稀土矿液收集到综合防渗体（7）上；S223、经一段时间收液后，在深矿层山体的顶部钻抽提井（16），确保抽提井的末端达到综合防渗体（7）上方，最后将泵的抽水管伸入到抽提井（16），通过泵将离子型稀土矿液抽出，实现了从深矿层中提取离子型稀土矿液；S33、在提取离子型稀土矿液过程中，渗压计A和渗压计a分别实时监测母液的压力值和位于综合防渗体（7）下方液体的压力值，渗压计并将信号转换为电信号经信号输出线传输给地面上的控制器，记录渗压计A和渗压计a的初始值；S44、若监测到渗压计a的压力值发生变化，则说明以该灌浆孔（2）为圆心，50~200m2范围内的综合防渗体（7）的面积上有漏洞，造成提取出的离子型稀土矿液直接流入基岩层（11）中，此时采用增加抽提井法、综合防渗体补强法；所述增加抽提井法：先在深矿层山体的坡面上钻多个抽提井（16），使综合防渗体（7）上的离子型稀土矿液加速被抽排出；所述综合防渗体补强法：在山体的坡面上钻斜孔（14），确保斜孔（14）的尾端伸入到压力有变化的渗压计a附近，然后向斜孔（14）中灌水泥，灌注一定量后，即可将50~200m2范围内的综合防渗体（7）重新灌注一次，实现将漏洞（15）补填，最终完成综合防渗体的补强。
稀土原地浸矿注液智能管理系统
稀土原地浸矿注液智能管理系统摘要离子型稀土矿分布于我国南方地区，为我国所独有的一种稀土资源，对世界新材料、新能源技术的发展有着重要的影响。
现行离子型稀土矿山主要开采工艺，注液管道难以监测，随着黏土吸水膨胀，注液浅井会塌陷，黏土层很容易发生滑移，这样有可能发生人员伤亡或设备损毁等事故。
本系统主要分为两部分：终端和网关端。
终端用于采集各传感器通过RS485接口传来的数据，采用液位变送器采集液面高度值，为开采人员提供自动注液系统；外加光学雨量传感器、温湿度传感器、山体倾斜角传感器对山体滑坡因素进行耦合，综合气象数据对山体滑坡预警，网关端用于接收数据并于串口屏上监测数据。
两大部分实现自动控制与手动控制。
在自动控制时，通过修改液面阈值来控制注液电磁阀门开关控制；而在手动控制时，直接通过继电器对阀门开关进行控制。
以上传感器通过RS485接口收集各数据经LoRa模块传输至网关端即STM32F407平台。
后由NB-IoT上传至OneNet云平台。
采用信息化技术实现注液管理自动化，山体滑坡智能预警等主要功能，另外可对阀门开关进行远程控制，对开采人员的安全有巨大保障，使开采工业减少大量的人力资源，降低成本，提高开采质量。
关键词：离子型稀土;滑坡预警; LoRa无线通信技术; NB-IoT通信技术;STM32F401. 国内外研究现状及发展趋势目前，原地浸矿工艺带来的环境污染问题仍没有得到有效解决。
注液所带来的山体软化问题可以使用技术手段来解决，原地浸矿工艺的下一个重大升级必然是以节约成本，提高效率，保护环境，保护人员生命安全这几个方向来进行的。
在现今离子型原地浸矿工艺的基础上下一代的工艺升级必然是对整个矿山实行数字化管理，即数字矿山，智慧矿山，而不再使矿物的提取过于依赖工人技术，而是用大数据手段来学习，分析再去控制整个离子型稀土的开采，优化开采全过程。
2 需求分析2.1系统拓扑结构图2.1为稀土原地浸矿注液智能管理系统的数据采集、功能实现拓扑图。
离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺
离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺本文介绍的是一种离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺。
该工艺包括以下步骤：确定稀土母液回收导流孔工程控制面的导流孔施工位置，形成沿山体走向的一系列并列的导流孔，并在各导流孔的下部形成用于收集稀土母液的集液明沟，以及在各导流孔的上部形成用于预防非母液水汇入至集液明沟的避水沟。
此外，避水沟与避水沟排出管路连通，集液明沟与集液明沟收集管路连通，而在集液明沟的最低端，将收集的稀土原地浸矿母液引流至母液中转池。
该工艺可以减少施工排土量，缩短施工时间，增加施工的安全性，有效降低生产成本，保护生态环境。
离子吸附型稀土原地浸矿母液回收技术的基本原理是，离子吸附型稀土经常赋存于花岗岩风化壳或火山凝灰岩中。
无论风化壳有多厚，其下部一定是花岗岩岩基，而山体的切割深度一般较小，潜水位一般较高，矿土的渗透性能一般不会太好。
在现有技术中，通常采用人工假底收液工艺或自然收液法收液工艺。
然而，这些技术存在工期较长、费用较高、排放废土较多、管理较困难、容易产生片帮等安全隐患，且在矿体底部的倾角较大时存在施工困难等问题。
该工艺的优点在于可以有效降低生产成本，保护生态环境，同时可以缩短施工时间，增加施工的安全性。
因此，离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺有着广泛的应用前景。
本发明提供了一种离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，该工艺具有以下特点：1.施工简单，周期短，成本较低。
该工艺取消了人工挖掘集液巷道的作业，因此可以减少施工过程中废土的排放，降低施工成本。
2.提高安全性，减少废土排放。
该工艺不需要实施巷道，避免了现有工艺在实施巷道过程中可能产生的安全隐患，同时降低了废土排放量，防止水土流失。
3.保护生态环境。
该工艺不需要使用支护材料和防渗材料，对树木和板皮等生态环境造成的影响也减小了。
4.优化工程施工质量。
该工艺可以缩短施工时间，降低生产成本，节约能源，降低管理难度，从而提高工程施工质量。
5.适用范围广。
离子型稀土矿山原地浸矿注液系统的优化及应用
（３）在山体边坡坡脚处开挖集液渠及导流孔以 回收稀土母液，在集液渠中填充细竹竿，并进行防渗 处理，减少母液因渗流而致使资源的浪费，减少环境 污染，增设泥沙沉淀池和地表雨水导流渠。
（４）通过前面方法对离子吸附型稀土矿山浸矿 剂注入系统和稀土母液回收系统的优化，不会改变 原地浸矿工艺，结构简单适用，易操作、成本低、生产 环境友好，无污染，不仅保证注液浅井不会塌陷，而 且减少地表的腐殖质层、黏土层和风化矿层发生滑 移的概率，最大程度地保护好表土层和植被，达到环
（２）在注 液 浅 井 中 添 加 辅 助 渗 漏 设 备，设 备 选 择常见漏斗和 ＰＶＣ管构成，在 ＰＶＣ管上距离浅井 底部 ３０、１３０、２３０ｍｍ 等 处 开 直 径 为 ５ｍｍ 小 孔。 ＰＶＣ管的使 用 使 得 浸 矿 剂 在 表 土 层 的 消 耗 量 大 大 减少，这样就减少了浸矿剂的用量，保护了表土层， 减少表土层发生滑移概率；通过浸矿剂在注液井中 的 ＰＶＣ管中形成的水头压力，使得浸矿剂能渗透到 稀土矿体中。
一种浸取离子吸附型稀土原山矿中稀土的方法
一种浸取离子吸附型稀土原山矿中稀土的方法说实话浸取离子吸附型稀土原山矿中稀土这事儿，我一开始也是瞎摸索。
我最初想，这稀土在原山矿里，就像糖溶在糖水里一样，肯定得找个合适的溶剂把它弄出来。
我试过用水，就把矿石直接放水里，晃悠了老半天，最后检测发现，只能弄出一点点稀土来，就像从一碗饭里只吃到一粒米，这显然不行。
后来我觉得可能得用酸性的东西，就像醋能把一些钙化物溶解一样。
我搞了稀盐酸来试，把矿石放进去，确实有效果了，能看到稀土的含量慢慢增加了。
不过这过程中产生了好多气泡，就跟汽水似的。
我不知道这气泡是啥，其实是有别的反应在同时进行，这就导致了稀土提取的不纯，还有部分矿石结构被破坏得太厉害了，这算是个教训，不能光想着能溶就行，还得考虑反应的专一性和矿石的稳定性。
再后来，我经过查阅很多资料，还咨询了几个有经验的朋友。
他们说可以试试某种盐溶液。
我就按照他们说的比例配了溶液，再把矿石放进去。
我就一直观察着，发现反应是慢慢进行的，不像用盐酸那么剧烈，就像小火慢炖和大火猛煮的区别。
这次提取出来的稀土纯度明显提高了不少，而且矿石结构相对保持得比较完整。
但是到底用多少浓度的溶液，多高的温度最合适，我还在继续尝试。
因为不同的原山矿可能有细微的差别，就像不同的水果酸度不一样似的，要根据具体情况调整溶液浓度和反应温度。
我还犯了个错就是浸泡时间的问题。
一开始我以为泡得越久越好，结果泡久了反而会有杂质影响稀土的纯度。
所以这个浸泡时间也是要精确控制的，就像泡茶一样，泡太久茶就苦了。
虽然现在我的方法还不是那么完美，但比最开始已经有了很大的进展。
而且我知道以后尝试新方法的时候，要考虑更多的因素，小到每一个实验的步骤细节，大到整个系统的平衡稳定。
这就是我浸取离子吸附型稀土原山矿中稀土的一点摸索过程。
离子型稀土矿原地浸取稳压注液装置[实用新型专利]
![离子型稀土矿原地浸取稳压注液装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/755c80f0964bcf84b9d57bfc.png)
专利名称：离子型稀土矿原地浸取稳压注液装置专利类型：实用新型专利
发明人：李建中,袁长林
申请号：CN01230085.3
申请日：20010825
公开号：CN2496876Y
公开日：
20020626
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：离子型稀土矿原地浸取稳压注液装置属离子型稀土矿开采仪器设备技术领域。
它由四端带棘爪(7)的安装支架(6)、固定在安装支架中间下端为凹球面(4)的引管(5)、衬管(9)、加强管(10)、套装在加强管外的支架(11)、套装在固定板(12)孔内的顶端带阀球(3)可上下移动的连杆(8)、套装在连杆下部的加长杆(14)、连在加长杆下端的浮杆(2)及固定在浮杆下端的浮筒(1)组成。
突出效果:实现了自动调控稳压注液,降低了劳动强度,提高了浸矿液渗浸效率。
申请人：江西南方稀土高技术股份有限公司
地址：341000 江西省赣州市青年路36号
国籍：CN
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离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统一，技术概述离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统，根据矿体空间展布情况、矿体厚度变化情况、矿土渗透性能、以及收液系统的工程布置等，设置注液浅井和注液深井间隔分布的注液网络；在注液工序中，采用先注注液浅井，后注注液深井的注液方法，最后共同对注液浅井和注液深井注顶水。
本原地浸取注液系统稀土浸矿率高、母液浓度高、矿土母液残留少、浸矿剂单耗小、操作简单、应用范围广、环保效果显著，同时还解决了浸矿盲区、注液过程边坡的稳定性差的问题，实现了浸矿剂流向、流速及注液强度的可控性。
二，系统基本技术原理离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统介绍原地浸取注液系统，特别是离子吸附型稀土原地浸取注液系统，属于原地浸取开采技术。
离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统中的术语“顶水”是指在“浸矿液”注入含矿山体，完成“浸矿”过程之后，将按一定比例“固液比”控制的“工业顶水”，不断地从“注液井”注入山体。
在“顶水”作用下，汇合被“交换”出来的稀土，和先期注入的已完成“离子交换”、或尚未完成交换过程的部分浸矿液，形成含稀土母液。
简单的说，在用浸矿剂浸矿过程完成后，使用“上清液”或清水的注液过程，其目的是把矿体中已交换或尚未交换的浸矿液“挤”出。
离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统中的术语“鸡窝状”、“透镜状”、层状”等词是用来形象的说明矿体空间展布的特点。
网络上可以查找到有些论文中使用过“鸡窝状”矿体这个词。
是指矿体的空间展布复杂，在单个含矿山头中存在多个小矿体。
根据现有技术，离子吸附型稀土原地浸取注液技术主要采用岩土工程静压注浆法注液。
静压注浆法注液技术是采用人工挖掘圆井作为注液井的注液方法，首先使用铲子等工具人工挖掘直径约0.6 ～0.8 米(一般需要人在注液井中施工) 、直达含矿层以下0.5 米深的注液圆井，井间距为3×3 米，为了减少注液盲区，在圆井的中间部分，用铲子开挖长宽为0.5×0.5 米( 或直径为0.5 米) ，直达矿层的注液井。
在浸取注液过程中先注圆井，后为消除盲区再注直达矿层的注液井，最后注顶水，直至矿块生产完成。
现有注液技术在生产中存在以下技术问题：第一，由于注液顺序不合理，先注主矿体，后为消除盲区对直达矿层的注液井注液，往往因为母液浓度过低或因尾液时间长而无实际利用价值，且无形之中增加了生产成本及单矿块的生产周期；第二，由于后期构造等因素的影响，存在大量的小裂隙，而这些小裂隙必然经过粘土矿物的充填，使得浸矿剂无法到达小裂隙以下与稀土离子发生交换，影响了稀土浸矿的效果；第三，因为离子吸附型稀土特殊的成矿机理，往往在垂直方向上存在较大的渗透性能差异，导致在注液过程中实际的水平方向注液强度难以控制，以及由于在注液过程中矿土结构和渗透性能发生的变化，常导致注液困难，且极易发生塌方等边坡稳定性问题，严重影响生产的正常进行；第四，现有注液技术存在难以与收液系统协调的问题，即难以人为控制注液量；第五，现有注液技术难以适应“鸡窝状”复杂矿体、渗透性差及深埋矿体的注液，使得相应的资源无法使用原地浸取技术开采。
第六，现有注液技术难以对浸矿剂的流向、流速及注液强度作出有效控制，且单矿块开采完后，仍有较多浸矿剂及部分稀土母液保留在山体中，随着时间的推移缓慢渗入地下水中，造成了较大的环境污染问题。
三，系统的主要技术内容离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统的目的是提供一种原地浸取注液系统，其稀土浸矿率高、减少了母液在矿体中的残留、减少了环境污染、母液浓度高、浸矿剂单耗小、操作简单、应用范围广、环保效果显著，解决了浸矿盲区、注液过程边坡的稳定性差的问题，实现了浸矿剂流向、流速、注液强度的可控性及注液系统与收液系统的联系，同时还解决了深埋矿体、渗透性差矿体以及“鸡窝状”矿体的原地浸取技术问题。
为实现目的，本实用新型提供了一种原地浸取注液系统，其特征在于，该系统包括：注液网络，其包括交替分布的注液浅井和注液深井；注液浅井的注液装置；注液深井的注液装置；以及注液浅井和注液深井共同注顶水的注液装置。
优选地，所述注液网络还设有中等程度深的注液井。
注液网络上，注液浅井和注液深井的间距为2～3×2～3 米。
注液浅井为静压注液的注液井，注液深井为充填密闭中深部注液的注液井。
注液浅井和注液深井的引流管与相应球阀开关、分水管路及注液主管路联通。
注液浅井直径为注液深井直径的 3 ～4 倍。
注液浅井的深度为直达含矿层1 ～2 米，注液深井的深度为直达距集液工程控制面4.5 ～5.5 米，或根据下式确定：注液深井处的见矿厚度+( 注液深井处至工程控制面的厚度- 注液深井处的见矿厚度) ×55％≤注液深井深度≤注液深井处的见矿厚度+( 注液深井处至工程控制面的厚注液深井处的见矿厚度+( 注液深井处至工程控制面的厚度- 注液深井处的见矿厚度) ×55％≤注液深井深度≤注液深井处的见矿厚度+( 注液深井处至工程控制面的厚度- 注液深井处的见矿厚度) ×75％。
矿土为中粗砂结构对应注液深井深度取上述计算式的小值，而矿土以粘土矿物和粉砂为主对应注液深井深度取上述计算式的大值。
中等深度的注液井的深度依据下式确定：中等深度注液井的井深＝( 深井深度- 相邻浅井深度) /2+ 相邻浅井深度) ，或根据下式确定：中等深度注液井处的见矿厚度+( 中等深度注液井处至工程控制面的厚度- 中等深度注液井处的见矿厚度) ×40％≤中等深度注液井深度≤中等深度注液井处的见矿厚度+( 中等深度注液井处至工程控制面的厚度- 中等深度注液井处的见矿厚度) ×60％。
矿土为中粗砂结构对应中等深度注液井深度取上述计算式的小值，而矿土以粘土矿物和粉砂为主对应中等深度注液井深度取上述计算式的大值。
在技术方案中，根据矿体厚度变化情况、水文工程环境地质情况以及收液系统的布置，设置注液浅井和注液深井间隔分布的注液网络，其中注液浅井以静压注液为主，注液深井以充填密闭中深部注液为主，如渗透能力很好，可对注液深井不使用密闭加压措施；在注液工序中，采用先注注液浅井，后注注液深井的注液方法，当浸矿剂使用完后，共同对注液浅井和注液深井注顶水。
离子型稀土矿原地浸矿浸取注液系统技术方案中，根据矿体空间展布情况、矿体厚度变化情况、矿土渗透性能、以及收液系统的工程布置等，设置注液浅井和注液深井间隔分布的注液网络，也可以根据矿体厚度变化情况( 主要针对“鸡窝状”矿体类型) 及收液系统的布置设置注液浅井、中等程度深的注液井、和注液深井周期变化的注液网络。
技术方案中注液管路：注液浅井和注液深井通过引流管与球阀开关、分水管路及注液主管路联通形成注液管路系统。
注液网络的注液井间距的确定：一般情况下，注液井间距为2.5×2.5 米，但如矿土为中粗砂结构，可调整为3×3 米，以粘土和细砂为主可调整为2×2 米。
技术方案中的注液浅井：注液浅井直径为30 ～40cm，深度为直达含矿层1 ～2 米，采用1 ～1.5 寸(3.3cm ～5cm) 的PVC 管引流浸矿剂至注液浅井的底部并进行防坍塌处理，注液浅井采用静压注液方式。
注液浅井施工：采用特制的洛阳铲施工工具，其为长25 ～35cm、直径20 ～30cm、厚1.5 ～3mm 的不锈钢管或相应展开面积及厚度的不锈钢片制作的圆筒，圆筒底部用锯片类带刚性及韧性的材料焊接，制成的洛阳铲，避免人进入注液井中进行施工。
密闭加压注液深井：密闭加压注液深井直径为10 ～12cm 左右，采用该类资源勘探工具( 洛阳铲) 施工，深度一般为直达距集液工程控制面4.5 ～5.5 米，也可根据下式确定：注液深井处的见矿厚度+( 注液深井处至工程控制面的厚度- 注液深井处的见矿厚度) ×55％≤注液深井深度≤注液深井处的见矿厚度+( 注液深井处至工程控制面的厚度- 注液深井处的见矿厚度) ×75％。
根据矿土的渗透性能确定深井的深度，矿土的渗透性差的取大值，渗透好的取小值。
深井平面布置尽可能地靠近集液巷道位置。
注液深井的注液、填充、及密闭方式：注液采用6 ～8 分( 即管径2 ～3cm) 的PVC 管引流浸矿剂至注液深井的中下部，注液深井的填充方式采用就地取材的细或粗砂或其它易渗透物质，填充厚度原则上为把注液深井填充至浅井深度处，如实施条件有限，填充厚度至少为超过PVC 孔洞部分1 米，上部至矿体部分可采用矿土压实填充，并用较稀释水泥砂浆充填20 ～30cm形成密封层，如渗透性好，可不用填充和密闭。
密闭加压注液深井引流管结构：引流管下部每隔25 ～35cm 各设置数个孔洞，分数排，引流管下部含孔洞部分进行防堵塞处理，其目的是引流管中下部不堵塞，如渗透性好，则引流管下部可不设孔洞，直接进行防堵塞处理。
中等程度深的注液井，其深度一般可依据下式确定：中等程度注液井的井深＝( 深井深度- 相邻浅井深度) /2+ 相邻浅井深度) 。
更一般的可按下式确定：中等深度注液井处的见矿厚度+( 中等深度注液井处至工程控制面的厚度- 中等深度注液井处的见矿厚度) ×40％≤中等深度注液井深度≤中等深度注液井处的见矿厚度+( 中等深度注液井处至工程控制面的厚度- 中等深度注液井处的见矿厚度) ×60％。
上式的具体实施需要根据矿土的渗透性能确定，渗透性差的取大值，渗透好的取小值。
中等程度深的注液井的作用主要为了解决“鸡窝状”矿体的原地浸取技术问题。
在“鸡窝状”矿体中，使用了中等深度的注液井，解决了注液过程中浸矿剂及矿体中母液的流速和流向的控制问题。
注液深井采用中深部填充密闭加压注液方法，形成密闭的注液管路系统。
当矿土渗透性很好的情况下，对注液深井不填充密闭加压，只需采用深浅结合的注液井布置平面。
注液深井的密闭加压，采用细或粗砂充填注液深井，且为中深部加压。
当注液浅井静压注液至矿体中母液高峰下移至注液深井处于矿体部分长度的一半后停止对注液浅井的注液，开始对密闭加压注液深井大量加压注液，当浸矿剂使用完后，对注液浅井和密闭加压注液深井同时注顶水，直至矿块生产完成。
密闭加压注液深井通过管径2 ～3cm 的PVC 管作为引流管直插深井底部，引流管下部每隔25 ～35cm各设置数个孔洞，分数排，引流管下部含孔洞部分进行防堵塞处理；或在矿层渗透性允许时不设孔洞，直接对引流管下部管口处进行防堵塞处理。
注液浅井采用孔径3.3cm ～5cm 的PVC 管引流，并对注液井进行防坍塌处理。
注液浅井的施工工具，为长25 ～35cm、直径20 ～30cm、厚1.5 ～3mm 的不锈钢管或相应展开面积及厚度的不锈钢片制作的圆筒，圆筒底部用锯片类带刚性及韧性的材料焊接，制成特制洛阳铲，所述注液深井使用直径为10 ～12cm的洛阳铲挖掘。