專利名稱：離子型稀土原地浸礦工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬溶浸采礦技術(shù)，特別是涉及到離子型稀土礦的開采技術(shù)領(lǐng)域。
風(fēng)化殼淋積型稀土礦(離子型稀土礦)是我國特有的礦產(chǎn)資源，儲(chǔ)量豐富，分布廣泛。離子型稀土礦體的賦存類型主要有全復(fù)式、裸腳式、完全型和部分型礦體及殘留式部分型礦體五種，其地質(zhì)特征各不相同。
自七十年代初，我所發(fā)明了離子型稀土洗提工藝以來，稀土礦山一直沿用露天開采——池浸工藝生產(chǎn)。此工藝推動(dòng)了我國南方稀土資源的大規(guī)模開發(fā)，但該工藝造成水土流失、環(huán)境污染、生態(tài)環(huán)境破壞和資源損失嚴(yán)重等突出問題。針對(duì)池浸工藝存在的問題，我所在完成探索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上又提出了用溶浸采礦技術(shù)即原地浸礦工藝替代池浸工藝，并于1989年7月6日就《離子型稀土礦原地浸取工藝》申請了中國發(fā)明專利，專利號(hào)ZL89104757。但該專利技術(shù)僅適用于特定的礦體地質(zhì)條件，而未針對(duì)稀土礦不同的地質(zhì)特征劃分工藝類型和確定相應(yīng)的技術(shù)方案，未解決浸礦液注入礦體的邊界控制技術(shù)問題，同時(shí)還由于其技術(shù)路線是開路流程，在使用過程中仍有廢水排放、污染環(huán)境。
本發(fā)明的目的是為了解決原專利技術(shù)僅適用于特定的礦體地質(zhì)條件和資源開發(fā)過程中的環(huán)境污染，資源利用率低等問題?！鞍宋濉逼陂g，經(jīng)過國家重點(diǎn)科技攻關(guān)，對(duì)離子型稀土原地浸礦新工藝進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究并發(fā)明了離子型稀土原地浸礦工藝系列技術(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在自然條件下，通過分布在礦體地表的淺井網(wǎng)系注入浸礦液、浸礦液滲入礦體將稀土浸出并回收。
針對(duì)離子型稀土礦床的不同地質(zhì)特征，劃分A、B、C三種工藝類型，并根據(jù)不同的工藝類型，采取不同的注、收液技術(shù)。本發(fā)明以“網(wǎng)井布液、靜壓滲液、封底堵漏、綜合收液”的技術(shù)路線，解決了浸礦過程中注液、收液的技術(shù)關(guān)鍵。建立包含工藝流程、地質(zhì)特征、技術(shù)路線在內(nèi)的完整的工藝技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了基本無尾砂、無廢水排放的閉路生產(chǎn)流程(見工藝流程圖)。
礦塊補(bǔ)充地質(zhì)勘探以山頭為單元，山脊線為軸線，以山頂為中心，按間距10-20m網(wǎng)格布置勘探井(圓井、方井均可)，井深達(dá)風(fēng)化殼的微風(fēng)化層，探求B級(jí)以上儲(chǔ)量，風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的工程地質(zhì)，水文地質(zhì)特征，依據(jù)地質(zhì)特征和微地形涇流體系狀態(tài)，合理劃分礦塊，優(yōu)化注液井網(wǎng)布局。
注液技術(shù)根據(jù)地下水不完整井滲流場理論，創(chuàng)立了極限自由邊界技術(shù)。當(dāng)淺井注液時(shí)，浸礦液在礦體中的滲透是以錐體形式由上往下滲透的，只要保持注液水頭穩(wěn)定，連續(xù)注液，滲透錐體由非飽和狀態(tài)逐漸過渡到飽和狀態(tài)，繼而實(shí)現(xiàn)液體在穩(wěn)定狀態(tài)下流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模糊控邊。當(dāng)?shù)V體底板之下存在傾斜的基巖隔水層面或人工隔水層面時(shí)，飽和錐體中的浸出液將沿隔水層面流動(dòng)，匯集到收液工程。因此，礦塊邊界不必采取封堵措施，以注液井的滲透錐體邊界作為浸礦自然邊界。
注液時(shí)以Ф0.8m淺井(或溝槽)靜壓滲浸注液，井深在礦體內(nèi)2m左右，視礦體厚度、品位的分布情況和地形條件分別選用5×5～8×8m的井網(wǎng)體系，并進(jìn)行單井注液量和頂水量計(jì)算，浸礦固液比(重量比)——礦石量(噸)∶浸礦液量(噸)＝1∶0.4～0.5；頂水固液比(重量比)——礦石量(噸)∶頂水量(噸)＝1∶0.6～1.10，注液水頭高度1.8～2m。
收液技術(shù)根據(jù)不同的工藝地質(zhì)類型，選用不同的收液方案。
A類在坡腳開挖集液溝或集液井進(jìn)行自然集液收液；B類采用封底堵漏強(qiáng)制收液方案。在礦體底板之下打平行鉆孔，孔間距3～4m，Ф110m/m，孔深30～50m，孔內(nèi)安裝花管，孔口1.5～2m用水泥砂漿封閉，花管與真空系統(tǒng)主管連接，保持孔內(nèi)負(fù)壓大于20000～26000Pa(150～200mmHg柱)，使各孔負(fù)壓影響半徑彼此相交，形成以孔口標(biāo)高為中心的負(fù)壓層，改變液體流向，使浸出液從負(fù)壓孔花管流出，實(shí)現(xiàn)封底堵漏收液。
C類采用綜合收液方案，即采用自然集液收液與負(fù)壓收液的結(jié)合；集液溝與集液井收液相結(jié)合；礦塊內(nèi)收液與礦塊外收液相結(jié)合的技術(shù)。
閉路工藝流程按程序完成地質(zhì)勘探、礦塊劃分，確定了工藝類型和技術(shù)方案，設(shè)計(jì)和工程施工后，按2％濃度配制硫酸銨浸礦液，PH值5.5～6.0，泵送至高位池，通過主管、支管、井口管分別送到各注液井，并保持穩(wěn)定的水頭靜壓注液，注完設(shè)計(jì)浸礦液量后，立即注頂水，浸出液通過集液工程收集，送至后處理車間除雜沉淀，獲得混合稀土產(chǎn)品，沉淀的上清液送至配液池循環(huán)使用，若不配浸礦液則加入硫酸將PH值調(diào)至6.0～6.5作頂水使用。當(dāng)本礦塊不再注液時(shí)，則移至下一礦塊使用，不外排(見工藝流程圖)。
上述技術(shù)內(nèi)容組合，即形成完整的離子型稀土原地浸礦工藝技術(shù)方案。
通過對(duì)兩種工藝地質(zhì)類型稀土礦萬噸級(jí)工業(yè)試驗(yàn)和一種類型的15.6萬噸礦石的規(guī)?；a(chǎn)試驗(yàn)，本工藝①稀土回收率達(dá)70％以上，資源利用率比原池浸工藝提高20～45個(gè)百分點(diǎn)；②降低生產(chǎn)成本3000～5000元/噸REO；③實(shí)現(xiàn)了基本不破壞地面植被、無廢水排放的閉路生產(chǎn)流程。
實(shí)施例本工藝在龍南縣稀土礦、尋鄔縣稀土礦進(jìn)行了兩種工藝類型的萬噸級(jí)工業(yè)試驗(yàn)。
①在龍南選擇的萬噸級(jí)試驗(yàn)礦塊其賦存類型為裸腳式風(fēng)化殼完全型礦體，山腳有部分基巖出露，風(fēng)化殼底板為高位式底板，礦塊內(nèi)發(fā)育有斷裂破碎帶，蝕變裂隙帶和巖脈，礦體底板起伏大。根據(jù)地質(zhì)特征，本礦塊的工藝類型確定為綜合類型。技術(shù)方案采用綜合收液方案。
試驗(yàn)首先在礦體內(nèi)打井(圓井或方井)，井深3m，井徑Ф0.8m，注液水頭高度1.8～2m，根據(jù)滲透錐體確定井網(wǎng)參數(shù)為4×6m，浸礦固液比1∶0.45，頂水固液比1∶0.6，在垂直液體的涇流方向挖集液溝和集液井，深挖至基巖頂面，并在斷層和裂隙發(fā)育部位打負(fù)壓孔，孔徑Ф110m/m，孔深30～36m，孔內(nèi)裝花管、孔口1.5～2m段用水泥砂漿封孔，孔口管與負(fù)壓系統(tǒng)主管相連接，在負(fù)壓值大于20000Pa(150mmHg柱)條件下，回收浸出液?；厥盏慕鲆航?jīng)除雜沉淀稀土后的上清液返回配液池配制浸礦液或調(diào)整PH值為6.0～6.5作頂水循環(huán)使用。試驗(yàn)浸出率92.26％；母液回收率83.50％；稀土浸取回收率76.95％。
②尋鄔型礦體其賦存類型為風(fēng)化殼全復(fù)式完全型礦體，風(fēng)化殼較厚，沒基巖出露。工藝類型為復(fù)雜型，技術(shù)方案為封底堵漏強(qiáng)制收液方案。
試驗(yàn)在礦體內(nèi)打井(圓井或方井)，井深3m，井徑Ф0.8m，注液水頭高度1.8～2m，井網(wǎng)參數(shù)5～6m，浸礦固液比1∶0.5，頂水固液比1∶1.0，采用封底堵漏技術(shù)，孔徑Ф110m/m，孔深36m，負(fù)壓孔間距3～4m，以孔間負(fù)壓影響半徑彼此相交能形成連續(xù)的人工負(fù)壓封底層為原則，一臺(tái)真空泵配一臺(tái)汽水分離器，在負(fù)壓值大于27000Pa(200mmHg柱)條件下回收浸出液。試驗(yàn)浸出率88.30％，母液回收率81.50％，稀土浸取回收率71.33％。
權(quán)利要求
1.離子型稀土原地浸礦工藝是通過分布于礦床地表的淺井網(wǎng)系注入浸礦液將礦體中的稀土浸出并回收，其特征是工藝建立了離子型稀土原地浸礦極限自由邊界技術(shù)，應(yīng)用滲透錐體理論實(shí)現(xiàn)了模糊控邊技術(shù)；根據(jù)地質(zhì)特征，劃分工藝類型(A、B、C類)；根據(jù)不同的工藝類型，采取不同的注液、收液措施，其工藝流程為閉路生產(chǎn)流程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征是工藝建立了離子型稀土原地浸礦極限自由邊界技術(shù)，應(yīng)用滲透錐體理論，通過保持注液水頭穩(wěn)定，連續(xù)注液、滲透錐體由非飽和狀態(tài)逐漸過渡到飽和狀態(tài)，繼而實(shí)現(xiàn)液體在穩(wěn)定狀態(tài)下流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模糊控邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述工藝，其特征是通過補(bǔ)充地質(zhì)勘探，建立了工藝地質(zhì)類型的劃分技術(shù)，并選用相應(yīng)的注、收液技術(shù)。A類簡單工藝類型網(wǎng)井靜壓注液、自然集液、收液技術(shù)；B類復(fù)雜工藝類型網(wǎng)井靜壓注液、封底堵漏強(qiáng)制收液技術(shù)；C類混合工藝地質(zhì)類型淺井或溝槽混合注液、綜合集液、收液技術(shù)，即自然集液收液與負(fù)壓收液的結(jié)合，集液溝與集液井收液相結(jié)合，礦塊內(nèi)收液與礦塊外收液相結(jié)合技術(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述，其特征是“以網(wǎng)井注液、靜壓滲浸、封底堵漏、綜合收液”為技術(shù)路線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征是生產(chǎn)工藝采用了閉路，實(shí)現(xiàn)了基本不破壞地面植被，無廢水排放的完整的閉路生產(chǎn)工藝流程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述工藝，其特征是在負(fù)壓值大于20000Pa(大于150mmHg柱)條件下，回收浸出液。
全文摘要
離子型稀土原地浸礦工藝是通過分布于礦床地表的淺井網(wǎng)系注入浸礦液將礦體中的稀土浸出并回收。該工藝建立了離子型稀土原地浸礦極限自由邊界技術(shù),應(yīng)用滲透錐體理論實(shí)現(xiàn)了模糊控邊。根據(jù)地質(zhì)特征,劃分工藝類型,根據(jù)不同的工藝類型,采取不同的注液、收液措施,其工藝流程為閉路生產(chǎn)流程。
文檔編號(hào)C22B3/04GK1208080SQ9711421
公開日1999年2月17日 申請日期1997年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月7日
發(fā)明者唐宗和, 邵億生, 呂廣文, 冷和平, 傅華新, 何維國, 黃少炳, 鄧佐民, 黎希明, 顧慶和, 李春, 袁長林 申請人:贛州有色冶金研究所