從地下礦床開采鉀鹽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦物開采方法，并且更具體地，屬于一種從地下礦床提取鉀鹽的改進(jìn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉀在自然中出現(xiàn)在氯化鉀(鉀鹽(silvite))與氯化鈉(巖鹽)緊密結(jié)合的礦物礦床中，從而形成可溶性鹽(鉀石鹽(Silvinite))的礦床形式的機(jī)械混合物，其形成不同比例的氯化鉀和氯化鈉的“外層”或“覆蓋物”。
[0003]氯化鉀和氯化鈉的礦物礦床通常包含其它物質(zhì)，例如粘土和鹽(硫酸鈣、硫酸鎂、氯化鎂)，并且在地面以下超過1200米深。
[0004]將該礦床稱為蒸發(fā)鹽礦床并且其構(gòu)成鉀鹽的最重要來源。這些鹽高度可溶于水中并且可以容易地通過溶解技術(shù)得到開采。
[0005]將蒸發(fā)鹽礦床的一種開采方法稱為“通過溶解的開采”，其中通過第一個井將溶劑注入可溶性鹽的“外層”中并且通過第二個井回收所產(chǎn)生的鹽水。
[0006]所使用的溶劑可以是水、氯化鉀的稀水溶液、氯化鈉的稀水溶液、氯化鉀和氯化鈉的稀水溶液、或任何能夠(選擇性地或非選擇性地)溶解存在于礦石中的氯化鉀(鉀鹽)的其它溶液。
[0007]在該方法的實(shí)施過程中，開發(fā)一個地下洞穴并且通過注入與水不混溶的液體控制該洞穴的形狀。這種液體可以是，例如礦物油、空氣、氮、另一種惰性氣體、或任何在實(shí)施該方法的溫度下具有低于水的密度的其它流體。
[0008]不混溶流體在溶劑和該洞穴“頂部”之間產(chǎn)生界面，該界面防止該頂部的溶解并且允許該洞穴通過所注入的溶劑的作用向側(cè)面擴(kuò)展。洞穴的側(cè)面(或水平)發(fā)展持續(xù)直到充分開發(fā)該礦物外層并且只要該洞穴頂部是穩(wěn)定的。
[0009]一旦耗盡水平發(fā)展，洞穴的垂直發(fā)展開始。因此，溶劑的注入點(diǎn)升高，并且控制不混溶流體的注入以穩(wěn)定新的頂部。因此，通過在待開發(fā)的氯化鉀的外層中的連續(xù)的水平“切口”，進(jìn)行該洞穴的垂直發(fā)展。
[0010]北美文獻(xiàn)n°.US4，192，555說明了一種現(xiàn)有技術(shù)的開采方法。在這個方法中，將關(guān)于氯化鈉飽和以及關(guān)于氯化鉀非飽和的含水溶劑供給到氯化鉀礦石的地下礦床中，使得溶解和回收氯化鉀。將隔離流體注入該洞穴中從而形成頂部保護(hù)并且允許洞穴的側(cè)面發(fā)展并且如上所述水平發(fā)展和垂直發(fā)展的過程顯著發(fā)生。
[0011]北美文獻(xiàn)n°.US4，290，650說明了另一種現(xiàn)有技術(shù)的開采方法，其中連接兩個地下開采空腔以形成洞穴。在洞穴的形成過程中，通過與每個空腔結(jié)合的單一井，發(fā)生溶劑的注入和鹽水的回收。因此，每個井均包含溶劑輸入管和鹽水輸出管。
[0012]通過氯化鉀的溶解的開采方法包括兩個生產(chǎn)時期:連續(xù)時期的“初次開發(fā)”，其中通過連續(xù)注入水來進(jìn)行氯化鈉和氯化鉀的提取，以及非連續(xù)時期或分批開發(fā)("二次開發(fā)"或"選擇性開發(fā)")，其在初次開發(fā)的延續(xù)中出現(xiàn)，并且其中通過注入不完全飽和有氯化鉀和飽和有氯化鈉的溶液，選擇性地提取氯化鉀，從而限制額外的氯化鈉的溶解。
[0013]二次開發(fā)主要發(fā)生在洞穴的壁上，給出水平發(fā)展的連續(xù)性。選擇性開發(fā)的生產(chǎn)率(以噸/小時測量)低于初次開發(fā)的生產(chǎn)率，并且在具有大的暴露的溶解表面的完全成熟的洞穴中是最有效的。
[0014]一般來說，在使用通過溶解的常規(guī)開發(fā)方法開采的洞穴中，通過初次開發(fā)提取約80 %的氯化鉀，而通過二次開發(fā)提取約20 %的氯化鉀。
[0015]如果我們考慮水平地進(jìn)行通過溶解的開采，并且該礦物外層或覆蓋物一般呈現(xiàn)輕微的傾斜，那么在初次開發(fā)結(jié)束時在洞穴頂部上存在具有鉀石鹽楔塊的純巖鹽部分。因?yàn)樗霾糠钟捎诓换烊芰黧w的存在而保持溶劑不可進(jìn)入，所以在二次開發(fā)階段過程中沒有開采這個鉀石鹽楔塊(以及其中包含的氯化鉀)。
[0016]因此，盡管廣泛和通常使用上述方法，但是仍然需要能夠增加氯化鉀的提取百分比的開采方法，該方法主要涉及二次開發(fā)。
[0017]發(fā)明目的
[0018]鑒于上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種開采鉀鹽的方法，該方法具有優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法的效率。
[0019]本發(fā)明的另一個目的是提供一種開采鉀鹽的方法，該方法獲得優(yōu)異的效率而不增加與開采相關(guān)的環(huán)境影響。
[0020]本發(fā)明的又一個目的是提供一種開采鉀鹽的方法，該方法允許在氯化鉀的初次開發(fā)階段過程中形成的開采洞穴頂部上剩余的氯化鉀的提取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明通過從地下礦床開采鉀鹽的方法實(shí)現(xiàn)上述目的，該方法包括
[0022]向在地下礦床中產(chǎn)生的空腔中通過與空腔連通的井中的管注入鉀鹽的含水溶劑和與水不混溶的流體，以及
[0023]通過與空腔連通的井中的第二根管移出溶解有鉀鹽的鹽水，
[0024]其中該溶劑的作用允許該空腔的側(cè)面擴(kuò)張以形成洞穴并且該與水不混溶的流體在溶劑和洞穴頂部之間形成隔離界面；以及
[0025]鉀鹽的含水溶劑和與水不混溶的流體的注入點(diǎn)的逐漸提升，從而允許該洞穴以受控的方式垂直擴(kuò)張，隨著洞穴的每次垂直提升而重復(fù)該洞穴的側(cè)面擴(kuò)張；
[0026]其中，在溶劑的注入點(diǎn)以及在這個點(diǎn)的洞穴的側(cè)面擴(kuò)張的最終提升后，發(fā)生了通過在管道中提供的孔注入水，從而形成槽以接收與水不混溶的流體，該與水不混溶的流體隨后從洞穴的頂部流出，以及發(fā)生了第二溶劑的注入以溶解在與水不混溶的流體流向該槽后所暴露的鐘鹽。
[0027]在本發(fā)明的方法的一個實(shí)施方案中，該第一和第二根管道可以在相同的井中。然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，該第一根管在第一個井中并且第二根管在第二個井中，并且通過在管道中形成的孔注入水在每一個井周圍的頂部中形成槽。
[0028]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，該鉀鹽是氯化鉀，氯化鉀的含水溶劑是水，并且該與水不混溶的流體是原油。該第二溶劑優(yōu)選為不完全飽和有氯化鉀和飽和有氯化鈉的溶液。
[0029]此外在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，將該槽成形為像在第一和第二個井周圍形成的小的錐形或柱形洞穴。
【附圖說明】
[0030]附圖顯示了:
[0031]圖1一圖1說明了在蒸發(fā)鹽礦物礦床的開采過程中形成的洞穴的示意圖，其顯示了礦物開采的初次階段的結(jié)尾；以及
[0032]圖2—圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的礦物開采方法在蒸發(fā)鹽礦物礦床的開采過程中形成的洞穴的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]接下來將基于在附圖中表示的開采實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。盡管該詳細(xì)的描述使用了氯化鉀的礦物開采的實(shí)施例，但是必須理解本發(fā)明的方法適合于任何可溶性鉀鹽的開采，例如鉀石鹽或光鹵石的礦床。
[0034]圖1顯示了處于一種對應(yīng)于在開采