離子型稀土原地浸礦工藝的製作方法

2023-07-15 03:33:11 1

專利名稱：離子型稀土原地浸礦工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬溶浸採礦技術，特別是涉及到離子型稀土礦的開採技術領域。
風化殼淋積型稀土礦(離子型稀土礦)是我國特有的礦產資源，儲量豐富，分布廣泛。離子型稀土礦體的賦存類型主要有全複式、裸腳式、完全型和部分型礦體及殘留式部分型礦體五種，其地質特徵各不相同。
自七十年代初，我所發明了離子型稀土洗提工藝以來，稀土礦山一直沿用露天開採——池浸工藝生產。此工藝推動了我國南方稀土資源的大規模開發，但該工藝造成水土流失、環境汙染、生態環境破壞和資源損失嚴重等突出問題。針對池浸工藝存在的問題，我所在完成探索試驗的基礎上又提出了用溶浸採礦技術即原地浸礦工藝替代池浸工藝，並於1989年7月6日就《離子型稀土礦原地浸取工藝》申請了中國發明專利，專利號ZL89104757。但該專利技術僅適用於特定的礦體地質條件，而未針對稀土礦不同的地質特徵劃分工藝類型和確定相應的技術方案，未解決浸礦液注入礦體的邊界控制技術問題，同時還由於其技術路線是開路流程，在使用過程中仍有廢水排放、汙染環境。
本發明的目的是為了解決原專利技術僅適用於特定的礦體地質條件和資源開發過程中的環境汙染，資源利用率低等問題。「八五」期間，經過國家重點科技攻關，對離子型稀土原地浸礦新工藝進行了全面系統的研究並發明了離子型稀土原地浸礦工藝系列技術。
本發明的技術方案是在自然條件下，通過分布在礦體地表的淺井網系注入浸礦液、浸礦液滲入礦體將稀土浸出並回收。
針對離子型稀土礦床的不同地質特徵，劃分A、B、C三種工藝類型，並根據不同的工藝類型，採取不同的注、收液技術。本發明以「網井布液、靜壓滲液、封底堵漏、綜合收液」的技術路線，解決了浸礦過程中注液、收液的技術關鍵。建立包含工藝流程、地質特徵、技術路線在內的完整的工藝技術方案，實現了基本無尾砂、無廢水排放的閉路生產流程(見工藝流程圖)。
礦塊補充地質勘探以山頭為單元，山脊線為軸線，以山頂為中心，按間距10-20m網格布置勘探井(圓井、方井均可)，井深達風化殼的微風化層，探求B級以上儲量，風化殼結構及相應的工程地質，水文地質特徵，依據地質特徵和微地形涇流體系狀態，合理劃分礦塊，優化注液井網布局。
注液技術根據地下水不完整井滲流場理論，創立了極限自由邊界技術。當淺井注液時，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定，連續注液，滲透錐體由非飽和狀態逐漸過渡到飽和狀態，繼而實現液體在穩定狀態下流動，實現模糊控邊。當礦體底板之下存在傾斜的基巖隔水層面或人工隔水層面時，飽和錐體中的浸出液將沿隔水層面流動，匯集到收液工程。因此，礦塊邊界不必採取封堵措施，以注液井的滲透錐體邊界作為浸礦自然邊界。
注液時以Ф0.8m淺井(或溝槽)靜壓滲浸注液，井深在礦體內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的井網體系，並進行單井注液量和頂水量計算，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。
收液技術根據不同的工藝地質類型，選用不同的收液方案。
A類在坡腳開挖集液溝或集液井進行自然集液收液；B類採用封底堵漏強制收液方案。在礦體底板之下打平行鑽孔，孔間距3～4m，Ф110m/m，孔深30～50m，孔內安裝花管，孔口1.5～2m用水泥砂漿封閉，花管與真空系統主管連接，保持孔內負壓大於20000～26000Pa(150～200mmHg柱)，使各孔負壓影響半徑彼此相交，形成以孔口標高為中心的負壓層，改變液體流向，使浸出液從負壓孔花管流出，實現封底堵漏收液。
C類採用綜合收液方案，即採用自然集液收液與負壓收液的結合；集液溝與集液井收液相結合；礦塊內收液與礦塊外收液相結合的技術。
閉路工藝流程按程序完成地質勘探、礦塊劃分，確定了工藝類型和技術方案，設計和工程施工後，按2％濃度配製硫酸銨浸礦液，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，並保持穩定的水頭靜壓注液，注完設計浸礦液量後，立即注頂水，浸出液通過集液工程收集，送至後處理車間除雜沉澱，獲得混合稀土產品，沉澱的上清液送至配液池循環使用，若不配浸礦液則加入硫酸將PH值調至6.0～6.5作頂水使用。當本礦塊不再注液時，則移至下一礦塊使用，不外排(見工藝流程圖)。
上述技術內容組合，即形成完整的離子型稀土原地浸礦工藝技術方案。
通過對兩種工藝地質類型稀土礦萬噸級工業試驗和一種類型的15.6萬噸礦石的規模化生產試驗，本工藝①稀土回收率達70％以上，資源利用率比原池浸工藝提高20～45個百分點；②降低生產成本3000～5000元/噸REO；③實現了基本不破壞地面植被、無廢水排放的閉路生產流程。
實施例本工藝在龍南縣稀土礦、尋鄔縣稀土礦進行了兩種工藝類型的萬噸級工業試驗。
①在龍南選擇的萬噸級試驗礦塊其賦存類型為裸腳式風化殼完全型礦體，山腳有部分基巖出露，風化殼底板為高位式底板，礦塊內發育有斷裂破碎帶，蝕變裂隙帶和巖脈，礦體底板起伏大。根據地質特徵，本礦塊的工藝類型確定為綜合類型。技術方案採用綜合收液方案。
試驗首先在礦體內打井(圓井或方井)，井深3m，井徑Ф0.8m，注液水頭高度1.8～2m，根據滲透錐體確定井網參數為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，並在斷層和裂隙發育部位打負壓孔，孔徑Ф110m/m，孔深30～36m，孔內裝花管、孔口1.5～2m段用水泥砂漿封孔，孔口管與負壓系統主管相連接，在負壓值大於20000Pa(150mmHg柱)條件下，回收浸出液。回收的浸出液經除雜沉澱稀土後的上清液返回配液池配製浸礦液或調整PH值為6.0～6.5作頂水循環使用。試驗浸出率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化殼全複式完全型礦體，風化殼較厚，沒基巖出露。工藝類型為複雜型，技術方案為封底堵漏強制收液方案。
試驗在礦體內打井(圓井或方井)，井深3m，井徑Ф0.8m，注液水頭高度1.8～2m，井網參數5～6m，浸礦固液比1∶0.5，頂水固液比1∶1.0，採用封底堵漏技術，孔徑Ф110m/m，孔深36m，負壓孔間距3～4m，以孔間負壓影響半徑彼此相交能形成連續的人工負壓封底層為原則，一臺真空泵配一臺汽水分離器，在負壓值大於27000Pa(200mmHg柱)條件下回收浸出液。試驗浸出率88.30％，母液回收率81.50％，稀土浸取回收率71.33％。
權利要求
1.離子型稀土原地浸礦工藝是通過分布於礦床地表的淺井網系注入浸礦液將礦體中的稀土浸出並回收，其特徵是工藝建立了離子型稀土原地浸礦極限自由邊界技術，應用滲透錐體理論實現了模糊控邊技術；根據地質特徵，劃分工藝類型(A、B、C類)；根據不同的工藝類型，採取不同的注液、收液措施，其工藝流程為閉路生產流程。
2.根據權利要求1所述，其特徵是工藝建立了離子型稀土原地浸礦極限自由邊界技術，應用滲透錐體理論，通過保持注液水頭穩定，連續注液、滲透錐體由非飽和狀態逐漸過渡到飽和狀態，繼而實現液體在穩定狀態下流動，實現模糊控邊。
3.根據權利要求1所述工藝，其特徵是通過補充地質勘探，建立了工藝地質類型的劃分技術，並選用相應的注、收液技術。A類簡單工藝類型網井靜壓注液、自然集液、收液技術；B類複雜工藝類型網井靜壓注液、封底堵漏強制收液技術；C類混合工藝地質類型淺井或溝槽混合注液、綜合集液、收液技術，即自然集液收液與負壓收液的結合，集液溝與集液井收液相結合，礦塊內收液與礦塊外收液相結合技術。
4.根據權利要求1、3所述，其特徵是「以網井注液、靜壓滲浸、封底堵漏、綜合收液」為技術路線。
5.根據權利要求1所述，其特徵是生產工藝採用了閉路，實現了基本不破壞地面植被，無廢水排放的完整的閉路生產工藝流程。
6.根據權利要求1所述工藝，其特徵是在負壓值大於20000Pa(大於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於礦床地表的淺井網系注入浸礦液將礦體中的稀土浸出並回收。該工藝建立了離子型稀土原地浸礦極限自由邊界技術,應用滲透錐體理論實現了模糊控邊。根據地質特徵,劃分工藝類型,根據不同的工藝類型,採取不同的注液、收液措施,其工藝流程為閉路生產流程。
文檔編號C22B3/04GK1208080SQ9711421
公開日1999年2月17日 申請日期1997年8月7日 優先權日1997年8月7日
發明者唐宗和, 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