一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法技术

本发明专利技术公开了一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法，包括：地下水位控制工艺：结合矿区的水文循环过程，在稀土矿体分布地段布设用于注入浸取剂的注液孔，在地下水集水区布设用于抽取稀土浸岀液的抽液孔；自下而上的稀土开采工艺：注液孔打穿矿体，先浸取稀土矿体中下部，再浸取矿体上部；矿区淋洗工艺：通过注液孔注入淋洗液，循环淋洗地下水中残存的浸取剂，并回收低品位稀土；监测工艺：在完成淋洗工艺后，将部分抽液孔保留转换为环境监测的长期监测孔，对当地的环境进行长期的监测。本发明专利技术将稀土矿开采和生态环境治理集成为统一工艺系统，可同时完成开采和环境治理两个环节工作，避免了“先污染后治理”的现象。的现象。的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法


[0001]本专利技术涉及矿山开采、矿山地质环境治理及矿山生态修复领域，具体涉及一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法。

技术介绍

[0002]稀土广泛应用于航空航天、军事、国防，以及新材料合成等高科技领域，且资源相对稀缺，素有工业“维生素”之称。全球90％以上工业应用的重稀土来源于离子吸附型稀土矿，是我国重要的战略性能矿资源，南方离子吸附型稀土矿是我国特有矿种。
[0003]目前，对离子吸附型稀土矿的开采较为广泛的开采工艺是通过以硫酸铵为主的浸取剂进行原地浸出工艺，易造成地表植被严重破坏、水土流失、土壤污染、山体滑坡、河道堵塞以及突发性环境污染事件等问题，形成“先污染后治理”的局面，不仅严重影响公众的生命健康和当地的生态环境，而且对当地政府造成巨大的财政负担。
[0004]目前稀土原地浸矿工艺存在的环境污染问题有：(1)稀土浸出液泄漏：在自然渗流作用下，稀土浸出液的流向、地下水位无法控制，浸出液往垂直方向泄漏污染地下水，往水平方向、侧向泄漏污染植物生长层，甚至渗出地面污染地表植物和地表水、土壤；(2)稀土浸出周期长：浸出液流速低，通常浸泡时间在三个月甚至半年以上，土体长时间处于饱水状态，含水率大大提高，土体的抗剪强度(C值)大大降低，易形成山体崩塌、滑坡、破坏植被，从而造成水土流失、污染地表水和农田；(3)开采盲区多：在地势平缓地段下的稀土矿体，难以通过自然渗流方式浸取稀土，回采率低，造成资源浪费；(4)环境治理难度大、成本高：由于开采与环境治理工序分离，浸取稀土的同时造成了环境污染，无形中增加了环境治理的难度和成本，且治理成功率不高。
[0005]而且，原地浸出法提取稀土，矿山仅负担了开采环节的成本，根据“谁开采、谁治理”的原则，环境治理的费用理应由矿山承担，但是由于后续治理费用十分庞大，矿山无利可图，导致后续的治理工作推进困难。

技术实现思路

[0006]为克服以上缺陷，本专利技术提供一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法，将稀土矿开采和生态环境治理集成为统一工艺系统，实现同步开采同步治理。
[0007]为实现以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0008]一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法，包括：
[0009]地下水位控制工艺：结合矿区的水文循环过程，在稀土矿体分布地段布设用于注入浸取剂的注液孔，在地下水集水区布设用于抽取稀土浸岀液的抽液孔，通过注液孔、抽液孔控制浸出液、淋洗液的地下水位、流向；
[0010]自下而上的稀土开采工艺：注液孔打穿矿体，先浸取稀土矿体中下部，再浸取矿体上部；
[0011]矿区淋洗工艺：待浸岀液中稀土含量较低时进入矿区淋洗阶段，通过注液孔注入
淋洗液，循环淋洗地下水中残存的浸取剂，并回收低品位稀土，直至抽液孔抽出的淋洗液中稀土和浸取剂的浓度低于排放标准时，终止淋洗；
[0012]监测工艺：在完成淋洗工艺后，将部分抽液孔保留转换为环境监测的长期监测孔，对当地的环境进行长期的监测。
[0013]所述离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法，还包括：
[0014]成井工艺：抽液孔下过滤网、填砾并预留沉碴孔段，注液孔下过滤网，防止堵塞。
[0015]所述稀土开采工艺中，抽液孔抽取的浸岀液经除杂、沉淀后提取稀土，调制浸出液浓度后，经注液孔返回浸矿，实现循环使用。
[0016]所述浸取剂采用(NH4)2SO4+H2O2浸取剂。
[0017]所述矿区淋洗工艺中：
[0018]淋洗初期，在注液孔注入清水，抽液孔抽岀含有稀土和硫酸铵的淋洗液，经除铵和回收低品位稀土后再注入注液孔，循环利用；
[0019]淋洗阶段中后期，加入Ca(OH)2溶液，逐步提高淋洗液PH值，并降低淋洗液地下水位，使部分残留的稀土离子被中深部的粘土矿物所吸附，SO
42－
与Ca
2+
结合形成CaSO4固定在矿床的中、深部。
[0020]所述监测工艺还包括：
[0021]在稀土矿开采整个阶段中，对地下水的水位、水量、水质、水压、水温、流速、流向随时间或空间的变化规律进行监测。
[0022]所述离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法，在稀土矿开采、淋洗过程中：
[0023]通过调节注液孔的流量，将浸出液、淋洗液的地下水位控制在植物生长层底板以下；
[0024]通过调节抽液孔的流量，使浸出液、淋洗液的地下水水位逐渐下降，减低水力梯度，实现稳定的渗流场。
[0025]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0026]1、本专利技术的“一体化”工艺系统是一套水文地质循环系统，可同时完成开采和环境治理两个环节工作，总成本可大大节省，仅增加了抽液孔的成井和运营费用，除了节省集液槽开挖、运营管理费用以及获取平坦地段下稀土资源之外，更重要是节省了环境治理费用，从根本上改善了矿产地生态环境，实现当地经济的可持续发展。
[0027]2、本专利技术的“一体化”工艺系统属人工干预系统，可控制浸出液、淋洗液的地下水流向和地下水位，稀土浸出液不会产生水平侧渗，不污染植物生长层，也限制其下渗，不会污染半风化层地下水，同时，可增加稀土浸出液在土体中的渗透系数，缩短浸矿周期，可开采利用地势平缓地段下的稀土资源。
附图说明
[0028]图1为本专利技术开采系统中注液孔、抽液孔及地下水位、流向示意图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0030]目前，离子吸附型稀土矿的开采和提取是基于稀土的离子吸附作用和水溶性特征，利用硫酸铵等浸润剂开展原地浸泡后，通过收集地下水萃取稀土资源。
[0031]本专利技术依据离子吸附型稀土矿床本身的特点，提供一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法，基于地下水文循环过程，在现有工艺基础上，在浸泡注液同时增加抽液井，以使得含稀土的地下浸泡液能同步通过抽液井排出，避免稀土和浸泡液向地下和下游渗透而造成污染，同时也提高稀土的提取率，具体包括以下工艺：
[0032](1)地下水位控制工艺。
[0033]在全面调查地形地貌、矿床特征、水文地质等特征的基础上，结合矿区的水文循环过程，在稀土矿体分布地段布设注液孔(井)，注入浸取剂；在地下水集水区布设抽液孔(井)，经过抽液孔抽取稀土浸岀液。如图1所示，通过布设注液孔、抽液孔控制浸出液、淋洗液的地下水位、流向，稀土浸出液不会产生水平侧渗，不污染植物生长层，也限制其下渗，不会污染半风化层地下水。同时，通过注液孔注入的液体性质不同，在酸性环境下浸取稀土，在中性或弱碱性环境下进行场地环境治理，实现同步开采同步治理。
[0034]需特别说明的是：注液孔的间距、抽液孔的位置和数量在不同矿区是不相同的，与汇水流域、矿体厚度、地形地貌关系密切，注液孔布设以能控制汇水流域内稀土矿体的地下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法，其特征在于，包括：地下水位控制工艺：结合矿区的水文循环过程，在稀土矿体分布地段布设用于注入浸取剂的注液孔，在地下水集水区布设用于抽取稀土浸岀液的抽液孔，通过注液孔、抽液孔控制浸出液、淋洗液的地下水位、流向；自下而上的稀土开采工艺：注液孔打穿矿体，先浸取稀土矿体中下部，再浸取矿体上部；矿区淋洗工艺：待浸岀液中稀土含量较低时进入矿区淋洗阶段，通过注液孔注入淋洗液，循环淋洗地下水中残存的浸取剂，并回收低品位稀土，直至抽液孔抽出的淋洗液中稀土和浸取剂的浓度低于排放标准时，终止淋洗；监测工艺：在完成淋洗工艺后，将部分抽液孔保留转换为环境监测的长期监测孔，对当地的环境进行长期的监测。2.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法，其特征在于：还包括：成井工艺：抽液孔下过滤网、填砾并预留沉碴孔段，注液孔下过滤网，防止堵塞。3.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法，其特征在于：所述浸取剂采用(NH4)2SO4+H2O2浸取剂。4.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿开采与环境治理一体化方法，其特征在于：所述稀土开采工艺中，抽液孔抽取的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗子声，郭敏，吴海陆，
申请(专利权)人：广东省地质调查院，
类型：发明
国别省市：