一种离子型稀土矿原位开采过程的梯级收液方法技术

本发明专利技术公开了一种离子型稀土矿原位开采过程的梯级收液方法，针对山高坡陡或矿石体量较大的离子型稀土矿山，依据注液开采的区域面积、地形地貌及岩层产状等地质条件进行梯级划分和收液设施布置：自上而下设置多层浸液导流孔、浸液收集沟和雨水排泄沟，实现逐级收集浸矿液和排泄自然降雨；沿山脚构筑防渗帷幕，防止浸矿液外溢渗漏；在防渗帷幕内侧积液区设置带多层浸液导流孔的浸液收集井，回收浸矿液并控制积液区潜水位。该方法能有效控制山高坡陡矿山在注液过程中易发的山体崩塌、滑坡或泥石流现象，能实现矿石体量较大矿山的梯级开采、浸液有效收集和减少浸矿剂损耗，有助于构建矿山可持续发展的生态绿色开采新模式。山可持续发展的生态绿色开采新模式。山可持续发展的生态绿色开采新模式。

【技术实现步骤摘要】
一种离子型稀土矿原位开采过程的梯级收液方法


[0001]本专利技术属于离子型稀土原位溶浸开采
，具体涉及一种离子型稀土矿原位开采过程的梯级收液方法。

技术介绍

[0002]离子型稀土矿又名风化壳淋积型稀土矿，是一种以中重稀土元素为主的稀土矿床，广泛分布于我国华南地区，其中稀土离子以离子形式吸附在高岭土、蒙脱石、伊利石等黏土矿物上。目前，离子型稀土矿主要采用原位溶浸工艺开采，是通过注液孔将电解质溶液注入稀土矿层，从黏土矿物中有选择地浸出稀土离子生成可溶性化合物，并收集可溶性化合物的采矿方法。该工艺不砍伐林木、不剥离表层覆土、不破坏矿体，劳动强度小，生产成本低，且可充分利用低品位稀土资源，是较为高效环保经济的开采方式。
[0003]由于含稀土母岩的成岩环境差异、成矿区地质构造运动及风化、剥蚀、搬运、沉积等地质作用，不同离子型稀土矿山的地质条件差异较大，有的地势平缓、有的山形陡峭、有的基岩深埋、有的基岩裸露（或浅埋）、有的矿体厚而富、有的矿体贫而薄。针对不同离子型稀土矿的地质条件和矿体特征，理应采用不同的开采方式；但是，目前大部分离子型稀土矿的开采过程缺少详细的综合地质勘查工作，收液工程设施设计相对简单粗放，仅通过构造简易积液管道/巷道进行浸矿液回收，开采过程中大量宝贵的中重稀土资源通过隐伏的地下岩石裂隙或砂土孔隙渗漏，造成显著的资源流失和环境污染问题，严重时还会发生山体崩塌、滑坡或泥石流等地质灾害，给矿区周边居民的生命健康和生态环境带来重大损失。
[0004]基于离子型稀土矿的地质条件差异，为避免现有积液管道/巷道收液方式可能造成的资源流失、环境污染及地质灾害等问题；本专利技术以山高坡陡或矿石体量较大的离子型稀土矿山为主要对象，依据矿区详尽的综合地质勘查资料进行开采注液区梯级划分，进而构建由浸液导流孔、浸液收集沟、浸液收集井、雨水排泄沟和防渗帷幕组成的浸矿液梯级收液系统，替代传统的管道/巷道收液方式，提出一种离子型稀土矿原位开采过程的梯级收液方法；为离子型稀土矿的开发提供全新的工程技术解决方案，有助于原位溶浸开采工艺的创新发展，有助于生态绿色和可持续矿山的建设。

技术实现思路

[0005]本专利技术是以山高坡陡或矿石体量较大的离子型稀土矿山为主要对象，提出一种离子型稀土矿原位开采过程的梯级收液方法，以解决现有收液方式可能造成的资源流失、环境污染及地质灾害等问题，同时实现浸矿液收集率提高、浸矿剂损耗减少和经济效益增加之目的。
[0006]本专利技术提供的技术方案包括如下步骤：A、在离子型稀土矿开采区详细综合地质勘查工作基础上，进行资料的整理分析，明确开采区梯级划分，并按梯级划分建设各层浸液导流孔、浸液收集沟和雨水排泄沟，沿山脚构筑防渗帷幕，在防渗帷幕内侧积液区建设浸液收集井；
B、在离子型稀土矿原位开采过程中，大量浸矿液在溶浸矿体中的稀土离子后渗流进入设置于矿体内的各层浸液导流孔，少量浸矿液在矿体中自上而下沿完整基岩面以潜流形式逐级渗流汇集至山脚；C、汇集至山脚的浸矿液潜流受防渗帷幕阻隔，在防渗帷幕内侧形成地下水积液区；在内侧积液区的地下潜水位高于预定值时，从浸液收集井中抽出浸矿液；D、经各浸液收集沟和浸液收集井汇集的浸矿液被输送至指定位置进行稀土分离提取，分离提取后的浸矿液返回开采区注液，形成“注液
‑
收液
‑
分离
‑
注液”的闭路循环模式。
[0007]进一步的，步骤A中，所述开采区梯级划分所需的综合地质勘查资料至少应包括：地形地貌、气候类型、资源赋存分布、矿区边界、地层产状、基岩起伏、破碎裂隙带分布、地下潜水位、地下水流向和岩土理化特性。对梯级划分区域中的破碎裂隙带进行防渗修补或引流拦截。根据生产计划安排、矿区边界和资源储量分布，对各梯级划分区域实施自上而下的注液生产。
[0008]进一步的，步骤A中，所述浸液导流孔、浸液收集沟、雨水排泄沟、浸液收集井、防渗帷幕共同构成浸矿液梯级收液系统，其中，浸液导流孔、浸液收集沟和浸液收集井用于收集富含稀土的浸矿液，雨水排泄沟用于避免降雨形成的地表水与浸矿液混合，防渗帷幕用于阻隔浸矿液形成的地下潜流渗漏。
[0009]进一步的，步骤A中，所述各层雨水排泄沟建设于浸液导流孔上方，各层浸液收集沟建设于浸液导流孔下方，雨水排泄沟和浸液收集沟内均设置有水泥、帆布或塑料防渗层，雨水排泄沟或浸液收集沟的过水面由梯级分区内的降雨或注液量确定。
[0010]进一步的，步骤A中，所述浸液导流孔穿透矿层并深入至微风化基岩层，其建设要求为：仰角>2
°
，孔间距>0.5m，孔直径<200mm，孔深<200m，孔内设置有包覆反滤材料的多孔导管，孔口段为无孔导管，连接环连接各导管并固定反滤材料，浸液导流孔出口位于浸液收集沟正上方。可设计：导管直径>50mm，反滤层厚度>15mm，反滤层孔径<0.5mm；反滤材料和导管材质为塑料、植物纤维或不锈钢等耐腐蚀材料。
[0011]进一步的，步骤A中，所述浸液收集井可为单孔井或复合井，单孔井主要用于基岩破碎裂隙发育或复合井建设难的区域，井内有多孔护壁套管及过滤层，井孔底部深入无破碎裂隙的完整基岩1m以上，井孔直径<300mm，一般采用水井钻机开凿钻进成井；复合井主要用于基岩破碎裂隙不发育的区域，由集液主井和收液支管构成，集液主井为带护壁墙的方形或圆形水池，集液主井穿透砂土地层并深入微风化基岩层，主井等效直径/直径>3m，在主井的护壁墙上设置多层辐射状收液支管，层间距5
‑
15m，单个收液支管的内部结构和形状参数浸液导流孔相同。
[0012]进一步的，步骤A中，所述防渗帷幕一般采用粘土、水泥、硅酸钠、丙烯酸盐类、聚氨酯类等环保防渗材料中的一种或几种调制浆液，采用钻孔/挖槽灌注方式构筑，其渗透系数<1
×
10
‑5cm/s，厚度>1.5m，防渗帷幕顶部高于地下潜水位，防渗帷幕底部深入无破碎裂隙的完整基岩1m以上，防渗帷幕的两端与高于自然潜水位的完整基岩脊线相连（若完整基岩脊线中有低于自然潜水位的区域，或者有破碎裂隙带穿越，则需采用钻孔注浆等方式对该区域进行补齐），如此与完整基岩脊线共同构成高于自然潜水位的阻断墙，阻断进入地下水的浸矿液渗漏迁移。
[0013]本专利技术的有益效果如下：1、以详细的综合地质勘查资料为基础进行开采区梯级划分，有效减少局部区域浸矿液过量汇流积滞或沟流现象，有效避免基岩破碎裂隙导致收液困难的风险；2、通过浸液导流孔替代传统的积液管道/巷道，反滤材料和导管对岩土形成支撑，避免了管道/巷道的坍塌堵孔和砂土外流风险，同时减少了弃土量；3、通过雨水排泄沟和浸液收集沟实现雨水和浸矿液的有效分流，减少了雨水对浸矿液的稀释，降低后续稀土分离提取成本；4、将浸液收集井和防渗帷幕结合，降低了浸矿液以地下潜流渗漏迁移的风险，提高了浸矿液收集率，减少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子型稀土矿原位开采过程的梯级收液方法，其特征在于包括以下步骤：A、在离子型稀土矿开采区详细综合地质勘查工作基础上，进行资料的整理分析，明确开采区梯级划分，并按梯级划分建设各层浸液导流孔、浸液收集沟和雨水排泄沟，沿山脚构筑防渗帷幕，在防渗帷幕内侧积液区建设浸液收集井；B、在离子型稀土矿原位开采过程中，大量浸矿液在溶浸矿体中的稀土离子后渗流进入设置于矿体内的各层浸液导流孔，少量浸矿液在矿体中自上而下沿完整基岩面以潜流形式逐级渗流汇集至山脚；C、汇集至山脚的浸矿液潜流受防渗帷幕阻隔，在防渗帷幕内侧形成地下积液区；当内侧积液区的地下潜水位高于预定值时，从浸液收集井中抽出浸矿液；D、将各浸液收集沟和浸液收集井汇集的浸矿液进行分离提取，分离提取后的浸矿液返回开采区注液，按照“注液
‑
收液
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分离
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注液”形成闭路循环模式。2.根据权利要求1所述的离子型稀土矿原位开采过程的梯级收液方法，其特征在于：步骤A中，所述开采区梯级划分所需的综合地质勘查资料至少应包括：地形地貌、气候类型、资源赋存分布、地层产状、基岩起伏、破碎裂隙带分布、地下潜水位、地下水流向和岩土理化特性。3.根据权利要求1所述的离子型稀土矿原位开采过程的梯级收液方法，其特征在于：步骤A中，所述浸液导流孔、浸液收集沟、雨水排泄沟、浸液收集井、防渗帷幕共同构成浸矿液梯级收液系统，其中，所述浸液导流孔、浸液收集沟和浸液收集井是用于收集富含稀土的浸矿液，所述雨水排泄沟用于避免降雨形成的地表水与浸矿液混合，所述防渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒荣波，程蓉，李超，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：