一种通电开采稀土的柔性电极管及使用方法技术

技术编号：43442635 阅读：2 留言：0更新日期：2024-11-27 12:48

本发明专利技术提供一种通电开采稀土矿的柔性电极管及使用方法，包括柔性导电塑料管、导线和接头区，柔性导电塑料管和接头区由聚乙烯、聚丙烯、炭黑和石墨制成，柔性导电塑料管外壁光滑，其管壁内嵌螺旋导线，导线在接头区引出并与电缆连接，接头区设置在柔性导电塑料管顶部，其外壁设置环形凹槽，凹槽设置卡箍并与绳索连接，用于回收柔性电极管。上述柔性电极管的使用方法，包括如下步骤：S1开注液孔，S2将柔性电极管放入注液孔底部，S3安装注液管，S4连接导线‑电缆至直流电源，固定连接卡箍的绳索，S5开采结束后提拉绳索将柔性电极管拔出重复使用。本发明专利技术具有导电性能好、耐腐蚀、强度高、易于布置及回收的优点。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及离子型稀土开采，尤其涉及一种通电开采稀土的柔性电极管及使用方法。

技术介绍

1、离子型稀土矿主要分布在我国华南地区，富含高价值的中重稀土元素，是我国重要的战略资源。然而，传统铵盐原地浸矿工艺开采周期长，稀土回收率较低，导致资源浪费，更为严重的是，该工艺对矿区及周边水体造成严重的氨氮污染，需要花费大量的人力和财力进行治理。鉴于此，新批复的稀土采矿权证已禁止使用该工艺，而原有的离子型稀土矿山普遍停产整顿。因此，研发绿色高效离子型稀土矿开采新工艺具有重要意义。

2、cn109402417a中提出了通电开采稀土矿的方法，主要包括在稀土矿山体分别插入阳极注液管和阴极集液管；将阳极注液管和阴极集液管作为两极通入直流电，加快浸取液运移，以缩短开采时间、提高开采效率，并减少环境污染及地质灾害。该工艺具有较好的应用前景。

3、阳极注液管和阴极集液管作为通电开采稀土的核心材料，在很大程度上决定了系统的开采成本和开采效率。一种可导电的塑料排水板(cn102720182a)和一种用于电渗排水法的塑料电极管(cn104088272a)克服了传统金属电极易腐蚀、易熔断的缺陷，在排水固结方面得到了广泛应用。

4、然而，上述电极直接用于通电开采稀土效率不高，更重要的是难以满足电极回收、重复使用的要求，导致开采成本高昂。因此，需要进一步优化电极材料配方实现导电性、耐腐蚀性和材料强度的有机统一，提高开采效率；此外，还需要优化其布置方法，以便开采结束后能完好的从注液孔中取出，重复使用，降低开采成本。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种通电开采稀土矿的柔性电极管及使用方法，兼具良好的导电性、耐腐蚀性和拉伸强度等性能，并优化其布置方法，从而在提高开采效率的同时降低成本。

2、本专利技术采用如下技术方案：

3、一种通电开采稀土矿的柔性电极管，柔性电极管包括柔性导电塑料管、导线和接头区，柔性导电塑料管顶部与接头区一体成型，所述接头区具有多个环形的凹槽，所述导线具有很高的电导率，以螺旋状嵌入柔性导电塑料管的管壁内，从上到下均匀分布；因此，所述导线能够将电流均匀有效地传输至整个管壁，大幅缩短了电流在高电阻柔性导电塑料管中的传输距离，有效降低了柔性电极管的整体电阻。

4、注：导线的电阻低，柔性导电塑料管电阻大，电流主要通过导线传输，由于导线均匀的呈螺旋状嵌入柔性导电塑料管，可保证导线附近的柔性导电塑料管具有均匀的电流流过，相比于直接使用电阻大的柔性导电塑料管，缩短了电流在其内的传输距离，因此相比于没有内嵌导线的柔性导电塑料管，降低了柔性电极管的整体电阻。

5、优选的，开采时，导线通过电缆与防水卡扣接头相连接，防水卡扣接头与n转1连接器连接，n转1连接器通过电缆和直流电源相接，部分柔性电极管连接到直流电源的正极，部分柔性电极管连接到直流电源的负极，且连接到正极的数量和连接到负极的数量相等。

6、优选的，所述柔性导电塑料管底部敞开，外壁光滑，导线为一根金属线。

7、优选的，所述柔性导电塑料管外径为40-80mm，壁厚为2-4mm，管长为3-21m。

8、优选的，所述柔性导电塑料管由聚乙烯、聚丙烯、炭黑、石墨制作而成，质量比例为1：0.1-0.2：0.4-0.5：0.1-0.2，电阻率低于10-3ω·m。

9、优选的，所述导线为铜丝或铝丝，截面积为0.78-6mm2。

10、优选的，所述柔性导电塑料管内嵌的螺旋导线导程为30-80mm。

11、优选的，所述接头区由聚乙烯、聚丙烯、炭黑、石墨制作而成，质量比例为1：0.4-0.6：0.4-0.5：0.1-0.2，电阻率低于5×10-3ω·m。

12、优选的，所述接头区长度为0.2-0.5m，外径为30-70mm，壁厚为10-20mm，在外壁上设置2-5个环形凹槽，凹槽深度和宽度分别为4-15mm和20-40mm。

13、优选的，所述凹槽还具有卡箍，卡箍上固定用于抽拉的绳索。

14、优选的，所述导线在柔性导电塑料管顶部引出后与电缆连接，并做好导线外漏部分和接头的防水。

15、优选的，所述柔性电极管可以在收卷机上卷起来，方便运输。

16、优选的，所述柔性电极管布置在矿体层中，其上方的表土层不布置。

17、一种通电开采稀土矿的柔性电极管的使用方法，包括以下步骤：

18、步骤1.在开采区域布置注液孔，孔径为40-80mm，孔底部高于稀土矿体底部1-2m，这一高度差既确保了浸矿剂的均匀分布，也加强了电场对稀土迁移的促进作用；

19、步骤2.缓慢将柔性电极管插入注液孔底部，其顶端位于稀土矿体层与表土层界面处；

20、步骤3.将注液管(直径为10-20mm)插入注液孔中，长度为恰好插入柔性电极管接头区，注液管主要用于向柔性电极管注入浸矿液；

21、步骤4.将连接卡箍的绳索固定在地面立柱上，将n个电缆的防水卡扣接头插入n转1防水连接器(其中，1<n<10)，转接至主电缆后再接到直流电源相应的正极或负极上，按照相应流程通电开采稀土；

22、步骤5.采矿结束后，将柔性电极管电缆从n转1防水连接器上拔下，并将注液管拔出，然后提拉绳索将柔性电极管从注液孔中拔出，以备后用。

23、本专利技术的有益效果：

24、(1)实现了导电性、耐腐蚀性和拉伸强度的统一

25、柔性电极管由聚乙烯、聚丙烯、炭黑、石墨制作而成，聚丙烯可以提高材料的拉伸强度，而聚乙烯则可以提高材料的耐老化性能和柔韧性，炭黑和石墨则可以提高材料的导电性。内嵌在柔性导电塑料管中的螺旋导线可以高效的将电流均匀传输至整个电极管，减少能耗和提高通电开采稀土效率。

26、(2)布置简单易回用、材料轻便易运输

27、本专利技术提供的柔性电极管外壁光滑并包含接头区，接头区外壁上设有环形凹槽，凹槽带卡箍，卡箍上固定用于抽拉的绳索。电动开采结束后，可通过提拉绳索将柔性电极管从注液孔中拔出，实现重复使用。同时，柔性电极管的硬度介于软管与硬管之间，可以在收卷机上卷起来，方便运输。此外，本专利技术提供的柔性电极管，与导线连接的电缆均带有简易插口，可以通过n转1接头方便的与主电缆和直流电源连接。

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【技术保护点】

1.一种通电开采稀土的柔性电极管，其特征在于，柔性电极管包括柔性导电塑料管、导线和接头区，柔性导电塑料管与接头区一体成型，所述接头区具有多个环形的凹槽，导线的具有高的电阻率，所述导线以螺旋状嵌入柔性导电塑料管的管壁内，从上到下均匀布置，使导线能够将电流均匀有效地传输至整个管壁，缩短了电流在高电阻的柔性导电塑料管中的传输距离，降低了柔性电极管的整体电阻。

2.根据权利要求1所述的通电开采稀土的柔性电极管，其特征在于，开采时，导线通过电缆与防水卡扣接头相连接，防水卡扣接头与n转1连接器连接，n转1连接器通过电缆和直流电源相接，部分柔性电极管连接到直流电源的正极，部分柔性电极管连接到直流电源的负极，且连接到正极的数量和连接到负极的数量相等。

3.根据权利要求1所述的通电开采稀土的柔性电极管，其特征在于，所述柔性导电塑料管底部敞开、外壁光滑，导线为一根金属线；所述柔性导电塑料管外径为40-80mm，壁厚为2-4mm，管长为3-21m。

4.根据权利要求1所述的通电开采稀土的柔性电极管，其特征在于，所述柔性导电塑料管由聚乙烯、聚丙烯、炭黑、石墨制作而成，

5.根据权利要求1所述的通电开采稀土的柔性电极管，其特征在于，所述导线为铜丝或铝丝，截面积为0.78-6mm2。

6.根据权利要求1所述的通电开采稀土的柔性电极管，其特征在于，柔性导电塑料管内嵌的螺旋导线导程为30-80mm。

7.根据权利要求1所述的通电开采稀土的柔性电极管，其特征在于，所述接头区由聚乙烯、聚丙烯、炭黑、石墨制作而成，质量比例为1：0.4-0.6：0.4-0.5：0.1-0.2，电阻率低于5×10-3Ω·m。

8.根据权利要求1所述的通电开采稀土的柔性电极管，其特征在于，所述接头区长度为0.2-0.5m，外径为30-70mm，壁厚为10-20mm，在外壁上设置2～5个环形凹槽，凹槽深度和宽度分别为4-15mm和20-40mm。

9.根据权利要求1所述的通电开采稀土的柔性电极管，其特征在于，所述凹槽还具有卡箍，卡箍上固定用于抽拉的绳索。

10.一种如权利要求1-9的通电开采稀土矿的柔性电极管的使用方法，包括以下步骤：

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【技术特征摘要】

4.根据权利要求1所述的通电开采稀土的柔性电极管，其特征在于，所述柔性导电塑料管由聚乙烯、聚丙烯、炭黑、石墨制作而成，质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建喜，杨永强，王高锋，梁晓亮，何宏平，徐洁，魏景明，
申请(专利权)人：中国科学院广州地球化学研究所，
类型：发明
国别省市：

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