[发明专利]一种开采地下光卤石矿中钾盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开采地下光卤石矿的方法，尤其是涉及一种开采地下光卤石矿中钾盐的方法。

背景技术

我国是一个钾资源严重缺乏的国家，耕地普遍缺钾，钾肥供需矛盾十分突出。国产钾肥满足率仅占30%左右，每年进口钾肥达4000kt（K₂O）以上。随着农业的发展和结构调整，中国钾肥消费量还将有较高的年增长率，预计到2020年，中国钾肥消费量将达到10000kt（K₂O），市场空间广阔。我国绝大多数的钾肥都产自盐湖。

近年来，已有用钻井水溶法开采可溶性盐类矿床的应用。但就开采地下光卤石矿而言，其开采价值主要在于其中的钾盐，光卤石的主要成分氯化钾、氯化镁以及共生伴生的岩盐（氯化钠）均易溶于水，按现有水溶法开采出的溶液即为含氯化钾、氯化钠、氯化镁的卤水，卤水经加工提取氯化钾后产出大量价值较低的氯化钠副产品，一般难以就地消化，留放在地面会严重影响地面表层的生态环境。

CN 1424486A公开了一种开采地下光卤石矿的方法。但该方法开采出的卤水的浓度不高。CN 1987041A公开了一种钻井四管液垫选择性热溶开采钾盐矿的方法及装置，但该方法采用抗乳化剂形成液体垫层，抗乳化剂的投资和生产成本比较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种成本低的利用钻井水溶法选择性的热溶开采地下光卤石矿中钾盐的方法。

本发明根据相图理论，用含高浓度氯化镁、氯化钠的溶液溶解光卤石，这种溶液几乎不溶解光卤石中的氯化镁，而溶解有用矿物—氯化钾，从而能够实现氯化钾的选择性开采；当溶液温度升高，溶液中氯化钾的饱和度也随之增大。

本发明之开采地下光卤石矿中钾盐的方法，具体包括以下步骤：

（1）建井

根据矿层的埋藏条件、工程地质条件、水文地质条件以及由于矿床开采对地表稳定性的影响评价结果，确定合理的井距、组距和排距，二井或多井一组（一般二井一组），井组沿矿层的底板等高线布置； 

井身结构宜采用三管结构，所述三管为技术套管、生产套管、中心管，技术套管下至矿层顶板并固井；生产套管下至矿层底板以上3～5米（这与井距和矿层侧溶角有关，井距和侧溶角越大该值越大），生产套管底端以上1±0.2米安装电极液位计，电极液位计的电缆从生产套管与技术套管的环形空间中引至地面测控站；中心管下至矿层底板或底板以下盐层3～5米；

（2）单井建槽

常温水从生产套管与中心管的环形空间注入，溶解后的卤水从中心管返出（或注返互换）；为控制建槽高度，尽快实现两井（井组）连通，从技术套管与生产套管的环形空间注入压缩空气形成气垫层（垫层厚度宜为10～20厘米）（注入垫层的压力和流速根据井深与钻井中液体的比重计算），由井下的电极液位计反映垫层的空间位置与厚度，并根据液位计反映的数据及时增减压缩空气，控制气垫的位置，并控制气垫的厚度保持为10～20厘米；

（3）常温非选择性溶解开采

两井或井组连通后，一部分井组（一般约占生产井组的四分之一）进行常温非选择性溶解开采，常温非选择性溶解开采是为高温热溶选择性开采提供一部分注剂；

两井或井组连通后，提出中心管，从一口井注入常温水或建槽产生的淡卤水，从井组的另一口井返出卤水；为了控制溶腔的形态，并防止快速上溶，从技术套管与生产套管的环形空间注入压缩空气形成气垫层（气垫厚度优选10～20厘米），由井下的电极液位计反映垫层的位置与厚度并加以控制；

为了控制溶腔的平衡发展，井组的两口井每隔20-30天进行注返互换；当矿层厚度大于10米时，宜采用梯段式开采法开采，以保持溶腔的形态及提高回采率；

（4） 高温热溶选择性开采

两井或井组连通后，提出中心管，从一口井注入75～90℃的氯化钠浓度为25～50克/升和氯化镁浓度为270～305克/升的注剂，从井组的另一口井返出供加工的卤水（温度一般为55～72℃）；为了控制溶腔的形态，并防止快速上溶，从技术套管与生产套管的环形空间注入压缩空气形成气垫层（气垫厚度优选10～20厘米；更优选14-18厘米），由井下的电极液位计反映垫层的位置与厚度并加以控制；井组的两口井一般每个月要进行注返互换；当矿层厚度大于10米时，宜采用梯段式开采法开采，以保持溶腔的形态及提高回采率；