[发明专利]一种离子型稀土矿原地浸矿注液的工艺方法

说明书

本发明公开了一种离子型稀土矿原地浸矿注液的工艺方法，该工艺方法包括如下步骤：S1.打孔：在离子型稀土矿体的侧面间隔钻出多个横向注液孔，横向注液孔横向穿设于矿体中，或者，从矿体四周指向矿体中心；多个横向注液孔在矿体高度方向上呈多层分布，位于同一层的多个横向注液孔在水平方向相间隔分布；S2.插管：向每个横向注液孔中插入硬质长条物，然后沿着硬质长条物向横向注液孔中插入连接管；S3.注液浸矿：通过连接管向横向注液孔中注入浸矿剂；S4.注水淋洗：通过连接管向横向注液孔中注水。本发明工艺方法布置多层横向注液孔、加压调节流量并分层分段控制注液；避免浸矿剂形成径流直接贯穿矿体；稀土浸出率达到96％以上。

技术领域

本发明涉及稀土开采技术领域，具体涉及一种离子型稀土矿原地浸矿注液的工艺方法。

背景技术

离子型稀土是一独特的矿种，是战略物资，具有较高的经济价值。为保护环境，国家只允许原地浸矿的开采方式，这种开采方式是在矿体4上部打竖直孔注入浸矿剂，浸矿剂流经矿土置换出稀土离子形成稀土浸出液，在矿体4底部收集含稀土的浸出液。其特点是不开挖山体、不破坏植被，属于溶浸采矿范畴。

离子型稀土矿的稀土元素呈离子态分布在完全风化的山体岩土中。稀土矿体4厚度从几米至二十余米，少数也有几十米的。矿体4上部是植被和无矿黏土层，无矿层厚度(即矿体4埋深)几米至十余米，矿体4底部也是无矿黏土或基岩。开采方式采用原地浸矿工艺，工程布置及注液浸矿过程见图5。说明如下：在山顶最高处建有高位池1，在山体6上部无矿区8竖直布置若干注液孔(井)30，注液孔(井)30深度达到矿体4即可；在车间配制好的浸矿剂泵入高位池1，高位池1与注液孔(井)30之间有注液软管2，浸矿剂从高位池1源源不断流入注液孔(井)30；注液孔(井)30中的浸矿剂在自然压力作用下向下和周边渗透至矿体4中，与赋存的稀土离子交换形成稀土浸出液；浸矿剂(含稀土浸出液)不断向下和周边渗透继续置换出稀土离子；在矿体4底部无矿区8布置有截流收液工程7收集渗流下来的稀土浸出液，之后再送入下一步提纯富集工序加工形成稀土初产品。从高位池1向注液孔(井)30连续灌注浸矿剂，使浸矿剂充分浸润矿体4(阴影部分为已浸润区)，以保证稀土离子完全析出。注液孔(井)30直径100-180mm左右，按1.5-2.0米的网度布置，覆盖整个采场浸矿区域。见图5。

稀土元素赋存在完全风化的土壤中，多为全风化花岗岩的高岭土，矿土松散、疏密不均，其中还包裹未风化或风化不完全地质构造。现有的原地浸矿注液浸矿过程存在的问题是：浸矿剂从竖直注液孔(井)中渗出，浸润周边矿土并逐步趋于饱和，之后在浸矿剂液体重力作用下，不断向下渗透，初始阶段在注液孔下形成水滴形浸矿区域。理想的情况是随浸矿剂的不断渗入，浸矿区域不断扩大，直至与相邻注液孔渗出的浸矿剂交融，使矿土完全浸透，这样才能充分置换出稀土离子。而实际情况是，随着浸矿剂(包含稀土浸出液，下同)往下渗透，矿体4上部已被浸矿剂浸润(见图5中阴影区)，矿体4中的黏土也逐步下沉，达到一定的深度时，黏土充填矿土空隙使渗透速度减慢，渗透速度会低于注液速度，矿土含水(液)量趋于饱和，浸矿剂已集聚了一定的量，在重力作用下浸矿剂会从矿土较为稀疏的空隙优先扩散，随着流量增大，形成地下径流(见图5中地下径流5)，浸矿剂通过径流向下贯穿直接流入收液工程7。此时浸矿剂在矿体4中横向扩散的能力减弱，这就使地下径流5周边的大片矿体4难以被浸矿剂浸润(见图5中矿体4无阴影区域)，稀土离子无法置换出；对于细粒黏土含量高的矿土，浸矿剂与黏土混合形成的泥浆不断填充矿土的空隙，使其渗透性变得很差，除了产生地下径流外，随着浸矿剂逐步增加，黏土越积越多，直至黏土完全充填矿土的空隙形成地下围堰，使矿体4浸泡在液体中。集聚的浸矿剂如果不能及时释放，体量过大时就会冲破围堰，引起山体崩塌(或滑坡)。这样，不但不能回收稀土，还产生地质灾害。