CN102492838B

CN102492838B - 一种堆浸场喷淋装置及工艺

Info

Publication number: CN102492838B
Application number: CN201110443875.5A
Authority: CN
Inventors: 丁德馨; 张绍锡; 胡南; 陈祥标; 李广悦; 叶勇军; 王成; 朱曙光; 张宝俊; 易法清; 黄齐金; 李建平; 杨茂志; 邓建国
Original assignee: University of South China
Current assignee: Nanhua University; University of South China
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: CN102492838A

Abstract

本发明提供一种间歇、交替、多线式堆浸场喷淋装置及工艺。该喷淋装置包括离心泵、浸出剂池、高位池、阀门、流量计、转换阀门、母管I、母管II、矿堆和淋浸喷淋管。该喷淋工艺的具体步骤是：通过离心泵将溶浸液泵到高位池，溶浸液从高位池流出，通过阀门控制浸出液流量，溶浸液经过流量计后，通过两个转换阀门，分别进入母管I和母管II，再分流到各淋浸喷淋管，在堆浸场顶部进行喷淋，溶浸液由上而下流经堆浸场，在堆浸场底部汇集到浸出液池。该堆浸场喷淋装置及工艺具有加工简单、成本低、操作方便灵活、能耗小、环境风险小、喷淋的均匀性好、喷淋密度小、矿物浸出效果好等优点，适用于金、铜、铀等矿石堆浸工艺的浸出。

Description

一种堆浸场喷淋装置及工艺

技术领域

本发明涉及一种溶浸采矿中的堆浸工艺中所使用的喷淋装置及工艺，特别是一种间歇、交替、多线式堆浸场喷淋装置及工艺。

背景技术

溶浸采矿是根据物理化学原理，利用某些化学溶剂及微生物，有选择性地溶解、浸出和回收矿床、矿石或废石中有用组份的一种采矿方法。溶浸采矿从根本上改变了常规采矿工艺，简化了采、选、冶工序。因此，该技术在国内外发展迅速，尤其是在金、铜、铀等稀有金属开采领域，开采比重越来越大。

地表堆浸法是溶浸采矿应用最为广泛和成功的一种方法，是指将浸出剂喷淋在矿石或废石堆上，在其渗滤的过程中，有选择性地溶解和浸出矿石或废石中的有用成分，使之转入浸出剂中，以便进一步提取或回收的一种方法。目前堆浸法已发展成为我国大规模处理贫矿、尾矿、废矿石等物料，提取铀、铜、金和银等金属的一种有效而又经济的采矿方法。

我国铀矿石的堆浸工业生产始于80年代，经过多年的试验研究与工业实践，铀矿石堆浸在堆浸规模、矿石品位界限、矿石的岩性等方面都得到了突破，我国目前80%的铀矿山都采用地表堆浸法进行生产。我国低品位含金氧化矿石的堆浸生产工艺研究始于70年代末。近年来，金矿的堆浸规模和数量都有新的增长，生产技术也在不断完善和提高，其处理方法和工艺参数不断优化，如福建紫金山金矿采用地表堆浸法提金，目前的浸出率可达75%。堆浸提铜在我国也获得了较广泛的应用，如江西德兴铜矿和福建紫金山铜矿，也获得了比较理想的浸出效果。

我国使用堆浸法提取的金属产量逐年增长，在堆浸的矿石类型、筑堆、布液以及金属回收等方面都取得了一些的进展，但仍有很多影响金属浸出率的关键问题有待进一步的解决。其中探索合理的喷淋系统和工艺，确定合理的喷淋强度和时间，提高堆浸场金属的浸出率，是堆浸技术发展的需要，也是许多堆浸矿山的迫切要求。

我国目前的堆浸布液系统主要应用的有堰塘灌溉式、喷淋器、滴淋式等几种方式，并以喷淋器布液、滴淋式布液两种形式为主。这几种堆浸布液系统均有不同程度的缺陷：堰塘灌溉式布液系统不利于空气在矿堆中的流动，矿堆中的含氧量低；喷淋器布液均匀性差、矿堆易板结；滴淋式布液安装工作量大，易出现堆浸布液死角，布液器被堵后不容易被发现。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种布液喷淋均匀性好、矿堆氧含量高、能耗低、废水量小、浸出液金属浓度高、能显著提高金属浸出率的堆浸场喷淋装置及工艺，以解决现有的堆浸场布液系统及工艺的诸多不足之处。

为了实现上述发明目的，本发明采用的堆浸场喷淋装置是：喷淋装置包括离心泵（1）、浸出剂池（2）、高位池（3）、阀门（4）、流量计（5）、转换阀门（6）、母管I（7）、母管II（8）、矿堆（9）、淋浸喷淋管（10），其中浸出剂池位于堆浸场底部，离心泵（1）位于浸出剂池（2）旁边，高位池（3）位于浸出剂池（2）上方，阀门（4）位于流量计（5）之前，两个转换阀门（6）位于流量计（5）之后，母管I和母管II分别连接一个转换阀门（6），母管I和母管II分别连接到位于矿堆（9）上方的淋浸喷淋管（10）。

其中，母管I的淋浸喷淋管之间的间距为1.2 m；母管II的淋浸喷淋管之间的间距为1.2 m；母管I和母管II的淋浸喷淋管交替排布，间距为0.6 m。

其中，在淋浸喷淋管上设有若干喷淋位点，每个喷淋位点上设有3个喷淋点，第1个喷淋点的位置为淋浸喷淋管的右则，与中心轴之间的夹角为25度，第2个喷淋点的位置为淋浸喷淋管的正上方，第3个喷淋点的位置为淋浸喷淋管的左则，与中心轴之间的夹角为25度。

其中，母管I连接的淋浸喷淋管上设置的喷淋位点与母管II连接的淋浸喷淋管上置的喷淋位点相互错开。

喷淋工艺的具体步骤是：通过离心泵将溶浸液泵到高位池，溶浸液从高位池流出，通过阀门4控制浸出液流量，溶浸液经过流量计5后，通过两个转换阀门6，分别进入母管I和母管II，再分流到各淋浸喷淋管，在堆浸场顶部进行喷淋，溶浸液由上而下流经堆浸场，在堆浸场底部汇集到浸出液池。进行喷淋时，先打开控制母管I的转换阀门，关闭控制母管II的转换阀门，喷淋6 h后，然后关闭控制母管I的转换阀门，打开控制母管II的转换阀门，再喷淋6 h，在整个喷淋过程中，两个转换阀门之间的开关一直重复进行。

其中，母管中溶浸液的工作压力控制为0.5 MPa，喷淋强度都控制为12 L·m^-2·h^-1，液滴直径控制为0.3-0.4 mm之间。在此喷淋强度下，有利于溶浸液与空气中氧的充分接触，提高溶浸液的氧化还原电位，从而有利于金属矿物的氧化和浸出。

这种间歇式的喷淋装置和工艺，减少了整个堆浸场的溶浸液的总量，提高了浸出液的金属浓度，使得溶浸液对矿石堆的压力大大减小，在浸出过程中有利于保持矿石堆的疏松状态，提高矿石堆的渗透性，进而提高矿物的浸出率，减少废水的排放量，降低能耗和化学试剂的消耗。

本发明母管I的淋浸喷淋管之间的间距为1.2 m，母管II的淋浸喷淋管之间的间距也为1.2 m，母管I和母管II的淋浸喷淋管交替排布，其间距为0.6 m。淋浸喷淋管的管径为32 mm，距母管的11cm的位置设置第一个含有3个喷淋点的喷淋位点，此后每隔22 cm 设置3个喷淋点，每个喷淋点之间相隔3.5 cm，见说明书附图2。第1个喷淋点的位置为淋浸喷淋管的右则，与中心轴之间的夹角为25度（见说明书附图3），浸出液可喷至距淋浸喷淋管右则30 cm的地点，第2个喷淋点的位置为淋浸喷淋管的正上方，浸出液喷落在淋浸喷淋管的周围，第3个喷淋点的位置为淋浸喷淋管的左则，与中心轴之间的夹角为25度（见说明书附图3）。浸出液可喷至距淋浸喷淋管左则30 cm的地点。母管I连接的淋浸喷淋管的设置的喷淋位点与母管II连接的淋浸喷淋管设置的喷淋位点相互错开，整个喷淋装置相当于每隔11 cm就有3个喷淋点，见说明书附图2。这种喷淋点交替、多线式的的喷淋装置和工艺，有利于提高喷淋的均匀性，从而增加溶浸液与矿物的接触面积和时间，进而提高矿物的浸出率。

本发明提供一种间歇、交替、多线式堆浸场喷淋装置及工艺。堆浸场喷淋装置及工艺具有加工简单、成本低、操作方便灵活、能耗小、环境风险小、喷淋的均匀性好、喷淋密度小、矿物浸出效果好等优点，适用于金、铜、铀等矿石堆浸工艺的浸出。

附图说明

图1间歇、交替、多线式堆浸场喷淋装置；

图2母管上喷淋位点设置示意图；

图3喷淋点设置示意图。

具体实施方式

Ⅰ材料组成

间歇、交替、多线式堆浸场喷淋装置（见说明书附图1）、金属矿物矿石堆。

Ⅱ 材料配置及施用方法

淋浸装置见说明书附图1。

铀矿石堆：长×宽×高=52×18.2×3m，装矿石量5264 t，铀品位为0.198%。

喷淋工艺的具体步骤是：通过离心泵1将溶浸液泵到高位池3，溶浸液从高位池流出，通过阀门4控制浸出液流量，溶浸液经过流量计5后，通过两个转换阀门6，分别进入母管I和母管II，再分流到各淋浸喷淋管10，在矿石堆浸场9顶部进行喷淋，溶浸液由上而下流经铀矿石堆浸场，在堆浸场底部汇集到浸出液池。

Ⅲ 原理

堆浸过程中，浸出液的金属浓度和浸出率与矿石的品位和矿石粒度的关系明显，但在矿石品位和矿粒度相同条件下，与溶浸液的氧化还原电位、淋浸间歇、淋浸比、喷淋强度、交替喷淋等因素有关。金属溶解时所需要的氧主要是靠溶浸液循环流动通过矿堆时吸人的空气和溶浸液中的溶解氧含量，合理的喷淋强度、喷淋时间和间隔时间，可以促进矿堆“呼吸”，提高矿堆的氧化还原电位，从而提高浸出液的金属浓度和浸出率。而提高喷淋的均匀性可以增加溶浸液与矿物的接触面积和时间，进而提高矿物的浸出率。

本专利通过采用间歇喷淋、喷淋点交替、选择合适淋浸比、喷淋强度和喷淋密度，减少了溶浸液的喷淋量，提高喷淋了均匀性，改善了矿堆的渗透性和增加了氧化还原电位，从而达到了降低成本，减轻对环境的污染，提高浸出液金属浓度、缩短浸出周期、提高浸出率的目的，取得了良好现场实际效果。

Ⅳ具体实施方式

采用本发明专利提供一种间歇、交替、多线式堆浸场喷淋装置及工艺进行喷淋时，先打开控制母管I的转换阀门，关闭控制母管II的转换阀门，喷淋6 h后，然后关闭控制母管I的转换阀门，打开控制母管II的转换阀门，再喷淋6 h，在整个喷淋过程中，两个转换阀门之间的开关一直重复进行。母管中溶浸液的工作压力控制为0.5 MPa，喷淋强度都控制为12 L·m^-2·h^-1，液滴直径控制为0.3-0.4 mm之间。

采用本发明专利提供一种间歇、交替、多线式堆浸场喷淋装置及工艺对规模为5264 t的铀矿石堆进行喷淋时，明显改善了淋浸效率，淋浸总液固比降低，浸出液铀浓度提高，减少废水，减少能耗和化工原料耗量。根据实际生产的结果，与原喷淋装置相比，5个月少产生废水24092 m³，少用电99000度、 NaCl 52 t、 NaOH 4.1 t，达到了节能减排、降能耗、降废水、降成本的目的。

Ⅴ 实施例

实施例1，本专利经过小试和扩试应用到我国某堆浸铀矿山，铀矿石堆：长×宽×高=52×18.2×3m，装矿石量5264 t，铀品位为0.198%。溶浸液为20 g/L的硫酸溶液，通过离心泵将溶浸液泵到高位池，溶浸液从高位池流出，通过阀门控制浸出液流量，溶浸液经过流量计后，先打开控制母管I的转换阀门，关闭控制母管II的转换阀门，喷淋6 h后，然后关闭控制母管I的转换阀门，打开控制母管II的转换阀门，再喷淋6 h，在整个喷淋过程中，两个转换阀门之间的开关一直重复进行。母管中溶浸液的工作压力控制为0.5 MPa，喷淋强度都控制为12 L·m^-2·h^-1，液滴直径控制为0.3-0.4 mm之间。溶浸液由上而下流经铀矿石堆浸场，在堆浸场底部汇集到浸出液池。经过连续喷淋34 d后，累计浸出液21632 m³，浸出液的平均铀浓度为430 mg/L, 浸出总液固比为4:1，铀的浸出率为89.5%。本发明专利通过采用间歇喷淋、喷淋点交替、改变喷淋强度、改变喷淋密度、提高喷淋均匀性等手段，获得了较好的效果，与原喷淋装置和工艺相比，浸出周期缩短了20%，累计浸出液减少了38%，浸出液的的平均铀浓度提高了44%，浸出总液固比降低了42%，而浸出率保持在了90%左右。达到了节能减排、降能耗、降废水、降成本的目的。

以上仅仅是本发明的较佳实施方式，根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可以对此作出各种修改和变换。例如，对喷淋点的距离进行调整，对喷淋的间歇时间进行改变，对母管的数量和位置进行变换，采用不同材质和管径的淋浸喷淋管，采用该装置和工艺对不同类型的矿石进行喷淋等等。然而，类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。

Claims

1.一种堆浸场喷淋装置，包括离心泵（1）、浸出剂池（2）、高位池（3）、阀门（4）、流量计（5）、转换阀门（6）、母管I（7）、母管II（8）、矿堆（9）、淋浸喷淋管（10），其特征在于，浸出剂池位于堆浸场底部，离心泵（1）位于浸出剂池（2）旁边，高位池（3）位于浸出剂池（2）上方，阀门（4）位于流量计（5）之前，两个转换阀门（6）位于流量计（5）之后，母管I和母管II分别连接一个转换阀门（6），母管I和母管II分别连接到位于矿堆（9）上方的淋浸喷淋管（10）；

所述母管I的淋浸喷淋管之间的间距为1.2 m；母管II的淋浸喷淋管之间的间距为1.2 m；母管I和母管II的淋浸喷淋管交替排布，间距为0.6 m；

在淋浸喷淋管上设有若干喷淋位点，每个喷淋位点上设有3个喷淋点；第1个喷淋点的位置为淋浸喷淋管的右则，与中心轴之间的夹角为25度，第2个喷淋点的位置为淋浸喷淋管的正上方，第3个喷淋点的位置为淋浸喷淋管的左则，与中心轴之间的夹角为25度；

母管I连接的淋浸喷淋管上设置的喷淋位点与母管II连接的淋浸喷淋管上置的喷淋位点相互错开。

2.一种堆浸场喷淋工艺，其特征在于，工艺的具体步骤是：通过离心泵将溶浸液泵到高位池，溶浸液从高位池流出，通过阀门控制浸出液流量，溶浸液经过流量计后，通过两个转换阀门，分别进入母管I和母管II，再分流到各淋浸喷淋管，在堆浸场顶部进行喷淋，溶浸液由上而下流经堆浸场，在堆浸场底部汇集到浸出液池；

进行喷淋时，先打开控制母管I的转换阀门，关闭控制母管II的转换阀门，喷淋6 h后，然后关闭控制母管I的转换阀门，打开控制母管II的转换阀门，再喷淋6 h，在整个喷淋过程中，两个转换阀门之间的开关一直重复进行；

母管中溶浸液的工作压力控制为0.5 MPa，喷淋强度都控制为12 L·m^-2·h^-1，液滴直径控制为0.3-0.4 mm之间。