CN104711420A - 一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，步骤如下：1)沿着矿体表面按网格布注液孔，打孔深度直达半风化层，从注液孔插进一根PVC管，使浸取剂直达半风化层；2)沿着矿体山谷的半风化壳与基岩的界面下5～20cm，用千米钻垂直于矿体或向上2～5°倾斜角钻收液导流孔，且从山谷低处开始沿着矿体打孔一圈；3)从山谷低处开始沿着矿体筑一条集液沟，将从矿体流出的稀土浸出液引入集液沟；4)在山谷的下游堆筑集液池与集液沟低端相连，稀土浸出液经集液沟流入集液池，再用泵将集液池中的稀土浸出液送至水冶车间，经处理提取得稀土产品。本发明方法能够最大限度地回收稀土浸出液，有效提高稀土回收率，具有良好的经济效益。

Description

一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法
技术领域
本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法。
背景技术
风化壳淋积型稀土矿广泛分布在我国南方的江西、广东、福建、广西、湖南和云南六省区。它是由含稀土的花岗岩和火山岩等原岩，经化学和生物作用风化形成高岭土等粘土矿物，分为腐植层、全风化层、半风化层和基岩，原岩中稀土矿物风化形成水合或羟基水合稀土离子，吸附富集在粘土矿物上，形成风化壳淋积型稀土矿。工业上通常用硫酸铵或氯化铵作浸矿剂，采用堆浸工艺或原地浸出工艺，通过离子交换将稀土离子交换于溶液中，该稀土溶液称稀土浸出液，经除去杂质后，再用碳酸氢铵沉淀回收稀土。
风化壳淋积型稀土矿开采回收稀土，先后经历了池浸工艺、堆浸工艺和原地浸出工艺。由于池浸工艺和堆浸工艺都要进行原矿开采，要开挖矿石，地表植被遭到破坏，开挖后的矿石，基岩裸露，植被难以生长，生态难以恢复，因而南方风化壳淋积型稀土矿的开采亟需开发新的工艺代替池浸工艺和堆浸工艺。
在原地浸出工艺中，浸取液从注液孔注入后，从全风化层缓慢地向下渗透，经过半风化层，完成与稀土离子的交换，流入出液腔，进入集液沟，最后汇集在集液池。传统的出液腔是一个高×宽约1.5m×1m的洞，由于靠人工挖，不仅费力耗时，而且容易在矿体内部存在难以浸取的死角，影响稀土回收率。出液腔的不足如下：(1)洞深一般难以超过20m，不利于浸取液在较大矿体内部的渗流，影响浸取液与矿体内部矿石的充分接触，易出现矿体矿石浸取死角；(2)出液腔之间的距离通常在10～30m，无法密集分布，造成出液腔之间的矿体部分浸出液渗出缓慢，且有些部位的矿石难以充分与浸取液接触，使稀土浸出率较低；(3)为了方便人工打洞，出液腔一般位于全风化层与半风化层交界处，造成较多半风化层矿土无法被浸取，影响了稀土的回收率；(4)人工打洞易发生坍塌事件，存在安全隐患，工人的人生安全无法保障。因此急需一种新的收液方法来解决以上问题，从而提高稀土的回收率，并促进安全生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种稀土提取率高，不破坏生态环境的风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，用于从含风化壳淋积型稀土矿的矿体中提取稀土矿，所述矿体分为腐殖层、全风化层、半风化层和基岩，其步骤如下：
1)沿着矿体表面按间距2m×2m或3m×3m的网格布注液孔，打孔深度直达半风化层，从注液孔插进一根直径为2～3cm，且长度与注液孔深度相当的PVC管，PVC管上端放一漏斗，浸取剂经注液龙头直接加入到漏斗中，再由漏斗进入PVC管，使浸取剂直达半风化层；
2)沿着矿体山谷的半风化壳与基岩的界面下5～20cm，用千米钻垂直于矿体或向上2～5°倾斜角钻收液导流孔，收液导流孔深度为矿体山脊顶端到收液导流孔位置的水平直线距离，并且从山谷低处开始沿着矿体打孔一圈；
3)从山谷低处开始沿着矿体筑一条集液沟，集液沟的深度为30～70cm，宽度为30～80cm，用直径与收液导流孔相当的PVC管连接收液导流孔与集液沟，将从矿体流出的稀土浸出液引入集液沟；
4)在山谷的下游堆筑集液池，集液池与集液沟低端相连，稀土浸出液经集液沟流入集液池，再用离心泵将集液池中的稀土浸出液送至水冶车间，经处理提取得到稀土产品。
按上述方案，步骤1)所述浸取剂在矿体中的高度不超过全风化层，以防止浸取剂与腐殖层接触。
按上述方案，步骤2)所述收液导流孔直径为8～15cm，孔间距为0.5～2m。
优选的是，步骤2)所述收液导流孔的孔间距为1m。
按上述方案，步骤2)所述收液导流孔深度为20～200m。
按上述方案，步骤2)所述导流孔间水平间距为0.5～2m。
优选的是，步骤3)所述集液沟低于其上方收液导流孔30～60cm，以便从收液导流孔流出的稀土浸出液能顺利流入集液沟。
优选的是，步骤3)所述集液沟是由土或装有砂土的沙袋堆筑成小沟，再铺垫上防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液沟两边，并用沙袋或石头压住予以固定。
优选的是，步骤3)所述集液沟的深度为50cm，宽度为50cm。
按上述方案，步骤3)所述PVC管直径和收液导流孔孔径相当，以保证PVC管稳定地固定在收液导流孔中。
优选的是，步骤3)所述集液沟是由土或装有砂土的沙袋堆筑成小沟，再铺垫上防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液沟两边，并用沙袋或石头压住予以固定。
按上述方案，步骤3)所述集液沟如遇地形复杂段而导致构筑困难时，可用一根或多根PVC管连通上下两段集液沟，管的直径和数量根据浸出液最大出液量而定。
在步骤3)所述集液沟与山体间预留0.3～0.8m，用于挖筑排水道，以防止从山体表面流下的雨水混进集液沟，稀释了稀土浸出液。
按上述方案，步骤3)所述集液沟与矿体间还设有排水道，排水道宽0.1～0.5m，深0.2～0.5m。
优选的是，步骤3)所述PVC管直径为8～15cm。
优选的是，步骤4)所述集液池是用就地山土石筑成，并铺上用防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液池四周边缘，再用石头或大树予以固定，以保证稀土浸出液不泄漏。步骤4)所述集液池一般选择在山谷的下游，山谷两旁非矿体不注液地段。
为了保证尽量回收稀土浸出液，最大限度地收集矿体浸出过程可能泄漏的少量稀土浸出液，在距离步骤4)所述集液池48～62m和88～116m的下游地下水汇集区还分别设有一个简易集液池，通过泵将简易集液池的稀土溶液送入集液池。
本发明的有益效果在于：1、本发明采用钻孔机械在矿体山谷边上打收液导流孔，并且收液导流孔足够深，密度也更大，有利于稀土浸出液的收集，并且相对于现有技术降低了生产成本，提高了生产效率；2、本发明方法采用矿土或装有砂土的沙袋堆筑集液沟，用厚塑料布铺垫在沟内，防止了稀土浸出液的泄漏，材料可重复利用，并且减少了闭矿后留下的水泥沟对山体的污染；3、采用本发明方法能够最大限度地回收稀土浸出液(稀土浸出液的回收率约90～94％)，有效提高稀土资源利用率，具有良好的经济效益。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
江西某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇富铕型，稀土平均品位RE2O30.074％。采用原地浸出工艺对该稀土矿进行开采以提取稀土，具体步骤如下：(1)沿着矿体表面按间距3m×3m的网格布注液孔，孔深度为通过腐植层，穿过全风化层，直达半风化层。从注液孔插进一根直径为3cm，且长度与注液孔深度相当的PVC管，PVC管上端放一塑料漏斗，浸取剂(2％氯化铵)经注液龙头直接加入到漏斗中，再由漏斗进入PVC管，使浸取剂直达半风化层。再通过控制注液流量，使浸取剂在矿体中的高度不超过全风化层，以防止浸取剂与腐殖层接触；
(2)沿着矿体山谷的半风化壳与基岩的界面下15cm，用千米钻向上2°倾斜角钻收液导流孔，且从山谷低处开始沿着矿体打孔一圈，用于导流稀土浸出液。收液导流孔直径为12cm，深度为矿体山脊顶端到导流孔位置的水平直线距离，一般在80～100m，收液导流孔之间间距约为1m；
(3)从山谷低处开始用筑土或装有砂土的沙袋沿着矿体筑一条集液沟，用于接从矿体流出的稀土浸出液，集液沟的深度为50cm，宽度为50cm，再铺垫上防水材料制成的塑料布，塑料布需延伸至集液沟两边，并用沙袋或石头压住予以固定。集液沟低于其上方收液导流孔约40cm，以便从导流孔流出的稀土浸出液能顺利流入集液沟。再用直径与导流孔孔径相当的PVC管(直径为12cm)连接导流孔与集液沟，并使PVC管插进导流孔约80cm，以保证PVC管稳定地固定在收液导流孔中，无液体从导流孔口泄露，进而将矿体流出的稀土浸出液全部引入集液沟。如遇地形复杂段而导致构筑集液沟困难时，可用两根直径为20cm的PVC管连通上下两段集液沟。集液沟与山体间预留0.8m，用于挖筑排水道，排水道宽为0.5m，深约0.2m，以防止从山体表面流下的雨水混进集液沟，稀释了稀土浸出液。
(4)在山谷的下游依地势用就地山土石堆筑集液池，集液池与集液沟低端相连，稀土浸出液经集液沟流入集液池。集液池铺有用防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液池四周边缘，并用石头或大树予以固定，以保证稀土浸出液不泄漏。
为了保证尽量回收稀土浸出液，最大限度地收集矿体浸出过程可能泄漏的少量稀土浸出液，在距离集液池50m和100m的下游地下水汇集区还分别设有一个简易集液池，以收集矿体浸出过程中可能泄漏的稀土浸出液，并通过离心泵将简易集液池中的稀土浸出液送入集液池，再从集液池送至水冶车间。
稀土浸出液经除杂后，用碳酸氢铵沉淀稀土，即得碳酸稀土产品，稀土品位在RE2O325％。稀土浸出液的回收率约94％。
实施例2
广东某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇富铕型。稀土平均品位RE2O30.083％。采用原地浸出工艺对该稀土矿进行开采以提取稀土，具体步骤如下：(1)沿着矿体表面按间距2m×2m的网格布注液孔，孔深度为通过腐植层，穿过全风化层，直达半风化层。从注液孔插进一根直径为2cm，且长度与注液孔深度相当的PVC管，PVC管上端放一塑料漏斗，浸取剂(2％硫酸铵)经注液龙头直接加入到漏斗中，再由漏斗进入PVC管，使浸取剂直达半风化层。再通过控制注液流量，使浸取剂在矿体中的高度不超过全风化层，以防止浸取剂与腐殖层接触；
(2)沿着矿体山谷的半风化壳与基岩的界面下20cm，用千米钻向上5°倾斜角钻收液导流孔，且从山谷低处开始沿着矿体打孔一圈，用于导流稀土浸出液。收液导流孔直径为8cm，深度为矿体山脊顶端到导流孔位置的水平直线距离，一般在100～150m，收液导流孔之间间距约为1.5m；
(3)从山谷低处开始沿着矿体用筑土或装有砂土的沙袋堆筑一条集液沟，用于接从矿体流出的稀土浸出液，集液沟的深度为30cm，宽度为80cm，再铺垫上防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液沟两边，并用沙袋或石头压住予以固定。集液沟低于其上方收液导流孔约30cm，以便从导流孔流出的稀土浸出液能顺利流入集液沟。再用直径与导流孔孔径相当的PVC管(直径为8cm)连接导流孔与集液沟，并使PVC管插进导流孔约70cm，以保证PVC管稳定地固定在收液导流孔中，无液体从导流孔口泄露，进而将矿体流出的稀土浸出液全部引入集液沟。如遇地形复杂段而导致构筑集液沟困难时，可用一根直径为30cm的PVC管连通上下两段集液沟。集液沟与山体间预留0.3m，用于挖筑排水道，排水道宽为0.1m，深约0.5m，以防止从山体表面流下的雨水混进集液沟，稀释了稀土浸出液。
(4)在山谷的下游依地势用就地山土石堆筑集液池，集液池与集液沟低端相连，稀土浸出液经集液沟流入集液池。集液池铺有用防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液池四周边缘，并用石头或大树予以固定，以保证稀土浸出液不泄漏。
为了保证尽量回收稀土浸出液，最大限度地收集矿体浸出过程可能泄漏的少量稀土浸出液，在距离集液池62m和98m的下游地下水汇集区还分别设有一个简易集液池，以收集矿体浸出过程中可能泄漏的稀土浸出液，并通过离心泵将简易集液池中的稀土浸出液送入集液池，再从集液池送至水冶车间。稀土浸出液经除杂后，用碳酸氢铵沉淀稀土，即得碳酸稀土产品，稀土品位在RE2O324％。稀土浸出液的回收率约92％。
实施例3
江西某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇富铕型，稀土平均品位RE2O30.088％。采用原地浸出工艺对该稀土矿进行开采以提取稀土，具体步骤如下：(1)沿着矿体表面按间距2m×3m的网格布注液孔，孔深度为通过腐植层，穿过全风化层，直达半风化层。从注液孔插进一根直径为2.5cm，且长度与注液孔深度相当的PVC管，PVC管上端放一塑料漏斗，浸取剂(2％硫酸铵)经注液龙头直接加入到漏斗中，再由漏斗进入PVC管，使浸取剂直达半风化层。再通过控制注液流量，使浸取剂在矿体中的高度不超过全风化层，以防止浸取剂与腐殖层接触；
(2)沿着矿体山谷的半风化壳与基岩的界面下5cm，用千米钻垂直于矿体钻收液导流孔，且从山谷低处开始沿着矿体打孔一圈，用于导流稀土浸出液。收液导流孔直径为15cm，深度为矿体山脊顶端到导流孔位置的水平直线距离，一般在20～100m，收液导流孔之间间距约为0.5m；
(3)从山谷低处开始沿着矿体用筑土或装有砂土的沙袋堆筑一条集液沟，用于接从矿体流出的稀土浸出液，集液沟的深度为70cm，宽度为30cm，再铺垫上防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液沟两边，并用沙袋或石头压住予以固定。集液沟低于其上方收液导流孔约60cm，以便从导流孔流出的稀土浸出液能顺利流入集液沟。再用直径与导流孔孔径相当的PVC管(直径为15cm)连接导流孔与集液沟，并使PVC管插进导流孔约80cm，以保证PVC管稳定地固定在收液导流孔中，无液体从导流孔口泄露，进而将矿体流出的稀土浸出液全部引入集液沟。如遇地形复杂段而导致构筑集液沟困难时，可用一根直径为15cm的PVC管连通上下两段集液沟。集液沟与山体间预留0.8m，用于挖筑排水道，排水道宽为0.5m，深约0.3m，以防止从山体表面流下的雨水混进集液沟，稀释了稀土浸出液。
(4)在山谷的下游依地势用就地山土石堆筑集液池，集液池与集液沟低端相连，稀土浸出液经集液沟流入集液池。集液池铺有用防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液池四周边缘，并用石头或大树予以固定，以保证稀土浸出液不泄漏。
为了保证尽量回收稀土浸出液，最大限度地收集矿体浸出过程可能泄漏的少量稀土浸出液，在距离集液池48m和116m的下游地下水汇集区还分别设有一个简易集液池，以收集矿体浸出过程中可能泄漏的稀土浸出液，并通过离心泵将简易集液池中的稀土浸出液送入集液池，再从集液池送至水冶车间。
稀土浸出液经除杂后，用碳酸氢铵沉淀稀土，即得碳酸稀土产品，稀土品位在RE2O325％。稀土浸出液的回收率约90％。
实施例4
江西某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇富铕型，稀土平均品位RE2O30.097％。采用原地浸出工艺对该稀土矿进行开采以提取稀土，具体步骤如下：(1)沿着矿体表面按间距3m×3m的网格布注液孔，孔深度为通过腐植层，穿过全风化层，直达半风化层。从注液孔插进一根直径为3cm，且长度与注液孔深度相当的PVC管，PVC管上端放一塑料漏斗，浸取剂(2％氯化铵)经注液龙头直接加入到漏斗中，再由漏斗进入PVC管，使浸取剂直达半风化层。再通过控制注液流量，使浸取剂在矿体中的高度不超过全风化层，以防止浸取剂与腐殖层接触；
(2)沿着矿体山谷的半风化壳与基岩的界面下10cm，用千米钻垂直于矿体钻收液导流孔，且从山谷低处开始沿着矿体打孔一圈，用于导流稀土浸出液。收液导流孔直径为10cm，深度为矿体山脊顶端到导流孔位置的水平直线距离，一般在100～200m，收液导流孔之间间距约为2m；
(3)从山谷低处开始沿着矿体用筑土或装有砂土的沙袋堆筑一条集液沟，用于接从矿体流出的稀土浸出液，集液沟的深度为40cm，宽度为50cm，再铺垫上防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液沟两边，并用沙袋或石头压住予以固定。集液沟低于其上方收液导流孔约50cm，以便从导流孔流出的稀土浸出液能顺利流入集液沟。再用直径与导流孔孔径相当的PVC管(直径为10cm)连接导流孔与集液沟，并使PVC管插进导流孔约70cm，以保证PVC管稳定地固定在收液导流孔中，无液体从导流孔口泄露，进而将矿体流出的稀土浸出液全部引入集液沟。如遇地形复杂段而导致构筑集液沟困难时，可用两根直径为15cm的PVC管连通上下两段集液沟。集液沟与山体间预留0.5m，用于挖筑排水道，排水道宽为0.3m，深约0.5m，以防止从山体表面流下的雨水混进集液沟，稀释了稀土浸出液。
(4)在山谷的下游依地势用就地山土石堆筑集液池，集液池与集液沟低端相连，稀土浸出液经集液沟流入集液池。集液池铺有用防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液池四周边缘，并用石头或大树予以固定，以保证稀土浸出液不泄漏。
为了保证尽量回收稀土浸出液，最大限度地收集矿体浸出过程可能泄漏的少量稀土浸出液，在距离集液池52m和88m的下游地下水汇集区还分别设有一个简易集液池，以收集矿体浸出过程中可能泄漏的稀土浸出液，并通过离心泵将简易集液池中的稀土浸出液送入集液池，再从集液池送至水冶车间。
稀土浸出液经除杂后，用碳酸氢铵沉淀稀土，即得碳酸稀土产品，稀土品位在RE2O324.5％。稀土浸出液的回收率约93％。

Claims (10)

1.一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，用于从含风化壳淋积型稀土矿的矿体中提取稀土矿，所述矿体分为腐殖层、全风化层、半风化层和基岩，其特征在于步骤如下：
1)沿着矿体表面按间距2m×2m或3m×3m的网格布注液孔，打孔深度直达半风化层，从注液孔插进一根直径为2～3cm，且长度与注液孔深度相当的PVC管，PVC管上端放一漏斗，浸取剂经注液龙头直接加入到漏斗中，再由漏斗进入PVC管，使浸取剂直达半风化层；
2)沿着矿体山谷的半风化壳与基岩的界面下5～20cm，用千米钻垂直于矿体或向上2～5°倾斜角钻收液导流孔，收液导流孔深度为矿体山脊顶端到收液导流孔位置的水平直线距离，并且从山谷低处开始沿着矿体打孔一圈；
3)从山谷低处开始沿着矿体筑一条集液沟，集液沟的深度为30～70cm，宽度为30～80cm，用直径与收液导流孔相当的PVC管连接收液导流孔与集液沟，将从矿体流出的稀土浸出液引入集液沟；
4)在山谷的下游堆筑集液池，集液池与集液沟低端相连，稀土浸出液经集液沟流入集液池，再用离心泵将集液池中的稀土浸出液送至水冶车间，经处理提取得到稀土产品。
2.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，其特征在于：步骤1)所述浸取剂在矿体中的高度不超过全风化层。
3.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，其特征在于：步骤2)所述收液导流孔直径为8～15cm，孔间距为0.5～2m。
4.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，其特征在于：步骤2)所述收液导流孔深度为20～200m。
5.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，其特征在于：步骤3)所述集液沟低于其上方收液导流孔30～60cm。
6.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，其特征在于：步骤3)所述集液沟是由土或装有砂土的沙袋堆筑成小沟，再铺垫上防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液沟两边，并用沙袋或石头压住予以固定。
7.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，其特征在于：步骤3)所述集液沟与矿体间还设有排水道，排水道宽0.1～0.5m，深0.2～0.5m。
8.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，其特征在于：步骤3)所述PVC管直径为8～15cm。
9.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，其特征在于：步骤4)所述集液池是用就地山土石筑成，并铺上用防水材料制成的塑料布，塑料布延伸至集液池四周边缘，再用石头或大树予以固定。
10.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出收液方法，其特征在于：在距离步骤4)所述集液池48～62m和88～116m的下游地下水汇集区还分别设有一个简易集液池，通过泵将简易集液池的稀土溶液送入集液池。
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