CN104847358A - 杂卤石开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种杂卤石开采方法,包括步骤:将溶浸剂由采卤井或采卤渠的注入区域注入矿层,使所述溶浸剂与所述矿层内的杂卤石接触溶浸至预定时间,得到含钾卤水;其中,所述溶浸剂包括氯化钠溶液,所述氯化钠溶液的质量浓度为20%至饱和浓度。该方法以盐田工艺中得到的氯化钠溶液为溶浸剂,并利用注入区域与采卤区域的高度差,实现了盐湖地区埋藏深度在200米以内的杂卤石的开采;相比现有技术中杂卤石的开采方法,该方法不仅开采成本较低,同时避免爆破、压裂以及溶浸不当等造成的矿层坍塌。
Description
技术领域
本发明属于盐化工技术领域,具体地讲,涉及一种杂卤石开采方法。
背景技术
杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)是一种广泛分布在硫酸盐型钾盐矿床中的难溶性钾盐矿石,其钾含量(以K2SO4计)高达28%。世界上杂卤石资源十分丰富,例如在中国西部柴达木盆地的大盐滩、大浪滩、察尔汗盐湖;山东大汶口盆地、东营凹陷;江苏洪泽凹陷;湖北江汉盆地以及河北冀中坳陷等地的近百个钻孔中,均发现杂卤石及其伴生的含钾硫酸盐矿物。
目前从杂卤石中提取钾的一般方法是将杂卤石采出并经粉碎后,采用溶剂法进行钾资源的利用,但此种方法成本高、操作复杂,且对于分布不均匀的盐湖地层中的杂卤石开采也不适用。与此同时,上述方法中杂卤石采出的过程大多使用地下爆破或者压裂等方法,此种方法需要的设备庞大、效率低成本高、操作工序复杂、可操作性差,对于分布不均匀的杂卤石采出量有限。
专利201310310354.1提出了一种利用溶浸法开采杂卤石的方法,该专利主要针对深部杂卤石的开采,其局限于针对1000米以下的杂卤石矿有效,而无法针对盐湖地区埋藏浅的杂卤石(深度在200米以内)实施;再者,上述方法中的溶剂均是价格较高的原料,而溶浸采矿需要的溶剂量是非常大的,这就显著增加了开采的经济成本,因此上述发明具有很大的局限性。与此同时,盐湖杂卤石与其它杂卤石由于形成条件、赋存条件等不同而在开采过程中是有很大区别的;盐湖杂卤石其分布特点为不均匀发布、呈“鸡窝状”,因此开采具有一定难度,并不适用上述发明中的开采方法。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题,本发明提供了一种利用溶浸法开采杂卤石的方法,该方法以钠盐池摊晒得到的粗氯化钠为溶浸剂原料,不仅可降低成本,还避免溶浸过程造成矿层坍塌。
为了达到上述发明目的,本发明采用了如下的技术方案:
一种杂卤石开采方法,包括步骤:将溶浸剂由采卤井或采卤渠的注入区域注入至矿层,使所述溶浸剂与所述矿层内的杂卤石接触溶浸至预定时间,得到含钾卤水。其中,所述溶浸剂包括氯化钠溶液,所述氯化钠溶液的质量浓度为20%至饱和浓度。将所述含钾卤水由所述采卤井或采卤渠的采卤区域抽出,并以所述经抽出的含钾卤水为原料制备钾盐。
进一步地,所述溶浸剂来源于盐田工艺中的氯化钠溶液。
进一步地,所述采卤井或采卤渠的所述注入区域的海拔高于所述采卤区域的海拔。
进一步地,预定时间为不低于60天。
进一步地,所述杂卤石的埋藏深度不超过200m。
本发明通过以盐田工艺中得到的氯化钠溶液(饱和或近饱和)为溶浸剂,并利用注入区域与采卤区域的高度差,实现了盐湖地区埋藏浅的杂卤石(深度在200米以内)的开采;相比现有技术中杂卤石的开采方法,该方法不仅开采成本较低,同时避免爆破、压裂以及溶浸不当等造成的矿层坍塌。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的杂卤石开采地质剖面图。
具体实施方式
以下,将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而,可以以许多不同的形式来实施本发明,并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反,提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用,从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
本发明提供了一种利用溶浸法开采杂卤石的方法,该方法包括下述步骤:在步骤110中,将溶浸剂由采卤井或采卤渠的注入区域注入,使其与杂卤石接触溶浸预定时间,得到含钾卤水;在步骤120中,将含钾卤水由采卤井或采卤渠的采卤区域抽出,并以所述经抽出的含钾卤水为原料制备钾盐;其中,所述溶浸剂主要为氯化钠溶液,该氯化钠溶液的质量浓度为20%至饱和浓度。
上述作为溶浸剂的氯化钠溶液来源于盐田工艺中得到的氯化钠溶液,比如,其可以是经钠盐池摊晒后得到的粗氯化钠配置而成。
值得说明的是,盐田工艺中经钠盐池摊晒得到的氯化钠溶液中,可能含有少量氯化镁及氯化钾,但微小含量对于其作为杂卤石的溶浸剂不构成严重影响。
盐湖地区杂卤石分布范围较广,埋藏深度较浅(一般不超过200m),且分布形式较为分散,矿层中的杂卤石质地疏松,呈“鸡窝状”,只需将上述溶浸剂与杂卤石接触并溶浸预定时间即可,与现有技术中的埋藏较深(一般埋藏深度为1000m以上)的杂卤石矿层的溶浸相比,并不需要酸或碱溶液与杂卤石之间进行特定的化学反应。另外,因盐湖地区杂卤石分布矿层的主体结构为氯化钠盐层,因此根据本发明的杂卤石开采方法并不会造成氯化钠盐层的溶出,继而造成矿层坍塌。
以下将结合具体的实施例来对本发明的杂卤石开采方法进行详细的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护范围。
本实施例中的杂卤石矿层处于地下200m左右,该矿层主体结构为氯化钠盐层,且区域内的杂卤石质地疏松,呈“鸡窝状”,同时,杂卤石分布较为分散。
下面将对该区域的杂卤石的溶采过程进行详细的描述。
图1是根据本发明的实施例的杂卤石开采地质剖面图。
参照图1,首先在盐湖地区选择合适区域开挖采卤渠10的注入区域11,并在相应位置开挖采卤渠10的采卤区域12。
一般地,注入区域11选择地势较高处,而采卤区域12选择地势较低处,以使注入其中的溶浸剂在重力作用下自然形成流向,从而流至杂卤石矿层20进行充分溶浸,最后由采卤区域12将经过溶浸的溶浸剂抽出。
值得一提的是,采卤渠10或采卤井的注入区域11及采卤区域12可利用该盐湖区域原有的采卤渠10或采卤井,同时,考虑到节约成本等因素,注入区域11可就近设置在钠盐池处,以免需要另外的管道用以输送溶浸剂至注入区域11处。
然后在注入区域11与采卤区域12之间设置若干观测钻孔30,以对溶浸剂在杂卤石矿层20中的流动及溶浸情况进行监测。
在本实施例中,采卤区域12入口距注入区域11入口的直线距离约为100m,且在其间设置若干个观测钻孔30,用于深入至所述采卤渠10中取样进行检测。例如开设的四个观测钻孔31、32、33、34的入口分别距离所述注入区域11入口的直线距离分别约为10m、20m、40m和80m(为更好地介绍各个钻孔,分别记为1#观测钻孔31、2#观测钻孔32、3#观测钻孔33和4#观测钻孔34)。
第三步,取钠盐池中经摊晒得到的氯化钠固体为溶浸剂的原料,将其溶解于水中得到饱和氯化钠溶液(本实施例实施过程中测得环境温度为20℃左右,因此该饱和氯化钠溶液的质量浓度约为26.5%),以该饱和氯化钠溶液为溶浸剂,将其在注入区域11处连续注入,使其在注入区域11与采卤区域12之间的杂卤石矿层20中流动并溶浸杂卤石。
当溶浸剂在杂卤石矿层30中溶浸30天后,分别在上述四个观测钻孔30处对溶浸得到的含钾卤水进行监测,通过取样分析可以发现,在1#观测钻孔31处,含钾卤水中钾离子浓度为0.2%,2#观测钻孔32处含钾卤水中钾离子浓度为0.35%,可想而知的是,2#观测钻孔32处的含钾卤水继续流向3#观测钻孔33和4#观测钻孔34处,在3#观测钻孔33和4#观测钻孔34处的含钾卤水中钾离子得到进一步地溶浸富集,因此在3#观测钻孔33和4#观测钻孔34处的含钾卤水中钾离子浓度将更高;溶浸开采60天后,从采卤区域12处将溶浸得到的含钾卤水抽出,测定其中钾离子浓度为1%,符合盐田工艺中钾肥生产的含量需求。上述浓度均为质量浓度。
可想而知的是,溶浸剂与杂卤石的接触时间越长,即溶浸时间越长,则经溶浸得到的含钾卤水中钾离子的浓度越高,当然,当溶浸时间过长时,溶浸达到平衡,则含钾卤水中钾离子浓度将不再继续升高。
值得说明的是,作为溶浸杂卤石的溶浸剂并非只能是饱和氯化钠溶液,当氯化钠溶液浓度为近饱和时仍可达到上述溶浸目的,即将溶浸剂中氯化钠溶液的质量浓度控制为20%至饱和浓度范围内即可;但作为溶浸剂的氯化钠溶液的浓度不可过低,以免在溶浸杂卤石的过程中,将作为矿层主体结构的氯化钠盐层一并溶解,造成矿层结构的坍塌。
经上述杂卤石开采方法不仅溶浸开采了距地表200m处的杂卤石,充分利用了该资源,使其溶浸形成满足钾肥生产浓度要求的含钾卤水,同时,在溶浸开采的过程中,避免采用爆破、压裂等方法,溶浸结束后,矿层结构完整,并未造成矿层坍塌;另外,本发明中的溶浸剂采用盐田工艺中得到的氯化钠溶液,其价格低廉,因此开采成本不高。
上述溶浸开采杂卤石的方法不仅适用于埋藏深度为200m的盐湖杂卤石,同时考虑到盐湖杂卤石的赋存形式,该方法同样适用于埋藏深度更浅的矿层区域。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明,但是本领域的技术人员将理解:在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下,可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (5)
1.一种杂卤石开采方法,其特征在于,包括步骤:
将溶浸剂由采卤井或采卤渠的注入区域注入至矿层,使所述溶浸剂与所述矿层内的杂卤石接触溶浸至预定时间,得到含钾卤水;
其中,所述溶浸剂包括氯化钠溶液,所述氯化钠溶液的质量浓度为20%至饱和浓度。
2.根据权利要求1所述的开采方法,其特征在于,所述溶浸剂来源于盐田工艺中的氯化钠溶液。
3.根据权利要求1或2所述的开采方法,其特征在于,所述采卤井或采卤渠的所述注入区域的海拔高于所述采卤区域的海拔。
4.根据权利要求1所述的开采方法,其特征在于,预定时间为不低于60天。
5.根据权利要求1所述的开采方法,其特征在于,所述杂卤石的埋藏深度不超过200m。
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