CN106381405B - 一种稀土矿山集液系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及稀土提取领域，公开了一种稀土矿山集液系统，包括置于风化层和基岩之间的收液巷道，沿收液巷道长度方向上设置有在收液巷道截面上的若干坝体；相邻坝体间形成集液区，集液区之间通过管道连通，管道末端引入至集液沟。通过应用上述集液系统和方法使得收液巷道收液效率大幅提高；同时降低环境污染且能监测巷道内部情况。

Description

一种稀土矿山集液系统及方法
技术领域
本发明涉及稀土提取回收技术领域，具体涉及一种稀土矿山集液系统及方法。
背景技术
中国稀土量占世界稀土含量的80％，是我国的优势矿产资源和战略资源，南方的离子型吸附型矿床类型为风化壳型，其原岩多为含稀土的花岗岩和火山岩，山体的切割深度一般较小，潜水位一般较高，原岩风化形成高岭土、蒙脱石等粘土矿物，稀土矿物风化形成稀土离子吸附在粘土矿物而形成风化壳淋积型稀土矿。
离子型吸附型稀土矿的开采技术经历了池浸和堆浸工艺发展，造成了严重的水土流失，生态破坏及环境污染，因此，上述工艺已被淘汰，现在大部分均为原地浸矿，即在矿山上人工开控注液井或注液孔，将浸矿溶液硫酸铵溶液通过注液孔注入至矿体内，浸矿液中的阳离子在静压渗浸条件下将吸附在粘土表面的稀土离子交换下来形成浸出液，通过设置集液槽等收液工程系统收液。
而针对于全覆式离子吸附型稀土矿山开采过程中，通常都是通过布置收液巷道和导流孔来收集浸出液，具体为通过导流孔将稀土浸出液导流至收液巷道，然后顺着巷道流出矿块，至集液沟中汇合。由于收液巷道底部离基岩还有一段距离，而巷道底部又并未采取任何防渗技术手段，使得流出的稀土浸出液渗透至地下，因此，造成了已开采出的稀土资源大量流失和可能给地下水污染带来的安全隐患；而稀土浸出液从巷道中流淌至集液沟的时间越长，渗流至地下水的可能性就越大，渗入量也越多。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中收液巷道收液效率低，且易造成环境污染的技术缺陷。
为此,为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种稀土矿山集液系统，包括置于风化层和基岩之间的收液巷道，沿所述收液巷道长度方向上设置有在所述收液巷道截面上的若干坝体；相邻所述坝体间形成集液区，每个所述集液区通过管道连通至设于收液巷道外部的集液沟。
可选地，所述坝体高0.3m～0.5m，相邻所述坝体间距为15m～20m。
可选地，所述收液巷道底部设有防渗水层。
可选地，所述坝体外壁设有防渗水层。
可选地，所述管道设置在所述坝体底部。
可选地，所述管道为远离所述集液沟的口径小，邻近所述集液沟的口径大的渐变式管道；或所述管道为直流管道，连通集液区和巷道外的集液沟。
可选地，还包括用于测定渗出稀土浸出液水位面、流量、浊度的测定仪。
还包括一种基于上述系统的稀土矿山集液方法，包括以下步骤：
在基岩上层设置收液巷道，收液巷道宽1.5米，高1.7米～2米；
在所述收液巷道底部每隔15～20米设置一个坝体；
在所述坝体之间设置管道，并将所述管道导入集液沟。
可选地，所述坝体为矿土装袋堆砌制成，所述袋体表面作防渗处理。
可选地，所述收液巷道两侧壁设有导流孔，渗出的稀土浸出液沿所述导流孔流入至所述收液巷道内。
本发明的技术方案中，根据矿体单探井品位情况及品位平面分布情况，结合水力学原理，设置收液巷道，收液巷道上部优选矿体品位好的部分，且收液巷道与水平面成3～5度角，距离矿体底部。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明实施例提供的一种稀土矿山集液系统，包括置于风化层和基岩之间的收液巷道，沿所述收液巷道长度方向上设置有在所述收液巷道截面上的若干坝体；相邻所述坝体间形成集液区，每个所述集液区通过管道连通至设于收液巷道外部的集液沟。上述系统主要是利用分段收集的原理，将被动流动的稀土浸出液的收集改为主动分段收集，使得从矿壁渗出的稀土浸出液均流入至集液区内，通过管道快速流入至巷道外收集池内，大大缩短了稀土浸出液在收液巷道的流淌时间，相较浸出液从收液巷道底部顺流而出，速度提高了5～10倍；坝体和管道的快速收液和导出，使得稀土浸出液流出至集液沟的整个过程中基本不会发生渗漏地下的情况，有效提高收液率；遇到巷道崩塌等意外情况，连通管道能够将稀土浸出液送出，避免了意外情况发生而导致的稀土浸出液损失，可靠性高。
2.本发明实施例提供的一种稀土矿山集液系统，收液巷道底部和坝体外壁设有防渗水层，与坝体直流管道形成完整的收液系统，上述收液系统使得从矿体中渗出的稀土浸出液流失量只有3％～8％，而实践所得数据表明，未设置以上系统的稀土浸出液从收液巷道底部自然流出至集液沟的过程中，浸出液的流失量高达30％～60％，本实施例提供的稀土矿山集液系统有效提高了收液率。
3.本发明实施例提供的一种稀土矿山集液系统，相邻坝体间距为15m～20m，坝体高0.3m～0.5m，不但形成有效的集液区分配，而且坝体数量少，有效节约了建造成本。
4.本发明实施例提供的一种稀土矿山集液系统，通过对收液巷道的优化与改进，不但提高了稀土浸出液的回收率，而且未给采矿环境造成污染。同时，坝体在设置时，坝体采用巷道挖掘时排出的矿土堆砌制成，开采完毕后，无需做清理，减少环境污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明稀土矿块注液收液系统示意图；
图2为本发明收液巷道内部结构示意图；
图3为本发明收液巷道截面示意图；
图中：1－腐殖层；2－全风化层；3－半风化层；4－基岩；5－注液孔；6－收液巷道；7－防渗层；8－坝体；9－管道；10－集液沟；11－集液区；12－导流孔。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种稀土矿山集液系统，如图1至3所示，全覆式离子吸附型稀土矿山从上至下顺序为腐殖层1、全风化层2、半风化层3和基岩4，风化层和基岩之间为收液巷道6，为了使浸出的稀土浸出液自然流入至集液沟10，收液巷道6与水平面成3～5度角，沿收液巷道6的长度方向上设置有在收液巷道6截面上的若干坝体8；相邻坝体8间形成集液区11，集液区11之间通过管道9引流至集液沟10，其中，管道选择直流管道，数量可根据需要选择。
坝体8在整个收液巷道6设置过多浪费人力和资源，设置过少不能分配形成有效的集液区11，本实施例中，相邻坝体8间距为15m，坝体8高0.3m，有效节约了建造成本。
本实施例中，收液巷道6底部和坝体8内壁设有防渗水层，与坝体8和坝体8的直流管道形成完整的收液系统；具体地，防渗水层可以选择水泥敷底。
实施例2
本实施例提供的一种稀土矿山集液系统，风化层和基岩之间为收液巷道，为了使浸出的稀土浸出液自然流入至集液沟，收液巷道与水平面成3～5度角，沿收液巷道的长度方向上设置有在收液巷道截面上的若干坝体；相邻坝体间形成集液区，集液区通过直流管道连通至巷道外集液沟。
本实施例中，相邻坝体间距为17m，坝体高0.5m。
本实施例中，管道设置于坝体底部，集液区内的稀土浸出液可全部流出；同时管道为渐变式管道，其远离集液沟的口径小，邻近集液沟的口径大，利用渐变式管道有效提高了浸出稀土浸出液的流出速度。
实施例3
本实施例提供的一种稀土矿山集液系统，风化层和基岩之间为收液巷道，为了使浸出的稀土浸出液自然流入至集液沟，收液巷道与水平面成3～5度角，沿收液巷道的长度方向上设置有在收液巷道截面上的若干坝体；相邻坝体间形成集液区，集液区通过管道连通至巷道外集液沟。
本实施例中，坝体高0.3m，相邻坝体间距为20m。
本实施例中，管道设置于坝体底部，集液区内的稀土浸出液可全部流出；同时管道为渐变式管道，其远离集液沟的口径小，邻近集液沟的口径大，利用渐变式管道有效提高了浸出稀土浸出液的流出速度。
本实施例中，还包括用于测定渗出稀土浸出液成分、流量、浊度的测定仪，监测注液情况，记录每个坝体连接管道流出的浸出液成分、流量、浊度等情况，进而判断巷道内部收液情况，便于调整注液强度、注液面积、注液范围等参数，优化收液效果，缩短生产周期。
实施例4
本实施例提供了一种稀土矿山集液方法，包括以下步骤：
S1、在基岩4上层设置收液巷道6，收液巷道6宽1.5米，高1.7米～2米，设置收液巷道时，先用木质结构进行支撑，防止垮塌；
在收液巷道6两侧壁设置导流孔，上下两排桩位均交错设置；启动钻机，钻入巷道一定深度约7m形成导流孔12，导流孔12偏离水平方向5度角。
S2、在收液巷道6底部每隔15～20米设置一个坝体8，具体地，在本实施例中，坝体8采用巷道挖掘时排出的矿土装入编织袋后堆砌而成，避免了不必要的用料和可能造成的环境污染。
S3、在坝体8之间设置管道9，并将管道9导入集液沟10，具体地，管道9最优埋设于坝体8底部位置，有利于稀土浸出液全部从集液区11内流出。
S4、对收液巷道6底部和坝体8外壁挂水泥抹面，防止稀土浸出液渗入至坝体内部及地下。
S5、布置完毕后向矿体顶部的注液孔5内注入浸出剂。
对比例1
本实施例提供的一种稀土矿山集液系统，风化层和基岩之间为收液巷道，收液巷道与水平面成3～5度角。
通过布置收液巷道，使得浸出的稀土浸出液直接从巷道内流出至集液沟内，通过数据测得，矿山品位、浸出液浓度、巷道长度相当的情况下，浸出液的流出速度为0.5m/s，稀土浸出液量流失量达30％～60％。
对比例2
本实施例提供的一种稀土矿山集液系统，风化层和基岩之间为收液巷道，收液巷道与水平面成3～5度角；收液巷道底层水泥抹面。
在矿山品位、浸出液浓度、巷道长度、导流孔相当的情况下，使用上述集液系统测得，浸出液的流出速度为1m/s，稀土浸出液流失量达30％～45％。
对比例3
本实施例提供的一种稀土矿山集液系统，风化层和基岩之间为收液巷道，收液巷道与水平面成6～8度角，收液巷道底层水泥抹面。
在矿山品位、浸出液浓度、巷道长度、导流孔相当的情况下，使用上述集液系统测得，浸出液的流出速度为1.2m/s，稀土浸出液流失量达30％～45％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种稀土矿山集液系统，其特征在于，包括置于风化层和基岩之间的收液巷道，沿所述收液巷道长度方向上设置有在所述收液巷道截面上的若干坝体；相邻所述坝体间形成集液区，每个所述集液区通过管道连通至设于收液巷道外部的集液沟。
2.根据权利要求1所述的稀土矿山集液系统，其特征在于，所述坝体高0.3m～0.5m，相邻所述坝体间距为15m～20m。
3.根据权利要求1或2所述的稀土矿山集液系统，其特征在于，所述收液巷道底部设有防渗水层。
4.根据权利要求3所述的稀土矿山集液系统，其特征在于，所述坝体外壁设有防渗水层。
5.根据权利要求4所述的稀土矿山集液系统，其特征在于，所述管道设置在所述坝体底部。
6.根据权利要求5所述的稀土矿山集液系统，其特征在于，所述管道为远离所述集液沟的口径小，邻近所述集液沟的口径大的渐变式管道；或所述管道为直流管道，连通集液区和巷道外的集液沟。
7.根据权利要求1～2或4～6任一项所述的稀土矿山集液系统，其特征在于，还包括用于测定渗出稀土浸出液水位面、流量、浊度的测定仪。
8.一种稀土矿山集液方法，其特征在于，包括以下步骤：
在基岩上层设置收液巷道，收液巷道宽1.5米，高1.7米～2米；
在所述收液巷道底部每隔15～20米设置一个坝体；
在所述坝体之间设置管道，并将所述管道导入集液沟。
9.根据权利要求8所述的稀土矿山集液方法，其特征在于，所述坝体为矿土装袋堆砌制成，所述袋体表面作防渗处理。
10.根据权利要求8或9所述的稀土矿山集液方法，其特征在于，所述收液巷道两侧壁设有导流孔，渗出的稀土浸出液沿所述导流孔流入至所述收液巷道内。
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