CN106947877B - 一种利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地浸采铀技术领域，具体涉及一种利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法。包括以下步骤：在地浸采铀井场内选择1个浸出单元，包含1个抽液孔和4个注液孔，将4套超声波聚能器分别下放至4个注液孔中，下放深度为矿层中间位置；在目的浸出单元正常抽注运行的情况下，同时开启4套超声波发生器，此时超声波通过注液孔中的超声波聚能器同时作用于目的矿层中；超声波聚能器和超声波发生器运行周期为2‑6个月，每天开机时间不少于2‑8小时，期间测量并记录浸出液流量及目标元素浓度，计算出矿层渗透系数和浸出速率的变化。本发明实现浸出剂与矿石均匀有效接触、加速化学反应速率，达到提升浸出液浓度和浸出率的目的，可加快开采速度和提高采收率。
Description
技术领域
本发明属于地浸采铀技术领域，具体涉及一种利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法。
背景技术
原地浸出采铀，是指从自然赋存条件下、具有一定渗透性砂岩型铀矿石中，利用浸出剂(特定的化学溶液)选择性的提取和回收铀元素的一种采矿工艺。目前广泛应用于渗透性能优良的砂岩型矿床的开发中，但我国已初步探明的砂岩铀矿资源中，渗透系数小于0.5m/d的低渗透资源占一半以上。针对低渗透型砂岩型铀矿，特别是泥质砂岩或泥岩型铀矿床的地浸方法研究还未有突破。
运用地浸采铀技术开采砂岩型铀矿资源的先决条件是目标矿层具有一定的渗透性，以便浸出剂与矿物充分接触及反应。但由于泥质砂岩或泥岩型铀矿床矿层渗透性差，注入地下的浸出剂与该类矿层接触程度低，造成了地浸开采成本升高、开采速度慢和采收率低等问题，从而制约了地浸技术的发展和铀资源的集约利用。
在石油、煤层气等化石燃料开采过程中，会采用复合射孔、松动爆破等技术提高地层渗透性。这些方法只是通过在目的矿层制造裂缝来提高渗透性，从而提高采量。但地浸采铀过程不同于化石燃料开采，它包括浸出剂与矿石的反应过程，所以采用上述方法，矿石依然无法与浸出剂有效均匀接触，浸出率得不到有效提高。
超声波作为一种机械波，其震动频率在20kHz以上，在传播时具有方向性好、穿透力强、能量集中以及可引起空化作用等优点，被广泛应用于测距测速、采油、碎石、废水处理、防除结垢等方面。但在地浸采铀领域中，超声波仅仅应用于钻孔的洗井，而超声波作用矿层从而提高浸出率的方法在国内尚属空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法，包括以下步骤：(1)在地浸采铀井场内选择1个浸出单元，包含1个抽液孔和4个注液孔，将4套超声波聚能器分别下放至4个注液孔中，下放深度为矿层中间位置；(2)在目的浸出单元正常抽注运行的情况下，同时开启4套超声波发生器，此时超声波通过注液孔中的超声波聚能器同时作用于目的矿层中；(3)超声波聚能器和超声波发生器运行周期为2-6个月，每天开机时间不少于2-8小时，期间测量并记录浸出液流量及目标元素浓度，计算出矿层渗透系数和浸出速率的变化。
所述的矿层中间位置为矿层上端1/3-矿层下端1/3。
所述的超声波发生器功率调节范围为10Kw-30Kw。
所述的超声波聚能器主体材料为316L不锈钢材质或钛合金材料。
所述的超声波聚能器形状为圆柱形，中间有节。
所述的超声波聚能器长度为500mm-2000mm。
本发明所取得的有益效果为：
本发明针对部分地浸铀矿床矿层渗透性差、地下浸出剂与目标矿层难以有效接触的难题，利用超声波机械效应及空化效应，改善目标矿层的各种形态物质界面间结构及其孔隙度等，使矿层疏松、提高渗透性，实现浸出剂与矿石均匀有效接触、加速化学反应速率，达到提升浸出液浓度和浸出率的目的，可有效降低地浸采铀生产成本、加快开采速度和提高采收率。在地浸采铀现场进行了实地试验，发现在超声条件下矿层浸出效果明显提高，表现为当超声波发生器功率为10-30Kw时，矿层的渗透系数从0.1-0.2m/d增加到0.4-0.6m/d，抽液孔流量由3-5m3/h提升到6-8m3/h，浸出液浓度由10-18mg/L提升到20-28mg/L，相同浸出时间内比相邻浸出单元浸出率提升10％-20％。说明超声波对提高矿层渗透性效果明显、可有效提升浸出剂与矿物之间的接触效果。
附图说明
图1为利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，黑色矿块为自然条件下赋存的铀矿矿层，地浸工艺通过抽注液井孔实现溶液循环来回收铀资源，本发明将超声波换能器下放至注液井中，正对矿层部分释放超声波，从而使地下溶浸液与矿层产生更有效的接触。
本发明所述利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法包括以下步骤：
(1)在地浸采铀井场内选择1个浸出单元，包含1个抽液孔和4个注液孔，将4套超声波聚能器分别下放至4个注液孔中，下放深度为矿层中间位置，即矿层上端1/3-矿层下端1/3。
(2)在目的浸出单元正常抽注运行的情况下，同时开启4套超声波发生器，此时超声波通过注液孔中的超声波聚能器同时作用于目的矿层中。
(3)超声波聚能器和超声波发生器运行周期为2-6个月，每天开机时间不少于2-8小时。期间测量并记录浸出液流量及目标元素浓度，计算出矿层渗透系数和浸出速率的变化。
通过与应用本发明之前的浸出数据对比，可得出本发明对含矿层渗透率提升效果；通过与同一井场内，采用相同化学浸出工艺但无超声波作用的浸出单元对比，可得出本方法对等面积矿体浸出率的提升效果。
超声波发生器功率可调，功率调节范围为10Kw-30Kw。超声波聚能器主体材料为316L不锈钢材质或钛合金等耐腐蚀材料，形状为圆柱形，中间有节，这种结构可削弱纵向超声波的强度，使横向超声波具有较好的方向性，超声波聚能器长度为500mm-2000mm。
实施例1：
我国北方二连盆地某砂岩型铀矿，地浸扩大试验井场。
试验周期为2个月，每天开机2小时，期间选择2组“1抽4注”浸出单元，两单元相距约220m，单元资源总量、矿石品位、含矿岩性、渗透率等地质条件基本一致。单元A加装超声波浸出装置，单元B采用普通方式进行正常抽注浸出，将A、B两个单元同时并入抽注系统，进行对比试验。
最终得到以下结论，试验开始前单元A和B渗透系数均为0.2m/d左右，抽液孔流量为3.5m3/h左右，浸出液浓度为18mg/L左右。当超声波发生器功率为10Kw时，进行了2个月的超声波浸出试验后，单元A矿层的渗透系数从0.2m/d增加到0.4m/d，抽液孔流量由3.5m3/h提升到6m3/h，浸出液浓度由18mg/L提升到26mg/L等，相同浸出时间内单元A比单元B浸出率提升10％以上。
实施例2：
我国西北方新疆天山某砂岩型铀矿，地浸生产厂矿井场。
试验周期为6个月，每天开机8小时，期间选择2组“1抽4注”浸出单元，两单元相距约500m，单元资源总量、矿石品位、含矿岩性、渗透率等地质条件基本一致。单元A加装超声波浸出装置，单元B采用普通方式进行正常抽注浸出，将A、B两个单元同时并入抽注系统，进行对比试验。
最终得到以下结论，试验开始前单元A和B渗透系数均为0.2m/d左右，抽液孔流量为3.0m3/h左右，浸出液浓度为10mg/L左右。当超声波发生器功率为15Kw时，进行了6个月的超声波浸出试验后，单元A矿层的渗透系数从0.2m/d增加到0.6m/d，抽液孔流量由3.0m3/h提升到8m3/h，浸出液浓度由10mg/L提升到28mg/L等，相同浸出时间内单元A比单元B浸出率提升20％以上。
实施例3：
我国北方二连浩特附近某砂质泥岩型铀矿，地浸扩大试验井场。
试验周期为4个月，每天开机5小时，期间选择2组“1抽4注”浸出单元，两单元相距约300m，单元资源总量、矿石品位、含矿岩性、渗透率等地质条件基本一致。单元A加装超声波浸出装置，单元B采用普通方式进行正常抽注浸出，将A、B两个单元同时并入抽注系统，进行对比试验。
最终得到以下结论，试验开始前单元A和B渗透系数均为0.1m/d左右，抽液孔流量为5m3/h左右，浸出液浓度为14mg/L左右。当超声波发生器功率为30Kw时，进行了4个月的超声波浸出试验后，单元A矿层的渗透系数从0.1m/d增加到0.5m/d，抽液孔流量由5m3/h提升到7.5m3/h，浸出液浓度由14mg/L提升到20mg/L等，相同浸出时间内单元A比单元B浸出率提升15％以上。
Claims (6)
1.一种利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)在地浸采铀井场内选择1个浸出单元，包含1个抽液孔和4个注液孔，将4套超声波聚能器分别下放至4个注液孔中，下放深度为矿层中间位置；(2)在目的浸出单元正常抽注运行的情况下，同时开启4套超声波发生器，此时超声波通过注液孔中的超声波聚能器同时作用于目的矿层中；(3)超声波聚能器和超声波发生器运行周期为2-6个月，每天开机时间为2-8小时，期间测量并记录浸出液流量及目标元素浓度，计算出矿层渗透系数和浸出速率的变化。
2.根据权利要求1所述的利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法，其特征在于：所述的矿层中间位置为矿层上端1/3-矿层下端1/3。
3.根据权利要求1所述的利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法，其特征在于：所述的超声波发生器功率调节范围为10Kw-30Kw。
4.根据权利要求1所述的利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法，其特征在于：所述的超声波聚能器主体材料为316L不锈钢材质或钛合金材料。
5.根据权利要求1所述的利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法，其特征在于：所述的超声波聚能器形状为圆柱形，中间有节。
6.根据权利要求1所述的利用超声波提高地浸采铀浸出率的方法，其特征在于：所述的超声波聚能器长度为500mm-2000mm。
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