CN112943129A - 一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔装置及方法 - Google Patents
一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于机械领域，具体涉及一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔装置及方法。本装置风管插入抽液管中，孔口装置固定安装至抽液孔顶端，通过电动阀连接到储水箱中，储水箱底部侧面依次连接水泵、截止阀和废水处理设备；电动阀另一端连接控制柜；截止阀C和截止阀B并联后，一端串联风管，另一端串联截止阀A。本装置方法包括步骤一：加酸阶段；步骤二：压气阶段；步骤三：排气阶段；步骤四：空压机洗井阶段。本装置缓解过滤器、矿层堵塞，疏通矿层水力通道，有效提高洗井效果、提升浸出液量、降低了洗井作业的安全环保风险，同时还可推广应用于其它行业。
Description
技术领域
本发明属于机械领域，具体涉及一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔装置及方法。
背景技术
纳岭沟地浸砂岩型铀矿采用CO2+O2地浸采铀工艺技术开采，含矿含水层厚度在70～170米之间，平均厚度为119.14米，与矿层厚度之比为23～89，矿体埋深超过400米，属于大埋深厚含矿含水层矿床。目前，针对大埋深厚含矿含水层CO2+O2地浸采铀工艺技术开采的矿床，钻孔堵塞普遍采用压缩空气洗井、化学洗井等常规洗井方法，这类方法在一定程度上可缓解地层堵塞，但是维持时间较短，需要经常性的开展洗井作业，作业过程繁琐，耗费大量人力、物力。
为提升钻孔抽液量，摸索一套适合该矿床特点的洗井装置，项目组总结多年来的洗井经验，提出了一种结合了活塞洗井、空压机洗井、化学洗井(盐酸)的洗井方法，研制了一套自动化洗井装置，可有效缓解钻孔堵塞、提升浸出液量。
此外，某科研院于2015年提出的采用柠檬酸作洗孔剂的方法中，
清洗一个钻孔需119kg柠檬酸，按照柠檬酸单价7000元/吨核算，清洗一个钻孔消耗的柠檬酸成本为833元。而采用盐酸洗孔的方法，清洗一个钻孔需150L盐酸，按照盐酸单价185元/吨核算，清洗一个钻孔消耗的盐酸成本约为32元。对比两种洗孔方法，柠檬酸作为洗孔剂的试剂用量成本远高于盐酸洗井；在洗孔效果上，某科研院所提出的柠檬酸洗孔方法，仅试验了一个钻孔，未能体现其在其他钻孔的适用性，而盐酸作为国内矿山普遍采用的酸化剂，得到了大规模的推广应用，适用于大规模工业生产的钻孔洗孔作业。
本发明主要应用于大埋深厚含矿含水层地浸采铀矿山中工艺钻孔的清洗，以缓解过滤器、矿层堵塞，疏通矿层水力通道，有效提高洗井效果、提升浸出液量、降低了洗井作业的安全环保风险，同时还可推广应用于其它行业。
发明内容
1.目的
针对纳岭沟地浸采铀扩大试验钻孔堵塞、浸出液量下降，总结以往洗井经验，洗井工作主要针对流量下降幅度较大的钻孔进行洗孔，洗孔顺序按照抽液单元逐步推进，同时对单元内注液量低于2m3/h的注液孔进行清洗。旨在去除抽注液钻孔中机械悬浮物、溶浸过程中产生的有机物、结垢、泥沙等容易堵塞矿层孔隙度的物质，达到提高抽注液钻孔单孔流量、促进各单元水利连通，改善浸出效果的目的。
2.技术方案
一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔装置，包括；抽液孔，风管，孔口装置，电动阀，水泵，截止阀，废水处理设备，排空阀，截止阀A，减压阀，截止阀B，截止阀C，电接点压力表，空压机组。风管插入抽液管中，孔口装置固定安装至抽液孔顶端，通过电动阀连接到储水箱中，储水箱底部侧面依次连接水泵、截止阀和废水处理设备；电动阀另一端连接控制柜；截止阀C和截止阀B并联后，一端串联风管，另一端串联截止阀A。
所述的控制柜另一端和电接点压力表串联相连，截止阀B和减压阀并联后串联电接点压力表。
所述的截止阀A另一端串联空压机组，空压机组和排空阀并联。
一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔方法，包括步骤一：加酸阶段；步骤二：压气阶段；步骤三：排气阶段；步骤四：空压机洗井阶段。
步骤一：加酸阶段，具体包括如下步骤：S1：每个钻孔洗孔前，先加入150L盐酸浸泡；S2：加酸需通过盐酸泵、加酸管道加入至矿层位置，浸泡24小时。
步骤二：压气阶段，具体包括如下步骤：S1：打开截止阀A和截止阀B，关闭电动阀、截止阀C、排空阀，减压阀出口压力设定为2.4MPa，电接点压力表设定上限压力2.4MPa、下限压力0.5MPa；S2：启动空压机组，电接点压力表压力逐渐上升，当升至上限压力时，传输信号至控制柜，控制柜内时间继电器开始计时，设置保压时间30分钟。
步骤三：排气阶段，具体包括如下步骤：S1：30分钟后，控制柜输出指令，打开电动控制器，开始排气，电接点压力表压力随之下降；S2：当压力值下降至下限压力时，压力继电器传输信号至控制柜，控制柜输出指令，关闭电动阀，启动空压机组，开始压气。
步骤四：空压机洗井阶段：S1：当压气洗井达到规定时间后，关闭排空阀、截止阀B，打开截止阀C、电动阀，启动空压机组，进行空压机洗井；S2：在储水箱设置水位限位器，当达到水位上限时，控制柜自动启动水泵，将水排至废水处理设备进行处理，当储水箱水位下降至水位下限时，控制柜自动停止水泵。
3.效果
采用微酸自动化压气—空压机洗井，洗井效果良好，持续时间较长。压气时间与流量增加量在一定范围内呈正相关关系，压气时间越长，流量增量越大。根据现场试验，自动化加酸压气—空压机洗井压气时间为30分钟，压气压力为2.4MPa，循环次数为25次，可取得最佳洗井效果。
形成一套完整的自动化加酸压气—空压机洗井装置，制定了洗井工艺操作规程。该装置通过机械设备实现了自动化洗井控制，安装方便快捷，可以实现远程监控，避免了人为操作的失误，可以精准控制洗井的压气、排气的时间与频次；该装置吸井水全部采用管道连接，实现了洗井水闭路控制，具有良好的安全环保效益。
该洗井装置结合了化学洗井、活塞洗井、空压机洗井三种洗井方法，化学洗井主要利用盐酸与钻孔过滤器周围矿层中的堵塞物反应，使堵塞物溶解，疏通矿层的水利通道；活塞洗井是利用压缩空气对密封的钻孔进行压气、排气，在井管内利用水位的不断变化，实现对矿层的冲刷，起到活塞洗井的作用；空压机洗井是将化学洗井、活塞洗井产生的悬浮物、泥沙等洗出地表。
附图说明
图1微酸自动化压气—空压机洗井示意图
图2微酸自动化压气—空压机洗井流程图
图中：1.抽液孔，2.风管，3.孔口装置，4.电动阀，5.水泵，6.截止阀，7.废水处理设备，8.排空阀，9.截止阀A，10.减压阀，11.截止阀B，12.截止阀C，13.电接点压力表，14.空压机组。
具体实施方式
微酸自动化压气—空压机联合洗井首先在需要清洗的钻孔中加入一定量的盐酸浸泡，然后根据活塞洗井工艺特点，采用相似原理，通过改变作用形式，通过空压机给气，向密闭孔内增压，根据钻孔深度及静水位高度控制压力大小及作用时间，通过气压将孔内液体及一部分气体强行压入矿层，而后瞬间释放压力，套管内形成负压，在矿层压力水头作用下，地下水及被压入矿层的气体以气液混合物的形式沿过滤器进入套管，直至溢出套管。反复进行孔内给增压、泄压操作，使过滤器及周边矿层机械堵塞物产生松动乃至位移，利用空压机洗孔将机械塞物、有机质等排出钻孔，达到清洗钻孔的目的。
通过加酸管道将盐酸加至矿层位置，并浸泡24h，盐酸加入量为150L/孔；然后进行压气，压气压力控制在2.4MPa，循环次数控制在20-30次；最后进行空压机洗井，通过空压机洗井将加入孔中的盐酸以及盐酸与堵塞物反应生产的溶解物全部清洗出来，空压机洗井时间控制在10h-15h。
具体操作步骤如下：
步骤一：加酸阶段，具体包括如下步骤：
S1：每个钻孔洗孔前，先加入150L盐酸浸泡；
S2：加酸需通过盐酸泵、加酸管道加入至矿层位置，浸泡24小时。
步骤二：压气阶段，具体包括如下步骤：
S1：打开截止阀A9和截止阀B11，关闭电动阀4、截止阀C12、排空阀8，减压阀10出口压力设定为2.4MPa，电接点压力表13设定上限压力2.4MPa、下限压力0.5MPa；
S2：启动空压机组14，电接点压力表13压力逐渐上升，当升至上限压力时，传输信号至控制柜，控制柜内时间继电器开始计时，设置保压时间30分钟。
步骤三：排气阶段，具体包括如下步骤：
S1：30分钟后，控制柜输出指令，打开电动控制器，开始排气，电接点压力表13压力随之下降；
S2：当压力值下降至下限压力时，压力继电器传输信号至控制柜，控制柜输出指令，关闭电动阀4，启动空压机组14，开始压气。
步骤四：空压机洗井阶段：
S1：当压气洗井达到规定时间后，关闭排空阀8、截止阀B11，打开截止阀C12、电动阀4，启动空压机组14，进行空压机洗井；
S2：在储水箱设置水位限位器，当达到水位上限时，控制柜自动启动水泵，将水排至废水处理设备7进行处理，当储水箱水位下降至水位下限时，控制柜自动停止水泵。
Claims (8)
1.一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔装置，其特征在于：风管(2)插入抽液管(1)中，孔口装置(3)固定安装至抽液孔(1)顶端，通过电动阀(4)连接到储水箱中，储水箱底部侧面依次连接水泵(5)、截止阀(6)和废水处理设备(7)；电动阀(4)另一端连接控制柜；截止阀C(12)和截止阀B(11)并联后，一端串联风管(2)，另一端串联截止阀A(9)。
2.如权利要求1所述的一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔装置，其特征在于：所述的控制柜另一端和电接点压力表(13)串联相连，截止阀B(11)和减压阀(10)并联后串联电接点压力表。
3.如权利要求1所述的一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔装置，其特征在于：所述的截止阀A(9)另一端串联空压机组(14)，空压机组(14)和排空阀(8)并联。
4.一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔方法，其特征在于：包括步骤一：加酸阶段；步骤二：压气阶段；步骤三：排气阶段；步骤四：空压机洗井阶段。
5.如权利要求4所述的一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔方法，其特征在于：所述的步骤一：加酸阶段，具体包括如下步骤：S1：每个钻孔洗孔前，先加入150L盐酸浸泡；S2：加酸需通过盐酸泵、加酸管道加入至矿层位置，浸泡24小时。
6.如权利要求4所述的一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔方法，其特征在于：所述的步骤二：压气阶段，具体包括如下步骤：S1：打开截止阀A(9)和截止阀B(11)，关闭电动阀(4)、截止阀C(12)、排空阀(8)，减压阀(10)出口压力设定为2.4MPa，电接点压力表(13)设定上限压力2.4MPa、下限压力0.5MPa；S2：启动空压机组(14)，电接点压力表(13)压力逐渐上升，当升至上限压力时，传输信号至控制柜，控制柜内时间继电器开始计时，设置保压时间30分钟。
7.如权利要求4所述的一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔方法，其特征在于：所述的步骤三：排气阶段，具体包括如下步骤：S1：30分钟后，控制柜输出指令，打开电动控制器，开始排气，电接点压力表(13)压力随之下降；S2：当压力值下降至下限压力时，压力继电器传输信号至控制柜，控制柜输出指令，关闭电动阀(4)，启动空压机组(14)，开始压气。
8.如权利要求4所述的一种大埋深厚含矿含水层地浸采铀钻孔洗孔方法，其特征在于：所述的步骤四：空压机洗井阶段：S1：当压气洗井达到规定时间后，关闭排空阀(8)、截止阀B(11)，打开截止阀C(12)、电动阀(4)，启动空压机组(14)，进行空压机洗井；S2：在储水箱设置水位限位器，当达到水位上限时，控制柜自动启动水泵，将水排至废水处理设备(7)进行处理，当储水箱水位下降至水位下限时，控制柜自动停止水泵。
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