CN113444881B - 一种能够预埋在稀土堆浸场中的管道 - Google Patents

一种能够预埋在稀土堆浸场中的管道 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能够预埋在稀土堆浸场中的管道，其特征在于：包括管道，管道的管壁中设置有三维立体孔网，三维立体孔网包括若干层沿管道的轴向间隔排列的横向孔道网，横向孔道网包括由内至外依次分布的内渗水孔道网、中间孔道网和外渗水孔道网，内渗水孔道网包括多个沿管道的周向均匀分布的、一端与中间孔道网连通的内渗水孔，内渗水孔的另一端设置在管道的内壁上，外渗水孔道网包括多个沿管道的周向均匀分布的、一端与中间孔道网连通的外渗水孔，外渗水孔的另一端设置在管道的外壁上；内渗水孔的孔径、中间孔道网中孔道的孔径及外渗水孔的孔径均由管道的外壁至靠近管道的内壁的方向逐渐变大。本发明具有反滤、滴渗和不易堵塞的功能。

Description

一种能够预埋在稀土堆浸场中的管道
技术领域
本发明涉及滴浸管道技术领域，特别是涉及一种能够预埋在稀土堆浸场中的管道。
背景技术
风化壳淋积型稀土矿是我国特有的宝贵资源，该矿主要分布于我国江西、广东、福建、湖南、云南、广西和浙江七省，此类型稀土矿具有分布面积广、种类多、储量丰富、易提取、成本低等特点。此外，风化壳淋积型稀土配分中所富含与高新科技、复合材料产业密切相关的中重稀土元素占世界中重稀土元素储量的80％以上，有效解决了世界中重稀土匮乏的问题，因此它的开发与利用对世界有着举足轻重的影响。
风化壳淋积型稀土矿中的稀土元素主要以水和离子或羟基水合离子形态存在，可以采用含电解质的溶液进行离子交换的办法浸取稀土。堆浸工艺是一种利用浸取剂在矿堆中渗流和扩散作用有选择性的浸出有用成分的方法。浸出过程可分为三个阶段：第一阶段，向稀土矿堆间歇喷淋溶浸液，喷淋的溶浸液附着在稀土矿表面，并沿矿石孔隙向内扩散；第二阶段，溶浸液与稀土矿石中的稀土离子接触，发生离子交换反应，生成可溶化合物；第三阶段，由于浸出稀土浓度比矿石块表面的要高，通过分子扩散作用沿孔隙向矿石表面运动，在重力作用和对流扩散作用下离开矿石表面的稀土浸出液汇入集液管。最后经过沉淀分离除杂灼烧等工艺得到稀土氧化物。
目前稀土堆浸工艺主要运用于浸取矿体小或者低品位稀土矿、渗透性差或不能用常规方法开发的稀土矿床。可以看出风化壳淋积型稀土堆场普遍是由渗透性差、品位低的稀土堆积而成，致使如果堆体松散堆积，会使堆土体结构强度低、堆浸场容易形成沟流与浸取盲区造成资源浪费，如果堆体密实堆积，会使堆土体渗透性能变差，生产周期变长而影响生产效率。就堆浸工艺而言，合理布液是矿堆内部溶浸液均匀渗透的前提条件。传统堆浸为堆顶布液。布液主要包括喷淋和滴淋两种方式，当前通常在构筑好的堆场上装入原矿构筑成矿堆，在堆顶进行喷淋或滴淋布液，浸矿剂溶液经自然渗透从堆底流出浸出液。但喷淋方式由于其喷射压力会对矿堆造成较大的冲击，影响堆土体结构稳定。滴淋方式能够在一定程度上对土体破坏进行改善，同时其导致的溶液损失也比喷淋少。但目前的滴淋设备容易被土体堵塞，并且由于喷淋与滴淋两种方式都需要设置在土体表面。
土体表面布液具有以下缺点：(1)堆顶布液易在矿堆表层形成致密层，导致溶液较难深入矿堆，降低浸出率；(2)喷射压力会对矿堆造成较大的冲击；(3)布液孔径大容易被土体堵塞。因此并不能有效解决稀土堆浸场浸取时间长、堆浸场存在盲区的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够预埋在稀土堆浸场中的管道，以解决上述现有技术存在的问题，在保证土中液体透过的同时阻止骨架土颗粒通过管道，满足稀土堆浸场的浸取需要。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种能够预埋在稀土堆浸场中的管道，包括管道，所述管道的管壁中设置有三维立体孔网，所述三维立体孔网包括若干层沿所述管道的轴向间隔排列的横向孔道网，所述横向孔道网包括由内至外依次分布的内渗水孔道网、中间孔道网和外渗水孔道网，所述内渗水孔道网包括多个沿所述管道的周向均匀分布的、一端与所述中间孔道网连通的内渗水孔，所述内渗水孔的另一端设置在所述管道的内壁上，所述外渗水孔道网包括多个沿所述管道的周向均匀分布的、一端与所述中间孔道网连通的外渗水孔，所述外渗水孔的另一端设置在所述管道的外壁上；所述内渗水孔的孔径、所述中间孔道网中孔道的孔径及所述外渗水孔的孔径均由所述管道的外壁至靠近所述管道的内壁的方向逐渐变大，且所述内渗水孔的最小孔径大于或等于所述中间孔道网中孔道的最大孔径，所述中间孔道网中孔道的最小孔径大于或等于所述外渗水孔的最大孔径。
优选的，所述横向孔道网分布在与所述管道的轴向垂直的截面上。
优选的，所述中间孔道网中的孔道呈Delaunay三角网格分布。
优选的，相邻的两个所述中间孔道网通过若干个纵向孔道连通，所述纵向孔道沿所述管壁的轴向分布。
优选的，所述中间孔道网中不同孔道的交汇处为交汇点，所述纵向孔道的一端与一个所述中间孔道网中的一个所述交汇点连通，所述纵向孔道的另一端与另一个所述中间孔道网中的一个所述交汇点连通。
优选的，任意两个所述纵向孔道中，比较靠近所述管道的中心轴线的所述纵向孔道的孔径较大。
优选的，所述管道的材料为塑料。
优选的，所述管壁中分布有所述外渗水孔道网的部分为外渗水层，所述管壁中分布有所述内渗水孔道网的部分为内渗水层。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的能够预埋在稀土堆浸场中的管道具有反滤功能，能够避免管道在滴浸稀土的过程中被土体堵塞，能够满足稀土堆浸场的浸取需要。本发明的能够预埋在稀土堆浸场中的管道在堆浸注液阶段能够进行渗水注液，在堆浸集液阶段能够作为集液排水管。本发明的能够预埋在稀土堆浸场中的管道中的外渗水孔为超细渗水孔，能够在管道向外渗水时进行“发汗”式渗水保护土体，在向内排稀土中水体时通过毛细力吸水实现排水功能。三维立体孔网因其向内逐渐增大的孔径可以保证土颗粒即使进入管内也不会堆积堵塞孔道，保证管道通畅过水。通过预埋本发明的能够预埋在稀土堆浸场中的管道能够形成堆内布液堆，直接将溶液在水压作用下从本发明的能够预埋在稀土堆浸场中的管道向外浸润土体，使矿粒与溶浸液之间充分接触，大大降低浸出盲区形成几率，提高浸出率与效率。因此要求管道喷射压力不要大，孔径要小同时防堵塞，而本发明的能够预埋在稀土堆浸场中的管道具有反滤、滴渗和不易堵塞的功能，能够完全满足使用需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明能够预埋在稀土堆浸场中的管道的结构示意图；
图2为本发明能够预埋在稀土堆浸场中的管道的部分结构示意图；
图3为图2的局部放大图；
其中：100、能够预埋在稀土堆浸场中的管道；1、内渗水孔；2、中间孔道网；3、外渗水孔；4、管壁；5、内渗水层；6、外渗水层；7、纵向孔道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种能够预埋在稀土堆浸场中的管道，以解决上述现有技术存在的问题，在保证土中液体透过的同时阻止骨架土颗粒通过管道，满足稀土堆浸场的浸取需要。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图3所示：本实施例提供了一种能够预埋在稀土堆浸场中的管道100，包括管道，管道的管壁4中设置有三维立体孔网，三维立体孔网包括若干层沿管道的轴向间隔排列的横向孔道网，横向孔道网分布在与管道的轴向垂直的截面上。
横向孔道网包括由内至外依次分布的内渗水孔道网、中间孔道网2和外渗水孔道网，内渗水孔道网包括多个沿管道的周向均匀分布的、一端与中间孔道网2连通的内渗水孔1，内渗水孔1的另一端设置在管道的内壁上，外渗水孔道网包括多个沿管道的周向均匀分布的、一端与中间孔道网2连通的外渗水孔3，外渗水孔3的另一端设置在管道的外壁上。管壁4中分布有外渗水孔道网的部分为外渗水层6，管壁4中分布有内渗水孔道网的部分为内渗水层5。
中间孔道网2中的孔道呈Delaunay三角网格分布。相邻的两个中间孔道网2通过若干个纵向孔道7连通，纵向孔道7沿管壁4的轴向分布。中间孔道网2中不同孔道的交汇处为交汇点，纵向孔道7的一端与一个中间孔道网2中的一个交汇点连通，纵向孔道7的另一端与另一个中间孔道网2中的一个交汇点连通。任意两个纵向孔道7中，比较靠近管道的中心轴线的纵向孔道的孔径较大。
内渗水孔1的孔径、中间孔道网2中孔道的孔径及外渗水孔3的孔径均由管道的外壁至靠近管道的内壁的方向逐渐变大，且内渗水孔1的最小孔径大于或等于中间孔道网2中孔道的最大孔径，中间孔道网2中孔道的最小孔径大于或等于外渗水孔3的最大孔径。孔道设计要求是横向孔道网的外渗水孔3的数量大于内渗水孔1的数量。整个三维立体孔网任意一个孔的孔径dx的计算公式为：
Figure BDA0003133189690000051
其中：r内内为管道内半径大小，单位mm；r外外为管道外半径大小，单位mm；rx为孔道位置处距离其平面轴心距离，单位mm；d内为管道内壁孔口孔径，其大小可根据具体情况设置但要在外壁孔口孔径d10与相邻两个横向孔道网间隔距离s的一半范围内，单位mm；d10为管道外壁孔口孔径，其值为稀土的有效粒径，单位mm。
本实施例能够预埋在稀土堆浸场中的管道100采用具有憎水、阻力小、强度高性质的材料通过3D打印制作而成，且该材料具有在土中、水中永不降解、抗老化、抗紫外线、耐高温、耐腐蚀、保持永久性材质无变化等特点，比如塑料。
横向孔道网中的内渗水孔道网负责控制管道内部与中间孔道网2之间的水力交换。防止在渗水时进入中间孔道网2的流量过大，在排水时汇集中间孔道网2中的水流。中间孔道网2利用德洛内(Delaunay)三角网格的优点可使孔道均匀合理分布在管道内，增大管道内部空间利用的同时其三角孔道可以在渗水时对水流进行消能防止渗水时水流压力过大。外渗水孔道网因为其最外层孔径为外部稀土的有效粒径因此可以阻拦住外部的稀土颗粒。同时其细小的孔道在管道渗水时可以使渗出水量少压力低从而保护外部稀土体，在管道排水时孔道产生的毛细力进行吸水加快排水速率，实现反滤、滴渗与吸水的功能。纵向孔道7的作用是通过与各层横向孔道网连通使管道内的所有孔道相互有了水力联系，具有水力连接的作用。
整个三维立体孔网因为其向内逐渐增大的孔道可以保证稀土颗粒即使进入管内时也不会堆积堵塞孔道，使管道具有不易堵塞的特性。本实施例能够预埋在稀土堆浸场中的管道100一体成型、结构性强，可通过预埋与堆浸土体中将浸取液浸入浸场盲区解决堆浸场存在盲区的问题。实际应用中，可预埋多根本实施例能够预埋在稀土堆浸场中的管道100以加大浸取液与稀土接触面加快浸取速率，提高效率。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“横”、“纵”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种能够预埋在稀土堆浸场中的管道，其特征在于：包括管道，所述管道的管壁中设置有三维立体孔网，所述三维立体孔网包括若干层沿所述管道的轴向间隔排列的横向孔道网，所述横向孔道网包括由内至外依次分布的内渗水孔道网、中间孔道网和外渗水孔道网，所述内渗水孔道网包括多个沿所述管道的周向均匀分布的、一端与所述中间孔道网连通的内渗水孔，所述内渗水孔的另一端设置在所述管道的内壁上，所述外渗水孔道网包括多个沿所述管道的周向均匀分布的、一端与所述中间孔道网连通的外渗水孔，所述外渗水孔的另一端设置在所述管道的外壁上；所述内渗水孔的孔径、所述中间孔道网中孔道的孔径及所述外渗水孔的孔径均由所述管道的外壁至靠近所述管道的内壁的方向逐渐变大，且所述内渗水孔的最小孔径大于或等于所述中间孔道网中孔道的最大孔径，所述中间孔道网中孔道的最小孔径大于或等于所述外渗水孔的最大孔径。
2.根据权利要求1所述的能够预埋在稀土堆浸场中的管道，其特征在于：所述横向孔道网分布在与所述管道的轴向垂直的截面上。
3.根据权利要求1所述的能够预埋在稀土堆浸场中的管道，其特征在于：所述中间孔道网中的孔道呈Delaunay三角网格分布。
4.根据权利要求3所述的能够预埋在稀土堆浸场中的管道，其特征在于：相邻的两个所述中间孔道网通过若干个纵向孔道连通，所述纵向孔道沿所述管壁的轴向分布。
5.根据权利要求4所述的能够预埋在稀土堆浸场中的管道，其特征在于：所述中间孔道网中不同孔道的交汇处为交汇点，所述纵向孔道的一端与一个所述中间孔道网中的一个所述交汇点连通，所述纵向孔道的另一端与另一个所述中间孔道网中的一个所述交汇点连通。
6.根据权利要求4所述的能够预埋在稀土堆浸场中的管道，其特征在于：任意两个所述纵向孔道中，比较靠近所述管道的中心轴线的所述纵向孔道的孔径较大。
7.根据权利要求1所述的能够预埋在稀土堆浸场中的管道，其特征在于：所述管道的材料为塑料。
8.根据权利要求1所述的能够预埋在稀土堆浸场中的管道，其特征在于：所述管壁中分布有所述外渗水孔道网的部分为外渗水层，所述管壁中分布有所述内渗水孔道网的部分为内渗水层。
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