CN115198121A - 花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法 - Google Patents
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Abstract
一种花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，包含如下步骤：S1，对稀土矿山采用三维地质雷达探测技术，精准圈定待开采稀土矿体，明确稀土矿体位置及厚度；S2，精准圈定待开采稀土矿体范围之后，在矿体表面，按0.5～2.5m间距合理布置注液孔至矿体内部；S3，在精准圈定稀土矿体与围岩交界的四周以及底部分别铺设防渗边板和防渗底板，构建原地浸出的“笼子”，并在稀土矿体底部留有导流孔，便于浸出液的回收；S4，稀土矿体开采完毕之后，往注液孔中注入自来水，使矿体内残留的浸出剂从导流孔中排出。本发明解决了离子型稀土矿浸出液/浸出剂泄漏导致环境污染和稀土浸出率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及花岗岩风化壳型稀土矿原地浸出开采技术领域，具体是一种花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法。
背景技术
花岗岩风化壳型稀土矿体一般为裸露地表的花岗岩风化壳，其最上层为腐殖层，中间部位为全风化层，最底部为半风化层。其最主要的特征为：稀土元素呈离子型状态吸附在粘土、云母等矿物中。
因为此类稀土矿中的稀土元素主要以离子形态存在，所以，其开采方法通常是与外界添加的浸出剂中金属阳离子进行离子交换过程获得。离子型稀土矿开采从最开始的池浸，发展到后面的堆浸以及发展为现在的原地浸出工艺，原地浸出是目前该类稀土开采普遍使用的方法。原地浸出方法包括注液孔、导流孔、集液坑道等组成。此方法具有不用开挖山体、破坏植被、成本低等特点，相对于前面的池浸、堆浸等开采工艺，是目前比较“绿色高效”的稀土矿开采方法。
然而，由于花岗岩风化壳型稀土矿床地处南方，雨水丰沛，导致稀土矿体中地下水分布复杂，存在大量的断层、裂隙等。使得现有的原地浸出工艺存在着开采过程中地下水污染、矿区残留浸出剂含量高、浸出不彻底、浸出率低等问题。
针对上述问题，有学者研发了稀土矿的新型浸出剂，替代氨氮等浸出剂，希望从源头解决矿区地下水氨氮超标的问题；还有学者在稀土矿体与基岩交界处铺设用水泥制备而成的防渗底板，防止浸出剂/浸出液泄漏，在提高稀土浸出率方面具有一定的效果；以及部分学者采用“梅花型”注液孔，以求降低浸出盲区，提高浸出率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，可以提高稀土浸出率，降低浸出剂/浸出液泄漏导致对地下水及环境的污染，减少浸出过程中药剂在矿区中的残留，为矿区的复垦创造体条件。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，包含如下具体步骤：
(1)对稀土矿山采用三维地质雷达探测技术，圈定待开采稀土矿体，明确稀土矿体位置及厚度；
(2)圈定待开采稀土矿体范围之后，按菱形排布将注液孔从矿体表面布置至矿体内部；
(3)圈定稀土矿体与围岩交界的四周以及底部分别铺设防渗边板和防渗底板，使得整个待开采稀土矿体被防渗边板和防渗底板“筑笼”所包围，并在稀土矿体底部位置留有导流孔；
(4)在所圈定的稀土矿体开采完毕之后，往注液孔中注入自来水，把矿体内残留的浸出剂/浸出液从导流孔中排出。
步骤(1)还需要查明整个矿体中断层、裂隙、地下水分布情况。
步骤(2)是通过调节注液孔间距及注液孔孔径来控制浸出剂的扩散过程，提高浸出剂对稀土矿体的浸出率，所述注液孔间隔为0.5～2.5m，注液孔孔径控制在110～130mm。
步骤(2)所述的注液孔中注入质量浓度为1.8％的硫酸铵浸出剂。
步骤(2)的每个注液孔外部所扩散浸出剂区域可有少许重叠区域，以减少浸出盲区。
步骤(3)所述防渗底板的厚度大于防渗边板的厚度，防渗底板厚度为2.5～4m，防渗边板厚度为0.5～2m，
所述防渗边板和防渗底板由水泥制成。
所述稀土矿体为花岗岩风化壳型稀土矿，稀土平均品位0.20％。
本发明有益效果是：
1.相比较于只在矿体底部铺设水泥作为防渗层的原地浸出工艺，在矿体四周和底部铺设防渗边板和防渗底板进行“筑笼”，进一步增加了浸出回收率；
2.“筑笼”不仅可以避免浸出剂的泄漏，也通过控制浸出剂的扩散，有效减少了浸出盲区，使得浸出剂和矿体充分作用，缩短了浸出周期，提高了浸出效率；
3.“筑笼”不但为原地浸出提供了“车间”，借助所筑的“笼子”，也为后续矿区内部浸出剂的清除提供了良好的“场所”；
4.在提高稀土浸出率的前提下，有效避免了原地浸出过程中对环境的污染，也有助于矿区的后期绿色复垦，具有很大的应用和推广价值。
附图说明
图1为本发明所述的花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法的结构示意图。
图中，1-腐殖层，2-矿体，3-注液孔，4-防渗边板，5-防渗底板，6-导流孔。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地阐述。
如图1所示，本发明所述的花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，包含如下步骤：
(1)对稀土矿山采用三维地质雷达探测技术，圈定待开采稀土矿体，明确稀土矿体位置及厚度；此外，还需要对整个矿体中断层、裂隙、地下水分布等情况进行查明；
(2)在确定待开采稀土矿体范围以及查明矿体2中裂隙、断层、地下水分布情况后，按菱形排布将注液孔3从矿体表面布置至矿体2内部，每个注液孔3间隔0.5～2.5m，注液孔3孔径控制在110～130mm，通过调节注液孔间距以及注液孔孔径来控制浸出液扩散范围，每个注液孔外部所扩散浸出剂区域可有少许重叠区域，以减少浸出盲区；
(3)根据圈定的矿体位置及注液孔布置范围情况，在稀土矿体与围岩交界的四周以及底部分别铺设厚度为防渗边板4和防渗底板5，修建浸出所需的“笼子”，避免浸出液的泄漏，并在稀土矿体底部留有导流孔6，使得浸出液/浸出剂只能从导流孔6流出；
(4)在所圈定的稀土矿体开采完毕之后，往注液孔中注入自来水，使矿体内残留的浸出剂从导流孔中排出，可以有效恢复矿区原有的生态环境，解决矿区氨氮残留超标的问题。
所述防渗边板4和防渗底板5由水泥制成，防渗边板4和防渗底板5越厚防渗效果越好，但是相应的施工成本也越高，因此，需要综合考虑建设成本与防渗系数等因素，要求防渗底板5的厚度要大于防渗边板4的厚度，防渗边板4厚度为0.5～2m，防渗底板5厚度为2.5～4m。
所述导流孔6是整个“筑笼”原地浸出的浸出液收集口，也是矿体内残留药剂清除的出口。
实施例2
本发明所述的花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法的一个具体应用实例，包括如下步骤：
(1)对稀土矿山采用三维地质雷达探测技术，圈定待开采稀土矿体，明确稀土矿体位置及厚度；此外，还需要对整个矿体中断层、裂隙、地下水分布等情况进行查明；
(2)在确定待开采稀土矿体范围后，按菱形排布将注液孔从矿体表面布置至矿体内部，每个注液孔间隔1.5m，注液孔孔径为120mm，通过调节注液孔间距以及注液孔孔径来控制浸出液扩散范围，往注液孔中注入质量浓度为1.8％的硫酸铵浸出剂，每个注液孔外部所扩散浸出剂区域可有少许重叠区域，以减少浸出盲区；
(3)根据圈定的矿体位置及注液孔排布位置范围情况，在稀土矿体与围岩交界的四周以及底部分别铺设厚度为防渗边板和防渗底板，防渗边板厚度为1m，防渗底板厚度为3m，修建浸出所需的“笼子”，避免浸出液的泄漏，所述防渗边板和防渗底板由水泥制成，并在稀土矿体底部留有导流孔，使得浸出液/浸出剂只能从导流孔流出；
(4)在所圈定的稀土矿体开采完毕之后，往注液孔中注入水，使矿体内残留的浸出剂从导流孔中排出。
该矿体是花岗岩风化壳型稀土矿，稀土平均品位0.20％，采用本发明后，该稀土矿总浸出率为98.32％。
以上实施例仅是对本发明技术方案一个具体描述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围所作出的改动和变化，都应理解为在本发明要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，其特征在于，包含如下具体步骤：
(1)对稀土矿山采用三维地质雷达探测技术，圈定待开采稀土矿体，明确稀土矿体位置及厚度；
(2)圈定待开采稀土矿体范围之后，按菱形排布将注液孔从矿体表面布置至矿体内部；
(3)圈定稀土矿体与围岩交界的四周以及底部分别铺设防渗边板和防渗底板，使得整个待开采稀土矿体被防渗边板和防渗底板“筑笼”所包围，并在稀土矿体底部位置留有导流孔；
(4)在所圈定的稀土矿体开采完毕之后，往注液孔中注入自来水，把矿体内残留的浸出剂/浸出液从导流孔中排出。
2.根据权利要求1所述的花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，其特征在于：步骤(1)还需要查明整个矿体中断层、裂隙、地下水分布情况。
3.根据权利要求1所述的花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，其特征在于：步骤(2)是通过调节注液孔间距及注液孔孔径来控制浸出剂的扩散过程，提高浸出剂对稀土矿体的浸出率，所述注液孔间隔为0.5～2.5m，注液孔孔径控制在110～130mm。
4.根据权利要求1所述的花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，其特征在于：步骤(2)所述的注液孔中注入质量浓度为1.8％的硫酸铵浸出剂。
5.根据权利要求1所述的花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，其特征在于：步骤(2)的每个注液孔外部所扩散浸出剂区域可有少许重叠区域，以减少浸出盲区。
6.根据权利要求1所述的花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，其特征在于：所述防渗底板的厚度大于防渗边板的厚度，防渗底板厚度为2.5～4m，防渗边板厚度为0.5～2m。
7.根据权利要求1所述的花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，其特征在于：所述防渗边板和防渗底板由水泥制成。
8.根据权利要求1所述的花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法，其特征在于：所述稀土矿体为花岗岩风化壳型稀土矿，稀土平均品位0.20％。
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Inventor after: Wu Bozeng Inventor after: Qin Qizheng Inventor after: Ou Jiacai Inventor after: Liu Yanjun Inventor after: Shu Xinqian Inventor after: Sun Xiaohao Inventor after: Qiu Hongxin Inventor after: Cai Jiaozhong Inventor after: Wei Zongwu Inventor after: Deng Jiushuai Inventor after: Hu Mingzhen Inventor after: Li Shimei Inventor before: Wu Bozeng Inventor before: Ou Jiacai Inventor before: Liu Yanjun Inventor before: Shu Xinqian Inventor before: Cai Jiaozhong Inventor before: Wei Zongwu Inventor before: Deng Jiushuai Inventor before: Hu Mingzhen Inventor before: Li Shimei Inventor before: Qiu Hongxin Inventor before: Qin Qizheng |