CN116287795A - 一种离子型稀土原地浸矿系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离子型稀土原地浸矿技术领域，提供一种离子型稀土原地浸矿系统，包括感知系统、控制系统；感知系统中，工艺参数感知系统包括配液池内的NH₄ ⁺离子浓度监测传感器、pH计和液位计、集液池内的pH计和液位计、沉淀池内的pH计，流量感知系统包括配液池与注液泵之间的、母液池与沉淀池间的线电磁流量计；控制系统包括服务器、注液管网络内的在线电动调节球阀；感知系统、注液泵、抽液泵、在线电动调节球阀与服务器电连接，服务器用于注液泵、注液区域及流量、抽液泵自动控制。本发明能够实现原地浸矿从注液到收液全流程的远程在线智能控制，大大提高离子型稀土原地浸矿的浸出率、浸出效率及环保性、安全性与稳定性。

Description

一种离子型稀土原地浸矿系统

技术领域

本发明涉及离子型稀土原地浸矿技术领域，尤其是涉及一种离子型稀土原地浸矿系统。

背景技术

目前，原地浸矿是国家推荐的唯一开采工艺。原地浸矿工艺对比前二代提取工艺，具有不破坏地表植被、不剥离表土、不开挖矿体、无尾矿堆存、资源综合利用回收率高、对环境友好等优点。近年来，随着现场经验积累和浸矿工艺改进，原地浸矿技术水平已日趋成熟，在南方离子型稀土矿区已被广泛推广和应用，取得了巨大的经济、社会、环境效益，也有效提高了资源利用率，扭转了矿山企业采富弃贫、矿区环境破坏严重的局面。然而原地浸矿技术仍然存在如下问题：①溶浸剂、沉淀剂、pH调节剂添加全部由人工粗略计算添加，不能做到添加量的精准控制；②注液量、浸矿剂浓度、矿体饱和情况、注液顺序和注液区域由工人上山打开或关闭每个注液孔阀门进行；③集液池和配液池水泵的开关都由人工控制，满了抽，没了关。可见，现有离子型稀土原地浸矿生产过程的控制全部凭经验、由人工控制或者无控制，较为原始落后，导致原地浸矿的浸出率和效率均较低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种离子型稀土原地浸矿系统，能够实现原地浸矿从注液到收液全流程的远程在线智能控制，大大提高了离子型稀土原地浸矿的浸出率、浸出效率及环保性、安全性与稳定性。

本发明的技术方案为：

一种离子型稀土原地浸矿系统，包括配液池及依次连通的集液沟、集液池、母液池、沉淀池，所述配液池通过输液管连通有注液管网络，所述输液管上设置有注液泵，所述集液池与母液池间相连的管道上设置有抽液泵，还包括感知系统、控制系统；所述感知系统包括工艺参数感知系统、流量感知系统，所述工艺参数感知系统包括设置在所述配液池内的NH₄ ⁺离子浓度监测传感器、第一在线pH计和第一液位计、设置在所述集液池内的第二在线pH计和第二液位计、设置在所述沉淀池内的第三在线pH计，所述流量感知系统包括设置在所述配液池与所述注液泵之间的第一在线电磁流量计、设置在所述母液池与所述沉淀池之间的第二在线电磁流量计；所述控制系统包括服务器、设置在所述注液管网络内各支管道上的在线电动调节球阀；所述感知系统、注液泵、抽液泵、在线电动调节球阀均与所述服务器电连接，所述服务器用于注液泵运行自动控制、注液区域及流量自动控制、集液池抽液泵运行自动控制。

进一步的，所述第一液位计用于测量所述配液池的液位，并将测得的配液池液位数据传输给所述服务器；所述注液泵运行自动控制包括在配液池液位高于预设的配液池液位阈值时控制注液泵启动、在配液池液位低于预设的配液池液位阈值时控制注液泵关闭；

所述第二液位计用于测量所述集液池的液位，并将测得的集液池液位数据传输给所述服务器；所述集液池抽液泵运行自动控制包括在集液池液位高于预设的集液池液位阈值时控制抽液泵启动、在集液池液位低于预设的集液池液位阈值时控制抽液泵关闭；

所述第一在线电磁流量计、第二在线电磁流量计分别用于测量注液流量、浸出液流量，并将测得的注液流量、浸出液流量传输给所述服务器；所述服务器用于根据注液流量、浸出液流量分别计算注液量、浸出液量，存储并显示配液池液位数据、集液池液位数据、注液量、浸出液量；

所述注液区域及流量自动控制包括根据预先设计的注液方案控制各在线电动调节球阀的开关，以控制注液网络中的溶浸液流向和流量。

进一步的，所述第二在线pH计用于测量所述集液池的溶液PH，并将测得的集液池溶液PH传输给所述服务器；所述注液泵运行自动控制包括根据集液池溶液PH计算回收母液中RE³⁺浓度并在RE³⁺浓度低于预设的RE³⁺浓度阈值时控制注液泵关闭。

进一步的，包括溶浸剂添加系统、第一pH调节剂添加系统、沉淀剂添加系统；当浸矿剂为氨系浸矿剂时，还包括第二PH调节剂添加系统，所述母液池与沉淀池之间连通有除杂池，所述工艺参数感知系统还包括设置在所述除杂池内的第四在线pH计；

所述溶浸剂添加系统包括溶浸剂自动计量称重装置、溶浸剂皮带输送装置，所述溶浸剂自动计量称重装置的出料口设置所述溶浸剂皮带输送装置的进料端上方，所述溶浸剂皮带输送装置的出料端位于所述配液池的进料口上方；所述第一pH调节剂添加系统包括通过第一pH调节剂添加管道与所述配液池的进液口连通的第一pH调节剂容器以及设置在所述第一pH调节剂添加管道上的第一pH调节剂流量计、第一pH调节剂调节阀；所述沉淀剂添加系统包括沉淀剂自动计量称重装置、沉淀剂皮带输送装置，所述沉淀剂自动计量称重装置的出料口设置所述沉淀剂皮带输送装置的进料端上方，所述沉淀剂皮带输送装置的出料端位于所述沉淀池的进料口上方；所述第二pH调节剂添加系统包括通过第二pH调节剂添加管道与所述除杂池的进液口连通的第二pH调节剂容器以及设置在所述第二pH调节剂添加管道上的第二pH调节剂流量计、第二pH调节剂调节阀；

所述溶浸剂自动计量称重装置、溶浸剂皮带输送装置的控制电机、第一pH调节剂流量计、第一pH调节剂调节阀、沉淀剂自动计量称重装置、沉淀剂皮带输送装置的控制电机、第二pH调节剂流量计、第二pH调节剂调节阀均与所述服务器电连接，所述服务器用于溶浸剂添加自动控制、第一pH调节剂添加自动控制、沉淀剂添加自动控制、第二pH调节剂添加自动控制。

进一步的，所述NH₄ ⁺离子浓度监测传感器用于测量所述配液池内的NH₄ ⁺离子浓度，并将测得的NH₄ ⁺离子浓度传输给所述服务器；所述溶浸剂添加自动控制包括根据NH₄ ⁺离子浓度判断配液池是否需要添加溶浸剂，在需要添加溶浸剂时计算需要添加溶浸剂的量，并控制所述溶浸剂自动计量称重装置称量对应量的溶浸剂给溶浸剂皮带输送装置，同时控制溶浸剂皮带输送装置的控制电机启动向配液池输送对应量的溶浸剂；

所述第一在线pH计用于测量所述配液池内溶液的PH，并将测得的配液池溶液PH数据传输给所述服务器；所述第一pH调节剂流量计用于测量所述第一pH调节剂添加管道内第一pH调节剂输送的流量，并将测得的第一pH调节剂流量数据传输给所述服务器；所述第一pH调节剂添加自动控制包括根据配液池溶液PH判断配液池是否需要添加第一pH调节剂，在需要添加第一pH调节剂时计算需要添加第一pH调节剂的量，并控制所述第一pH调节剂调节阀开启向配液池输送第一pH调节剂，根据第一pH调节剂流量数据计算输送第一pH调节剂的量，并在输送第一pH调节剂的量达到需要添加第一pH调节剂的量时控制第一pH调节剂调节阀关闭；

所述第三在线pH计用于测量所述沉淀池内溶液的PH，并将测得的沉淀池溶液PH数据传输给所述服务器；所述沉淀剂添加自动控制包括判断沉淀池溶液PH是否在稀土最佳沉淀区间，在沉淀池溶液PH不在稀土最佳沉淀区间时计算需要添加沉淀剂的量，并控制所述沉淀剂自动计量称重装置称量对应量的沉淀剂给沉淀剂皮带输送装置，同时控制沉淀剂皮带输送装置的控制电机启动向沉淀池输送对应量的沉淀剂；

所述第四在线pH计用于测量所述除杂池内溶液的PH，并将测得的除杂池溶液PH数据传输给所述服务器；所述第二pH调节剂流量计用于测量所述第二pH调节剂添加管道内第二pH调节剂输送的流量，并将测得的第二pH调节剂流量数据传输给所述服务器；所述第二pH调节剂添加自动控制包括根据除杂池溶液PH判断除杂池是否需要添加第二pH调节剂，在需要添加第二pH调节剂时计算需要添加第二pH调节剂的量，并控制所述第二pH调节剂调节阀开启向除杂池输送第二pH调节剂，根据第二pH调节剂流量数据计算输送第二pH调节剂的量，并在输送第二pH调节剂的量达到需要添加第二pH调节剂的量时控制第二pH调节剂调节阀关闭；

所述服务器还用于存储并显示配液池NH₄ ⁺离子浓度、配液池溶液PH、沉淀池溶液PH、除杂池溶液PH数据。

进一步的，所述感知系统还包括矿区环境参数感知系统，所述矿区环境参数感知系统包括设置在离子型稀土原地浸矿采场内坡体、坡脚、农田、矿区周边的监测井，所述监测井内设置有第一水位计、第五在线pH计、氨氮浓度监测传感器。

进一步的，所述第一水位计、第五在线pH计、氨氮浓度监测传感器分别用于测量矿区环境的水位、PH、氨氮浓度，并将测得的矿区环境的水位、PH、氨氮浓度数据传输给服务器；所述服务器用于存储并显示矿区环境的水位、PH、氨氮浓度数据。

进一步的，所述感知系统还包括滑坡参数感知系统，所述滑坡参数感知系统包括设置在离子型稀土原地浸矿采场坡面上的坡面位移计、坡顶的雨量计以及坡体内部孔内的测斜仪、土压计、第二水位计；当坡面出现裂缝时，所述滑坡参数感知系统还包括设置在坡面裂缝处的裂缝计。

进一步的，所述坡面位移计、雨量计、裂缝计、测斜仪、土压计、第二水位计分别用于测量并传输对应位置处的坡面位移、降雨量、裂缝宽度、坡体斜度、坡内土压、坡内水位数据给所述服务器；所述注液区域及流量自动控制还包括以预警参数为输入、边坡稳定性预警等级为输出构建边坡稳定性预警模型，将实测的各预警参数输入所述边坡稳定性预警模型以计算边坡稳定性预警等级，并根据边坡稳定性预警等级或坡体斜度控制各在线电动调节球阀的开关以控制注液量；其中，所述预警参数包括坡面位移、坡内土压、坡内水位、3h降雨量、日注液量。

进一步的，所述感知系统还包括设置在离子型稀土原地浸矿采场及车间的工业视频感知系统；所述工业视频感知系统用于采集采场及车间的实时视频，并将获得的视频数据传输给所述服务器；所述服务器用于存储并显示所述视频数据。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过设置工艺参数感知系统与流量感知系统、在注液管网络内各支管道上设置在线电动调节球阀并设置服务器与感知系统、注液泵、抽液泵、在线电动调节球阀电连接，能够实时感知离子型稀土原地浸矿生产过程的各工艺参数，并根据配液池液位数据或集液池溶液PH实现注液泵运行自动控制、根据集液池液位数据实现集液池抽液泵运行自动控制、根据注液流量与浸出液流量数据监测注液量与浸出液量、根据预先设计的注液方案控制各在线电动调节球阀以实现注液区域及流量直接自动控制，提高了离子型稀土原地浸矿的浸出率与浸出效率，解决了现有技术中集液池和配液池水泵、注液顺序和注液区域等都由人工控制、操作导致的浸出率和浸出效率低下的技术问题。

(2)本发明通过设置溶浸剂添加系统、第一pH调节剂添加系统、沉淀剂添加系统、第二PH调节剂添加系统并将溶浸剂自动计量称重装置、溶浸剂皮带输送装置的控制电机、第一pH调节剂流量计、第一pH调节剂调节阀、沉淀剂自动计量称重装置、沉淀剂皮带输送装置的控制电机、第二pH调节剂流量计、第二pH调节剂调节阀均与服务器电连接，能够根据配液池NH₄ ⁺离子浓度、配液池溶液PH、沉淀池溶液PH、除杂池溶液PH自动精准计算是否需要添加溶浸剂、第一pH调节剂、沉淀剂、第二pH调节剂及添加量，并控制对应的添加系统自动添加对应量的物质，实现溶浸剂添加自动控制、第一pH调节剂添加自动控制、沉淀剂添加自动控制、第二pH调节剂添加自动控制，提升了溶浸剂、沉淀剂、pH调节剂添加的精度与效率，进一步提高了离子型稀土原地浸矿的浸出率与浸出效率，解决了现有技术中人工粗略计算添加溶浸剂、沉淀剂、pH调节剂导致的浸出率与浸出效率低下的技术问题。

(3)本发明通过设置矿区环境参数感知系统并将其与服务器电连接，能够实时监测矿区环境的水位、PH、氨氮浓度数据，辅助研究人员决策，提升离子型稀土原地浸矿的环保性、安全性与稳定性。

(4)本发明通过设置滑坡参数感知系统并将其与服务器电连接，能够实时监测滑坡判断相关的坡面位移、降雨量、裂缝宽度、坡体斜度、坡内土压、坡内水位数据，并根据构建的边坡稳定性预警模型实时计算边坡稳定性预警等级，根据边坡稳定性预警等级或坡体斜度控制各在线电动调节球阀的开关以控制注液量，实现注液区域及流量反馈自动控制，能够防止山体滑坡，提高坡体稳定性，提高离子型稀土原地浸矿的安全性与稳定性。

(5)本发明通过在离子型稀土原地浸矿采场及车间设置工业视频感知系统并将其与服务器电连接，能够实现采场及车间的实时视频监控，提高离子型稀土原地浸矿的安全性与稳定性。

(6)本发明通过设置感知系统、控制系统，能够实时监测离子型稀土原地浸矿生产过程各项参数及其变化，并自动反馈、远程在线控制各设备以控制各生产参数，实现原地浸矿从注液到收液全流程的远程在线智能控制，大大提高了离子型稀土原地浸矿的浸出率、浸出效率及环保性、安全性与稳定性，而且产生了重大经济、环境、社会效益，实现了稀土矿山原地浸矿工艺智能化，最终实现智能矿山。

附图说明

图1为具体实施方式中本发明的离子型稀土原地浸矿系统的控制原理图。

图2为具体实施方式中本发明的离子型稀土原地浸矿系统中注液区域及流量自动控制的控制原理图。

图3为具体实施方式中本发明的离子型稀土原地浸矿系统中服务器端的界面示意图。

图4为具体实施方式中使用本发明的离子型稀土原地浸矿系统进行离子型稀土原地浸矿的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。

参见图1，为本实施例中本发明的离子型稀土原地浸矿系统的控制原理图。

本发明的离子型稀土原地浸矿系统包括配液池及依次连通的集液沟、集液池、母液池、沉淀池，所述配液池通过输液管连通有注液管网络，所述输液管上设置有注液泵，所述集液池与母液池间相连的管道上设置有抽液泵，还包括感知系统、控制系统；所述感知系统包括工艺参数感知系统、流量感知系统，所述工艺参数感知系统包括设置在所述配液池内的NH₄ ⁺离子浓度监测传感器、第一在线pH计和第一液位计、设置在所述集液池内的第二在线pH计和第二液位计、设置在所述沉淀池内的第三在线pH计，所述流量感知系统包括设置在所述配液池与所述注液泵之间的第一在线电磁流量计、设置在所述母液池与所述沉淀池之间的第二在线电磁流量计；所述控制系统包括服务器、设置在所述注液管网络内各支管道上的在线电动调节球阀；所述感知系统、注液泵、抽液泵、在线电动调节球阀均与所述服务器电连接，所述服务器用于注液泵运行自动控制、注液区域及流量自动控制、集液池抽液泵运行自动控制。

本实施例中，所述第一液位计用于测量所述配液池的液位，并将测得的配液池液位数据传输给所述服务器；所述注液泵运行自动控制包括在配液池液位高于预设的配液池液位阈值时控制注液泵启动、在配液池液位低于预设的配液池液位阈值时控制注液泵关闭；

所述第二液位计用于测量所述集液池的液位，并将测得的集液池液位数据传输给所述服务器；所述集液池抽液泵运行自动控制包括在集液池液位高于预设的集液池液位阈值时控制抽液泵启动、在集液池液位低于预设的集液池液位阈值时控制抽液泵关闭；

所述第一在线电磁流量计、第二在线电磁流量计分别用于测量注液流量、浸出液流量，并将测得的注液流量、浸出液流量传输给所述服务器；所述服务器用于根据注液流量、浸出液流量分别计算注液量、浸出液量，存储并显示配液池液位数据、集液池液位数据、注液量、浸出液量；

所述注液区域及流量自动控制包括根据预先设计的注液方案控制各在线电动调节球阀的开关，以控制注液网络中的溶浸液流向和流量。

本实施例中，所述第二在线pH计用于测量所述集液池的溶液PH，并将测得的集液池溶液PH传输给所述服务器；所述注液泵运行自动控制包括根据集液池溶液PH计算回收母液中RE³⁺浓度并在RE³⁺浓度低于预设的RE³⁺浓度阈值时控制注液泵关闭。

本发明通过设置工艺参数感知系统与流量感知系统、在注液管网络内各支管道上设置在线电动调节球阀并设置服务器与感知系统、注液泵、抽液泵、在线电动调节球阀电连接，能够实时感知离子型稀土原地浸矿生产过程的各工艺参数，并根据配液池液位数据或集液池溶液PH实现注液泵运行自动控制、根据集液池液位数据实现集液池抽液泵运行自动控制、根据注液流量与浸出液流量数据监测注液量与浸出液量、根据预先设计的注液方案控制各在线电动调节球阀以实现注液区域及流量直接自动控制，提高了离子型稀土原地浸矿的浸出率与浸出效率，解决了现有技术中集液池和配液池水泵、注液顺序和注液区域等都由人工控制、操作导致的浸出率和浸出效率低下的技术问题。

本实施例中，本发明的离子型稀土原地浸矿系统还包括溶浸剂添加系统、第一pH调节剂添加系统、沉淀剂添加系统；当浸矿剂为氨系浸矿剂时，还包括第二PH调节剂添加系统，所述母液池与沉淀池之间连通有除杂池，所述工艺参数感知系统还包括设置在所述除杂池内的第四在线pH计；

所述溶浸剂添加系统包括溶浸剂自动计量称重装置、溶浸剂皮带输送装置，所述溶浸剂自动计量称重装置的出料口设置所述溶浸剂皮带输送装置的进料端上方，所述溶浸剂皮带输送装置的出料端位于所述配液池的进料口上方；所述第一pH调节剂添加系统包括通过第一pH调节剂添加管道与所述配液池的进液口连通的第一pH调节剂容器以及设置在所述第一pH调节剂添加管道上的第一pH调节剂流量计、第一pH调节剂调节阀；所述沉淀剂添加系统包括沉淀剂自动计量称重装置、沉淀剂皮带输送装置，所述沉淀剂自动计量称重装置的出料口设置所述沉淀剂皮带输送装置的进料端上方，所述沉淀剂皮带输送装置的出料端位于所述沉淀池的进料口上方；所述第二pH调节剂添加系统包括通过第二pH调节剂添加管道与所述除杂池的进液口连通的第二pH调节剂容器以及设置在所述第二pH调节剂添加管道上的第二pH调节剂流量计、第二pH调节剂调节阀；

所述溶浸剂自动计量称重装置、溶浸剂皮带输送装置的控制电机、第一pH调节剂流量计、第一pH调节剂调节阀、沉淀剂自动计量称重装置、沉淀剂皮带输送装置的控制电机、第二pH调节剂流量计、第二pH调节剂调节阀均与所述服务器电连接，所述服务器用于溶浸剂添加自动控制、第一pH调节剂添加自动控制、沉淀剂添加自动控制、第二pH调节剂添加自动控制。

其中，所述NH₄ ⁺离子浓度监测传感器用于测量所述配液池内的NH₄ ⁺离子浓度，并将测得的NH₄ ⁺离子浓度传输给所述服务器；所述溶浸剂添加自动控制包括根据NH₄ ⁺离子浓度判断配液池是否需要添加溶浸剂，在需要添加溶浸剂时计算需要添加溶浸剂的量，并控制所述溶浸剂自动计量称重装置称量对应量的溶浸剂给溶浸剂皮带输送装置，同时控制溶浸剂皮带输送装置的控制电机启动向配液池输送对应量的溶浸剂；

所述第一在线pH计用于测量所述配液池内溶液的PH，并将测得的配液池溶液PH数据传输给所述服务器；所述第一pH调节剂流量计用于测量所述第一pH调节剂添加管道内第一pH调节剂输送的流量，并将测得的第一pH调节剂流量数据传输给所述服务器；所述第一pH调节剂添加自动控制包括根据配液池溶液PH判断配液池是否需要添加第一pH调节剂，在需要添加第一pH调节剂时计算需要添加第一pH调节剂的量，并控制所述第一pH调节剂调节阀开启向配液池输送第一pH调节剂，根据第一pH调节剂流量数据计算输送第一pH调节剂的量，并在输送第一pH调节剂的量达到需要添加第一pH调节剂的量时控制第一pH调节剂调节阀关闭；

所述第三在线pH计用于测量所述沉淀池内溶液的PH，并将测得的沉淀池溶液PH数据传输给所述服务器；所述沉淀剂添加自动控制包括判断沉淀池溶液PH是否在稀土最佳沉淀区间，在沉淀池溶液PH不在稀土最佳沉淀区间时计算需要添加沉淀剂的量，并控制所述沉淀剂自动计量称重装置称量对应量的沉淀剂给沉淀剂皮带输送装置，同时控制沉淀剂皮带输送装置的控制电机启动向沉淀池输送对应量的沉淀剂；

所述第四在线pH计用于测量所述除杂池内溶液的PH，并将测得的除杂池溶液PH数据传输给所述服务器；所述第二pH调节剂流量计用于测量所述第二pH调节剂添加管道内第二pH调节剂输送的流量，并将测得的第二pH调节剂流量数据传输给所述服务器；所述第二pH调节剂添加自动控制包括根据除杂池溶液PH判断除杂池是否需要添加第二pH调节剂，在需要添加第二pH调节剂时计算需要添加第二pH调节剂的量，并控制所述第二pH调节剂调节阀开启向除杂池输送第二pH调节剂，根据第二pH调节剂流量数据计算输送第二pH调节剂的量，并在输送第二pH调节剂的量达到需要添加第二pH调节剂的量时控制第二pH调节剂调节阀关闭；

所述服务器还用于存储并显示配液池NH₄ ⁺离子浓度、配液池溶液PH、沉淀池溶液PH、除杂池溶液PH数据。

本发明通过设置溶浸剂添加系统、第一pH调节剂添加系统、沉淀剂添加系统、第二PH调节剂添加系统并将溶浸剂自动计量称重装置、溶浸剂皮带输送装置的控制电机、第一pH调节剂流量计、第一pH调节剂调节阀、沉淀剂自动计量称重装置、沉淀剂皮带输送装置的控制电机、第二pH调节剂流量计、第二pH调节剂调节阀均与服务器电连接，能够根据配液池NH₄ ⁺离子浓度、配液池溶液PH、沉淀池溶液PH、除杂池溶液PH自动精准计算是否需要添加溶浸剂、第一pH调节剂、沉淀剂、第二pH调节剂及添加量，并控制对应的添加系统自动添加对应量的物质，实现溶浸剂添加自动控制、第一pH调节剂添加自动控制、沉淀剂添加自动控制、第二pH调节剂添加自动控制，提升了溶浸剂、沉淀剂、pH调节剂添加的精度与效率，进一步提高了离子型稀土原地浸矿的浸出率与浸出效率，解决了现有技术中人工粗略计算添加溶浸剂、沉淀剂、pH调节剂导致的浸出率与浸出效率低下的技术问题。

本实施例中，所述感知系统还包括矿区环境参数感知系统，所述矿区环境参数感知系统包括设置在离子型稀土原地浸矿采场内坡体、坡脚、农田、矿区周边的监测井，所述监测井内设置有第一水位计、第五在线pH计、氨氮浓度监测传感器。

其中，所述第一水位计、第五在线pH计、氨氮浓度监测传感器分别用于测量矿区环境的水位、PH、氨氮浓度，并将测得的矿区环境的水位、PH、氨氮浓度数据传输给服务器；所述服务器用于存储并显示矿区环境的水位、PH、氨氮浓度数据。

本发明通过设置矿区环境参数感知系统并将其与服务器电连接，能够实时监测矿区环境的水位、PH、氨氮浓度数据，辅助研究人员决策，提升离子型稀土原地浸矿的环保性、安全性与稳定性。

本实施例中，所述感知系统还包括滑坡参数感知系统，所述滑坡参数感知系统包括设置在离子型稀土原地浸矿采场坡面上的坡面位移计、坡顶的雨量计以及坡体内部孔内的测斜仪、土压计、第二水位计；当坡面出现裂缝时，所述滑坡参数感知系统还包括设置在坡面裂缝处的裂缝计。

其中，所述坡面位移计、雨量计、裂缝计、测斜仪、土压计、第二水位计分别用于测量并传输对应位置处的坡面位移、降雨量、裂缝宽度、坡体斜度、坡内土压、坡内水位数据给所述服务器；所述注液区域及流量自动控制还包括以预警参数为输入、边坡稳定性预警等级为输出构建边坡稳定性预警模型，将实测的各预警参数输入所述边坡稳定性预警模型以计算边坡稳定性预警等级，并根据边坡稳定性预警等级或坡体斜度控制各在线电动调节球阀的开关以控制注液量；其中，所述预警参数包括坡面位移、坡内土压、坡内水位、3h降雨量、日注液量。本实施例中，边坡稳定性预警模型参见现有技术中的论文([1]王丹,饶运章,石亮,等.基于熵权的离子型稀土原地浸矿滑坡综合预警[J].有色金属科学与工程,2021,12(3):7.)。

本发明通过设置滑坡参数感知系统并将其与服务器电连接，能够实时监测滑坡判断相关的坡面位移、降雨量、裂缝宽度、坡体斜度、坡内土压、坡内水位数据，并根据构建的边坡稳定性预警模型实时计算边坡稳定性预警等级，根据边坡稳定性预警等级或坡体斜度控制各在线电动调节球阀的开关以控制注液量，实现注液区域及流量反馈自动控制，能够防止山体滑坡，提高坡体稳定性，提高离子型稀土原地浸矿的安全性与稳定性。

参见图2，为本实施例中本发明的离子型稀土原地浸矿系统中注液区域及流量自动控制的控制原理图。本发明可以直接控制注液区域及流量，也可以根据滑坡参数感知系统反馈的数据进行反馈控制，灵活性较高。

本实施例中，所述感知系统还包括设置在离子型稀土原地浸矿采场及车间的工业视频感知系统；所述工业视频感知系统用于采集采场及车间的实时视频，并将获得的视频数据传输给所述服务器；所述服务器用于存储并显示所述视频数据。

本发明通过在离子型稀土原地浸矿采场及车间设置工业视频感知系统并将其与服务器电连接，能够实现采场及车间的实时视频监控，提高离子型稀土原地浸矿的安全性与稳定性。

本实施例中，服务器端的界面示意图如图3所示；使用本发明的离子型稀土原地浸矿系统进行离子型稀土原地浸矿的流程图如图4所示。本发明通过设置感知系统、控制系统，能够实时监测离子型稀土原地浸矿生产过程各项参数及其变化，并自动反馈、远程在线控制各设备以控制各生产参数，实现原地浸矿从注液到收液全流程的远程在线智能控制，大大提高了离子型稀土原地浸矿的浸出率、浸出效率及环保性、安全性与稳定性，而且产生了重大经济、环境、社会效益，实现了稀土矿山原地浸矿工艺智能化，最终实现智能矿山。

显然，上述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种离子型稀土原地浸矿系统，包括配液池及依次连通的集液沟、集液池、母液池、沉淀池，所述配液池通过输液管连通有注液管网络，所述输液管上设置有注液泵，所述集液池与母液池间相连的管道上设置有抽液泵，其特征在于，还包括感知系统、控制系统；所述感知系统包括工艺参数感知系统、流量感知系统，所述工艺参数感知系统包括设置在所述配液池内的

离子浓度监测传感器、第一在线pH计和第一液位计、设置在所述集液池内的第二在线pH计和第二液位计、设置在所述沉淀池内的第三在线pH计，所述流量感知系统包括设置在所述配液池与所述注液泵之间的第一在线电磁流量计、设置在所述母液池与所述沉淀池之间的第二在线电磁流量计；所述控制系统包括服务器、设置在所述注液管网络内各支管道上的在线电动调节球阀；所述感知系统、注液泵、抽液泵、在线电动调节球阀均与所述服务器电连接，所述服务器用于注液泵运行自动控制、注液区域及流量自动控制、集液池抽液泵运行自动控制。

2.根据权利要求1所述的离子型稀土原地浸矿系统，其特征在于，所述第一液位计用于测量所述配液池的液位，并将测得的配液池液位数据传输给所述服务器；所述注液泵运行自动控制包括在配液池液位高于预设的配液池液位阈值时控制注液泵启动、在配液池液位低于预设的配液池液位阈值时控制注液泵关闭；

所述第二液位计用于测量所述集液池的液位，并将测得的集液池液位数据传输给所述服务器；所述集液池抽液泵运行自动控制包括在集液池液位高于预设的集液池液位阈值时控制抽液泵启动、在集液池液位低于预设的集液池液位阈值时控制抽液泵关闭；

所述第一在线电磁流量计、第二在线电磁流量计分别用于测量注液流量、浸出液流量，并将测得的注液流量、浸出液流量传输给所述服务器；所述服务器用于根据注液流量、浸出液流量分别计算注液量、浸出液量，存储并显示配液池液位数据、集液池液位数据、注液量、浸出液量；

所述注液区域及流量自动控制包括根据预先设计的注液方案控制各在线电动调节球阀的开关，以控制注液网络中的溶浸液流向和流量。

3.根据权利要求1所述的离子型稀土原地浸矿系统，其特征在于，所述第二在线pH计用于测量所述集液池的溶液PH，并将测得的集液池溶液PH传输给所述服务器；所述注液泵运行自动控制包括根据集液池溶液PH计算回收母液中RE³⁺浓度并在RE³⁺浓度低于预设的RE³⁺浓度阈值时控制注液泵关闭。

4.根据权利要求1所述的离子型稀土原地浸矿系统，其特征在于，包括溶浸剂添加系统、第一pH调节剂添加系统、沉淀剂添加系统；当浸矿剂为氨系浸矿剂时，还包括第二PH调节剂添加系统，所述母液池与沉淀池之间连通有除杂池，所述工艺参数感知系统还包括设置在所述除杂池内的第四在线pH计；

所述溶浸剂添加系统包括溶浸剂自动计量称重装置、溶浸剂皮带输送装置，所述溶浸剂自动计量称重装置的出料口设置所述溶浸剂皮带输送装置的进料端上方，所述溶浸剂皮带输送装置的出料端位于所述配液池的进料口上方；所述第一pH调节剂添加系统包括通过第一pH调节剂添加管道与所述配液池的进液口连通的第一pH调节剂容器以及设置在所述第一pH调节剂添加管道上的第一pH调节剂流量计、第一pH调节剂调节阀；所述沉淀剂添加系统包括沉淀剂自动计量称重装置、沉淀剂皮带输送装置，所述沉淀剂自动计量称重装置的出料口设置所述沉淀剂皮带输送装置的进料端上方，所述沉淀剂皮带输送装置的出料端位于所述沉淀池的进料口上方；所述第二pH调节剂添加系统包括通过第二pH调节剂添加管道与所述除杂池的进液口连通的第二pH调节剂容器以及设置在所述第二pH调节剂添加管道上的第二pH调节剂流量计、第二pH调节剂调节阀；

所述溶浸剂自动计量称重装置、溶浸剂皮带输送装置的控制电机、第一pH调节剂流量计、第一pH调节剂调节阀、沉淀剂自动计量称重装置、沉淀剂皮带输送装置的控制电机、第二pH调节剂流量计、第二pH调节剂调节阀均与所述服务器电连接，所述服务器用于溶浸剂添加自动控制、第一pH调节剂添加自动控制、沉淀剂添加自动控制、第二pH调节剂添加自动控制。

5.根据权利要求4所述的离子型稀土原地浸矿系统，其特征在于，所述

离子浓度监测传感器用于测量所述配液池内的/>

离子浓度，并将测得的/>

离子浓度传输给所述服务器；所述溶浸剂添加自动控制包括根据/>

离子浓度判断配液池是否需要添加溶浸剂，在需要添加溶浸剂时计算需要添加溶浸剂的量，并控制所述溶浸剂自动计量称重装置称量对应量的溶浸剂给溶浸剂皮带输送装置，同时控制溶浸剂皮带输送装置的控制电机启动向配液池输送对应量的溶浸剂；

所述第一在线pH计用于测量所述配液池内溶液的PH，并将测得的配液池溶液PH数据传输给所述服务器；所述第一pH调节剂流量计用于测量所述第一pH调节剂添加管道内第一pH调节剂输送的流量，并将测得的第一pH调节剂流量数据传输给所述服务器；所述第一pH调节剂添加自动控制包括根据配液池溶液PH判断配液池是否需要添加第一pH调节剂，在需要添加第一pH调节剂时计算需要添加第一pH调节剂的量，并控制所述第一pH调节剂调节阀开启向配液池输送第一pH调节剂，根据第一pH调节剂流量数据计算输送第一pH调节剂的量，并在输送第一pH调节剂的量达到需要添加第一pH调节剂的量时控制第一pH调节剂调节阀关闭；

所述第三在线pH计用于测量所述沉淀池内溶液的PH，并将测得的沉淀池溶液PH数据传输给所述服务器；所述沉淀剂添加自动控制包括判断沉淀池溶液PH是否在稀土最佳沉淀区间，在沉淀池溶液PH不在稀土最佳沉淀区间时计算需要添加沉淀剂的量，并控制所述沉淀剂自动计量称重装置称量对应量的沉淀剂给沉淀剂皮带输送装置，同时控制沉淀剂皮带输送装置的控制电机启动向沉淀池输送对应量的沉淀剂；

所述第四在线pH计用于测量所述除杂池内溶液的PH，并将测得的除杂池溶液PH数据传输给所述服务器；所述第二pH调节剂流量计用于测量所述第二pH调节剂添加管道内第二pH调节剂输送的流量，并将测得的第二pH调节剂流量数据传输给所述服务器；所述第二pH调节剂添加自动控制包括根据除杂池溶液PH判断除杂池是否需要添加第二pH调节剂，在需要添加第二pH调节剂时计算需要添加第二pH调节剂的量，并控制所述第二pH调节剂调节阀开启向除杂池输送第二pH调节剂，根据第二pH调节剂流量数据计算输送第二pH调节剂的量，并在输送第二pH调节剂的量达到需要添加第二pH调节剂的量时控制第二pH调节剂调节阀关闭；

所述服务器还用于存储并显示配液池

离子浓度、配液池溶液PH、沉淀池溶液PH、除杂池溶液PH数据。

6.根据权利要求1所述的离子型稀土原地浸矿系统，其特征在于，所述感知系统还包括矿区环境参数感知系统，所述矿区环境参数感知系统包括设置在离子型稀土原地浸矿采场内坡体、坡脚、农田、矿区周边的监测井，所述监测井内设置有第一水位计、第五在线pH计、氨氮浓度监测传感器。

7.根据权利要求6所述的离子型稀土原地浸矿系统，其特征在于，所述第一水位计、第五在线pH计、氨氮浓度监测传感器分别用于测量矿区环境的水位、PH、氨氮浓度，并将测得的矿区环境的水位、PH、氨氮浓度数据传输给服务器；所述服务器用于存储并显示矿区环境的水位、PH、氨氮浓度数据。

8.根据权利要求1所述的离子型稀土原地浸矿系统，其特征在于，所述感知系统还包括滑坡参数感知系统，所述滑坡参数感知系统包括设置在离子型稀土原地浸矿采场坡面上的坡面位移计、坡顶的雨量计以及坡体内部孔内的测斜仪、土压计、第二水位计；当坡面出现裂缝时，所述滑坡参数感知系统还包括设置在坡面裂缝处的裂缝计。

9.根据权利要求8所述的离子型稀土原地浸矿系统，其特征在于，所述坡面位移计、雨量计、裂缝计、测斜仪、土压计、第二水位计分别用于测量并传输对应位置处的坡面位移、降雨量、裂缝宽度、坡体斜度、坡内土压、坡内水位数据给所述服务器；所述注液区域及流量自动控制还包括以预警参数为输入、边坡稳定性预警等级为输出构建边坡稳定性预警模型，将实测的各预警参数输入所述边坡稳定性预警模型以计算边坡稳定性预警等级，并根据边坡稳定性预警等级或坡体斜度控制各在线电动调节球阀的开关以控制注液量；其中，所述预警参数包括坡面位移、坡内土压、坡内水位、3h降雨量、日注液量。

10.根据权利要求1所述的离子型稀土原地浸矿系统，其特征在于，所述感知系统还包括设置在离子型稀土原地浸矿采场及车间的工业视频感知系统；所述工业视频感知系统用于采集采场及车间的实时视频，并将获得的视频数据传输给所述服务器；所述服务器用于存储并显示所述视频数据。

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