KR101407349B1 - 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법 - Google Patents

Abstract

이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법은, 광체의 공간적 분포, 상기 광체의 두께 편차, 광석토의 투과성뿐 아니라 액 회수 시스템의 공정배치에 따라, 간격을 두고 분포된 얕은 주액정 및 깊은 주액정을 가진 주액 네트워크를 구성하고; 주액 공정에서, 우선 침출제를 상기 얕은 주액정 내에 투입한 후, 침출제를 상기 깊은 주액정 내에 투입하고, 마지막으로 정수를 상기 얕은 주액정 및 상기 깊은 주액정에 공동으로 투입하는 것을 특징으로 한다.
본 현장 침출 및 액 추출 방법은 높은 희토 광물-침출률, 높은 모액 농도, 광석토의 적은 희토 모액 잔류량, 광물 침출제의 적은 단위 소비량, 간단한 작업, 광범위한 적용, 그리고 뛰어난 환경 보호 효과의 특징을 갖는다.
추가적으로 본 발명은 또한 광물 침출의 사각지대를 제거하고, 주액방법에서 비탈의 안정도를 증가시키며, 광물 침출제의 유동 방향, 유동 속도, 그리고 주액 세기를 조절할 수 있다.

Description

이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법{A liquid injection process for in-situ leaching and extracting ion-adsorption type rare earth}

본 발명은 현장 침출(in-situ leaching) 및 추출(extracting)을 위한 주액(注液)방법에 관한 것으로, 특히 이온 흡착형 희토(稀土 ; rare earth)의 현장 침출 및 채굴 분야에 관한 것이다.

본 명세서에서 "정수(頂水 ; pushing water)"란 용어는, "침출제(leaching agent)"가 광석 함유 산체(mountain body)에 투입되어 상기 "침출" 공정이 완료된 후, 일정 비율(고액비)에 따라 조절된 "산업용 대체액(industrial replacing liquid)"이 "주액정(注液井 ; injection well)"으로부터 상기 산체에 지속적으로 투입되는 것을 의미한다.

"정수"의 영향하에서, "이온 교환" 희토가 모이게 된다.

얻어낸 상기 희토와, 이전에 투입되어 "이온 교환" 완료되었거나 그렇지 않은 침출액의 일부는 상기 이온 교환 희토를 포함하는 모액(mother liquid)을 형성한다.

한마디로, 침출제에 의해 상기 침출 공정이 완료되는 동안, "상청액(supernatant liquid)" 또는 깨끗한 물에 의해 상기 주액 공정이 종료된다.

상기 정수는, 상기 광체(ore body)로부터 교환되어 나오거나 또는 그렇지 않은 상기 희토를 포함하고 있는 상기 광체 내에서, 상기 침출액을 대체하거나 "짜내는 데" 사용된다.

"둥지 같은 광체", "볼록-오목 렌즈 같은 광체", 그리고 "층상(stratiform) 같은 광체"란 용어는 광체의 공간적인 분포 특성을 시각적으로 표현하는 데 사용된다.

"둥지 같은 광체"란 단어가 이와 같이 사용되고 있음을 인터넷에서 찾아볼 수 있다.

이 단어는 광체의 공간적 분포가 복잡하다는 것을 의미하며, 단일 광석 함유 산더미 내에 여러 작은 광체들이 존재하기 때문이다.

종래에, 지질공학에서의 주액방법은 주로 정압이 사용된다.

상기 정압 주액의 시행을 위하여, 손으로 파낸(hand-dug) 원형 정(hand-dug circular well)이 주액정으로 채택된다.

우선, 약 0.6~0.8m 직경과, 상기 광석 함유 형성물 아래 0.5m의 바닥과, 그리고 3m×3m의 정 간격을 갖은 원형 주액정을 수공으로 파기 위하여 삽과 같은 공구를 사용할 필요가 있다.(일반적인 경우, 노동력이 주액정의 시공에 필요하다)

상기 원형 정 사이 중간 부분에서의 주액 사각지대(injection blind area)를 줄이기 위하여, 삽을 이용하여 광석층(ore bed)을 통과하는 길이×폭 = 0.5m×0.5m(또는 0.5m 직경)의 주액정을 판다.

침출 및 추출 공정에서, 우선 침출제를 상기 원형 정 내에 투입하고, 상기 사각지대를 제거하기 위하여 상기 광석층에 도달하는 상기 주액정 내에 상기 침출제를 투입하며, 마지막으로 상기 광석 블록이 완전히 처리될 때까지 상기 정 내에 정수를 투입하는 것이 요구된다.

상기 종래 기술은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다:

첫째, 상기 주입 일련 공정은 불합리하다.

종래에는, 메인 광체에 먼저 주입된 후, 사각지대를 제거하기 위하여 상기 광석층에 달하는 상기 주액정에 주입된다.

이러한 경우, 너무 낮은 모액 농도와 최종 모액을 얻기 위한 너무 긴 시간으로 인해, 상기 주입 방법은 쓸모 없어져 버릴 것이다.

더욱이, 모든 광석 블록을 처리하기 위한 비용 및 시간이 어느 사이엔가 증가하게 된다.

둘째, 이력(history)으로 인한 심각한 미세 균열(little crack)이 존재한다.

이러한 미세 균열들은 분명히 점토 광물로 채워지기 때문에, 희토 이온과 교환하기 위한 상기 침출제가 이들 미세 균열 아래 위치까지 도달하지 못하게 되어, 희토 침출의 효과가 감소된다.

셋째, 이온 흡착형 희토의 특별한 광물화 메커니즘으로 인하여, 수직 방향으로 큰 투과성 차이가 존재한다.

그 결과, 주액방법에서, 실질적인 수평 방향으로 주입 세기를 조절하기가 매우 어렵다.

게다가, 상기 광석 토양 구조 및 투과성이 위치마다 항상 다르기 때문에, 상기 주입 공정에 어려움이 따르고, 경사 안정도는 생산의 일반 공정을 유지하기 어렵게 하는 예를 들어, 산사태를 쉽게 발생시키는 문제가 된다.

넷째, 종래에는 상기 액 수집 시스템을 편성하기 어려웠으며, 이는 다시 말해, 상기 투입량을 수동으로 조절하기 어려웠다.

다섯째, 종래에는 낮은 투과성을 가진 복잡한 "둥지 같은 광체" 및 깊은 매장 깊이의 상기 광체 내에서 작업하는 것을 받아들이기 어려워, 이러한 자원은 상기 현장 침출 기술을 통해 활용될 수 없었다.

여섯째, 종래에는 상기 침출제의 유동 방향, 유동 속도, 그리고 주입 세기에 대한 효과적인 조절을 숙달하기 어려웠다.

추가적으로, 모든 광석 블록을 활용한 후, 많은 침출제 및 불완전한 희토 모액이 상기 산체 내에 여전히 함유되어 있다.

시간이 흐름에 따라, 이들은 서서히 지하수로 침투하여, 주요 환경 오염으로 이어진다.

본 발명의 목적은 높은 희토 침출 속도로 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법을 제공하기 위한 것으로, 상기 현장 침출 및 추출 방법은 광체 내의 모액 잔류량을 줄일 수 있어 환경 오염을 저감시키고; 높은 모액 농도를 통해 광물 침출제의 단위 소모량이 적으며; 간단한 작업, 광범위한 적용, 그리고 뛰어난 환경 보호 효과를 지닌다.

본 발명은 광물 침출 시 사각지대를 제거할 수 있으며, 주액 공정 시 비탈의 낮은 안정도를 방지할 수 있고, 상기 광물 침출제의 유동 방향 및 유동 속도와 상기 주액 세기를 조절할 수 있을 뿐 아니라, 상기 주입 시스템과 상기 액 회수 시스템 사이에 편성할 수 있으므로, 본 발명은 깊이 매장된 광체, 낮은 투과성을 가진 광체뿐만 아니라 "둥지 같은 광체"를 현장 침출하는 데에도 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명은 일정 간격으로 분포된 얕은 주액정 및 깊은 주액정으로 주액 네트워크를 구성하되, 상기 얕은 주액정은 주로 정압으로 투입되며, 상기 깊은 주액정은 밀폐 상태로 투입되어 중간 깊이에서 주입되고; 만약 상기 광체의 투과성이 매우 좋다면, 상기 깊은 주액정은 가압 주입되기 이전에 더 이상 밀폐될 수 없으며; 주입 절차에서, 우선 침출제를 상기 얕은 주액정 내에 투입한 후, 상기 침출제를 상기 깊은 주액정 내에 투입하고; 침출이 완료되었을 때, 정수를 상기 얕은 주액정 및 상기 깊은 주액정에 공동으로 투입하여, 상기 광체의 두께 편차와, 수문학적, 환경적, 그리고 지질학적 조건뿐만 아니라 액 회수 시스템의 배치에 따르는 것을 특징으로 하는, 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 광체의 공간적 분포, 상기 광체 두께의 편차, 광석토(ore earth)의 투과성뿐 아니라 액 회수 시스템의 공정배치에 따라, 얕은 주액정과 깊은 주액정의 간격 분포를 가진 상기 주입 네트워크를 구성하는 것이 가능해진다.

상기 광체 두께(주로 "둥지 같은 광체")의 편차뿐 아니라 액 회수 시스템의 배치에 따라, 얕은 주액정, 중간 깊이의 주액정, 그리고 깊은 주액정이 교번적으로 마련되는 주입 네트워크를 구성하는 것 또한 가능해진다.

인류관(引流管 ; drainage pipe)을 통하여, 상기 얕은 주액정 및 상기 깊은 주액정은 볼 밸브 스위치, 분기관(diversion conduit), 그리고 주액 메인 배관으로 상호 연결되어, 주액 관로 시스템을 형성한다.

일반적으로, 상기 주입 네트워크에서 인접한 두 주액정 사이 간격은 2.5×2.5m이다.

만약, 상기 광석토가 중간 굵기 모래 구조라면, 상기 간격은 3×3m가 될 수 있다.

만약, 상기 광석토가 주로 점토 및 고운 모래로 이루어진다면, 상기 간격은 2×2m가 될 수 있다.

상기 얕은 주액정은 30~40cm의 직경과 상기 광석 함유 형성물 아래 1~2m의 바닥을 가지며, 상기 침출제가 상기 얕은 주액정의 바닥으로 흐르도록 1~1.5inch(3.3cm~5cm) 직경의 PVC 파이프가 사용되고, 정압으로 투입되는 상기 얕은 주액정에 붕괴 방지 처리(anti-collapse treatment)가 된다.

상기 얕은 주액정의 시공에, 특별한 뤼양(Luoyang) 삽이 시공 공구로 채택된다.

상기 뤼양 삽은 길이 25~35cm, 직경 20~30cm, 그리고 두께 1.5~3mm의 스테인레스 스틸 튜브 또는, 이에 상응하도록 확장된 면적 및 두께를 가진 스테인레스 스틸 시트로 제작된 원기둥이다.

이러한 원기둥의 바닥은 강성(rigidity)과 인성(toughness)을 지닌 톱날형 재료로 용접된다.

상기 뤼양 삽을 사용함으로써, 시공을 위해 상기 주액정 안에 누군가 들어갈 필요는 없다.

밀폐 가압 주입되는 상기 깊은 주액정은 약 10~12cm의 직경을 갖는다.

자원 탐사 공구(뤼양 삽과 같은)가 그 시공에 사용된다.

상기 깊은 정의 바닥은 일반적으로 액 회수 공정제어면 위 4.5~5.5m이거나, 상기 깊은 주액정의 깊이는 다음의 수식에 따라 결정될 수 있다:

상기 깊은 주액정에서 상기 광석 두께 + (상기 깊은 주액정에서 공정제어면의 깊이 - 상기 깊은 주액정에서 상기 광석 두께) × 55% ≤ 상기 깊은 주액정의 깊이 ≤ 상기 깊은 주액정에서 상기 광석 두께 + (상기 깊은 주액정에서 공정제어면의 깊이 - 상기 깊은 주액정에서 상기 광석 두께) × 75%.

상기 깊은 정의 깊이는 광석토의 투과성에 따라 결정되며, 이는 다시 말해, 광석토의 투과성이 낮을수록 상기 깊이의 값은 커지며; 반대로 투과성이 좋을수록 상기 깊이의 값은 작아진다.

조감도(bird view)에서, 상기 깊은 정은 액 회수 갱도(roadway)에 가능한 한 가깝게 도달하게 될 것이다.

상기 깊은 주액정의 주액, 채움, 그리고 밀폐는 다음과 같다;

주입을 목적으로, 6~8centi(즉 2~3cm) 직경의 PVC 파이프가 상기 침출제를 상기 깊은 주액정의 중간/하부로 흘러내리도록 하는데 사용된다.

상기 깊은 주액정을 채우기에 좋은 투과성을 지닌 국부적으로 얻은 고운 모래 또는 굵은 모래 또는 기타 물질을 채택한다.

채운 양에 따라, 원칙적으로, 상기 얕은 정의 바닥에 상응하는 높이 또는 동일 높이까지 상기 깊은 주액정을 채울 필요가 있다.

만약 위의 적절한 충진재가 충분하지 않으면, 상기 충진재는 PVC 파이프의 구멍 부분에서 적어도 1m 위의 표면까지 채워질 수 있고, 상기 표면으로부터 상기 광체 표면까지 남은 공간은 다져지고 광석토로 채워질 것이다.

게다가, 밀봉층(sealing layer)을 형성하기 위하여, 20~30cm의 층을 채우기 위해 희석 시멘트와 모래 슬러리를 사용한다.

투과성이 낮은 경우에는, 밀봉 시간이 적절하게 조절될 수 있다.

투과성이 좋은 경우에는, 상기 채움과 기밀이 더 이상 사용되지 않을 것이다.

상기 깊은 주액정을 위한 인류관은 다음의 구조를 갖는다;

상기 인류관의 하부에 25~35cm 간격으로 다수의 구멍을 형성하고, 이 구멍은 몇몇 열(row)로 나뉘어진다.

상기 인류관의 중간/하부가 막히는 것을 방지하기 위해, 구멍이 형성된 상기 인류관의 하부는 막힘 방지 처리가 된다.

투과성이 좋은 경우에는, 상기 인류관의 하부에 구멍을 형성할 필요는 없을 것이며, 그대로 막힘 방지 처리가 된다.

중간 깊이의 상기 주액정의 깊이는 일반적으로 다음의 수식에 따라 결정된다;

중간 깊이의 상기 주액정의 깊이 = (깊은 정의 깊이 - 인접한 얕은 정의 깊이)/2 + 인접한 얕은 정의 깊이).

보다 일반적인 경우에는, 중간 깊이의 상기 주액정의 깊이는 다음의 수식에 따라 결정될 수 있다;

중간 깊이의 상기 주액정에서 상기 광석 두께 + (중간 깊이의 상기 주액정에서 상기 공정제어면의 깊이 - 중간 깊이의 상기 주액정에서 상기 광석 두께) × 40% ≤ 중간 깊이의 상기 주액정의 깊이 ≤ 중간 깊이의 상기 주액정에서 상기 광석 두께 + (중간 깊이의 상기 주액정에서 상기 공정제어면의 깊이 - 중간 깊이의 상기 주액정에서 상기 광석 두께) × 60%.

상기 수식에서, 중간 깊이의 상기 주액정의 깊이는 광석토의 투과성에 따라 결정되며, 다시 말해, 투과성이 낮을수록 상기 수치는 커지며, 반대로 투과성이 좋을수록 상기 수치는 작아진다.

중간 깊이의 상기 주액정은 "둥지 같은 광체"를 현장 침출하는데 주로 사용된다.

상기 "둥지 같은 광체"에서, 중간 깊이의 상기 주액정은 본 주액방법에서 광체 내의 상기 침출제 및 상기 모액의 유동 속도 및 유동 방향을 조절하는 데 사용된다.

바람직하게는, 상기 깊은 주액정은 밀폐 상태로 중간 깊이에서 가압 주입되어, 밀폐 주액 관로 시스템을 형성한다.

바람직하게는, 광석토의 투과성이 좋은 경우에, 상기 깊은 주액정은 더 이상 밀폐되지 않고 가압 주입되며, 그렇지만 상기 깊은 정과 상기 얕은 정을 형성할 필요가 있다.

바람직하게는, 상기 깊은 주액정은 고운 모래 또는 굵은 모래로 채워지고, 주입 압력은 중간 깊이에서 형성된다.

바람직하게는, 상기 얕은 주액정이 정압으로 주입될 때, 상기 광체 내의 모액의 정점이 상기 깊은 주액정에서 광체의 절반 깊이 밑으로 이동하도록 하기 위하여, 상기 얕은 주액정의 주입을 중지하고, 상기 깊은 주액정에서 높은 압력으로 주입을 시작한다.

상기 침출이 종료되면, 상기 광석 블록이 완전히 처리될 때까지, 상기 얕은 주액정과 상기 깊은 주액정에 동시에 정수를 주입한다.

바람직하게는, 상기 깊은 주액정에 대해, 2~3cm 직경의 PVC 파이프가 인류관으로 사용되며, 이는 상기 깊은 정의 바닥에 그대로 삽입된다.

상기 인류관의 하부에는, 25~35cm 간격으로 몇몇 구멍이 배치되고, 이들 구멍은 몇몇 열로 나뉘어진다.

상기 인류관의 하부는 막힘 방지 처리된 구멍을 갖는다.

광석 형성물의 투과성이 충분히 좋다면, 상기 인류관의 하부에 구멍을 형성하지 않고, 상기 막힘 방지 처리는 상기 인류관 하부의 파이프 오리피스에 직접 제공될 수 있다.

바람직하게는, 상기 얕은 주액정은 3.3cm~5cm 직경의 PVC 파이프를 사용하여 흘러내리며, 붕괴 방지 처리가 제공된다.

바람직하게는, 상기 얕은 주액정은 특별한 뤼양 삽을 사용하여 형성되고, 이는 길이 25~35cm, 직경 20~30cm, 그리고 두께 1.5~3mm의 스테인레스 스틸 튜브 또는, 이에 상응하도록 확장된 면적 및 두께를 가진 스테인레스 스틸 시트로 제작된 원기둥이다.

이러한 원기둥의 바닥은 강성과 인성을 지닌 톱날형 재료로 용접된다.

상기 깊은 주액정은 10~12cm 직경의 뤼양 삽을 이용하여 파낸다.

본 발명에 있어서, 깊은 주액정과 얕은 주액정이 교번적으로 분포되어, 상기 침출제가 상기 광체 내에 효과적으로 침투할 수 있도록 한다.

광체의 수직 방향 투과성 차이, 상기 광체의 미세 균열, 횡방향 침투, 광체 그 자체의 모세관 현상, 그리고 침출제의 표면 장력과 같은 몇몇 인자는 상기 침출제의 유효성에 나쁜 영향을 끼친다.

본 발명은 상기 침출제에 이러한 나쁜 영향을 감소시킬 것이며, 상기 침출제 이온이 상기 광석토에 의해 교환되는 것을 효과적으로 방지하여 상기 침출제가 낭비되는 것을 예방함으로써, 희토의 침출 속도를 향상시키고, 상기 광석토 내에 희토 모액의 잔류량을 감소시키며, 따라서 환경 오염을 저감시킨다.

일 실시예에 있어서, 상기 얕은 주액정의 액 수준은 상기 광체 위 1m이다(만약 상기 얕은 주액정이 2m의 상기 광석층에 침투한다면, 상기 액 수준 깊이는 상기 얕은 주액정의 바닥 위 3m이다).

우선 사각지대에 주입함에 따라, 사각지대를 대부분 제거하는 것이 가능해진다.

본 발명은 주입 세기를 동등하게 하고, 인접한 침출 위치 사이 거리를 짧게 하며, 모액을 얻기 위한 시간을 단축시키며, 상기 얕은 주액정으로부터 상기 깊은 주액정으로 및 상기 깊은 주액정으로부터 공정제어면으로의 압력 구배를 증가시키며, 침출제의 유동 속도를 증가시키고, 경사 안정도를 증가시키는 것이 가능하다.

상기 깊은 주액정을 사용하여 상기 침출제의 유동 방향을 제어하고 상기 침출제의 침출 위치를 변경하는 것에 의해, 본 발명은 희토의 모액 농도를 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 더 이상 특정 수문지질학적(hydrogeological) 조건에 의해 제한되지 않고, 주입 세기를 수동으로 조절하는 것이 가능해진다.

더욱이, 수평 방향 주입 세기, 모든 종류의 광체에 친숙한 적용과, 그리고 단순한 조작으로, 본 발명은 낮은 투과성을 지닌 모든 광체에 사용될 수 있다.

특히, 본 발명은 종래에 일반적으로 취급하기 어렵다고 간주되던 화산응회암 광체, 낮은 투과성을 지닌 광석토, "둥지 같은 광체", 그리고 깊게 매장된 광체로부터 이온 흡착형 희토를 현장 침출하는 데 이용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 유익한 효과가 있다:

1) 광석토에 의해 교환되는 침출제 이온이 감소하고, 침출제의 낭비를 방지하며, 희토 침출 속도가 향상되고, 상기 광석토 내에 희토 모액의 잔류량이 감소되며, 환경 오염이 감소되며, 희토의 회수율이 증가한다;

2) 우선 상기 사각지대에 주입하여 침출 사각지대를 제거할 수 있다;

3) 상기 주입 세기가 동등해져, 현장 침출 경사 안정도를 증가시킬 수 있다;

4) 상기 광석토의 투과성이 수동적으로 변경될 수 있고; 간단한 조작을 통해 이온 흡착형 희토의 현장 침출을 제어할 수 있어, 현장 침출방법 및 기술이 광범위하게 이용될 수 있다;

5) 침출방법에서 모액의 농도가 증가한다.

원료의 단위 소모량이 적게 유지될 수 있으며, 이는 주로 다음의 세 측면으로 구현된다.

첫째, 주입 세기가 동등해지므로 침출 효과가 보다 향상되며, 상기 침출제가 보다 활동적이다.

둘째, 깊은 주액정과 얕은 주액정을 통해 보다 많은 모액과 보다 많은 희토가 회수되어, 광석토 내에 모액 잔류량이 감소될 수 있다.

셋째, 상기 침출제의 유동 속도가 가속되기 때문에, 보다 적은 침출제가 기타 외부 이온에 의해 교환되며; 주입 세기가 조절될 수 있고 액 회수 시스템과의 소통이 개선되기 때문에, 모액의 회수율이 증가한다.

도 1은 종래 기술에 따른 주액정을 지닌 채굴 지역을 도시하는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 얕은 주액정과 깊은 주액정을 지닌 채굴 지역을 도시하는 단면도,
도 3은 도 2에 있어서 얕은 주액정을 도시하는 도,
도 4는 도 2에 있어서 깊은 주액정을 도시하는 도,
도 5는 도 2에 있어서 깊은 주액정을 대한 인류관 구조를 도시하는 도,
도 6은 얕은 주액정을 파기 위한 공구를 도시하는 단면도.

첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다:

도 2에 도시한 바와 같이, 광체의 공간적 분포, 광체 두께의 편차, 광석토의 투과성 뿐 아니라 액 회수 시스템의 공정배치에 따라, 특별한 뤼양 삽을 이용하여 정압의 얕은 주액정(5)을 구성하고, 일반적인 뤼양 삽을 이용하여 밀폐 가압 깊은 주액정(6)을 구성하여, 간격을 두고 분포된 주액 네트워크를 형성하며; 상기 주액정 사이의 일반적인 간격은 2.5m×2.5m이다.

그러나, 만약 상기 광석토가 중간 또는 굵은 모래라면, 상기 간격은 3m×3m가 될 수 있고; 반면에, 상기 광석토가 주로 점토와 토사 또는 분말로 구성된다면, 상기 간격은 2m×2m가 될 수 있다.

상기 얕은 정(5)은 그 바닥이 상기 광석층(2) 아래 1~2m에 형성되도록 구성된다.

상기 깊은 정(6)의 깊이는 액 회수 공정제어면(4)의 높이와 관련되어 있으며, 이는 본 발명의 요약에서 설명한 것에 따라 결정된다.

인류관(9)은 상기 깊은 주액정(6)의 바닥에 삽입된다.

고운 모래나 굵은 모래와 같이 투과성이 좋은 재료가 상기 깊은 주액정을 채우는데 사용되며, 밀폐 가압 주입을 수행하기 위하여 약간의 희석 시멘트 페이스트 또는 슬러리가 상기 깊은 정(6)을 밀봉하는데 사용된다.

정압의 상기 얕은 주액정(5)은 PVC 파이프에 의해 밀폐 가압 깊은 주액정(6)의 인류관, 제어 스위치, 그리고 분기관뿐 아니라 주액 메인 관로 시스템과 상호 연결된다.

본 주입 방법에서, 우선 사각지대, 즉 본 발명에서 얕은 주액정(5)에 주입할 필요가 있다.

상기 얕은 정(5)이 일정 규모(원칙적으로, 하나의 얕은 주액정에 대한 총 주입량을 계산하는 방법은 다음과 같다: 얕은 정의 제어 면적 × 인접한 깊은 주액정에서 광체 부분의 두께 / 2 × 광석토의 포화 수분 함량 퍼센트)로 투입되었을 때, 상기 얕은 주액정(5)에 주입은 중지되지만, 상기 깊은 주액정(6)에 주입은 진행된다.

많은 양의 액을 투입하기 위하여 모든 볼 밸브 스위치를 열고(공정 주입량에 따라 적절한 조정을 할 필요가 있다); 침출이 충분했고 끝났을 때, 상기 얕은 주액정(5)과 상기 밀폐 가압 깊은 주액정(6) 둘 모두에 정수를 공동으로 투입한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 정 바닥이 상기 광석 함유 형성물 아래 1~2m가 될 때까지, 30~40cm 직경의 낮은 정(5)을 파기 위하여 20~30cm 직경의 특별한 뤼양 삽을 사용한다.

일반적인 뤼양 삽을 이용하여 파내어, 상기 깊은 정(6)은 액 회수 공정제어면 위 5m에 배치된 깊은 정 바닥을 가지며, 10~12cm의 직경을 갖는다.

상기 깊은 정(6)은 액 회수 갱도에 가능한 한 가깝게 도달하도록 배치된다.

상기 주액정 사이의 간격은 2.5m×2.5m이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 우선 상기 얕은 정(5)의 하부에 약 20cm 두께로 다진 막힘방지재(7)를 위치시킨다.

땔나무와 같은 일반적인 재료가 상기 막힘방지재(7)로 사용될 것이다.

침출액이 상기 정의 벽을 씻어내는 것을 방지하기 위하여, 상기 얕은 정(5)의 중앙에 1~1.5inch(즉, 약 3.3cm~5cm) 직경의 PVC 인류관(8)을 위치시키고, 상기 인류관(8)의 주변에 상기 막힘방지재(7)를 넣고 이를 다진다.

상기 PVC 인류관(8)에 상기 급수전을 위치시킨다.

상기 급수전, 상기 분기관, 그리고 주 배관을 상호 연결한다.

상기 PVC 인류관(8)은 회수 가능하다.

상기 막힘방지재(7)는 상기 얕은 정(5)이 붕괴되는 것을 방지하는 데 사용되며, 상기 침출제를 위한 침투 경로를 제공한다.

상기 침출제가 상기 정의 벽을 씻어 내는 것을 방지하기 위한 것에 더하여, 상기 막힘방지재(7)의 상단이 빗물과 같은 인자 때문에 슬러리로 덮여 있어, 광석토에 액을 주입할 수 없다는 딜레마를 방지하는 데 상기 PVC 인류관(8)이 사용된다.

만약 PVC 인류관(8)이 막히면, 간단히 상기 인류관(8)을 흔들어 약간 들어올릴 필요가 있다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 깊은 정(6)에는 일반적으로 6~8centi(1centi=1/8inch) 직경의 PVC 인류관(9)이 마련된다.

상기 인류관(9)의 하부에는, 약 30cm 간격으로 구멍(12)을 형성하기 위하여 예를 들어 4~5mm 직경의 쇠못이 사용된다.

이들 구멍(12)은 각 열이 2개의 구멍을 포함하도록 4열로 나뉘어지고(총 8개의 구멍), 상기 PVC 인류관(9)의 1.2~1.5m 부분에 고르게 분포된다.

상기 PVC 인류관(9)을 회수하는 것은 상대적으로 어렵다.

상기 PVC 인류관(9)의 구멍(12) 부분은 예를 들어, 황산암모늄으로 제조된 뱀 가죽 주머니에 의해 묶인다.

이후, 상기 PVC 인류관(9)은 상기 깊은 정(6) 내에 삽입된다.

국부적으로 얻어낸 고운 모래, 굵은 모래, 또는 투과성이 좋은 기타 재료가 대략 상기 얕은 정(5)의 바닥과 동일한 높이까지 상기 깊은 정(6)을 채우는데 사용된다.

이후, 밀봉층(11)을 형성하기 위하여 20~30cm 두께로 희석 모래-시멘트 슬러리를 약간 채운다.

밀봉층(11)을 만들 때는 광석토의 투과성과 같은 물리적 환경에 따라 결정된다.

투과성이 나쁜 경우, 상기 얕은 정(5)에 주입을 중지하기 일주일 전 밀봉층(11)의 시공을 수행할 수 있다.

마지막으로, 상기 볼 밸브 스위치, 상기 주입 분기관, 그리고 상기 메인 배관은 서로 연결된다.

상기 얕은 정(5)이 일정 규모(원칙적으로, 하나의 얕은 주액정에 대한 총 주입량을 계산하는 방법은 다음과 같다: 얕은 정의 제어 면적 × 인접한 깊은 정에서 광체 부분의 두께 / 2 × 광석토의 포화 수분 함량 퍼센트)로 투입되었을 때, 상기 얕은 주액정(5)에 주입은 중지되지만, 상기 깊은 주액정(6)에 주입은 진행된다.

많은 양의 액을 투입하기 위하여 모든 볼 밸브 스위치를 열고, 침출이 종료되었을 때, 상기 얕은 주액정(5)과 상기 밀폐 가압 깊은 주액정(6)에 정수를 공동으로 투입한다.

침출제의 유동 속도가 광체 그 자체의 투과성 및/또는 압력 구배의 변화에 따라 조절될 수 있다.

압력 구배를 변경하기 위한 방법은 상기 깊은 주액정을 사용하는 것이다.

만약 깊은 주액정이 마련되지 않는다면, 투과 공정에서 상기 광체 주변에 희토가 존재함에 따라, 상기 압력 구배는 매우 작다.

그러나, 상기 깊은 주액정의 시행으로, 상기 깊은 주액정에서의 압력은 대기압이 된다(상기 깊은 주액정의 방법에 따라).

상기 깊은 주액정에 의해, 공정제어면에서의 압력이 대기압으로 되고, 상기 깊은 주액정의 바닥으로부터 상기 공정제어면까지의 거리가 매우 짧아지기 때문에, 상기 압력 구배는 그에 따라 변화한다.

침출제의 유동 방향은 상기 압력 구배의 변화에 의해 조절된다.

따라서, 본 기술은 상기 침출제의 유동 방향 조절을 포함한다.

상기 도면에서, 도면 부호 1은 표토층을 나타내고; 도면 부호 2는 광체를 나타내고; 도면 부호 3은 주액정을 나타내고; 도면 부호 4는 공정제어면을 나타내고; 도면 부호 5는 얕은 주액정을 나타내고; 도면 부호 6은 깊은 주액정을 나타내고; 도면 부호 7은 막힘방지재를 나타내고; 도면 부호 8은 1~1.5인치(3.3cm~5cm) 직경의 인류관을 나타내고; 도면 부호 9는 6~8centi(2~3cm) 직경의 인류관을 나타내고; 도면 부호 10은 고운/굵은 모래에 의해 막힌 부분을 나타내고; 도면 부호 11은 밀봉층을 나타내고; 도면 부호 12는 6~8centi(2~3cm) 직경의 인류관 막힘 방지 구멍을 나타내고; 도면 부호 13은 막힘 방지 묶음부을 나타내고; 도면 부호 14는 강성과 인성을 지닌 스테인레스 스틸 튜브, 스테인레스 스틸 시트, 또는 확장된 면적과 두께에 상응하는 톱날을 나타내고; 도면 부호 15는 스테인레스 스틸 튜브를 나타내고; 도면 부호 16은 연결부분 나사 머리를 나타내고; 그리고, 도면 부호 17은 나사 머리와 스테인레스 스틸 튜브를 연결하기 위한 스틸 보강재를 나타낸다.

Claims (10)

1. 간격을 두고 교번하여 분포된 얕은 주액정 및 깊은 주액정을 가진 주액 네트워크를 구성하고;
   우선, 침출제를 상기 얕은 주액정 내에 투입한 후, 침출제를 상기 깊은 주액정 내에 투입하고, 마지막으로 정수를 상기 얕은 주액정 및 상기 깊은 주액정에 공동으로 투입하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법.
   
2. 제1항에 있어서, 중간 깊이의 주액정이 상기 주액 네트워크에 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 주액 네트워크의 얕은 주액정은 그 이웃한 깊은 주액정과 2~3m×2~3m의 간격을 가지며;
   광석토가 중간 또는 굵은 모래로 구성될 때, 얕은 주액정과 그 이웃한 깊은 정 사이에는 보다 큰 간격이 형성되며;
   반면에, 상기 광석토가 점토 광물로 구성될 때, 얕은 주액정과 그 이웃한 깊은 정 사이에는 보다 좁은 간격이 형성되는 것을 특징으로 하는 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 얕은 주액정은 정압 하에서 상기 침출제가 투입되는 반면, 상기 깊은 주액정은 중간 깊이에서 밀폐 가압 하에서 상기 침출제가 투입되는 것을 특징으로 하는 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 얕은 주액정 및 상기 깊은 주액정의 인류관과, 상응하는 볼 밸브 스위치와, 그리고 분기관은 메인 추출 관로로 상호 연결되어, 주액 시스템을 형성하는 것을 특징으로 하는 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 얕은 주액정의 직경은 상기 깊은 주액정보다 3~4배 크고, 상기 깊은 주액정의 직경은 10~12cm인 것을 특징으로 하는 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 얕은 주액정의 바닥은 광석 함유 형성물 아래 1~2m이고, 상기 깊은 주액정의 바닥은 액 회수 공정제어면 위 4.5~5.5m이거나 또는;
   상기 깊은 주액정에서 상기 광석 두께 + (상기 깊은 주액정에서 공정제어면의 깊이 - 상기 깊은 주액정에서 상기 광석 두께) × 55% ≤ 상기 깊은 주액정의 깊이 ≤ 상기 깊은 주액정에서 상기 광석 두께 + (상기 깊은 주액정에서 공정제어면의 깊이 - 상기 깊은 주액정에서 상기 광석 두께) × 75%;
   의 수식에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법.
   
8. 제7항에 있어서, 광석토가 중간 또는 굵은 모래로 구성될 때(즉, 좋은 투과성을 지닌 광석토일 때), 상기 깊은 주액정의 깊이는 상기 계산 수식으로 작게 선택되며; 반면에 상기 광석토가 점토 광물 또는 토사로 구성될 때(즉, 나쁜 투과성을 지닌 광석토일 때), 상기 깊은 주액정의 깊이는 상기 계산 수식으로 크게 선택되는 것을 특징으로 하는 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법.
   
9. 제2항에 있어서, 중간 깊이를 가진 상기 주액정의 깊이는;
   중간 깊이의 상기 주액정의 깊이 = (깊은 정의 깊이 - 인접한 얕은 정의 깊이)/2 + 인접한 얕은 정의 깊이), 또는
   중간 깊이의 상기 주액정에서 광석 두께 + (중간 깊이의 상기 주액정에서 공정제어면의 깊이 - 중간 깊이의 상기 주액정에서 상기 광석 두께) × 40% ≤ 중간 깊이의 상기 주액정의 깊이 ≤ 중간 깊이의 상기 주액정에서 상기 광석 두께 + (중간 깊이의 상기 주액정에서 상기 공정제어면의 깊이 - 중간 깊이의 상기 주액정에서 상기 광석 두께) × 60%;
   의 수식에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법.
   
10. 제9항에 있어서, 광석토가 중간 또는 굵은 모래로 구성될 때(즉, 좋은 투과성을 지닌 광석토일 때), 중간 깊이의 상기 깊은 주액정의 깊이는 상기 계산 수식으로 작게 선택되며; 반면에 상기 광석토가 점토 광물 또는 토사로 구성될 때(즉, 나쁜 투과성을 지닌 광석토일 때), 중간 깊이의 상기 깊은 주액정의 깊이는 상기 계산 수식으로 크게 선택되는 것을 특징으로 하는 이온 흡착형 희토를 현장 침출 및 추출하기 위한 주액방법.

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