KR101519967B1 - Method for solution mining by cycling process - Google Patents

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    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/28Dissolving minerals other than hydrocarbons, e.g. by an alkaline or acid leaching agent

Abstract

본 발명은 지하의 유용 광물을 용매를 주입하여 녹인 후 용매를 회수하여 유용 광물을 채굴하는 용해 채광방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 순환식 용해 채광방법은, 채굴 대상이 되는 유용 광물이 밀집되어 있는 광상까지 굴착을 통해 시추정을 형성하는 시추단계, 시추정을 통해 파쇄장비를 투입하여 광상에 균열을 형성시키는 파쇄단계, 파이프를 시추정의 하부까지 삽입하고, 유용 광물을 녹일 수 있는 용매를 파이프를 통해 상기 광상까지 주입하되, 파이프로부터 배출된 용매에 회전력을 부여하여 상기 용매의 확산력을 증대시키는 주입단계 및 유용 광물이 녹아 있는 용매를 다시 회수하는 생산단계를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다.
The present invention relates to a dissolution mining method for mining beneficial minerals by dissolving a useful mineral underground by injecting a solvent and then recovering the solvent.
The circulating dissolution mining method according to the present invention includes a drilling step in which a drilling well is formed through excavation up to a deposit where dense beneficial minerals are densified and a crushing step in which the crushing equipment is inserted through a drilling well to form a crack in the deposit A step of inserting a pipe up to the lower part of the drilling hole and injecting a solvent capable of dissolving the beneficial minerals through the pipe to the deposit so as to impart rotational force to the solvent discharged from the pipe to increase the diffusion force of the solvent, And a production step of recovering the dissolved solvent.

Description

순환식 용해 채광방법{Method for solution mining by cycling process} [0001] The present invention relates to a method for solution mining by cycling process,

본 발명은 지하의 유용 자원을 채굴하기 위한 채광방법에 관한 것으로서, 특히 유용 자원이 밀집되어 있는 지하의 광상(ore deposit)에 용매를 주입하여 유용 자원을 용해시켜 회수하는 방식의 용해 채광법에 관한 것이다. The present invention relates to a mining method for mining utility resources underground, and more particularly, to a mining and mining method in which a solvent is injected into an underground ore deposit in which useful resources are concentrated, .

자원 개발이 오랜 기간 지속됨에 따라 전통적 방식으로 자원을 채굴하는 방식은 경제성의 측면과 기술적인 측면에서 많은 난관에 봉착해 있다. 이에 근래에는 전통적 채굴 방식에서 벗어나 용해 채광법(solution mining)으로 부존 자원을 개발하는 방식이 활발하게 적용되고 있다. As resource development continues for a long time, the method of mining resources in a traditional way faces many difficulties in terms of economy and technology. In recent years, a method of developing resources using solution mining has been actively applied, away from traditional mining methods.

용해 채광법은 1922년에 처음 사용되었지만, 현재에는 도 1의 표에 나타난 바와 같이 자원개발산업에서 매우 상당한 규모로 발전하였다. 현재 미국 내 금, 은, 구리, 우라늄, 소듐, 마그네슘, 황 및 리튬의 생산량 중 적어도 25%가 용해 채광법에 의하여 개발되고 있다. Melting mining was first used in 1922, but now it has developed to a considerable extent in the resource development industry, as shown in the table of FIG. Currently, at least 25% of the production of gold, silver, copper, uranium, sodium, magnesium, sulfur and lithium in the United States is being developed by molten mining.

용해 채광법은 유용 광물이 밀집되어 있는 광상까지 시추정(borehole)을 형성하고, 시추정에 용매를 주입하여 유용 광물이 용매에 용해(melting, dissolution) 또는 침출(leaching)되게 한 후, 용매를 다시 회수하여 유용 광물을 생산하는 방식을 말한다. The dissolution mining method forms a borehole up to the dense mineral deposits and dissolves or leaches the beneficial minerals by injecting the solvent into the drilling wells, And recovering and producing beneficial minerals.

기존의 용해 채광법에서는 주로 채굴하고자 하는 광종과 주변 지질 환경에 적합한 용매와, 용매의 주입 온도에 대한 연구 또는 광상층에서의 공극률, 투수율 등 주변 환경에 따른 용매의 유동성에 대한 연구가 주를 이루었다. In the existing dissolution mining method, mainly the study on the injection temperature of the solvent to be mined and the surrounding lipid environment, the study on the fluidity of the solvent depending on the surrounding environment such as the porosity and the permeability in the mineralized layer.

그러나 용매가 광상 내에서 효과적으로 침투 및 확산됨으로써 생산 속도 및 경제성을 향상시키는 방안에 대해서는 연구가 미비한 실정이다. However, there is a lack of research on improving the production rate and economic efficiency by effectively penetrating and diffusing the solvent in the deposit.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광상층에서 용매가 효과적으로 침투 및 확산됨으로써 생산 속도 및 경제성을 향상시킬 수 있는 순환식 용해 채광방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a circulating dissolution mining method capable of effectively increasing the penetration and diffusion of the solvent in the upper layer, thereby improving the production speed and economy.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 순환식 용해 채광방법은, 채굴 대상이 되는 유용 광물이 밀집되어 있는 광상까지 굴착을 통해 시추정을 형성하는 시추단계; 상기 시추정을 통해 파쇄장비를 투입하여 상기 광상에 균열을 형성시키는 파쇄단계; 파이프를 상기 시추정의 하부까지 삽입하고, 상기 유용 광물을 녹일 수 있는 용매를 상기 파이프를 통해 상기 광상까지 주입하되, 상기 파이프로부터 배출된 상기 용매에 회전력을 부여하여 상기 용매의 확산력을 증대시키는 주입단계; 및 상기 유용 광물이 녹아 있는 용매를 다시 회수하는 생산단계;를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다. In order to accomplish the above object, a circulating dissolution mining method according to the present invention includes drilling a drill to form a drill hole through excavation up to a deposit where dense beneficial minerals are concentrated; A crushing step of injecting crushing equipment through the drilling well to form a crack in the deposit; An injection step of injecting a pipe up to the lower part of the drilling well and injecting a solvent capable of melting the beneficial mineral to the deposit through the pipe so as to increase the diffusion force of the solvent by applying a rotational force to the solvent discharged from the pipe, ; And a production step of recovering the solvent in which the beneficial minerals are dissolved.

본 발명에 따르면, 상기 파이프의 하부에는 블레이드가 결합되어 있으며, 상기 블레이드를 회전시켜 상기 블레이드가 상기 용매에 회전력을 부여한다. According to the present invention, a blade is coupled to a lower portion of the pipe, and the blade rotates so that the blade imparts rotational force to the solvent.

그리고, 상기 파이프는 내부관과 외부관을 구비하는 이중관이며, 상기 내부관과 외부관 중 어느 하나의 관을 통해 상기 용매를 주입하고, 다른 하나의 관을 통해 상기 유용 광물이 녹아 있는 용매를 회수한다. The pipe is a double pipe having an inner pipe and an outer pipe. The solvent is injected through one of the inner pipe and the outer pipe, and the solvent in which the useful mineral is dissolved is recovered through another pipe do.

또한 상기 내부관에는 고압의 공기를 분사하기 위한 공기주입관을 더 구비할 수 있으며, 상기 주입단계에서는 상기 용매를 주입하면서 상기 공기주입관을 통해 고압의 공기를 함께 분사할 수 있다. In addition, the inner tube may further include an air injection tube for injecting high-pressure air. In the injection step, high-pressure air may be injected together with the solvent through the air injection tube.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 시추정을 서로 이격되게 적어도 2개 형성하고, 상기 각 시추정에 상기 파이프를 설치하며, 적어도 하나의 상기 시추정은 상기 용매를 주입하기 위한 주입정으로서 사용하며, 적어도 하나의 다른 상기 시추정은 상기 유용 광물이 녹아 있는 용매를 회수하기 위한 생산정으로 사용한다. In another embodiment of the present invention, at least two drill holes are formed at a distance from each other, the pipe is installed in each drill hole, and at least one drill hole is used as an injection hole for injecting the solvent, At least one other drilling tablet is used as a production tablet for recovering the solvent in which the beneficial minerals are dissolved.

이 경우, 상기 생산정은 복수 개 형성되며, 상기 생산정은 상기 시추정의 둘레에 서로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that a plurality of the product tablets are formed, and the product tablets are spaced apart from each other around the drill tab.

본 발명에서 용매에 회전력을 부여하기 위한 블레이드는 상기 파이프에 회동 가능하게 결합되어, 상기 블레이드는 상기 파이프와 수평하게 배치되는 제1자세와, 상기 파이프로부터 돌출되게 배치되는 제2자세 사이에서 자세 변경 가능하다. In the present invention, a blade for imparting a rotational force to a solvent is rotatably coupled to the pipe, and the blade is changed between a first posture disposed horizontally to the pipe and a second posture disposed to project from the pipe It is possible.

예컨대, 상기 파이프와 상기 블레이드 사이에는 스프링이 결합되어, 상기 스프링은 상기 블레이드를 상기 제2자세로 탄성 가압한다. For example, a spring is engaged between the pipe and the blade, and the spring elastically presses the blade to the second posture.

그리고 상기 블레이드의 회동축은 상기 파이프의 길이방향에 대하여 나란하게 형성될 수 있으며, 상기 주입단계의 초기에는 일정 시간 동안 상기 파이프를 상기 블레이드가 상기 제1자세 쪽으로 향하는 제1방향으로 회전시킨 후, 상기 제1방향의 역방향인 제2방향으로 회전시킨다. The pivoting axis of the blade may be formed to be parallel to the longitudinal direction of the pipe. In the initial stage of the pouring step, the pipe is rotated in a first direction in which the blade is directed toward the first posture, And is rotated in a second direction opposite to the first direction.

다른 예에 따른 블레이드는 상기 파이프의 길이방향에 대하여 경사지게 배치되며, 상기 용매가 상방향 또는 하방향으로 방향성을 가지고 확산될 수 있도록, 상기 주입단계에서는 상기 블레이드의 회전 방향을 조절할 수 있다.
The blade according to another example may be arranged to be inclined with respect to the longitudinal direction of the pipe, and the rotation direction of the blade may be adjusted in the injection step so that the solvent can be diffused upwardly or downwardly.

본 발명에서는 파이프의 하단에 블레이드를 설치하고, 이 블레이드를 회전시킴으로써 용매에 난류를 형성한다. 난류로 형성된 용매는 지층에 형성된 균열에 빠르게 침투하면서 광물을 녹여내면서 균열을 확대시킨다. 확대된 균열을 통해 용매와 유용 광물이 만나는 접촉 면적이 넓어지면서 광물의 용해 속도 및 생산 속도가 증가한다. In the present invention, a blade is provided at the lower end of the pipe, and the blade is rotated to form a turbulent flow in the solvent. Solvents formed by turbulence rapidly penetrate the cracks formed in the strata and dissolve the minerals to expand the cracks. The enlarged cracks increase the dissolution rate and production rate of minerals as the contact area between solvent and useful minerals is widened.

이렇게 본 발명에 의하면 광물의 용해 속도를 증가시킴으로써 유용 광물의 생산 속도를 증가시킬 수 있다는 이점이 있다. 또한 용해 속도가 증가되면서 종래의 용해 채광법과 비교시 동일한 양의 용매 내에 녹아 있는 광물의 양도 많아져 용매 내 농도가 증가하므로 용매로부터 유용 광물의 분리회수도 용이해진다는 이점이 있다. According to the present invention, it is possible to increase the rate of production of useful minerals by increasing the dissolution rate of minerals. Also, as the dissolution rate is increased, the amount of the mineral dissolved in the same amount of solvent increases as compared with the conventional dissolution mining method, so that the concentration of the mineral in the solvent increases, so that it is advantageous in that the recovery of the minerals from the solvent is facilitated.

도 1은 용해 채광방법에 의한 미국 내 광물 생산율을 보여주는 표이다.
도 2는 본 발명에 따른 순환식 용해 채광방법의 개략적 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 순환식 용해 채광방법을 수행하기 위한 단일 시추정 시스템의 개략적 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 단일 시추정 시스템의 변형예의 개략적 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 순환식 용해 채광방법을 수행하기 위한 복수 시추정 시스템의 개략적 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 복수 시추정의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 파이프에 장착된 블레이드의 제1형태를 설명하기 위한 도면으로서 (a)는 블레이드가 펼쳐지기 전의 제1자세이며, (b)는 블레이드가 펼쳐진 후의 제2자세이다.
도 10은 파이프에 장착된 블레이드의 제2형태를 설명하기 위한 도면으로서 (a)는 블레이드가 펼쳐지기 전의 제1자세이며, (b)는 블레이드가 펼쳐진 후의 제2자세이다.
FIG. 1 is a table showing the mineral production rate in the United States by the dissolution mining method.
2 is a schematic flow diagram of a circulating dissolution mining method according to the present invention.
3 is a schematic view of a single well system for performing a circulating dissolution mining method according to a first embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the first embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a variant of the single well control system shown in FIG.
FIG. 6 is a schematic view of a multi-well system for performing a circulating dissolution mining method according to a second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a view for explaining the arrangement of multiple drilling definitions shown in FIG. 6. FIG.
8 is a view for explaining a second embodiment of the present invention.
Fig. 9 is a view for explaining a first form of a blade mounted on a pipe, in which (a) is a first posture before a blade is unfolded, and (b) is a second posture after a blade is unfolded;
Fig. 10 is a view for explaining a second form of the blade mounted on the pipe, in which (a) is the first posture before the blade is unfolded, and (b) is the second posture after the blade is unfolded.

본 발명은 지하에 부존되어 있는 금, 은, 동, 우라늄, 칼륨, 황, 리튬 등의 유용 광물을 채굴하기 위한 것이다. 전통적 방식에 따른 채광은 지하의 광상까지 갱도를 구축하여 채광하거나, 심도가 깊지 않은 곳에 광상이 존재하는 경우에는 노천을 굴착하여 채광을 실시하였다. 그러나, 전통적 방식의 채광 방법에 의하여 경제성이 보장되지 않는 광상의 경우, 채굴하고자 하는 유용 광물이 용매에 녹는 성질이 있다면 용해 채광방법에 의하여 채광할 수 있다. The present invention is for mining beneficial minerals such as gold, silver, copper, uranium, potassium, sulfur, and lithium that are present in the basement. The mining according to the conventional method is performed by constructing a tunnel to the subterranean ore, or, when there is a deposit at a place not deep in depth, the openings are excavated and mined. However, in the case of mineral deposits which are not economically viable due to the conventional method of mining, if the minerals to be mined are soluble in the solvent, they can be mined by the mining method.

본 발명에 따른 용해 채광방법은 광상이 존재하는 지층까지 시추정을 형성하고, 이 시추정을 통해 용매를 주입하여 유용 광물을 용매에 녹여낸 후, 유용 광물이 녹아 있는 용매를 지상으로 뽑아 올려서, 유용 광물을 분리회수하는 방법이다. The dissolution mining method according to the present invention is characterized in that a drilling solution is formed to a layer where a deposit exists and a solvent is injected through the drilling solution to dissolve the useful minerals in a solvent and then the solvent in which the beneficial minerals are dissolved is extracted to the ground, It is a method of separating and recovering minerals.

용해 채광방법을 사용하기 위한 지질학적 조건은 일반적으로 광상이 존재하는 지층의 상부와 하부의 지층은 물의 투과성이 극히 낮은 불투수층인 것이 바람직하다. 유용 광물이 녹아 있는 용매를 시추정을 통해 지상으로 회수해야 하므로 상부 지층과 하부 지층이 투수층인 경우 용매의 유실이 불가피하기 때문이다. The geological conditions for using the dissolving mining method are generally that the upper and lower strata of the strata where the deposit is present are impervious to water with an extremely low water permeability. This is because the solvent in which the beneficial minerals are dissolved must be recovered to the ground through the drilling wells, so that the loss of the solvent is inevitable when the upper and lower strata are in the permeable layer.

용해 채광방법에서 중요한 기술적 과제 중 하나는 유용 광물의 용매에 대한 용해도와 용해 속도를 증가시키는 것이다. 용해도가 높으면 용매 내 유용 광물의 농도가 높아지므로 생산성이 향상되며 용매로부터 유용 광물을 분리회수하기가 용이하다는 이점이 있다. 또한 용해도가 높으면 적은 양의 용매를 이용하여 광물을 용해시킬 수 있으므로 경제성이 향상될 수 있다. 그리고 용해 속도가 향상되면 채광 시간을 단축할 수 있으므로 경제적이다. One of the important technical challenges in the dissolution mining method is to increase the solubility and dissolution rate of the beneficial minerals in the solvent. When the solubility is high, the concentration of the useful minerals in the solvent is increased, so that the productivity is improved and the useful mineral can be easily separated and recovered from the solvent. Also, if the solubility is high, the mineral can be dissolved using a small amount of solvent, so that the economical efficiency can be improved. If the dissolution rate is increased, the mining time can be shortened, which is economical.

즉, 유용 광물의 용매 내 용해도와 용해 속도를 증가시킴으로써 생산 효율과 경제성이 획기적으로 증대된다는 이점이 있다. 본 발명은 물리적 방법으로 용매가 와류(turbulent flow)를 형성하게 함으로써 유용 광물에 대한 용해도 및 용해 속도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. That is, by increasing the solubility and dissolution rate in the solvent of the beneficial minerals, the production efficiency and economical efficiency are remarkably increased. The present invention aims to improve the solubility and dissolution rate of useful minerals by allowing a solvent to form a turbulent flow by a physical method.

용매에 와류를 형성하는 방법은 다양할 수 있으며, 어떤 수단에 의해서든지 용매에 와류를 형성하는 용해 채광방법은 본 발명의 보호범위 내에 속하게 될 것이다. 본 발명에서는 물리적 방법으로 용매에 회전력을 부여함으로써 와류를 형성하며, 특히 용매를 주입하기 위한 파이프의 외측에 블레이드를 설치하고, 파이프를 회전시킴으로써 용매를 회전시키는 방식을 채용하였다. The method of forming a vortex in the solvent may vary, and the dissolving method of forming a vortex in the solvent by any means will fall within the scope of the present invention. In the present invention, a vortex is formed by imparting a rotational force to a solvent by a physical method. In particular, a method of rotating a solvent by rotating a pipe by installing a blade outside a pipe for injecting a solvent is adopted.

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 순환식 용해 채광방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, a circulating dissolving method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 순환식 용해 채광방법의 개략적 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 순환식 용해 채광방법을 수행하기 위한 단일 시추정 시스템의 개략적 도면이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a schematic flow chart of a circulating dissolution mining method according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic view of a single well control system for performing a circulating dissolution mining method according to a first embodiment of the present invention, 1 is a view for explaining a first embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 순환식 용해 채광방법(M100)은 시추단계(M10), 파쇄단계(M20), 파이프 설치단계(M30), 주입단계(M40) 및 생산단계(M50)를 구비한다. 2 to 4, the circulation type dissolution mining method (M100) according to the present invention includes a drilling step M10, a crushing step M20, a pipe installation step M30, an injection step M40, M50).

시추단계(M10)에서는 유용 광물이 밀집되어 있는 광상이 존재하는 지층까지 지반(g)을 보링(boring)하여 시추정(1)을 형성한다. 본 실시예는 하나의 시추정에서 용매의 주입 및 광물의 생산이 함께 이루어지는 단일 시추정(single well) 방식이다. 다만, 단일 시추정의 의미는 광상에 반드시 하나의 시추정만을 형성한다는 의미는 아니며, 용매의 주입과 광물의 생산을 함께 진행하는 시추정을 복수 개 형성하여, 각각 생산을 수행할 수는 있다. In the drilling step M10, the ground g is bored to the stratum where the mineral deposits are present, thereby forming the drill 1. This embodiment is a single well system in which a single drill hole is used to inject a solvent and produce minerals. However, the definition of a single drilling definition does not necessarily mean that a single drill hole is formed in the deposit, but a plurality of drill holes can be formed by injecting a solvent and producing minerals together, respectively.

시추정(1)은 일반적으로 수직하게 굴착하지만, 지질 조건에 따라서 경사진 형태로 굴착할 수도 있다. 광상까지 시추가 완료되면 케이싱(2)을 설치한다. 케이싱(2)은 시추정(1)의 공벽이 견고하게 유지될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 광상이 존재하는 지층 상부의 불투수층 영역까지 케이싱을 길게 설치할 수도 있지만, 시추정(1)의 상부 또는 중간부까지만 끼워 넣을 수도 있다. The drilling rig 1 is generally vertically excavated, but may also be excavated in an inclined form depending on the geological conditions. When the drilling is completed up to the deposit, install the casing (2). The casing 2 is provided so as to firmly hold the wall of the drill hole 1. The casing may be long to the impervious region of the upper layer where the deposit exists, .

시추단계(M10)가 완료되면, 파쇄단계(M20)를 수행한다. 파쇄단계(M20)는 광상이 존재하는 지층에 균열(c)을 형성(fracturing)하여 용매가 지층 내에서 침입하여 흐를 수 있도록 하기 위한 것이다. 균열을 형성하는 방법은 다양하며, 일반적으로는 수압 파쇄(hydraulic fracturing)을 사용한다. 즉, 시추정(1)에 파쇄장비를 삽입하고, 균열을 형성하고자 하는 영역(광상이 있는 지층)의 상부와 하부에 각각 팩커(packer)를 설치하여 밀폐시킨 후, 밀폐된 영역에 고압의 수압을 인가하여 지층에 균열(2)을 형성한다. 균열 형성이 완료되면 공벽에 밀착되게 부풀어 있던 팩커를 수축시켜서 시추정(1)으로부터 파쇄장비를 철거한다. When the drilling step M10 is completed, the crushing step M20 is performed. The crushing step (M20) is intended to fracture cracks (c) in the strata where the deposit is present so that the solvent can penetrate and flow in the stratum. The methods of forming the cracks vary, and generally hydraulic fracturing is used. That is, a crushing machine is inserted into the drill hole 1, and a packer is installed at the upper and lower portions of the region where the crack is to be formed (the deposit with the deposit) to seal the hole, To form cracks (2) in the ground layer. Upon completion of the formation of the crack, the packer which has been inflated so as to come in close contact with the air wall is contracted to remove the crushing equipment from the crucible (1).

다만, 파쇄단계에서는 상기한 수압파쇄 이외에 워터젯(water jet penetration) 또는 블라스팅(blasting penetration) 방식을 사용할 수도 있으며, 최근에 개발된 액체 질소를 이용한 냉각 방식을 통해 시추정의 공벽에 균열을 형성할 수도 있다. However, in the crushing step, water jet penetration or blasting penetration may be used in addition to the hydraulic crushing described above, or cracks may be formed in the drill hole through the recently developed cooling method using liquid nitrogen .

파쇄단계(M20) 후에는 용매를 주입하기 위한 파이프(10)를 시추정(1)에 삽입하여 설치하는 파이프 설치단계(M30)를 수행한다. 제1실시예에서는 단일 시추정 방식을 사용하여, 동일한 시추정에서 용매를 주입 및 회수하는 순환 과정을 형성해야 하므로 파이프(10)는 이중관 형태를 사용한다. After the crushing step (M20), a pipe installation step (M30) for inserting a pipe (10) for injecting solvent into the drill hole (1) is performed. In the first embodiment, since the circulation process for injecting and recovering the solvent in the same drill hole is to be formed by using the single drill hole method, the pipe 10 uses a double pipe shape.

제1실시예에서 사용하는 파이프(10)는 내부관(11)과 외부관(12)으로 이루어진다. 내부관(11) 또는 외부관(12) 중 어느 하나를 이용하여 용매를 주입하고, 다른 하나의 관을 이용하여 용매를 회수한다. 도 3에 도시된 바와 같이 내부관(11)은 외부관(12) 보다 약간 짧게 형성된다. The pipe 10 used in the first embodiment comprises an inner pipe 11 and an outer pipe 12. The solvent is injected using either the inner tube 11 or the outer tube 12, and the solvent is recovered using the other tube. The inner tube 11 is formed slightly shorter than the outer tube 12 as shown in Fig.

내부관(11)은 유체가 흐르는 단면이 원형으로 형성되지만, 외부관(12)은 내부관(11)을 감싸고 있으므로 유체가 흐르는 단면이 고리형으로 형성된다. 용매는 액상으로 이루어지므로 단면의 형상이나 넓이에 관계없이 쉽게 주입할 수 있지만, 유용 광물이 녹아 있는 용매를 회수할 때에는 미처 용해되지 못한 광물이나 주변의 암석이 함께 회수되므로 용매 회수시에는 유동 단면적이 넓은 관을 사용하는 것이 바람직하다. 사용하는 이중관의 사이즈에 따라 결정하면 되겠지만, 본 실시예에서는 외부관(12)을 통해 용매를 주입하고, 내부관(11)을 통해 유용 광물이 녹아 있는 용매를 회수한다. The inner tube 11 has a circular cross-section through which the fluid flows, but the outer tube 12 surrounds the inner tube 11, so that the cross-section through which the fluid flows is annular. Since the solvent is liquid, it can be easily injected irrespective of the shape or width of the cross section. However, when recovering the solvent in which the beneficial minerals are dissolved, the minerals and the surrounding rocks are recovered together. It is preferable to use a wide tube. In this embodiment, the solvent is injected through the outer tube 12 and the solvent in which the beneficial minerals are dissolved is recovered through the inner tube 11, though it may be determined depending on the size of the used double tube.

파이프(10) 하부의 내부관(11)의 외벽과 외부관(12)의 내벽 사이는 차폐부(13)가 끼워져 설치되므로, 외부관(12)의 하단부는 상부와 연통되지 않고 분리된다. 그리고 차페부(13)를 사이에 두고 외부관(12)의 상부와 하부에는 각각 다수의 관통공(14,15)이 형성된다. 상부의 관통공(14)은 용매를 광상으로 주입하기 위한 것이며, 하부의 관통공(15)은 용매를 회수하기 위한 것이다. 물론 외부관(12)의 하단부는 개방된 형태이므로 유용 광물이 녹아 있는 용매가 하단부를 통해 파이프(10)로 유입될 수 있지만 하부에도 관통공(15)을 형성하여 파이프(10)의 측면을 통해 용매를 회수할 수 있도록 하였다. 일부의 파이프에서는 파이프의 하단부가 막혀 있는 형태도 있는 바, 이 경우에는 하부의 관통공(15)이 용매를 파이프 내부로 유입시키는 통로로 활용된다. Since the shielding portion 13 is fitted between the outer wall of the inner tube 11 under the pipe 10 and the inner wall of the outer tube 12, the lower end of the outer tube 12 is separated from the upper portion without being communicated with the upper portion. A plurality of through holes 14 and 15 are formed in the upper and lower portions of the outer tube 12 with the casing 13 therebetween. The upper through-hole 14 is for injecting the solvent into the ore, and the lower through-hole 15 is for withdrawing the solvent. Of course, since the lower end of the outer pipe 12 is open, the solvent in which the beneficial minerals are dissolved can flow into the pipe 10 through the lower end portion. However, the through hole 15 is formed in the lower portion, Solvent was recovered. In some of the pipes, the lower end portion of the pipe is clogged. In this case, the lower through-hole 15 serves as a passage for introducing the solvent into the pipe.

그리고 파이프(10)의 상단부 또는 중간부에는 파이프(10)와 케이싱(2)의 내벽 또는 시추정(1)의 공벽(케이싱을 설치하지 않은 경우) 사이를 팩커나 피스톤 등을 이용하여 폐쇄시킴으로써 용매가 파이프(10)와 시추정(1) 사이로 유동되는 것을 방지하며, 파이프를 시추정(1) 내에 견고하게 결합시킨다. The pipe 10 and the inner wall of the casing 2 or the air wall of the inner casing 1 (when no casing is provided) are closed at the upper or intermediate portion of the pipe 10 using a packer or a piston, From flowing between the pipe 10 and the drill hole 1, and firmly engages the pipe in the drill hole 1.

상기한 구성의 파이프(10)를 이용하여 외부관(12)을 통해 용매를 주입하면, 용매가 광상에서 확산되면서 유용 광물을 녹여내며, 유용 광물이 녹은 용매는 내부관(11)을 통해 지상으로 회수된다. When the solvent is injected through the outer pipe 12 by using the pipe 10 having the above-described structure, the solvent dissolves the beneficial minerals while diffusing from the mineral deposits. The solvent in which the beneficial minerals are melted passes through the inner pipe 11 to the ground Is recovered.

도 3 및 도 4에 도시된 제1실시예에서는 파이프를 이중관 형태로 사용하였지만, 제1실시예의 변형예가 도시되어 있는 도 5를 참고하면, 내부관(11)의 내부에 공기주입관(19)을 더 설치할 수도 있다. 공기주입관(19)을 통해 고압의 공기를 분사하면 용매가 광상 내에서 확산되는 것을 촉진할 뿐만 아니라, 광상 내 압력을 증가시켜 광물이 녹아 있는 용매를 내부관(11)으로 회수하는 것을 촉진할 수 있다. 5, which shows a modification of the first embodiment, an air injection pipe 19 is provided inside the inner pipe 11, May be installed. The injection of high pressure air through the air inlet tube 19 not only promotes the diffusion of the solvent in the mineral phase but also promotes the recovery of the solvent in which the mineral is dissolved to the inner tube 11 by increasing the pressure in the mineral deposit .

한편, 본 발명에서는 광상으로 주입된 용매에 회전력을 부여하여 난류를 형성시키는 것에 기술적 특징이 있다. 이를 위하여, 본 발명에서는 파이프(10)의 하단부에 블레이드(20)를 설치하여 블레이드(20)가 회전되도록 한다. 본 실시예에서 블레이드(20)는 파이프(10)에 밀착하게 배치되는 제1자세와, 파이프(10)로부터 돌출되는 제2자세 사이에서 자세 변경가능하다. 즉, 용매에 회전력을 부여하기 위해서는 블레이드(20)가 제2자세로 펼쳐진 상태로 있으며, 파이프(10)가 시추정(1)을 통해 삽입될 때는 블레이드(20)가 제1자세로 접어진 상태를 유지한다. 블레이드(20)의 자세한 구성에 대해서는 다시 설명하기로 한다.On the other hand, in the present invention, there is a technical feature that a turbulent flow is formed by applying a rotational force to a solvent injected into a mineral. To this end, in the present invention, a blade 20 is installed at the lower end of the pipe 10 so that the blade 20 is rotated. In the present embodiment, the blade 20 is changeable in posture between a first posture disposed closely to the pipe 10 and a second posture protruded from the pipe 10. That is, in order to impart rotational force to the solvent, the blade 20 is in a state of being deployed in the second posture, and when the pipe 10 is inserted through the drill hole 1, the blade 20 is folded to the first posture Lt; / RTI > The detailed configuration of the blade 20 will be described again.

상기한 바와 같이, 파이프(10)를 설치한 후에는 용매를 주입하는 주입단계(M40) 및 유용광물이 녹아 있는 용매를 회수하는 생산단계(M50)를 수행한다. 설명의 편의상 주입단계와 생산단계를 분리하였지만, 실제 공정에서 용매의 주입과 유용 광물의 생산은 함께 이루어진다. As described above, after the pipe 10 is installed, an injection step (M40) for injecting a solvent and a production step (M50) for recovering a solvent in which a beneficial mineral is dissolved are performed. For simplicity of explanation, the injection and the production stages are separated, but the injection of the solvent and the production of the beneficial minerals are performed together in the actual process.

우선, 파이프(10)의 외부관(12)을 통해 액상의 용매를 고압으로 주입한다. 삼중관 형태에서는 공기주입관을 통해 고압의 공기를 함께 주입하면, 공기의 부상력으로 인해 용매가 파이프를 따라 배출되는 작용을 촉진한다. 용매는 외부관(12)을 따라 광상이 존재하는 지층까지 도달한 후 파쇄단계에서 형성된 크랙에 침투하여 광상 내 유용 광물을 녹인다. First, a liquid solvent is injected at a high pressure through the outer pipe 12 of the pipe 10. In the case of a triple tube type, when high pressure air is injected together through the air inlet tube, the action of the solvent is discharged along the pipe due to the levitation force of the air. The solvent reaches the stratum where the deposit exists along the outer pipe (12), and then penetrates into cracks formed in the crushing step to dissolve the beneficial minerals in the deposit.

용매 주입을 시작할 때에는 유용 광물이 녹기 시작하는 시점이므로 파이프(10)에 설치된 블레이드(20)가 회전되기가 용이하지 않다. 물론 블레이드(20)의 직경이 시추정(1)의 직경보다 작은 경우라면 용매 주입과 동시에 블레이드(20)를 회전시킬 수 있다. It is not easy to rotate the blade 20 installed on the pipe 10 because the useful mineral starts to melt when starting the solvent injection. Of course, if the diameter of the blade 20 is smaller than the diameter of the mandrel 1, the blade 20 can be rotated simultaneously with the solvent injection.

그리고 용매가 주입되어 시추정(1) 주변부터 유용 광물이 녹으면 블레이드(20)를 회전시키면서 용매에 난류를 형성시킴으로써 용매의 확산력을 증대시킨다. 이 경우에도 파이프(10)를 회전시키는 방향은 블레이드(20)가 제2자세로 회전되는 방향(예컨대 시계방향)으로 파이프를 회전시키는 것이 블레이드(20)의 손상을 방지할 수 있다. 파이프(10)가 회전할 때 블레이드(20)가 공벽이나 암석에 부딪히더라도 블레이드(20)가 접히기 때문이다. 만약 역방향으로 회전을 시키면 블레이드(20)가 접히지 못하고 제2자세 쪽으로 계속 꺾이기 때문에 블레이드(20)가 손상될 수 있다. When the beneficial minerals are dissolved from the vicinity of the drill hole (1) by injecting the solvent, the blade (20) is rotated to form a turbulent flow in the solvent, thereby increasing the diffusing power of the solvent. Even in this case, the direction of rotating the pipe 10 can prevent the blade 20 from being damaged by rotating the pipe in the direction (for example, the clockwise direction) in which the blade 20 is rotated in the second posture. This is because the blade 20 collapses even when the blade 20 hits a wall or rock when the pipe 10 rotates. If the blade 20 is rotated in the reverse direction, the blade 20 can not be folded and continues to be bent toward the second posture, so that the blade 20 may be damaged.

일정 시간 동안 파이프(10)와 블레이드(20)를 일방향으로 회전시킨 후에는, 파이프(10)와 블레이드(20)를 반대방향으로 회전시키는 것이 바람직하다. 즉, 용매의 주입하여 광물이 용해되면서, 블레이드(20)가 위치하는 부분에 공간이 확보되었기 때문에 이제 블레이드(20)를 통한 회전력 부여를 최고 수준으로 올려서 난류를 형성시킬 수 있다. 블레이드(20)가 제1자세 쪽으로 회전되는 방향(예컨대 시계 반대방향)으로 파이프(10)를 회전시키면 원심력에 의해 블레이드(20)는 제2자세 쪽으로 가압되면서 용매에 회전력을 최대로 부여할 수 있다. After rotating the pipe 10 and the blade 20 in one direction for a certain period of time, it is preferable to rotate the pipe 10 and the blade 20 in opposite directions. That is, as the mineral is dissolved by injecting the solvent, the space is secured at the position where the blade 20 is located, so that the turbulence can be formed by raising the torque application force through the blade 20 to the highest level. When the pipe 10 is rotated in the direction in which the blade 20 is rotated toward the first posture (for example, counterclockwise), the blade 20 is pressed toward the second posture by the centrifugal force, .

용매의 주입이 계속되면 광물이 녹아 있는 용매는 내부관(11)을 통해 지상으로 배출된다. 지상에서는 별도의 시스템을 통해 용매에 섞여 있는 고체 상태의 암석을 분리해 내고, 용매로부터 유용 광물을 분리한 후 다시 용매를 주입하여 순환 공정이 되도록 한다. When the solvent is continuously injected, the solvent in which the mineral is dissolved is discharged to the ground through the inner pipe (11). In the ground, a separate system is used to separate the solid rocks mixed in the solvent, to separate the beneficial minerals from the solvent, and then the solvent is injected again to make the circulation process.

용매는 광상이 존재하는 지층으로 유입된 후 블레이드(20)에 의하여 난류를 형성함으로써 용매가 지층에 형성된 균열(c)에 용이하게 침입하며, 유용 광물을 녹이는 속도도 증대된다. 광물이 녹으면서 균열은 더욱 확대되고 확산되므로 유용 광물이 녹는 속도는 계속적으로 증대되므로 생산 속도가 빨라진다. 또한 용해 속도가 증가되므로 용매 내 유용 광물의 농도도 증가하여 지상에서 용매와 유용 광물을 분리하기도 용이하다. 본 발명에서는 용매에 회전력과 난류를 부여함으로써 용매의 침투력을 향상시켜, 광물의 용해 속도 및 생산 속도를 향상시킨다. 또한 용매 내 광물의 농도가 증가함으로써 용매와 광물을 분리하는 과정이 수월해 지는 이점도 있다. The solvent flows into the stratum where the deposit exists and forms turbulence by the blade 20, so that the solvent easily penetrates into the crack (c) formed in the stratum, and the rate of dissolving the beneficial minerals is also increased. As the mineral dissolves, the crack spreads further and diffuses, so the rate of melting of the beneficial minerals is continuously increased, thus speeding up production. In addition, since the dissolution rate is increased, the concentration of useful minerals in the solvent is also increased, so that it is easy to separate the solvent and useful minerals from the ground. In the present invention, by imparting rotational force and turbulent flow to the solvent, the penetration ability of the solvent is improved, thereby improving the dissolution rate and production rate of the mineral. In addition, there is an advantage that the process of separating the solvent and the mineral is facilitated by increasing the concentration of the mineral in the solvent.

이상에서는 단일 시추정 방식에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 도 6 내지 도 8에 도시된 제2실시예와 같이 복수 시추정(multi well) 방식에도 적용될 수 있다. In the above, the single drilling method has been described. However, the present invention can be applied to the multiwell method as in the second embodiment shown in FIGS.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 순환식 용해 채광방법을 수행하기 위한 복수 시추정 시스템의 개략적 도면이며, 도 7은 도 6에 도시된 복수 시추정의 배치를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a schematic view of a multi-well drilling system for performing a circulating dissolution mining method according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a view for explaining the multi drilling well arrangement shown in FIG. 6, 8 is a view for explaining a second embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 8을 참고하면, 제2실시예에서는 복수의 시추정을 형성한다. 복수의 시추정 중 적어도 하나는 용매를 주입하기 위한 주입정(6)으로 사용되며, 나머지 시추정은 광물이 용해된 용매를 회수하기 위한 생산정(7)으로 사용된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 생산정(7)이 주입정(6)을 둘러 싸고 있는 형태이다. 6 to 8, in the second embodiment, a plurality of wells are formed. At least one of the plurality of drilling jigs is used as an injection well 6 for injecting a solvent, and the remaining drill holes are used as a production well 7 for recovering a solvent in which a mineral is dissolved. As shown in Fig. 7, a plurality of production chambers 7 surrounds the injection well 6. Fig.

제2실시예에서 주입정(6)과 생산정(7)을 형성하고, 케이싱(2)을 설치하고, 파쇄를 통해 지층에 균열(c)을 형성하는 점에서는 제1실시예에서와 완전히 동일하다. 다만, 블레이드(20)는 주입정(6)에만 설치할 수도 있으며, 주입정(6)과 생산정(7) 모두 설치할 수도 있다. 그리고 제1실시예와 달리 주입정(6)과 생산정(7)에 설치되는 파이프는 이중관일 필요가 없으며 단일관으로 충분하다. 주입정(6)에 설치되는 파이프에서는 용매를 주입만 하고, 생산정(7)에 설치되는 파이프에서는 광물이 용해된 용매를 펌핑을 통해 회수하면 되므로, 파이프가 이중관일 필요가 없다. 다만, 용매의 주입력을 향상시키기 위하여 주입정에서는 공기주입관이 설치된 형태의 파이프가 설치될 수 있을 것이다. 그리고 생산정 또는 주입정의 공벽과 파이프 사이에는 팩커(p)가 설치되는 점에서도 제1실시예와 동일하다. In the second embodiment, the injection pit 6 and the production pit 7 are formed, the casing 2 is provided, and the crack (c) is formed in the ground layer by crushing, the same as in the first embodiment Do. However, the blade 20 may be provided only in the injection well 6, or both the injection well 6 and the production well 7 may be provided. Unlike the first embodiment, the pipes installed in the injection well 6 and the production well 7 do not have to be double pipes, and a single pipe is sufficient. The solvent is only poured in the pipe provided in the injection well 6 and the solvent in which the mineral is dissolved can be recovered through pumping in the pipe provided in the production chamber 7 so that the pipe does not need to be a double pipe. However, in order to improve the main input of the solvent, a pipe having an air injection pipe may be installed in the injection nozzle. And that a packer (p) is provided between the production well or between the inlet defining wall and the pipe.

복수의 시추정을 사용하는 경우에도 단일 시추정과 마찬가지로, 본 발명에 따라 용매에 회전력을 부여하면 용매가 난류로 형성되어 지층 내에서 용매의 확산 속도가 증가되며, 유용 광물의 용해 속도도 증가하게 된다. 단일 시추정에서는 유용 광물이 녹은 후 용매가 다시 원위치로 복원되어 펌핑되지만, 복수의 시추정을 사용하는 경우 용매가 일방향으로 흐르면서 광물을 용해시킨 후 생산정을 통해 빠져 나가므로 생산 속도가 더욱 증대되는 이점이 있다. In the case of using a plurality of drill holes, as in the case of the single drill hole, when the rotational force is applied to the solvent according to the present invention, the solvent is formed into a turbulent flow, the diffusion rate of the solvent in the layer is increased and the dissolution rate of the useful mineral is also increased . In a single drilling solution, after the beneficial minerals are dissolved, the solvent is pumped back to the original position. However, when a plurality of drilling solutions are used, the solvent dissolves in one direction, There is an advantage.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 시추정 내에 블레이드를 설치하고, 이 블레이드를 회전시킴으로써 용매에 난류를 형성하는 점에 기술적 특징이 있다. 블레이드의 구성 및 회전 작용에 대하여 좀 더 자세히 설명하기로 한다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention has a technical feature in that a turbulence is formed in a solvent by providing a blade in the well and rotating the blade. The construction and rotation of the blades will be described in more detail.

블레이드(20)를 회전시키기 위해서는 다양한 방법이 채택될 수 있다. 예컨대 본 실시예와 같이 블레이드(20)를 파이프에 고정시키고, 파이프(10)를 회전시킴으로써 블레이드가 회전되도록 할 수 있다. Various methods can be employed to rotate the blade 20. [ For example, as in the present embodiment, the blade 20 may be fixed to a pipe, and the pipe 10 may be rotated to rotate the blade.

파이프(10)는 전체적으로 회전될 수도 있으며, 파이프 외부관(12)의 상단부와 하단부가 상대회전 가능하게 설치되어 외부관(12)의 하단부만 회전되도록 구성할 수도 있다. 즉, 외부관(12)의 상단부와 하단부가 베어링에 의하여 상대회전가능하게 결합되고, 하단부는 구동축(미도시)과 연결되어 파이프의 하단부만을 회전시킬 수도 있다. 외부관(12) 전체를 회전시키기 위해서는 시추정(1)의 공벽과 외부관(12) 사이에 베어링 등을 개재하여 상대회전이 가능하게 할 필요가 있다.The pipe 10 may be rotated as a whole and an upper end portion and a lower end portion of the pipe outer pipe 12 may be rotatably installed so that only the lower end portion of the outer pipe 12 is rotated. That is, the upper end portion and the lower end portion of the outer tube 12 may be relatively rotatably coupled by bearings, and the lower end portion may be connected to a drive shaft (not shown) to rotate only the lower end portion of the pipe. In order to rotate the entire outer tube 12, it is necessary to allow relative rotation between the inner tube of the drill body 1 and the outer tube 12 through a bearing or the like.

다른 방법으로는 외주관(12)의 하부에 블레이드(20)만 회전가능하게 설치할 수도 있다. 도시하지는 않았지만, 고리형의 몸체부가 외부관(12)에 베어링 등에 의하여 회전가능하게 지지되며, 블레이드는 몸체부에 고정되게 설치된다. 그리고 몸체부는 별도의 구동 모터 등에 의하여 회전시킬 수 있다. 또는 내부관(11)의 내부를 통해 회전축을 삽입시키고, 파이프의 하단부에 회전축에 결합되어 있는 블레이드를 설치할 수도 있다. Alternatively, only the blade 20 may be rotatably installed in the lower part of the outer tube 12. [ Although not shown, the annular body portion is rotatably supported on the outer tube 12 by a bearing or the like, and the blade is fixed to the body portion. The body portion can be rotated by a separate driving motor or the like. Alternatively, a rotary shaft may be inserted through the interior of the inner tube 11, and a blade coupled to the rotary shaft may be provided at the lower end of the pipe.

즉, 본 발명에서는 광상 내부에서 회전되는 블레이드를 통해 용매에 난류를 형성시킬 수 있다면, 블레이드가 외부관, 파이프의 하단부 등 설치 위치에 제한이 없으며, 파이프 자체가 회전하거나 블레이드만이 회전되도록 구성하는 등 회전력을 부여하기 위한 구성에 특별한 제한이 없다. That is, in the present invention, if the turbulence can be formed in the solvent through the blades rotating in the inner space, there is no restriction on the mounting position of the outer tube, the lower end of the pipe, etc., There is no particular limitation on the configuration for imparting the rotational force.

본 실시예서는 블레이드(20)가 파이프(10) 외부관(12)에 고정되게 설치되며 외부관(12)이 회전된다. 본 실시예에서 블레이드(20)는 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 파이프(10)와 수평하게 배치되는 제1자세와, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 파이프(10)로부터 돌출되는 제2자세 사이에서 자세 변경 가능하다. In the present embodiment, the blade 20 is fixedly attached to the outer tube 12 of the pipe 10, and the outer tube 12 is rotated. In the present embodiment, the blade 20 has a first posture horizontally disposed with respect to the pipe 10 as shown in Fig. 9 (a), and a second posture horizontally disposed with respect to the pipe 10 as shown in Fig. 9 (b) And the posture can be changed between the second protrusions.

블레이드(20)가 파이프(10)의 외주면에 설치되는 경우에는 블레이드(20)가 제1자세와 제2자세 사이에서 변경 가능할 필요가 있다. 즉, 블레이드(20)가 돌출된 상태로 고정되게 설치된다면, 시추정(1)을 통해 파이프(10)를 삽입할 때 필요 이상으로 시추정(1)의 공경이 확장되어야 하므로, 블레이드(20)가 제1자세로 접힐 수 있도록 구성한다. 또한 블레이드가 고정된다면 시추정을 통해 하강될 때 블레이드가 시추정의 공벽과 부딪히면서 손상될 우려가 있으므로, 블레이드(20)는 제1자세와 제2자세 사이에서 자세 변경가능한 것이 바람직하다. When the blade 20 is installed on the outer circumferential surface of the pipe 10, the blade 20 needs to be changeable between the first posture and the second posture. That is, if the blade 20 is fixedly installed in a protruded state, the diameter of the drill body 1 must be increased more than necessary when the pipe 10 is inserted through the drill hole 1, Is folded in the first posture. In addition, if the blade is fixed, it is preferable that the blade 20 is changeable in posture between the first posture and the second posture because there is a possibility that the blade collides with the drill hole when lowered through the drill hole.

상기한 바와 같이, 블레이드(20)가 제1자세와 제2자세 사이에서 자세변경 가능하도록 하기 위하여 다양한 수단이 채용될 수 있다. 본 실시예에서는 스프링(25)이 사용된다. 즉, 스프링(25)은 파이프(10)의 외부관(12)과 블레이드(20) 사이에 결합되어, 블레이드(20)를 제2자세가 되도록 탄성 가압한다. 도시하지는 않았지만, 블레이드(20)와 외부관(120에는 후크와 같은 락킹부재가 설치되어 있어, 스위칭을 통해 후크가 개방되면 블레이드(20)는 스프링(25)에 의하여 제2자세로 자세 변경된다. 즉, 외부관(12)에 밀착되어 있던 제1자세로부터 외부관(12)으로부터 돌출되는 제2자세로 변경된다. As described above, various means can be employed to make the blade 20 change posture between the first and second positions. In this embodiment, a spring 25 is used. That is, the spring 25 is coupled between the outer tube 12 of the pipe 10 and the blade 20 to elastically press the blade 20 to the second posture. Although not shown, the blade 20 and the outer tube 120 are provided with a locking member such as a hook. When the hook is opened through the switching, the blade 20 is changed to the second posture by the spring 25. That is, the second posture is changed from the first posture that is in close contact with the outer pipe 12 to the second posture that protrudes from the outer pipe 12.

블레이드(20)는 파이프(10)가 시추정(1)을 통해 하강할 때에는 파이프(10)에 밀착된 제1자세를 유지하며, 파이프(10)의 하강 완료시 스위칭에 의해 락킹부재를 개방시킴으로써 제2자세로 자세 변경된다. 그리고 제2자세를 유지한 상태로 파이프(10)가 회전될 때 함께 회전되어 용매에 회전력을 부여한다. 작업이 종료되면, 파이프를 다시 시추정을 통해 인상하게 되는데, 인상시에는 블레이드는 제2자세를 그대로 유지하고 있어도 무방하다. 즉, 파이프(10)가 인상되면 블레이드(20)가 시추정(1)의 공벽과 접촉되기는 하지만, 블레이드(20)는 시추정(1) 공벽에 의해 눌리면 스프링(25)을 압축시키면서 블레이드(20)가 시추정의 공경에 맞게 자세변경되므로 블레이드(20)가 시추정(1) 공벽에 꺽여서 파손되거나 파이프(10)가 인상되는 것을 방해하지 않기 때문이다. The blade 20 maintains the first posture in close contact with the pipe 10 when the pipe 10 descends through the drill hole 1 and opens the locking member by switching upon completion of the descent of the pipe 10 The posture is changed to the second posture. When the pipe 10 is rotated while maintaining the second posture, it is rotated together to impart rotational force to the solvent. When the work is finished, the pipe is lifted again through the drilling jig. At the time of the pulling, the blade may keep the second posture as it is. That is, when the pipe 10 is pulled up, the blade 20 comes into contact with the air wall of the drill hole 1, but the blade 20 compresses the spring 25 when pressed by the air hole of the drill hole 1, Because the posture of the blade 20 is changed according to the drill hole diameter, the blade 20 is prevented from bending into the wall of the drill hole 1 and being prevented from being damaged or the pipe 10 being pulled up.

그리고, 블레이드(20)를 제1자세와 제2자세 사이에서 자세변경 가능하게 하기 위하여 스프링 이외에도 다양한 수단이 채용될 수 있다. 예컨대, 파이프 내에 소형 실린더와 피스톤을 설치하여 블레이드를 이동시킬 수도 있다. In addition, various means other than the spring may be employed in order to make the blade 20 change posture between the first posture and the second posture. For example, small cylinders and pistons may be installed in the pipe to move the blades.

한편, 블레이드(20)는 제1자세와 제2자세 사이에서 회동축(21)을 중심으로 회동되는데, 도 9에 도시된 바와 같이, 회동축(21)은 파이프(10)의 길이방향에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 회동축(21)이 파이프(10)의 길이방향과 수평하게 배치될 수도 있다. 9, the pivot shaft 21 is rotated about the pivot shaft 21 between the first posture and the second posture, It can be arranged obliquely. In addition, as shown in Fig. 10, the pivot shaft 21 may be disposed horizontally with the longitudinal direction of the pipe 10. Fig.

도 9에서와 같이, 회동축(21)이 경사지게 배치되는 경우, 블레이드(20)의 면이 수평면에 대하여 경사지게 되므로 블레이드(20)가 회전시 용매를 상방 또는 하방으로 방향성을 부여하여 확산시킬 수 있다. 즉, 파이프(10)가 일방향으로 회전하면 용매를 상방향 외측으로 밀어내고, 반대로 파이프(10)가 타방향으로 회전하면 용매를 하방향 외측으로 밀어내게 된다. 9, when the rotary shaft 21 is inclined, since the surface of the blade 20 is inclined with respect to the horizontal plane, the blade 20 can diffuse the solvent upwardly or downwardly while rotating . That is, when the pipe 10 rotates in one direction, the solvent is pushed outwardly, and when the pipe 10 rotates in the other direction, the solvent is pushed outwardly downward.

또한 도 10과 같이 블레이드(20)의 회동축(21)이 파이프(10)의 길이방향과 평행하면, 블레이드(20)의 면이 파이프의 회전 평면에 대하여 수직하거나, 거의 수직하게 배치되므로 용매에 최대의 회전력을 부여할 수 있다는 이점이 있다. 10, when the rotating shaft 21 of the blade 20 is parallel to the longitudinal direction of the pipe 10, the surface of the blade 20 is perpendicular to the plane of rotation of the pipe, There is an advantage that a maximum rotational force can be imparted.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 파이프의 하단에 블레이드를 설치하고, 이 블레이드를 회전시킴으로써 용매에 난류를 형성한다. 난류로 형성된 용매는 지층에 형성된 균열에 빠르게 침투하면서 광물을 녹여내면서 균열을 확대시킨다. 확대된 균열을 통해 용매와 유용 광물이 만나는 접촉 면적이 넓어지면서 광물의 용해 속도 및 생산 속도가 증가한다. As described above, in the present invention, a blade is provided at the lower end of the pipe, and the blade is rotated to form a turbulent flow in the solvent. Solvents formed by turbulence rapidly penetrate the cracks formed in the strata and dissolve the minerals to expand the cracks. The enlarged cracks increase the dissolution rate and production rate of minerals as the contact area between solvent and useful minerals is widened.

본 발명에 의하면 광물의 용해 속도를 증가시킴으로써 유용 광물의 생산 속도를 증가시킬 수 있다는 이점이 있다. 또한 용해 속도가 증가되면서 종래의 용해 채광법과 비교시 동일한 양의 용매 내에 녹아 있는 광물의 양도 많아져 용매 내 농도가 증가하므로 용매로부터 유용 광물의 분리회수도 용이해진다는 이점이 있다. According to the present invention, there is an advantage that the rate of production of useful minerals can be increased by increasing the dissolution rate of minerals. Also, as the dissolution rate is increased, the amount of the mineral dissolved in the same amount of solvent increases as compared with the conventional dissolution mining method, so that the concentration of the mineral in the solvent increases, so that it is advantageous in that the recovery of the minerals from the solvent is facilitated.

지금까지, 용매에 난류를 형성하기 위한 방법으로 블레이드를 파이프의 하단에 고정되게 설치하고 파이프 자체를 회전시키는 것으로 설명 및 도시하였으나, 기계적 구성을 달리하여 파이프는 고정된 상태로 블레이드만 회전시키는 구성도 채택할 수 있다. 또한, 블레이드를 파이프와 물리적으로 결합시키지 않고, 블레이드만을 파이프 내측을 통해 유입시켜 회전시킬 수도 있다. Although the blade has been described as being fixed to the lower end of the pipe and rotating the pipe itself as a method for forming a turbulent flow in the solvent, the pipe is rotated in a fixed state with different mechanical configurations. Can be adopted. It is also possible to rotate the blades only by introducing the blades only through the inside of the pipes without physically coupling the blades with the pipes.

한편, 회전력을 부여함과 동시에 용매에 초음파를 조사하거나, 고주파를 부여하여 용매가 지층의 균열에 침투되는 작용을 촉진할 수도 있다. On the other hand, ultrasonic waves may be irradiated to the solvent at the same time as the rotational force is imparted, or the action of penetrating the cracks of the stratum by the application of high frequency may be promoted.

또한, 지금까지 블레이드(20)는 크기가 일정한 것으로 설명 및 도시하였으나, 유용 광물이 일정 부분 녹음으로써 지층에 빈 공간이 확대되면 블레이드의 사이즈를 키워서 용매에 대한 확산력을 증대시킬 수 있다. 예컨대, 블레이드가 다단으로 접히는 구조로 만들어져서, 지층 내에서 광물의 용해로 인해 확공이 이루어진 후에는 블레이드가 펼쳐져서 길이를 늘릴 수도 있다. In addition, although the blade 20 has been described and shown as being constant in size, the size of the blades can be increased to enlarge the spreading force to the solvent when the free space is enlarged by recording a portion of the useful minerals. For example, after the blades are made into a multi-folded structure and the expansion of the mineral due to the dissolution of the minerals in the strata is achieved, the blades may be unfolded to increase the length.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation and that those skilled in the art will recognize that various modifications and equivalent arrangements may be made therein. It will be possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

M10 ... 시추단계 M20 ... 파쇄단계
M30 ... 파이프 설치단계 M40 ... 주입단계
M50 ... 생산단계 1 ... 시추정
2 ... 케이싱 6 ... 주입정
7 ... 생산정 10 ... 파이프
11 ... 내부관 12 ... 외부관
13 ... 차폐부 14,15 ... 관통공
19 ... 공기주입관 20 ... 블레이드
21 ... 회동축 25 ... 스프링
g ... 지반 c ... 균열
M10 ... Drilling step M20 ... Crushing step
M30 ... pipe installation step M40 ... injection step
M50 ... Production stage 1 ... drilling
2 ... Casing 6 ... Injection
7 ... Production 10 ... Pipe
11 ... inner tube 12 ... outer tube
13 ... shielding part 14,15 ... through hole
19 ... air inlet tube 20 ... blade
21 ... Pivot shaft 25 ... spring
g ... ground c ... crack

Claims (11)

채굴 대상이 되는 유용 광물이 밀집되어 있는 광상까지 굴착을 통해 시추정을 형성하는 시추단계;
상기 시추정을 통해 파쇄장비를 투입하여 상기 광상에 균열을 형성시키는 파쇄단계;
파이프를 상기 시추정의 하부까지 삽입하고, 상기 유용 광물을 녹일 수 있는 용매를 상기 파이프를 통해 상기 광상까지 주입하되, 상기 파이프로부터 배출된 상기 용매에 회전력을 부여하여 상기 용매의 확산력을 증대시키는 주입단계; 및
상기 유용 광물이 녹아 있는 용매를 다시 회수하는 생산단계;를 포함하여 이루어지며,
상기 파이프의 하부에는 블레이드가 결합되어 있으며,
상기 블레이드를 회전시켜 상기 블레이드가 상기 용매에 회전력을 부여하며,
상기 파이프는 내부관과 외부관을 구비하는 이중관이며, 상기 외부관 내측의 하단부는 격리되도록, 상기 외부관의 하단부에는 차폐부재가 설치되며, 상기 내부관과 외부관 중 어느 하나의 관을 통해 상기 용매를 주입하고,
상기 내부관에는 고압의 공기를 분사하기 위한 공기주입관을 더 구비하며,
상기 주입단계에서는 상기 용매를 주입하면서 상기 공기주입관을 통해 고압의 공기를 함께 분사하며,
상기 블레이드는 상기 파이프에 회동 가능하게 결합되어, 상기 블레이드는 상기 파이프와 수평하게 배치되는 제1자세와, 상기 파이프로부터 돌출되게 배치되는 제2자세 사이에서 자세 변경 가능하며,
상기 파이프와 상기 블레이드 사이에는 스프링이 결합되어, 상기 스프링은 상기 블레이드를 상기 제2자세로 탄성 가압하는 것을 특징으로 하는 순환식 용해 채광방법.
A drilling step in which a drill hole is formed through excavation to an ore with dense beneficial minerals to be mined;
A crushing step of injecting crushing equipment through the drilling well to form a crack in the deposit;
An injection step of injecting a pipe up to the lower part of the drilling well and injecting a solvent capable of melting the beneficial mineral to the deposit through the pipe so as to increase the diffusion force of the solvent by applying a rotational force to the solvent discharged from the pipe, ; And
And recovering the solvent in which the beneficial minerals are dissolved,
A blade is coupled to a lower portion of the pipe,
The blade is rotated to impart rotational force to the solvent,
Wherein the pipe is a double pipe having an inner pipe and an outer pipe, a shielding member is installed at a lower end portion of the outer pipe so that the lower end of the inner pipe is isolated, After the solvent was injected,
The inner tube may further include an air injection pipe for injecting high-pressure air,
In the injecting step, the high pressure air is injected together through the air injection tube while injecting the solvent,
Wherein the blade is rotatably coupled to the pipe such that the blade is changeable between a first posture disposed horizontally to the pipe and a second posture disposed to project from the pipe,
Wherein a spring is coupled between the pipe and the blade such that the spring elastically presses the blade to the second posture.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 시추정을 서로 이격되게 적어도 2개 형성하고, 상기 각 시추정에 상기 파이프를 설치하며,
적어도 하나의 상기 시추정은 상기 용매를 주입하기 위한 주입정으로서 사용하며, 적어도 하나의 다른 상기 시추정은 상기 유용 광물이 녹아 있는 용매를 회수하기 위한 생산정으로 사용하는 것을 특징으로 하는 순환식 용해 채광방법.
The method according to claim 1,
Wherein at least two drill holes are formed so as to be spaced apart from each other, the pipe is installed in each drill hole,
Characterized in that at least one of the drilling jets is used as an injection well for injecting the solvent and at least one other drilling well is used as a production well for recovering a solvent in which the beneficial minerals are dissolved .
제5항에 있어서,
상기 생산정은 복수 개 형성되며,
상기 생산정은 상기 시추정의 둘레에 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 순환식 용해 채광방법.
6. The method of claim 5,
A plurality of production tablets are formed,
Wherein the product tablets are spaced apart from each other around the drill hole.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 블레이드의 회동축은 상기 파이프의 길이방향에 대하여 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 순환식 용해 채광방법.
The method according to claim 1,
Wherein the rotating shafts of the blades are formed in parallel to the longitudinal direction of the pipe.
제9항에 있어서,
상기 주입단계의 초기에는 일정 시간 동안 상기 파이프를 상기 블레이드가 상기 제1자세 쪽으로 향하는 제1방향으로 회전시킨 후, 상기 제1방향의 역방향인 제2방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 순환식 용해 채광방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the pipe is rotated in a first direction toward the first posture and then in a second direction opposite to the first direction for a predetermined period of time at the beginning of the injection step, Way.
제1항에 있어서,
상기 블레이드는 상기 파이프의 길이방향에 대하여 경사지게 배치되며,
상기 용매가 상방향 또는 하방향으로 방향성을 가지고 확산될 수 있도록, 상기 주입단계에서는 상기 블레이드의 회전 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 순환식 용해 채광방법.
The method according to claim 1,
Wherein the blade is disposed obliquely with respect to the longitudinal direction of the pipe,
Wherein the rotating direction of the blade is adjusted in the injecting step so that the solvent can be diffused upward or downward.
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