离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺.docx

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离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺

离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺

一、工艺概述

我国稀土资源非常丰富，稀土元素总共包含有十五种元素，因为在自然界中含量稀少，但是应用又非常广泛，多称我工业上的味精，稀土资源资源有矿石类，存在于独居石中，另外近二十多年发现并开采的离子吸附型稀土矿。

本文研究的是离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其特点是，该工艺包括以下步骤：

确定稀土母液回收导流孔工程控制面的导流孔施工的位置，并且在该位置形成陡坎；形成沿山体走向的一系列并列的导流孔，并且使得由所有导流孔组成的收液工程控制面与矿体底部构成的空间曲面处于同一位置或略低位置；在各导流孔的下部形成用于收集稀土母液的集液明沟；在各导流孔的上部形成用于预防非母液水汇入至集液明沟的避水沟；以及避水沟与避水沟排出管路连通；集液明沟与集液明沟收集管路连通；而在集液明沟的最低端，将收集的稀土原地浸矿母液引流至母液中转池。

可减少施工排土量，大大缩短施工时间，增加施工的安全性，有效降低生产成本，保护生态环境。

二、工艺技术原理

本文研究的是离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，属于原地浸取开采技术其基本原理是，离子吸附型稀土经常赋存于花岗岩风化壳或火山凝灰岩中，不管风化壳有多厚，其下部一定是花岗岩岩基；山体的切割深度一般较小；潜水位一般较高（离矿体底部距离较小）；矿土的渗透性能一般不会太好，且在生产过程中矿土渗透性和含水量会产生有利于稀土浸出液回收的变化。

在根据现有技术的离子吸附型稀土原地浸矿母液回收技术中，通常采用挖掘巷道的人工假底收液工艺或自然收液法收液工艺。

例如，需要根据矿体形状等因素设计集液巷道，按照设计，由人工挖掘集液巷道并对巷道用树木及板皮等进行支护，再在巷道中实施其它收液工程，例如实施稀土母液收集的导流孔（一般用高压水枪实施），并实施相应的防止塌方和防渗技术措施。

因此，其缺点是工期较长、费用较高、排放废土较多、管理较困难，容易产生片帮等安全隐患，且在矿体底部的倾角较大时存在施工困难等问题；再例如，需要在待采山头的山脚挖掘明沟来收集稀土浸出液，其操作非常简单，但应用条件非常苛刻，更重要的是，该工艺的浸矿效果差、尾液（即稀土母液浓度开始降低至0.03g／l后的稀土母液）拖延时间长、极易产生山体滑坡、极易残留大量稀土浸出液和稀土浸矿剂，极易导致严重的环境污染问题。

三、工艺技术内容离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，是提供一种离子吸附型稀土原地浸取母液回收工艺，其施工简单、施工周期短、成本较低，并可省去现有工艺所需的支护材料和防渗材料，可缩短施工时间、提高安全性、减少废土的排放、保护生态环境。

提供了一种离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其特征在于：

该工艺包括以下步骤：

确定稀土母液回收导流孔工程控制面的导流孔施工的位置，并且在该位置实施人工陡坎；形成沿山体走向的一系列并列的导流孔，并且使得由所有导流孔组成的收液工程控制面与矿体底部构成的空间曲面

处于同一位置或略低位置；在各导流孔的下部形成用于收集稀土母液的集液明沟；在各导流孔的上部形成用于预防非母液水汇入集液明沟的避水沟；以及避水沟与避水沟排出管路连通；集液明沟与集液明沟收集管路连通；而在集液明沟的最低端，将收集的稀土原地浸矿母液引流至母液中转池。

优选地，确定稀土母液回收工程控制面的因素包括矿土渗透性、当地潜水位、矿体底部与基岩之间距离以及矿块生产过程中各部位含水率的动态变化。

导流孔使用液压钻机或高压水枪进行施工。

人工陡坎的高度为30-100cm，导流孔之间的距离为

15-150cm。

优选地，收集的稀土原地浸矿母液通过管道引流至母液中转池。

收集的非稀土母液水通过管路排出山体。

优选地，所述导流孔在不允许沿山体走向的局部地段可偏离山体走向。

当矿体底部的倾角较大时，设置两层或多层沿山体走向的导流孔。

导流孔的倾角对应于矿体底部的倾角。

导流孔之间的相对位置与垂直导流孔方向的矿体剖面的底部形状基本一致。

根据离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，取消了由人工挖掘集液巷道的作业，因此可大大减少施工过程中废土的排放，换言之，该工艺使废土排放量降到了最低，防止了因挖掘巷道排放的废土造成的水土流失；根据本发明，取消了由人工挖掘集液巷道及其相关的作业，因此可大大缩短原地浸矿收液工程的施工时间；根据本发明，去除了现有工艺对树木、板皮等支护材料的需求，可减少或不使用现有工艺的防渗材料；根据本发明，不需要实施巷道，避免了现有工艺在实施巷道过程中可能产生如片帮等安全隐患，最大限度的增加了施工安全，降低了生产成本，节约了能源，也降低了管理难度，工程施工质量较易保证。

四、附图说明

图1为母液收集系统中垂直于导流孔方向的剖示图；

图2为母液收集系统中沿导流孔方向的剖示图。

五、工艺技术特点

1.离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其特征是该工艺包括以下步骤：

确定稀土母液回收导流孔工程控制面的导流孔施工的位置，并且在该位置形成陡坎；形成沿山体走向的一系列并列的导流孔，并且使得由所有导流孔组成的收液工程控制面与矿体底部构成的空间曲面处于同一位置或略低位置；在各导流孔的下部形成用于收集稀土母液的集液明沟；在各导流孔的上部形成用于预防非母液水汇入至集液明沟的避水沟；避水沟与避水沟排出管路连通；集液明沟与集液明沟收集管路连通；而在集液明沟的最低端，将收集的稀土原地浸矿母液引流至母液中转池。

2.离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其特点是确定稀土母液回收工程控制面的导流孔施工的位置的因素包括矿土渗透性、当地潜水位、矿体底部与基岩之间距离以及矿块生产过程中各部位（主要指收液工程附近矿土）含水率的动态变化。

3.离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其特点是导流孔使用液压钻机或高压水枪（优选液压钻机）进行施工，导流孔的直径

10-20cm。

4.离子吸附型稀土所述的原地浸矿母液回收工艺，其特点是陡坎

的高度为30-100cm,导流孔之间的距离为15-150cm。

5.离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其特点是收集的稀土

原地浸矿母液通过管道（优选PVC管）引流至母液中转池。

6.离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其特点是收集的非矿

母液水通过管路排出山体，集液明沟的宽度15-30cm,深度15-30cm;避水沟的宽度15-30cm,深度15-30cm。

7.离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺所述的原地浸矿母液回收工艺，其特征在于：

所述导流孔在不允许沿山体走向的局部地段可偏离山体走向。

8.离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其特点是当矿体底部的倾角较大时，设置两层或多层沿山体走向（也可偏离山体走向）的导流孔。

9.离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其特点是导流孔的倾角对应于矿体底部的倾角。

10.离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其特点是导流孔之间的相对位置与垂直导流孔方向的矿体剖面的底部形状基本一致。

六、工艺技术应用方式

在图2中，附图标记5示出了粘土化层。

附图标记6示出了矿体。

附图标记7示出了无矿带。

离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺提供了一种离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺，其根据矿土渗透性、当地潜水位、矿体底部与基岩8之间距离、并考虑矿块生产过程中各部位含水率的动态变化等因素在山体表面（山腰或山脚）选择适当的位置，即确定稀土母液回收工程控制面导流孔施工的位置；根据选取的位置，实施30-100公分的人工陡坎3，为下一步使用液压钻机或高压水枪提供施工平面。

根据确定的稀土母液回收工程控制面导流孔施工的位置，在完成的施工工作面上，间隔15-150公分按设计的导流孔方向及倾角，使用液压钻机或高压水枪（在山体较小时使用较方便）施工用于浸出液回收的导流孔，最终形成沿山体走向方向的相互平行的导流孔1组成的收液工程控制面，并最终形成由所有导流孔1组成的收液工程控制面，由所有导流孔组成的收液工程控制面与矿体底部构成的空间曲面相比，处于同一位置或略低位置。

导流孔1沿山体走向方向，如条件不允许，可设置垂直山体走向或其它方向的导流孔1。

当矿体底部的倾角较大时，可设置两层或多层沿山体走向（条件不具备时可垂直山体走向或其它方向）的导流孔1，但最终也是形成由所有导流孔1组成的收液工程控制面，其与矿体底部构成的空间曲面处于同一位置或略低于矿体底部构成的空间曲面。

根据实际情况可在同一位置实施两排导流孔1；导流孔1的倾角符合沿导流孔方向所切矿体形成剖面的矿体底部的倾角；导流孔相对位置与垂直导流孔方向的矿体剖面的矿体底部形状基本一致。

一般情况下导流孔不进行防渗处理，但也可对其进行防渗处理。

为了施工方便及更好地控制导流孔的方向，可沿确定的导流孔工程位置实施人工陡坎4（一般为30-100公分）。

在导流孔1的下部通过实施明沟收集母液，即集液沟2。

特别是，通过在导流孔出口下部施工明沟连接各导流孔出口以收集浸取液，在适当位置通过管路将母液导入中转池；也就是说，根据已经完成的导流孔位置，在其下部（紧贴导流孔出口处）实施明沟，用于收集由导流孔流出的稀土浸取液；在明沟的最低端，用PVC管或其他管道将收集的稀土浸取液（母液）引流至母液中转池；为防止山体表面非母液水（如雨水等）汇入母液收集明沟，在导流孔的上部适当位置实施明沟，收集山体表面非母液水并通过PVC管或其他管道排出。

在导流孔上部实施明沟（避水沟4），即排水沟，以预防非母液水（如自然降水等）汇入母液收集沟2。

特别是，在导流孔出口上部适当位置采用明沟方式建立山体避水系统，防止自然降水汇入稀土母液；避水沟4与避水沟排出管路连通；而集液沟2与集液沟收集管路连通。

在离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺的技术方案中，如果矿体底部的倾角较大或矿体底部变化较大，按以上方案实施有困难或可能造成资源浪费，则可对不同区域实施不同层位的导流孔，其最终目标是形成由所有导流孔组成的收液工程控制面，其与矿体底部构成的空间曲面处于同一位置或略低位置。

在本离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺的技术方案中的适当位置是指根据矿土渗透性、当地潜水位、矿体底部与基岩之间距离、并考虑矿块生产过程中各部位含水率的动态变化等因素综合确定，一是确定该工艺的适应性，二是在可使用该工艺的情况下按照以上因素综合确定导流孔施工的位置、导流孔方向以及导流孔倾角。

根据本离子吸附型稀土原地浸矿母液回收工艺的工艺，可进一步减少离子吸附型稀土原地浸矿在施工人工收液假底过程中的排土量，

减少水土流失的隐患；大大缩短了原地浸矿收液工艺的施工时间，增加了施工的安全性；去除了以往收液工艺对树木等支护材料及其它辅助材料的需求，有效降低了生产成本，间接保护了生态环境。

为了确定稀土母液回收工程控制面的导流孔施工的位置，需由矿土（指工程

施工部分的矿土）渗透性、当地潜水位位置、矿体底部与基岩之间距离大小、以及在生产过程中矿体底部与基岩（或潜水位）之间的矿体含水率的变化来确定。

如果矿土渗透性好，则工程控制面尽可能地靠近当地潜水位或基岩，但还需要考虑因矿前液的下渗提高了潜水位以及潜水位（或基岩）与矿体底部之间部分（即无矿带）的含水率，这反过来又使得矿土渗透性变差。

而渗透性差的情况下则尽可能贴近矿体底部，其目的为了提高母液浓度、减少注液量。

例如：

矿体渗透性好，而潜水位或基岩与矿体底部之间的距离为3米（即无矿带），那么，在不考虑矿前液下渗至工程控制面以下对渗透性变化（含水率提高渗透性减弱）的情况下，应该贴近潜水位或基岩施工，但如果矿前液（可计算）下渗量提高了潜水位（或使之渗透性变得很差）1米，则工程控制面比潜水位或基岩提高1米。

某些情况下，基岩较深，但潜水位较高且潜水位与矿体底部距离不大，那么，不考虑矿前液下渗的影响，不考虑渗透性及渗透性的变化，以贴近潜水位施工为主（如有施工可能，可比潜水位稍低）。

某些情况下，潜水位较低，但基岩离矿体底部距离不大，那么，不考虑矿前液下渗的影响，不考虑渗透性及渗透性的变化，以贴近基岩施工。

如渗透性好，在不考虑渗透性和潜水位变化，则贴近潜水位或贴近基岩施工；矿体底部与基岩（或潜水位）之间的距

离的大小，如距离大，且渗透性好，则该工艺不适用，如距离大，但渗透性差，则以贴近矿体底部施工，如距离小，渗透性好，则贴近潜水位或基岩施工，如距离小，渗透也差，同样贴近潜水位或基岩施工；该因素除了施工位置确定，还隐含了工艺的适应性。

矿块生产过程中各部位含水率的动态变化是指矿前液下渗对渗透性、潜水位等的影响，可进一步提高工艺使用范围，比如说：

矿体底部与基岩（或潜

水位）之间的距离较大，且其渗透性好，但矿前液下渗量可提高潜水位2米或使基岩上部2米变成不渗透层（或渗透差），则在提高2米施工可达到最佳效益的情况下，则提高2米并实施该工艺；如渗透差，则贴近矿体底部并适当加密导流孔实施该工艺可达到最佳效果。

总而言之，确定稀土母液回收工程面的施工位置需要考虑以上各个方面，需要根据各个方面之间相互关系，结合开采时的技术经济等因素共同确定施工位置。

在一个应用例中，导流孔之间的距离为15-30cm。

在另外一个实施例中，导流孔之间的距离为15-150cm。

渗

透性与导流孔之间距离的确定有联系，渗透性差则导流孔距离小，渗透性好距离可放宽。

另一方面，在同样导流孔距离的情况下，为了保证工程质量，相邻导流孔可以施工成上下交错的形式。

特别是，导流孔使用液压钻机或高压水枪进行施工，导流孔的直径10-20cm。

陡坎的高度为30-100cm,导流孔之间的距离为15-150cm。

收集的稀土原地浸矿母液通过管道（优选PVC管）引流至母液中转池。

收集的非矿母液水通过管路排出山体，集液明沟的宽度15-30cm，深度

15-30cm;集液明沟的宽度15-30cm，深度15-30cm。

附图说明: