[發明專利]離子型稀土原地浸礦注液孔周體積含水率分布的計算方法

有效

• 申請號: 201710021639.1
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106706885B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 龍平;王觀石;胡世麗;洪本根;羅嗣海
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上

本發明涉及一種離子型稀土原地浸礦注液孔周體積含水率分布的計算方法，適用于原地浸礦注液孔網參數設計。本發明包含7個步驟，分別為：測試礦體的土?水特征曲線；計算礦體的比水容量；計算礦體的等效飽和導水率；計算礦體的導水率；計算礦體的擴散率；計算注液孔孔底中心垂向含水率分布；計算注液孔周體積含水率的分布。本發明在測試土性參數的基礎上，利用所建立的模型，可以計算出注液孔周的含水率分布，為原地浸礦注液孔網參數設計提供依據。

技術領域

本發明涉及離子型稀土原地浸礦注液孔周體積含水率分布的計算方法，適用于原地浸礦注液孔網參數設計。

背景技術

原地浸礦工藝具有資源回收率高、綠色、環保、適應性強等優點，對于成礦面積非常大和單位面積內資源量非常小的離子型稀土資源，原地浸礦工藝具有難以被其它工藝完全替代的優勢，已成為國家大力推廣應用的離子型稀土礦開采工藝。原地浸礦的工藝是在稀土礦體區域內按照一定的孔網參數布置注液孔，通過注液孔向礦體注入浸取劑溶液，使其與稀土離子發生交換反應，再在注液孔注入上清液，稀土離子進入上清液中形成浸出液，浸出液從收液工程流出，用沉淀劑沉淀浸出液中的稀土，實現資源回收的目的。

顯然注液孔的間距和排距對原地浸礦的資源回收率和浸取速率具有重要影響，主要表現在兩個方面。一方面，注液孔間距布置過大，在注液強度一定的情況下，浸礦劑不能入滲到更遠的區域，容易造成浸礦盲區，影響資源充分回收。另一方面，注液孔間距布置過小，不僅會增加成本，同時也容易造成竄孔現象，一旦發生竄孔，進一步增加浸礦盲區范圍，降低資源回收率；另外，注液孔間距太小，容易造成注液強度偏大，進而容易發生滑坡，滑坡區域的資源也難以回收。目前布置注液孔主要依據工程經驗，造成相當部分礦山一次原地浸礦回收資源不充分，因而進行多次原地浸礦回收資源，不僅增加了經濟成本，也造成更多浸礦劑殘留在山體。

原地浸礦過程是一個浸礦劑遷移進入礦體、離子交換和稀土離子遷移流出地表的過程。目前的研究表明，原地浸礦的離子交換過程是可逆反應，如果浸礦劑濃度達到某一臨界值時，反應過程非常快，因此，為提高稀土資源回收率和浸取速率，就需要溶液在滲透過程中帶入足夠量的浸礦劑，同時將稀土離子快速帶出地表，而這兩個過程依賴于滲流速度。原地浸礦的滲流場的大部分區域處于非飽和狀態，對于非飽和礦體，含水率是影響滲流速度的最關鍵因素。

在推廣原地浸礦工藝的10余年中，工程技術人員總結了一套布置注液孔的經驗做法：將注液孔布置成菱形狀，深度一般為見礦0.5～1m，注液孔直徑一般為0.15～0.3m，對于坡度＜15°，間距和排距為1.0～2.0m×1.0～2.0m；對于坡度在15°～30°，間距和排距為1.5～3.0m×1.5～3.0m；對于坡度＞30°，間距和排距為2.5～3m×2.5～3m或不布置。實際上，合理確定孔間距，不僅要考慮坡度，更應該考慮礦體的導水率、注液強度和土水特性等方面的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種離子型稀土原地浸礦注液孔周體積含水率分布的計算方法。

本發明的技術方案：一種離子型稀土原地浸礦注液孔周體積含水率分布的計算方法，包括以下步驟：

第一步：測試礦體的土-水特征曲線，

用現有技術測試礦體不同體積含水率下的基質吸力，即測試礦體的土-水特征曲線，采用關系式(1)擬合體積含水率和基質吸力的實驗數據，確定擬合參數；

關系式(1)：

關系式(1)中：θ為礦體的體積含水率，θ_s為飽和體積含水率，θ_r為殘余體積含水率，α、m₀和m₁為擬合參數，m₁＝1-1/m₀，ψ為基質吸力，單位為kPa；

第二步：計算礦體的比水容量，