[發(fā)明專利]離子型稀土原地浸礦的浸礦劑濃度計算方法

有效

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• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108319791B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 龍平;王觀石;彭陳亮;胡世麗;羅嗣海
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;C22B3/14;C22B59/00;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上

本發(fā)明涉及一種離子型稀土原地浸礦的浸礦劑濃度計算方法，本發(fā)明包含6個步驟，分別為：(1)確定礦體的離子交換模型；(2)計算離子交換模型的選擇系數；(3)計算礦體的平均孔隙流速；(4)考慮對流?彌散過程計算浸礦劑陽離子離子和液相稀土離子的濃度；(5)考慮離子交換過程計算液相浸礦劑陽離子和液相稀土離子的濃度；(6)計算浸礦劑的濃度。本發(fā)明在測試實際礦體溶質運移參數和品位的基礎上，利用所建立的計算方法，可以計算出離子型稀土原地浸礦的浸礦劑濃度，為原地浸礦確定浸礦劑的濃度提供依據。本發(fā)明在保證稀土浸取率的前提下減少了浸礦劑的用量，降低了開采成本，避免過量浸礦劑對環(huán)境的污染，有利于水資源的保護。

技術領域

本發(fā)明屬于原地浸礦領域，涉及離子型稀土原地浸礦的浸礦劑濃度計算方法。

背景技術

稀土尤其是重稀土是重要的戰(zhàn)略性資源，南方離子型稀土礦是重稀土的主要來源。由于原地浸礦工藝具有不破壞植被、開挖工程量少等優(yōu)點，成為國家大力推廣應用的開采離子型稀土礦的主要工藝。原地浸礦工藝的流程為先在礦塊布置注液孔網、收液工程，以硫酸銨溶液作為浸礦劑，向注液孔網注入硫酸銨溶液，硫酸銨溶液在礦體中滲透，硫酸銨溶液中的銨根離子與吸附在稀土礦上的稀土離子發(fā)生離子交換，使稀土離子進入溶液，形成母液，由收液工程收集母液，采用除雜沉淀劑處理母液，實現資源回收的目的。

硫酸銨溶液中的銨根離子與吸附在稀土礦上的稀土離子發(fā)生離子交換是原地浸礦回收稀土的關鍵過程之一。研究表明，銨根離子交換稀土離子是一個可逆離子交換過程，硫酸銨溶液的濃度對離子交換效率影響很大，若硫酸銨溶液的濃度較低，離子交換不充分，資源浸取率低；若硫酸銨溶液的濃度過高，一方面，增加開采成本，另一方面，增加礦區(qū)的硫酸銨殘留量，開采完成后，在降雨等作用下，殘留的硫酸銨流入周邊水體，引起地表水和地下水的氨氮超標。因此，合理確定硫酸銨溶液的濃度對原地浸礦工藝開采離子型稀土礦的具有重要作用。

現階段，硫酸銨溶液的濃度主要有兩種確定方式：(1)設計人員根據前期開采的經驗確定硫酸銨溶液的濃度，由于地質條件的復雜性，不同礦區(qū)的地質條件不同，直接通過經驗確定硫酸銨溶液的濃度往往不在合理的范圍內；(2)通過室內柱浸試驗確定硫酸銨溶液的濃度，通過試驗發(fā)現，浸礦過程的溶質運移的力學參數具有明顯的尺度效應，通過室內試驗難以準確確定現場原地浸礦的硫酸銨溶液濃度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種離子型稀土原地浸礦的浸礦劑濃度計算方法，節(jié)省了浸礦劑用量，有利于環(huán)境保護。

本發(fā)明的技術方案：一種離子型稀土原地浸礦的浸礦劑濃度計算方法，包括以下步驟：

第一步：確定礦體的離子交換模型，

(1)離子型稀土礦樣的杯浸試驗，進行浸礦劑濃度為1.0g/L～20.0g/L浸取稀土礦樣的杯浸試驗，測試對應浸出液中稀土離子濃度，得到浸礦劑濃度與浸出液中稀土離子濃度的關系曲線；

(2)采用離子交換模型擬合浸礦劑濃度與浸出液中稀土離子濃度的關系曲線，選擇平均相對誤差最小的離子交換模型作為描述浸礦劑浸取稀土礦樣的離子交換模型；

第二步：計算離子交換模型的選擇系數，

以選擇系數作為未知數，采用第一步確定的離子交換模型擬合浸礦劑濃度與浸出液中稀土離子濃度的關系曲線，得到礦樣的離子交換模型的選擇系數；

第三步：測試礦體的平均孔隙流速，

采用現有的方法測試現場礦體的飽和滲透系數，礦體的達西流速在數值上等于飽和滲透系數，對現場礦體進行取樣，采用現有的方法測試礦體的孔隙率，根據關系式(1)確定現場礦體的平均孔隙流速；

關系式(1)：

u＝v/n (1)，

關系式(1)中：u為平均孔隙流速，v為達西流速，n為孔隙率；