[發(fā)明專利]一種定水頭條件下離子型稀土單井注液影響范圍的測定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810176052.2
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108427836A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設計）人: 郭鐘群;金解放;趙奎;王觀石
• 申請（專利權(quán)）人: 江西理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;C22B3/04;C22B59/00
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

本發(fā)明屬于離子型稀土溶浸采礦技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種定水頭條件下離子型稀土單井注液影響范圍的測定方法，通過不同的恒定水頭條件下稀土入滲試驗可知，其濕潤體形狀近似為半橢球體，入滲初期橫向濕潤距離較垂向濕潤距離大，隨著入滲的進行，垂向濕潤鋒較橫向濕潤鋒的發(fā)展速度增大，濕潤體形狀由半橢球體向半球體發(fā)展；濕潤體體積和累計入滲量之間存在顯著的線性關(guān)系，土體濕潤體內(nèi)平均含水率增量基本上保持為定值；橫向和垂向最大濕潤距離與入滲時間存在極顯著的冪函數(shù)關(guān)系；建立了濕潤體特征值計算模型，模型結(jié)果與試驗結(jié)果吻合度較高，具有應用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于離子型稀土溶浸采礦技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種定水頭條件下離子型稀土單井注液影響范圍的測定方法。

背景技術(shù)

目前，業(yè)內(nèi)常用的現(xiàn)有技術(shù)是這樣的：離子吸附型稀土(簡稱離子型稀土)是我國特有、世界關(guān)注的重要礦產(chǎn)資源，其中含有豐富的中重稀土，主要分布在江西、福建、廣東、湖南、廣西、云南、浙江等七省區(qū)。在該類礦床中，稀土以水合陽離子或羥基水合陽離子形式吸附在黏土礦物上，具有配分齊全、高附加值元素含量高、放射性比度低、綜合利用價值大等特點。離子型稀土開采先后經(jīng)歷了池浸、堆浸和原地浸礦，目前主要采用原地浸礦的采礦方法，即直接在山體表面布置注液井網(wǎng)，注入鹽類溶浸液滲透到黏土礦物中，通過離子交換過程將稀土離子交換于溶液中，浸出液通過山腳處的積液溝或收液巷道匯集到母液池，再通過沉淀母液中的稀土，實現(xiàn)資源回收。原地浸礦開采設計的關(guān)鍵因素是計算井網(wǎng)參數(shù)，如果注液井網(wǎng)布置太密，不僅增加注液井的鉆孔工程量，且容易造成山體過度飽和，引起山體滑坡；如果注液井網(wǎng)布置太疏，則會形成許多浸礦死角與盲區(qū)，從而影響稀土資源充分回收。設置井網(wǎng)參數(shù)的主要依據(jù)是單井注液影響范圍，即入滲過程的濕潤體特征及運移規(guī)律，因此，確定單井注液影響范圍對于降低浸礦劑消耗、提高稀土資源回收率，以及控制土體變形破壞具有重要意義。國內(nèi)外學者研究了關(guān)于土壤入滲的濕潤體特征及滲流規(guī)律，但是由于離子型稀土開采長期處于技術(shù)保密階段，對于離子型稀土溶浸采礦過程入滲的濕潤體特征及滲流規(guī)律很少，導致在開采過程中，稀土資源浸取率不確定性因素大，諸如“稀土去哪兒了”、“浸礦液流去哪里了”等問題懸而未決，如果能建立注液時離子型稀土單井注液影響范圍的計算模型，可以有效解決上述問題，提高生產(chǎn)效率。基于上述研究，取江西龍南足洞稀土礦區(qū)稀土進行三維入滲試驗，研究了不同入滲水頭下濕潤體形狀及濕潤鋒運移規(guī)律，推求了橫向濕潤鋒距離、垂向距離與濕潤體體積計算模型，并與試驗值進行比較，模型精度較高，此模型可以進一步提高稀土開采效率。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：

(1)原地浸礦過程中溶浸液通過單個注液井向稀土礦體擴散的過程是一個動態(tài)過程，諸多因素影響溶浸液入滲過程，如何通過注液水頭高度等因素確定單井注液影響范圍是預測稀土開采全過程的關(guān)鍵問題之一。

(2)原地浸的注液井有一定的注水高度，即存在一定的水頭壓力，有別于其他沒有水頭壓力的入滲過程，把水頭高度作為一個重要參數(shù)建立離子型稀土浸礦的三維入滲模型，可以大幅度提高入滲模型的精準性和適用性。

(3)現(xiàn)有一維入滲規(guī)律及入滲模型研究較多，三維入滲規(guī)律及入滲模型較少，一維入滲和三維入滲的研究方式和研究方法具有差別，一維入滲規(guī)律及入滲模型是簡化后的，具有一定的局限性。

解決上述技術(shù)問題的難度和意義：原地浸礦開采設計的關(guān)鍵因素是計算井網(wǎng)參數(shù)，如果注液井網(wǎng)布置太密，不僅增加注液井的鉆孔工程量，且容易造成山體過度飽和，引起山體滑坡；如果注液井網(wǎng)布置太疏，則會形成許多浸礦死角與盲區(qū)，從而影響稀土資源充分回收。設置井網(wǎng)參數(shù)的主要依據(jù)是單井注液影響范圍，即入滲過程的濕潤體特征及運移規(guī)律，因此，通過確定單井注液影響范圍計算模型可以有效預測和適時調(diào)控離子型稀土開采中溶浸液流動的全過程，對于降低浸礦劑消耗、提高稀土資源回收率，以及防治山體滑坡和控制環(huán)境污染具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容