稀土頂水大循環(huán)工藝的應(yīng)用

稀土頂水大循環(huán)工藝的應(yīng)用

在離子稀土礦的制備和開(kāi)采中，根據(jù)設(shè)計(jì)固溶液的比，將提取物電解質(zhì)溶液注入井中進(jìn)行清洗，然后進(jìn)入井中的清潔水。通常稱為屋頂水，它的作用是通過(guò)在井中收集的離子和稀土離子的交換和吸收形成的稀土母液。頂水加注的好壞直接影響浸出母液的濃度、稀土浸出率、采場(chǎng)生產(chǎn)周期和浸出藥劑消耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1原產(chǎn)地浸析帶母液的分布離子型稀土礦賦存于花崗巖風(fēng)化殼中,礦體呈層狀分布,處于山頂和山脊部位的礦層厚、品位高,相反,位于山腳和山谷地帶的礦層薄、品位低,甚至出現(xiàn)尖滅現(xiàn)象。在原地浸析采礦注液時(shí),為了確保山頂與山脊部位厚礦層得到充足的浸出電解質(zhì)溶液,同時(shí)解決母液在采場(chǎng)內(nèi)長(zhǎng)距離運(yùn)行中的再吸附問(wèn)題,原地浸析采場(chǎng)一般都需按照“三先”方法注液。待注液階段結(jié)束(注液時(shí)間約30天),此時(shí)按礦體飽和固液比設(shè)計(jì)的浸出電解質(zhì)溶液已基本進(jìn)入礦層,并在其中充滿了已與稀土離子發(fā)生交換解吸作用的稀土母液,基本狀態(tài)如圖1所示。處于山脊部位的母液飽和層從液位線至基巖隔水底板的厚度隨礦層厚度及采場(chǎng)寬度而變化,一般厚約10m,有的甚至達(dá)20~30m,而處于山腳第9排注液井附近的母液飽和層一般僅3~5m。因此,原地浸析中母液主要集中在采場(chǎng)的山頂和山脊等部位。一般地說(shuō),當(dāng)山頂、山脊部位的母液全部排出采場(chǎng)后,采場(chǎng)生產(chǎn)周期即告結(jié)束。加注頂水的目的就是要利用各注液淺井中頂水柱的靜水壓力,擠壓含在浸析帶與母液飽和帶中的稀土母液,使其源源不斷地從采場(chǎng)內(nèi)滲出并進(jìn)入集液溝,匯流至設(shè)在溝尾的集液池,收集集液池中的母液即可達(dá)到回收稀土之目的。因此頂水加注極為重要,它是目前確保采場(chǎng)內(nèi)母液干凈、徹底、快速滲出采場(chǎng)的最佳手段。2采用小循環(huán)對(duì)當(dāng)?shù)亻_(kāi)采的影響頂水小循環(huán)是指大部分頂水未從上到下經(jīng)過(guò)采場(chǎng)全部礦體的頂水注入方式,它主要包括以下2種不同的頂水注入方法。2.1上分層開(kāi)采影響采場(chǎng)公液濃度全山式頂水法系指頂水階段全采場(chǎng)所有注液井自始至終加注頂水。這樣長(zhǎng)期加注頂水的結(jié)果是,一方面采場(chǎng)內(nèi)飽和母液層不斷增高,母液地下水力坡度不斷加大,母液滲出量也明顯增大,但隨著母液液位線的提高,會(huì)對(duì)采場(chǎng)穩(wěn)固性造成不良影響,嚴(yán)重時(shí)將使采場(chǎng)產(chǎn)生滑坡事故。另一方面,處于山腳部位(圖1中7~9排)的注液井隨著頂水的不斷加注,井中水柱靜壓力既可擠出處于其下部的稀土母液,又可對(duì)處于其上部的母液產(chǎn)生堵?lián)踝饔?這樣實(shí)施的結(jié)果,不但上層淺井注水量減少,而且積聚在其下的稀土母液也遲遲不能滲出,特別是注水一段時(shí)間之后,下部母液被全部擠出,加進(jìn)去的頂水進(jìn)入礦層后只能起到?jīng)_淡上部滲入母液濃度的作用。因此,使得采場(chǎng)集液溝母液濃度快速降低,高峰濃度母液維持時(shí)間很短?？傊?全山式頂水法將沖淡原地浸析采場(chǎng)內(nèi)母液,使采礦日產(chǎn)量下降,浸出周期加長(zhǎng)等,從而影響采場(chǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2.2不加頂水的原因個(gè)別礦山不了解原地浸析采場(chǎng)注液后期的狀態(tài),特別是不知道風(fēng)化礦石由于顆粒較小、毛細(xì)裂隙發(fā)育、礦層持水率高,且含在浸析礦層的母液一般為毛細(xì)水與結(jié)合水,是一種介于固體與液體之間的異常液體,不用頂水?dāng)D壓它是不會(huì)自行流出礦層的。同時(shí)誤認(rèn)為處于山頂、山脊部位的母液由于其所處位置較高,按照水往低處流的一般規(guī)律,不加頂水也可以從上往下流出來(lái)。因此,采取下部頂水注入法。其具體作法是將頂水注入山腰以下,此種頂水法較全山頂水法更為有害。因采用此法后山腰以下母液很快就會(huì)被擠出,而上部母液則基本保持不流動(dòng),當(dāng)采礦結(jié)束后,大氣降雨的地下逕流部分這時(shí)充當(dāng)頂水作用,使母液滲出采場(chǎng),經(jīng)幾個(gè)水文年后母液才流盡。因此導(dǎo)致開(kāi)采當(dāng)時(shí)的稀土收率很低,噸稀土電解質(zhì)硫酸銨耗量很高,嚴(yán)重影響各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。3大量頂水沖擊下的采場(chǎng)母液頂水流程是采場(chǎng)后再壓縮法,聯(lián)合分頂水大循環(huán)是在原地浸析采礦推廣應(yīng)用過(guò)程中逐步發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)頂水技術(shù),它是相對(duì)于上述2種頂水方法而言的。大循環(huán)技術(shù)要求大量頂水基本上要流經(jīng)采場(chǎng)全部礦體后再進(jìn)入集液溝,并強(qiáng)調(diào)采場(chǎng)內(nèi)加入的頂水既能有效快捷地?cái)D出母液,又不沖淡采場(chǎng)母液。其具體加注方法分以下4個(gè)階段說(shuō)明。3.1質(zhì)液穩(wěn)定反應(yīng)所謂休水,就是當(dāng)采場(chǎng)電解質(zhì)溶液注完后,在加注頂水之前采場(chǎng)停止注水。其主要作用是,一方面使注入的電解質(zhì)溶液在采場(chǎng)內(nèi)與稀土離子充分反應(yīng);另一個(gè)方面是讓采場(chǎng)內(nèi)飽和液位穩(wěn)定并略有下降,增加采場(chǎng)穩(wěn)固性,以防頂水加注引起滑坡。休水時(shí)間一般為2天左右,當(dāng)發(fā)現(xiàn)采場(chǎng)內(nèi)各觀察井液下降一定高度以后,即可進(jìn)行頂水加注。3.2液強(qiáng)化按液方向方向發(fā)展開(kāi)始加注頂水時(shí),需全山加注。此時(shí)集液溝母液量迅速增大,綜合母液濃度快速增高,可能達(dá)到母液高峰值(ρ(REO)為2~3g/L)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)處于采場(chǎng)最下部(山腳部位)的內(nèi)觀井上、下層母液濃度相差數(shù)倍至數(shù)10倍,即液柱上層滲出液濃度很低,而下層滲出液濃度很高時(shí),說(shuō)明含在下部注液淺井底部的原地浸析層中母液已基本擠出,此時(shí)即可開(kāi)始實(shí)施中期逐步收縮法加注頂水。3.3地被浸析層的礦石量逐步收縮法加注頂水,就是指內(nèi)觀井中出現(xiàn)上淡下濃的稀土母液現(xiàn)象時(shí),逐步從下排往上排關(guān)閉頂水閘閥。各排關(guān)閉的時(shí)間間隔不等,因處于上排的礦層較厚,原地浸析層的礦石量較多,且含在浸析層中的母液也較多,所需頂水量相應(yīng)也多。因此頂水加注時(shí)間也適當(dāng)長(zhǎng)一些。圖1所示的原地浸析采場(chǎng),如果其排距為6~7m,礦石滲透系數(shù)約為1m/d時(shí),每排井關(guān)閉的時(shí)間間隔為10天左右,一般情況下其時(shí)間間隔需根據(jù)內(nèi)觀井的觀察結(jié)果而定。逐步收縮法加注頂水,可以確保原地采礦的浸析層母液基本上被頂水?dāng)D出,但又不致使頂水進(jìn)入母液沖淡其濃度的現(xiàn)象發(fā)生,從而可以長(zhǎng)時(shí)間地保持母液濃度處于高峰期。3.4頂水大循環(huán)技術(shù)當(dāng)頂水逐步收縮至山脊部位時(shí),只需保持山脊部位各排井的頂水即可(如圖1所示),最多可保持1~3排井的頂水,即除山脊一排外,其兩側(cè)尚可保持第2排和第3排的頂水。頂水末期,即當(dāng)集液溝綜合母液濃度接近工業(yè)母液最低濃度時(shí),只保持山頂一排的頂水注入,直到采礦結(jié)束?？傊?采用頂水大循環(huán)技術(shù),由于初期短時(shí)間全山加注頂水,致使全采場(chǎng)浸析層中的母液擠出;而中期逐步收縮法,可逐步地解除下部各排注液井中頂水壓力對(duì)上部母液的堵塞作用,既有利于上部母液的擠出,又不影響采場(chǎng)母液濃度;最后采用的頂注法,可以保證采場(chǎng)內(nèi)全部母液被擠出。因此,頂水大循環(huán)技術(shù)可以解決原地浸析采礦浸出母液濃度低、浸出周期長(zhǎng)、采礦綜合收率低、電解質(zhì)藥劑消耗高等一系問(wèn)題,極大地提高原地浸析采場(chǎng)的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),其與小循環(huán)頂水法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較結(jié)果見(jiàn)表1。4采用頂水大循環(huán)技術(shù)離子型稀土礦原地浸析采礦頂水加注方法是關(guān)系到采場(chǎng)最終技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好壞的重要技術(shù),它使采場(chǎng)浸出母液濃度高、滲出快,并能使?jié)B出干凈徹底。經(jīng)