专利名称：离子吸附型稀土矿原地浸析采矿方法
技术领域：
本发明涉及一种采矿方法，特别是一种离子吸附型稀土矿原地浸析采矿方法。
公知的离子吸附型稀土矿开采方法是易地浸析采矿方法。即先砍除地表植被，剥离矿体表土，然后采掘矿砂、搬运至浸析池浸析离子型稀土，浸析后，再将尾砂出池、搬运、堆弃。用此法每一吨混合稀土氧化物产品约需剥离、采掘、搬运表土和矿砂1000立方米左右，不但建矿投资高，劳动强度大，生产成本高，而且严重损坏矿区植被、破坏和污染矿区环境，给稀土矿区带来极大危害。
本发明的目的是为了解决上述主要问题而设计一整套原地浸析的采矿方法即“以水制水，用水封闭”。采用溶液原地浸析离子吸附型稀土，不剥离矿体表土，不采掘和搬运矿砂，既可获得稀土，又可大幅度降低开采劳动强度和生产成本，节省大量投资，还能很好地保护矿区生态平衡和环境。
本发明的要点是根据矿区地表、地下迳流体系统-划分采区和采场，以便统一构筑地下水的封闭体系和预测母液流向，即在采场上方构筑高位水池、高位液池，注水注液系统，浸出物提取和母液回收系体原地浸析所用溶液是1.5～2.0%的硫酸铵(或氯化铵、硫酸等盐类或酸类电解质)其固(固体矿石紧方)液(电解质溶液)比为1∶0.6～0.8。通过高位水池等注水系统向采场注水使之周围形成水封闭体系，通过高位液池等注液系统向采场注入硫酸铵等电解质溶液浸析离子吸附型稀土，用草酸沉淀，提取草酸稀土，然后过滤甩干灼烧得混合稀土氧化物产品，浸出母液的上清液可送至高位液池重复使用。
以下结合实施例附图对本发明给以详细描述。
附
图1是本发明的工艺流程框图。
附图2是本发明的采场布置图。
附图3是本发明的采场A-A剖面图。
附图4是本发明的采场B-B剖面图。
附图标号1-矿体表土、2-矿体、3-原地浸析离子型稀土、4-基岩、5-地表注液浅井(浅孔或沟槽)、6-注水浅井、7-输水管道、8-输液管道、9-集液沟、10-集液池、11-输液泵、12-输送母液管道、13-母液交换沉淀池、14、栏水坝、15-排水沟、16-溶液配制池、17-高位输液泵、18-高位液池、19-低位水池、20-输水泵、21-高位水池、22-地下水位线、23-水帘、24-液水界面、25-界面上的分子扩散方向、26-渗透扩散方向。
离子吸附型稀土矿床系由原岩(一般为花岗石)风化而成的风化壳矿床，矿体比较蔬松，风化孔裂隙发育离子型稀土元素一般吸附在粘土矿物或其他矿物表面和微裂隙中。矿石渗透系数为1米/昼夜左右。矿体一般呈壳状分布于一系列的山丘地带。矿体的底板一般为半风化、微风化或新鲜基岩(4)，具有相对隔水作用。参照附图，根据矿区的地表及地下水迳流体系统一划分采区和采场(参照图1)以便统一构筑地下水的封闭体系和预测母液流向。采场划定后，其主要的采准工作为根据矿体的厚度、稀土含量、地形地貌等条件，原地按设计网度开挖地表注液浅井(孔或沟槽)(5)(参见图2、3、4下同)注水浅井(6)其深度以达到矿体后再掘1米左右为宜。架设输水管道(7)输液管道(8);在采场的下方(一般为山脚)开挖集液沟(9)、集液(10)并设置输液泵(11)及输送母液管县(12)，构筑母液交换沉淀池(13)，并在集液沟(9)的下方筑栏水坝(14);集液沟的另一测及上下方开挖排水沟(15)。原地浸析的主要工艺为在溶液配制池(16)中投入1.5～2.0%的硫酸铵(或氯化铵、硫酸等盐类或酸类电解质)的配制溶液。用泵(17)将配制好的溶液输送至高位液池(18)，同时将清水从低位水池(19)用泵(20)输送至高位水池(21)。溶液按紧方(未松动方)固液比1∶0.6～0.8注入注液浅井(5)，同时往注水井(6)中注入清水，将采场三方(上、左右)封闭。注水注液时要用开关控制流量，以确保设计的液面、水面高度，以提高原矿浸出率和减少溶液损失。注液后，溶液将沿着矿体中的孔、裂隙渗透，在渗透过程中，首先挤出这些孔、裂隙中的吸附水，同时电解质溶液中的活动性更大的阳离子与稀土离子发生交换解吸作用，使稀土离子进入溶液中形成母液。设计的注液量注完以后，立即在注液井(5)中加注清水(又称顶水)顶水量可略高于注液量，固水比为1∶0.8～10(紧方)，此过程中封闭用水不能停。母液在新鲜溶液及顶水的挤压下，在人为造成的水封闭体系中，将大致按地下水迳流方向有效流入预设的集液沟、集液池中，经泵(11)将集液池中母液输送到沉淀池(13)中，加入草酸立即沉淀，生成草酸稀土，草酸稀土经过滤甩干后，再经850°～900℃高温灼烧，即可得到混合稀土氧化物产品。沉淀池中上清液经中和处理后返回溶液池(16)回收电解质。由于离子型稀土矿床围岩及矿体本身不隔水、原地浸析时，溶液向四方渗透扩散，因而收集母液十分困难，本发明的关键技术是“以水制水，用水封闭”即1、采矿场的布置要依地表、地下水统一迳流体系划分采区和采场，以利收集母液;2、在地下潜水位较低地段或旱季地下水位下降较多的时候，为减少集液沟、集液池的工作量，提高母液收集率，可在注入电解质溶液之前，在采场中的注水注液井孔中先加注清水(预水)处理，提高地下水位线(zz);3、采矿场的上方(一般为山脊分水岭处)及左右两边，按注液浅井网度开掘注水浅井，在注液的同时往注水井中注水，形成水帘(23)封闭，封闭注水高度要注意保持与同排井液面相同，以使液水界面(24)两边压力相等，并且封闭用水必须坚持顶水注完后才能停止，并且可视情况延长1～2个班次;4、集液沟池开挖在地下潜水面以下，一般低于地下潜水位20～25厘米。在集液池的下方构筑拦水坝，并设计调节水位高低的闸门，一方面以便提高地下水位，防止母液流失，另一方可防止地下水倒渗入集液沟池，释稀母液。在集液沟的另一侧及上下方需开挖排水沟，以利天然水及封闭用水排泄，防止冲淡母液。5、注液井中注液完毕，必须立即加注顶水、挤出已饱和在采矿场中的母液，顶水流量应先大后小，以确保母液浓度相对稳定。通过以上措施处理的原地浸析采矿场，基本上形成了采场上方、左右方及顶板、底板用水封闭的状况，即“水封闭”。这样，由于液水界面(24)上仅进行分子扩散(25)而在采场内部及采矿场向集液沟方向进行渗透扩散(26)。试验表明，渗透扩散能力大于分子扩散能力数百倍。因此，整个采矿过程中仅损失廉价的水而确保了贵重的母液收集(参照图1-4)。
本发明通过现场试验，原矿离子型稀土浸出率可达80%左右，母液收集率80%左右，并能有效地提高母液浓度。产品总量可达95%，每吨混合氧化稀土产品，可节约劳务费3000元左右，同时可减少建矿投资，简化工艺流程(不需建浸析池、澄清池等)节约生产管理人员三分之一，更重要的是保护地表植被，无尾矿砂堆弃占用土地和污染环境，且由于回采工艺简单，不需添置特殊设备。因此一般离子吸附稀土矿都可采用，还可适于矿床地质条件类似的宜用浸析法开采的某些有色金属矿床和化学原料矿床。
权利要求
1.一种采矿方法，特别是离子吸附型稀土矿原地浸析采矿方法，它由划分采场、采场采准、高位注水、注液、水帘封闭、原地浸析、浸出母液、草酸沉淀、过滤甩干、灼烧等技术措施构成，其特征在于“以水制水，用水封闭”的采场体系即a)依据地表、地下水统一迳流体系划分采场，进行采准；b)为提高浸出母液排泄高度减少母液损失而提高地下水位的预水措施；C)在采场上方和左边、右边按设计注液浅井(孔、沟、槽)(5)网度布置注水浅井(孔、沟、槽)(6)在注液同时注水形防止溶液向外扩散的周边水帘封闭；D)集液沟池(9、10)开挖在山脚地下潜水面以下，在集液池(10)下方筑有提高地下水位阻止母液流失的拦水坝(14)，在集液沟(9)另一测和集液沟的上下段设有天然水和封闭用水的排水沟(15)；e)注液井注液完毕后立即注水(顶水)挤出已饱和在采矿场中的母液。
2.如权利要求1所述的采矿方法，其特征在于由高、低位水池(21、19)输水管道(7)、输水泵(20)、注水浅井(6)、排水沟(15)、拦水坝(14)等组成的能形成水封闭的输水和排水体系。
3.如权利要求1所述的采矿方法，其特征在于一个由溶液配制池(16)、输液泵(17)、输液管道(8)、高位液池(18)、注液浅井(5)、集液沟(9)集液池(10)、输液泵(11)、母液输送管道(12)、母液交换沉淀池(13)等组成的原地注液、浸析及母液收集系统。
4.如权利要求2或3所述的采矿方法，其特征在于浸析矿体的电解质液为1.5～2.0%硫酸铵(或氯化铵、硫酸等电解质)，浸析液用量为固液比1∶0.6～0.8即一立方矿体(紧方)用0.6～0.8立方米电解质浸析液。
全文摘要
本发明涉及一种采矿方法，特别是一种离子吸附型稀土矿床原地浸析采矿方法，它利用“以水制水，用水封闭”的新颖构思，即根据矿区地表、地下水统一迳流体系划分采场，进行采准，利用高位注水、注液系统和浸出母液收集系统，对离子吸附型稀土矿体进行周围和上下水封闭，用电解质溶液原地浸析，在浸出母液中加入草酸、得草酸稀土沉淀物，过滤甩干灼烧得混合稀土氧化物，此法能大大降低开采投资和生产成本，能很好地保护矿区生态环境。
文档编号E21C41/26GK1043768SQ89105818
公开日1990年7月11日 申请日期1989年12月18日 优先权日1989年12月18日
发明者汤洵忠, 郑达兴 申请人:湖南省零陵地区冶金矿山管理站, 湖南省江华瑶族自治县稀土矿