一种离子型稀土原地浸矿截流收液装置及其使用方法与流程

本发明涉及离子型稀土开采工程技术领域，特别涉及一种离子型稀土原地浸矿截流收液装置及其使用方法。

背景技术：

离子型稀土开采方式主要采用原地浸矿工艺。该工艺原理是，在矿体(也是山体)顶部布置若干注液孔(井)，通过注液孔(井)注入浸矿剂，经过矿体与稀土离子交换形成稀土浸出液往下渗流；在矿体底部无矿带布置有截流收液工程，收集渗流下来的稀土浸出液。截流收液工程是原地浸矿最关键的工艺环节，收液不完全会使稀土浸出液渗漏至地下土壤和地下水系，造成稀土资源流失以及污染环境，采用目前的工艺方法收液率多数在50-70％，因此提高收液率是及待解决的问题。原地浸矿工艺经过二十余年的发展历练，应用较多、较为成熟的方法是采用导流孔+集液巷道(或集液沟)收集稀土浸出液。即在矿体底部错位布置多层导流孔，孔径约20-30厘米，两孔距约1米，每层高差50厘米左右，导流孔底部敷设防渗材料；导流孔纵向深度从十余米到几十米，稍微向上(或向下)倾斜穿越矿体底部，形成密集截流网，具体如cn108374097a的一种中国南方风化壳淋积型稀土矿浸出液截流技术及cn106640082b的一种提高稀土回收率的系统及应用其的稀土矿山集液系统。同时导流孔收集的稀土浸出液汇集到集液巷道(或集液沟)送出至下一工序处理。

导流孔截流收液率不高主要由下列原因产生且同时具有下列缺陷：1、由于导流孔之间存在一定的间距和孔-孔之间水平(或竖直)位置的偏差，难以形成一连续截流平面，导致不能完全封堵稀土浸出液向下渗流的通道，工程质量越差、渗漏越严重；2、导流孔下底部敷设防渗材料(如快干水泥等)，硬化后成为永久工程，当收液结束、开采完毕(一般3-5个月)后，导流孔仍在截流、阻断山体内部水渗流通道，改变和破坏了自然环境，长期于此会引起山体滑坡和山体崩塌；3、由于导流孔横向深度从十几米到几十米，在孔内底部敷设防渗材料工艺十分复杂，花费大量的人力物力；4、大量的导流孔也要消耗大量的防渗材料，工程成本相当高。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种离子型稀土原地浸矿截流收液装置及其使用方法，该装置通过上下多层由截流收液装置串接的v形导流槽所组成的截流收液网将向下渗流的稀土浸出液进行截流收集，防止稀土浸出液渗流至矿地下土壤和地下水系中，保护了环境，同时减少了稀土资源流失、提高了水资源的利用率，并且其操作较为方便，且操作难度系数也小，同时本发明中由截流收液装置所构成的v形导流槽可进行拆卸回收利用，使得开矿成本降低。

本发明的技术问题主要通过下述技术方案得以解决：

一种离子型稀土原地浸矿截流收液装置，包括集液管，所述集液管两端分别设置有承接母口及可插入所述承接母口中的插入公头，其中集液管两侧分别倾斜向上设置有截流碟翼，且截流碟翼上设置有连接孔，所述截流碟翼的其中一端向上翘起，其中两组截流碟翼之间的集液管上半部侧壁上均匀设置有疏水孔，所述集液管内上半部设置有将疏水孔覆盖的疏水网。

优选的，所述疏水网呈网状结构，其中疏水网的孔径与疏水孔的孔径之间交叉设置。

优选的，所述插入公头与承接母口之间大小相适配。

优选的，所述集液管数量为多组，其中后侧集液管中的插入公头插入前侧集液管中的承接母口内，且后侧集液管中的截流碟翼前端位于前侧集液管中截流碟翼的后端顶部上，上下重叠的两组截流碟翼之间通过螺栓9锁紧，所述螺栓9螺接在对应的连接孔内。

优选的，所述截流碟翼的翘起端与插入公头同侧设置。

一种离子型稀土原地浸矿截流收液装置的使用方法，包括如下步骤：

在矿体底部无矿带构筑倾斜的“v”形孔，然后将第一个截流收液装置插入v形孔中；

对于向上倾斜的v形孔，第一个截流收液装置的承接母口在前先进入，然后将第二个截流收液装置的承接母口外套在第一个截流收液装置的插入公头上，其中第一个截流收液装置中截流碟翼翘起端引导第二个截流收液装置中截流碟翼的前端滑入其底部；

对于向下倾斜的v形孔，第一个截流收液装置的插入公头在前先进入，然后将第二个截流收液装置的插入公头插入第一个截流收液装置的承接母口内，其中第二个截流收液装置中截流碟翼翘起端引导其滑向第一个截流收液装置中截流碟翼的后端顶部；

在前后两组截流收液装置中的插入公头与承接母口契合好，两组截流收液装置中的截流碟翼对应顶端上下重叠后，在重叠的截流碟翼连接孔上拧上螺栓9将两者锁紧加固，并将加固串插后的多组截流收液装置往矿体的v形孔内推入。

优选的，在第一个截流收液装置的承接母口插入向上倾斜的v形孔之前，需封堵该承接母口，避免在插入过程中v形孔内有向下滑落的矿土进入集液管中。

优选的，在v形孔向上倾斜时，截流收液装置的截流收液出口是在收液沟。

优选的，其特征在于，在v形孔向下倾斜时，截流收液装置的截流收液出口是在收液巷道。

本发明的有益效果是：

1、通过由上下多层由截流收液装置串接的v形导流槽组成的截流收液网将下渗的稀土浸出液进行截流收液，防止以往因稀土浸出液从相邻两组导流孔之间的间隙渗流至其下方的地下土壤或地下水中，使得其截流收液效果显著，达到了提升截流收液效果的目的。

2、通过上下多层由截流收液装置串接的v形导流槽所组成的截流收液网将向下渗流的稀土浸出液进行截流收集，防止稀土浸出液渗流至矿地下土壤和地下水系中，保护了环境，同时减少了稀土资源流失、提高了水资源的利用率。

3、在使用完毕后可通过将位于矿山中v形孔内由多个截流收液装置串插构成的v形导流槽抽出，防止上下多层由截流收液装置串接的v形导流槽组成的截流收液网在矿山内构成永固体，从而对矿山内下渗的液体起到长期截流的问题，而本发明在使用完毕后在抽出v形导流槽(期限一般在3-5个月)，由于v形孔内也不用防渗材料铺设防止液体向下渗透，导致其不会阻碍在采矿完成后山体中液体的自然下渗，使得其达到不破坏山体自然结构，避免山体滑坡和山体崩塌的目的。

4、本发明通过在矿山中的v形孔内插入由多组截流收液装置串插构成的v形导流槽进行截流收液，相较于以往在横向深度从十几米到几十米的导流孔内底部敷设防渗材料工艺而言，其操作较为方便，且操作难度系数也小，同时本发明中由截流收液装置所构成的v形导流槽可进行拆卸回收利用，使得开矿成本降低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明现场装配使用时及稀土浸出液流动方向的结构示意图；

图3是离子型稀土矿山原地浸矿工程的a-方向剖面图；

图4是离子型稀土矿山原地浸矿工程的b-b方向剖面图。

图中：1、截流碟翼，2、疏水孔，3、承接母口，4、集液管，5、插入公头，6、集液管口，7、疏水网，8、连接孔，9、螺栓，10、稀土浸出液，11、注液孔，12、矿体，13、表土无矿带，14、巷道，15、底部无矿带，16、第一层v型导流槽，17、第二层v型导流槽，18、集液沟。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

一种离子型稀土原地浸矿截流收液装置，包括集液管4，所述集液管4两端分别设置有承接母口3及可插入所述承接母口3中的插入公头5，其中插入公头5与承接母口3之间大小相适配，当集液管4数量为多个时，可将后侧集液管4中的插入公头5插入前侧集液管4中的承接母口3内，从而将多组集液管4前后串接成一个整体。

其中集液管4两侧分别倾斜向上设置有与其一体设置的截流碟翼1，而两组截流碟翼1之间的集液管4上半部侧壁上均匀设置有疏水孔2，并且集液管4内上半部设置有将疏水孔2覆盖的疏水网7，本实施例中疏水网7呈网状结构，而疏水网7的孔径与疏水孔2的孔径之间交叉设置。当将串插后的集液管4倾斜插入矿山底部无矿带中的v形孔后，矿体12中渗下的稀土浸出液10会流至截流碟翼1上，而流至截流碟翼1上的液体则会通过其斜面流至集液管4侧壁上的疏水孔2处，最终透过疏水孔2及疏水网7的孔径流至集液管4内，接着通过该集液管4的集液管口6流至下一组集液管4内，通过多组集液管4将汇集的液体流至矿山外侧进行收集加工。

本实施例使用时通过将多根集液管4串接，而位于后侧集液管4中的插入公头5插入前侧集液管4中的承接母口3内，并且后侧集液管4上的截流碟翼1前端搭在前侧集液管4中截流碟翼1的后端上，并将多组截流收液装置组成的整体倾斜安放在矿山底部无矿带中的v形孔后，矿体12中渗下的稀土浸出液10会流至对应的截流碟翼1上，而流至截流碟翼1上的液体则会通过其斜面流至集液管4侧壁上的疏水孔2处，最终透过疏水孔2及疏水网7的孔径流至集液管4内，而在此过程中，同侧的多组截流碟翼1之间也会构成一个完整的斜面(具体如图2所示)，那么当液体渗至截流碟翼1上方不能及时经疏水孔2流入集液管4内时，位于上方截流碟翼1上的液体能沿着多组截流碟翼1之间所构成完整的斜面向下流动至下一组截流碟翼1上方并由对应其的疏水孔2流入对应的集液管4内，以此类推，最终流入多组集液管4中的其中一集液管4内并由其集液管口5流出，同时由于多组集液管4之间构成一个完整的倾斜管状结构，那么流入其内部的液体也易于沿其斜面从最下方的集液管口5流出，而不易于淤积在集液管4内部。

并且在截流碟翼1上的液体通过疏水孔2及疏水网7流入集液管4内时，疏水孔2及疏水网7能对集液管4提供液体流通及阻断矿土流入的作用，使得渗至截流碟翼1上的液体可通过疏水孔2及疏水网7流入集液管4内，并同时防止上方矿山的矿土流入集液管4中，同时由于疏水网7的孔径与疏水孔2的孔径之间交叉设置，使得提供液体流入集液管4中的液体流通口进一步减小，导致其能进一步防止较小体积的矿土可能流入集液管4内的问题。

本实施例中截流碟翼1中与插入公头5同侧的顶端向上翘起，那么在将后侧集液管4中插入公头5插入前侧集液管4中承接母口3内时，后侧集液管4中的截流碟翼1翘起端则易于滑至前侧集液管4中截流碟翼1的后端上，使得前侧的截流碟翼1后端不会抵住后侧截流碟翼1的前端，最终使得前后两组截流碟翼1对应顶端之间上下重叠，此时由多组集液管4组成的整体倾斜设置时，也就是其前侧在下、后侧在上，那么后侧截流碟翼1上的液体则可由上往下流至前侧截流碟翼1顶端面上并通过疏水孔2流入集液管4内，以此类推，未通过疏水孔2流入集液管4内的液体最终会流至最前侧的截流碟翼1(也就是最底端的截流碟翼1)上，而不会从前后相邻两组截流碟翼1之间的间隙处流下。

如图1、2所示，在截流碟翼1前后两端上均设置有连接孔8，而当前后两组截流碟翼1上下重叠后，此时两组截流碟翼1重叠顶端上的连接孔8上下对应设置，那么在连接孔8上螺接螺栓9将上下重叠的两组截流碟翼1之间锁紧固定以便于移动，并且两者之间未在人为干预的情况下也不会发生分离。

一种离子型稀土原地浸矿截流收液装置的使用方法，在矿体底部无矿带构筑倾斜的“v”形孔，然后将第一个截流收液装置插入v形孔中：

一、对于向上倾斜的v形孔，第一个截流收液装置的承接母口3在前先进入，然后将第二个截流收液装置的承接母口3外套在第一个截流收液装置的插入公头5上，其中第一个截流收液装置中截流碟翼1翘起端引导第二个截流收液装置中截流碟翼1的前端滑入其底部，如图3所示，该种情况下截流收液装置的截流收液出口是在集液沟18处，由于截流收液装置向上插入v形孔内，此时位于上方截流收液装置的截流碟翼1是搭在下方截流收液装置中截流碟翼1的顶端上，那么矿体12中渗下的稀土浸出液10会流至对应的截流碟翼1上，而流至截流碟翼1上的液体则会通过其斜面流至集液管4侧壁上的疏水孔2处，最终透过疏水孔2及疏水网7的孔径流至集液管4内，而在此过程中，同侧的多组截流碟翼1之间也会构成一个完整的斜面(具体如图2所示)，那么当液体渗至截流碟翼1上方不能及时经疏水孔2流入集液管4内时，位于上方截流碟翼1上的液体能沿着多组截流碟翼1之间所构成完整的斜面向下流动至下一组截流碟翼1上方并由对应其的疏水孔2流入对应的集液管4内，以此类推，最终流入多组集液管4中的其中一集液管4内并由其集液管口5流出至集液沟18内。

在将第一个截流收液装置的承接母口3在前先进入v形孔之前，需要事先将承接母口3封堵，防止其在向上插入的过程中v形孔高处有矿土通过该承接母口3流入集液管4内将其堵塞。

在遇到对于向上倾斜的v形孔时，假如第一个截流收液装置的插入公头5在前先进入，然后将第二个截流收液装置的插入公头5插入第一个截流收液装置的承接母口3内，其中第二个截流收液装置中截流碟翼1翘起端滑至第一个截流收液装置中截流碟翼1的底端顶部，当高处截流碟翼1上的液体不能及时经疏水孔2流入集液管4内时，位于上方截流碟翼1上的液体能沿着多组截流碟翼1之间所构成完整的斜面向下流动至下一组截流碟翼1上方，但是此时两组截流碟翼1之间的重叠处开口朝上，导致高处截流碟翼1上的液体流至低处截流碟翼1上时，那么向下流动的液体则会从两组重叠截流碟翼1之间的间隙流至其下方的的v形孔内及地下土壤或地下水系中，导致收液率降低。

其中在前后两组截流收液装置中的插入公头5与承接母口3契合好，两组截流收液装置中的截流碟翼1对应顶端上下重叠后，在重叠的截流碟翼1连接孔8上拧上螺栓9将两者锁紧加固，并将加固串插后的多组截流收液装置往矿体的v形孔内推入，接着重复上述步骤即可。

二、对于向下倾斜的v形孔，第一个截流收液装置的插入公头5在前先进入，然后将第二个截流收液装置的插入公头5插入第一个截流收液装置的承接母口3内，其中第二个截流收液装置中截流碟翼翘起端引导其滑向第一个截流收液装置中截流碟翼1的后端顶部；如图3所示，该种情况下截流收液装置的截流收液出口是在巷道14内，由于截流收液装置向下插入v形孔内，此时位于上方截流收液装置的截流碟翼1是搭在下方截流收液装置中截流碟翼1的顶端上，那么矿体12中渗下的稀土浸出液10会流至对应的截流碟翼1上，而流至截流碟翼1上的液体则会通过其斜面流至集液管4侧壁上的疏水孔2处，最终透过疏水孔2及疏水网7的孔径流至集液管4内，而在此过程中，同侧的多组截流碟翼1之间也会构成一个完整的斜面(具体如图2所示)，那么当液体渗至截流碟翼1上方不能及时经疏水孔2流入集液管4内时，位于上方截流碟翼1上的液体能沿着多组截流碟翼1之间所构成完整的斜面向下流动至下一组截流碟翼1上方并由对应其的疏水孔2流入对应的集液管4内，以此类推，最终流入多组集液管4中的其中一集液管4内并流出至巷道14内。

在遇到对于向下倾斜的v形孔时，假如第一个截流收液装置的承接母口3在前先进入，然后将第二个截流收液装置的承接母口3外套在第一个截流收液装置的插入公头5上，其中第一个截流收液装置中截流碟翼1翘起端滑至第二个截流收液装置中截流碟翼1的底端顶部，当高处截流碟翼上的液体不能及时经疏水孔2流入集液管4内时，位于上方截流碟翼1上的液体能沿着多组截流碟翼1之间所构成完整的斜面向下流动至下一组截流碟翼1上方，但是此时两组截流碟翼1之间的重叠处开口朝上，导致高处截流碟翼1上的液体流至低处截流碟翼1上时，那么向下流动的液体则会从两组重叠截流碟翼1之间的间隙流至其下方的的v形孔内，导致收液率降低。

其中在前后两组截流收液装置中的插入公头5与承接母口3契合好，两组截流收液装置中的截流碟翼1对应顶端上下重叠后，在重叠的截流碟翼1连接孔上8拧上螺栓9将两者锁紧加固，并将加固串插后的多组截流收液装置往矿体的v形孔内推入，接着重复上述步骤即可。

本发明中单个截流收液装置呈蝶形瓦状(简称为“碟瓦”)，其由注塑或压模加工成型，使用时是多个截流收液装置串插构成一个完整的v形导流槽(见图2)，再由多个v形导流槽平行排列插入矿体构成截流面。

其中碟瓦在原地浸矿收液工程使用时，是围绕矿体、在山体底部或在巷道内构筑多层v形导流槽，且v形导流槽要穿过矿体底部；具体如图3所示，其中第二层v形导流槽17稍低于第一层v形导流槽16，使得上下两层v形导流槽之间错位构筑，并且上方v形导流槽中截流收液装置的截流碟翼1展开后大于下方相邻两组v形导流槽之间的间距，使得下方v形导流槽可承接由上方相邻两组v形导流槽之间渗漏下来的稀土浸出液10，作为优选方案，也可根据现场情况构筑第三层v形导流槽，由此构筑密集截流收液网对下流的稀土浸出液10进行截流收集，防止其渗入截流收液装置下方的地下土壤或地下水系中。

如图3、4所示，原地浸矿工程在矿体顶部布置有注液孔11(井)网，其越过表土无矿层13深入到矿层顶部；浸矿剂经注液孔11(井)注入矿体12，渗流至矿体12中置换出稀土，形成稀土浸出液10并继续渗流至截流收液网(如图4所示，截流收液网由第一层v形导流槽16与第二层v形导流槽17之间错位构筑而成，如图2所示，v形导流槽则由多个截流收液装置串插构成)上；当稀土浸出液10渗流到碟瓦组合成的第一层导流槽16时，在第一层v形导流槽16中截流收液装置的截流碟翼1阻挡下，一部分稀土浸出液10渗漏至截流收液装置中集液管4的疏水孔2处，并经疏水孔2及疏水网7流进集液管4中；另一小部分稀土浸出液10沿相邻两组第一层v形导流槽16之间的间距渗流到第二层v形导流槽17上，逐步汇进各个截流收液装置的疏水孔2进入对应的集液管4中；最后集液管4中的稀土浸出液10流至集液巷道14或集液沟18中。

并且疏水孔2和集液管4中的疏水网7能有效的阻挡矿土进入集液管4内，其中当稀土浸出液10渗流到相邻两组第一层v型导流槽16之间的间隙时，稀土浸出液10会从间隙处向下渗流，由于第一层v型导流槽16与第二层v形导流槽17之间是错位安装，第二层v形导流槽17中截流收液装置的截流碟翼1展开后大于相邻两组第一层v形导流槽16之间的间距，故从相邻两组第一层v形导流槽16间隙渗流下去的稀土浸出液10全部被第二层v形导流槽17接收。而在收液工程结束后，可逐个拉出由截流收液装置串插而成的v形导流槽，通过拧下螺栓9将串插的多个截流收液装置拆散，并将其收藏以备第二个矿块收液使用。

本发明与现有技术相比，解决了下列问题：

1、通过由上下多层由截流收液装置串接的v形导流槽组成的截流收液网将下渗的稀土浸出液进行截流收液，防止以往因稀土浸出液从相邻两组导流孔之间的间隙渗流至其下方的地下土壤或地下水中，使得其截流收液效果显著，达到了提升截流收液效果的目的。

2、通过上下多层由截流收液装置串接的v形导流槽所组成的截流收液网将向下渗流的稀土浸出液进行截流收集，防止稀土浸出液渗流至矿地下土壤和地下水系中，保护了环境，同时减少了稀土资源流失、提高了水资源的利用率。

3、在使用完毕后可通过将位于矿山中v形孔内由多个截流收液装置串插构成的v形导流槽抽出，防止上下多层由截流收液装置串接的v形导流槽组成的截流收液网在矿山内构成永固体，从而对矿山内下渗的液体起到长期截流的问题，而本发明在使用完毕后在抽出v形导流槽(期限一般在3-5个月)，由于v形孔内也不用防渗材料铺设防止液体向下渗透，导致其不会阻碍在采矿完成后山体中液体的自然下渗，使得其达到不破坏山体自然结构，避免山体滑坡和山体崩塌的目的。

4、本发明通过在矿山中的v形孔内插入由多组截流收液装置串插构成的v形导流槽进行截流收液，相较于以往在横向深度从十几米到几十米的导流孔内底部敷设防渗材料工艺而言，其操作较为方便，且操作难度系数也小，同时本发明中由截流收液装置所构成的v形导流槽可进行拆卸回收利用，使得开矿成本降低。

以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。