钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置的制作方法

1.本实用新型涉及铀矿地浸技术领域，具体是涉及一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置。


背景技术：

2.原地浸出(地浸)采铀是指在天然产状条件下，通过浸出剂与矿物的化学反应选择性地溶解矿石中的有用成分，并随后在化学反应中提取含铀溶液，而不使矿石或围岩产生位移的集采、选、冶于一体的铀矿开采方法。地浸采铀技术是以co2和o2为主要化学试剂配制浸出剂，通过改变铀沉积的地球化学环境的地浸采铀方法，其中co2加入浓度200mg/l～1200mg/l，o2加入浓度一般为150mg/l～600mg/l，根据矿床含矿含水层地下水中重碳酸根含量确定，浸出ph6.8～7.5。
3.通过通入co2，降低水溶液ph值至沉淀产生的边界ph以下，使水溶液中组分主要体系维持在h2co
3-hco
3-，有利于降低矿层水中caco3和mgco3的饱和指数，防止矿层水中ca
2+
、mg
2+
离子沉淀，也便于细微颗粒被携带出矿层；对于含碳酸盐铀矿石，有利于碳酸盐溶解生成溶解度大的碳酸氢盐，从而增大孔隙和吼道。根据以上原理，可以达到改善矿层渗透性的目的。一般在正式浸出前采用co2预疏通。
4.目前主要采用在地面向钻孔抽出液中注入co2气体，利用气液混合器加速co2溶解，再将溶解了co2的地下水注入注井返回矿层的方法向矿层注入co2。
5.该方法有以下几个特点：
6.a)地面溶解co2后的地下水运移到矿层，主要依靠钻孔内矿层水的低速运移和扩散作用，其运移速度慢；
7.b)该过程行程长，期间co2从溶液中逸散，到达矿层时co2浓度降低；
8.4)co2与矿层中碳酸盐反应，其发生的主要反应为：
9.co2+h2o+co
32-(矿石)
→
hco
3-10.该反应的速度与以下几点有关：与矿石接触的矿层水中co2浓度；与矿石接触的矿层水中hco
3-浓度；与矿石接触的矿层水流动速度。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的是提供一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高碳酸盐型砂岩矿层渗透性、增加矿层水碳酸氢根浓度，形成有利于浸出的高碳酸氢根环境。
12.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
13.本实用新型提供了一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置，包括阀体、连接线、若干加速溶解单元和若干配重元件，所述阀体位于钻孔外部，并用于向钻孔内注入co2，相邻的所述加速溶解单元之间通过所述连接线连接，且所述连接线上设有所述配重元件，各所述加速溶解单元在钻孔内沿竖直方向依次排列，并分别用于对钻孔内不同位
置进行搅拌，并推动已溶解的co2向靠近矿层的方向移动。
14.优选地，所述加速溶解单元包括保护笼，以及设置于所述保护笼内部的立轴、驱动元件和桨叶，所述驱动元件的输出轴与所述立轴的一端连接，所述立轴的另一端与所述桨叶连接。
15.优选地，所述保护笼包括保护环和两个环形支架，所述保护环水平设置，两个所述环形支架竖直设置，且两个所述环形支架所在的平面互相垂直，两个所述保护环均与所述连接线连接，且所述保护环和两个所述环形支架固定连接。
16.优选地，所述桨叶和所述保护笼均为软性塑料制成。
17.优选地，所述驱动元件为电机，各所述驱动元件均与一电源电连接，且所述电源位于钻孔外部。
18.优选地，所述连接线为电缆。
19.优选地，一个所述加速溶解单元的下方对应一个所述配重元件，且所述配重元件为配重块。
20.优选地，还包括压力传感器，所述压力传感器位于钻孔的密封井口上方，并用于监测注入钻孔内的co2的压力，且所述压力传感器与所述阀体电连接。
21.优选地，所述阀体为气动阀。
22.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
23.本实用新型提供的钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置，阀体位于钻孔外部，并用于向钻孔内注入co2，相邻的加速溶解单元之间通过连接线连接，且连接线上设有配重元件，配重元件的设置能够保证连接线和各加速溶解单元悬垂于钻孔内，各加速溶解单元在钻孔内沿竖直方向依次排列，并分别用于对钻孔内不同位置进行搅拌，扰动气液接触面，加快溶解速度，并推动已溶解的co2向靠近矿层的方向移动，去除了溶解co2的矿层水的地面运移部分，减少已溶解co2随矿层水运移时逸散，增强溶解的co2向碳酸盐型矿层运移速度，强化与矿层中碳酸盐的反应，加速提高矿层渗透性和矿层水中hco
3-浓度，缩短预疏通周期，快速形成碳酸化浸出氛围。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是实施例一中的钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置的结构示意图；
26.图2是实施例一中加速溶解单元的结构示意图；
27.图3是图2的俯视图；
28.图中：100-钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置，1-阀体，2-加速溶解单元，21-环形支架，22-保护环，23-桨叶，24-立轴，25-驱动元件，3-配重元件，4-过滤器，5-底部矿层，6-井壁，7-连接线，8-电源，9-压力传感器。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型的目的是提供一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置，以解决现有的钻孔内co2溶解速度慢、与矿层中碳酸盐反应效率低的技术问题。
31.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
32.实施例一
33.如图1-图3所示，本实施例提供一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置100，包括阀体1、连接线7、若干加速溶解单元2和若干配重元件3，阀体1位于钻孔外部，并用于向钻孔内注入co2，相邻的加速溶解单元2之间通过连接线7连接，且连接线7上设有配重元件3，配重元件3的设置能够保证连接线7和各加速溶解单元2悬垂于钻孔内，各加速溶解单元2在钻孔内沿竖直方向依次排列，并分别用于对钻孔内不同位置进行搅拌，扰动气液接触面，加快溶解速度，并推动已溶解的co2向靠近矿层的方向移动，去除了溶解co2的矿层水的地面运移部分，减少已溶解co2随矿层水运移时逸散，增强溶解的co2向碳酸盐型矿层运移速度，强化与矿层中碳酸盐的反应，加速提高矿层渗透性和矿层水中hco
3-浓度，缩短预疏通周期，快速形成碳酸化浸出氛围。
34.具体地，加速溶解单元2包括保护笼，以及设置于保护笼内部的立轴24、驱动元件25和桨叶23，保护笼的设置能够避免在运行时撞击钻孔的井壁6，有效保证加速溶解单元2的安全运行，延长其使用寿命，驱动元件25的输出轴与立轴24的一端连接，立轴24的另一端与桨叶23连接，进而随着驱动元件25的驱动，实现立轴24带动桨叶23旋转，以实现对气液接触面的扰动，加快溶解速度。同时，桨叶23方向垂直向下时，桨距为正，即推动中心水穿过桨叶23向下流动，以加快已溶解co2从气液接触面向底部矿层5(或过滤器4)位置的运移。
35.保护笼包括保护环22和两个环形支架21，保护环22水平设置，两个环形支架21竖直设置，且两个环形支架21所在的平面互相垂直，两个保护环22均与连接线7连接，且保护环22和两个环形支架21固定连接，在实际连接过程中，使竖直设置的环形支架21上下两端分别安装于连接线7上不同位置，且连接线7能够穿过整个保护笼，连接线7为电缆，以实现多级传送。
36.桨叶23和保护笼均为软性塑料制成，且易弯曲。
37.驱动元件25为电机，各驱动元件25均与一电源8电连接，且电源8位于钻孔外部，实现对驱动元件25的供电。
38.一个加速溶解单元2的下方对应一个配重元件3，且配重元件3为配重块，保证连接线7和各加速溶解单元2均悬垂于钻孔内。
39.本实施例提供的钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置100还包括压力传感器9，压力传感器9位于钻孔的密封井口上方，并用于监测注入钻孔内的co2的压力，且压力传感器9与阀体1电连接，阀体1为气动阀，通过压力传感器9控制co2注入量，根据亨利定律，矿层水中co2溶解浓度与平衡的co2气体分压具有对应关系，该方法易于通过监测与控
制钻孔井口装置压力，控制预疏通和浸出过程，增强小型试验对现场试验的指导意义。
40.实施例二
41.本实施例提供了一种钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的方法，使用实施例一中的钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置100，以某高碳酸盐砂岩铀矿钻孔为例，安装密闭耐压井口装置和压力传感器9，通过压力传感器9和气动阀控制注入co2分压为0.1～0.6mpa，具体包括以下步骤：
42.s1，将co2从钻孔井口装置的co2注入管注入，利用井口密封性保证平衡压力，溶解进入钻孔套管内的矿层水中；
43.s2，利用加速溶解单元2扰动气液接触面，加快溶解速度，在此过程中，利用多级桨叶23旋转，推动钻孔套管内上下层矿层水循环，加快已溶解co2从气液接触面向底部矿层5的位置运移，通过上下层矿层水的加速循环，使过滤器4处与矿层接触富co2矿层水的接触时间缩短，提高单位时间与矿层碳酸盐反应的co2浓度，从而快速提高co2对碳酸盐矿层疏通速度和矿层水hco
3-浓度；
44.s3，注入co21-3个月后，从底部矿层5的过滤器4处取样，hco
3-浓度达到预定浓度，结束加速溶解，将钻孔内二氧化碳注气加速溶解-强化反应的装置100从钻孔内提出，转移至下一个待操作钻孔。
45.本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。