原地浸出采矿技术基本概念、适用范围和优缺点

llccqq · 发表于 2012-3-15 08:37

【摘要】：用溶浸液从天然埋藏条件下的非均质矿石中有选择地浸出有用成分并抽取反应生成化合物的采矿方法称为原地浸出采矿，简称地浸。其优点是：1、由于没有昂贵而繁重的井巷或剥离工程，也没有凿岩爆破、矿石运输和破碎等工序，所以基建投资少，建设周期短，生产成本低……
一、基本概念
用溶浸液从天然埋藏条件下的非均质矿石中有选择地浸出有用成分并抽取反应生成化合物的采矿方法称为原地浸出采矿，简称地浸。
这里所指的“原地”和“天然埋藏”是指矿石未经过任何位移。
通过注液工程注入矿层，用于浸出矿石中有用成分的溶液，称为溶浸液。
溶浸液与矿石中的有用成分接触，进行化学反应。而反应所生成的可溶性化合物则在扩散和对液作用下进入沿矿层渗透的溶液液流。含有用成分的溶液，在人工造成的液压驱动下向一定方向运动，并通过集液工程被抽至地表。被抽至地表的含有用成分的溶液，称为抽出液或浸出液。抽出液中的有用成分，达到一定含量的，是原地浸出工艺的产品，称为产品溶液（贵液或富液）。
将溶浸液浸入矿层的注液工程和把含有用成分的溶液从矿层抽至地表的集液工程，既可是钻孔、井巷或地表沟槽，也可是注液钻孔与集液井巷相配合的联合工程，如图1a、b、c、d所示。

图1 集液工程剖面图

a－注液孔和抽液孔剖面；b－注液孔、注液沟和集液沟剖面；

c－注液孔和集液巷道剖面；d－注液和集液工程剖面

1－隔水层；2－注液孔；3－抽液孔；4－液压线；5－含水层；6－矿体；

7－过滤管；8－注液孔和注液沟；9－集液沟；10－集液巷道和抽液井筒；

11、12－可互换使用的水平注液孔和集液孔；13－矿体边界

二、适用范围和优缺点
原地浸出技术，目前已应用于开采铀矿和铜矿，并正大力研究，试图应用于开采金、锰、镍、硒、钼、稀土、鲕状褐铁矿和磷灰石等矿产。
原地浸出技术，并不是任何矿床都适用，只适用于矿石疏松、破碎、裂隙或孔隙发育，并具有一定渗透性能的矿床。

与原地浸出过程及其结果有关的矿床地质和水文地质条件主要有以下几方面：
1、矿层中矿石和围岩的渗透系数、有效孔隙度和裂隙率、矿石渗透系数与围岩渗透系数之比值。

2、矿层及其顶底板岩层的渗透系数和它们的比值。

3、矿层地下水的水位埋深和水头值，矿层地下水的化学成分、矿化度和水温等。

4、矿层和矿体的厚度，矿体厚度与矿层厚度的比值。

5、矿石品位。

6、矿体埋藏深度、大小、产状和形态，矿床储量。

7、矿层中矿石和围岩，以及矿层顶底板岩石的物质成分、化学成分和粒度成分。

8、与钻孔施工有关的岩石物理机械性质。
上述条件中，通常认为矿石渗透性是地浸在技术上是否可行的决定性条件，矿石品位和物质成分、矿体厚度和埋藏深度是地浸在经济上是否合理的重要条件。

与常规采冶方法相比，地浸的主要优点：
1、由于没有昂贵而繁重的井巷或剥离工程，也没有凿岩爆破、矿石运输和破碎等工序，所以基建投资少，建设周期短，生产成本低。

2、环境保护好，基本不破坏农田和山林，不污染环境。

3、从根本上改善了生产人员的劳动和卫生保健条件。

4、能使繁重的和条件恶劣的采矿工作“化学化”、“工厂化”和全自动化。

5、能充分利用资源，例如对某些贫矿、埋藏的孤立矿体、分散小矿体和水文地质工程条件复杂的矿床，用常规方法开采往往不经验，甚至在技术上不可行，而用地浸法常常是多快好省的。

原地浸出采矿方法的主要缺点：

1、只适用于具有一定条件的矿床，适用范围有限。

2、如果矿化不均匀，矿层各部位的矿石胶结程度和渗透性不均匀；或者是矿石中部分有用成分难于浸出，则资源的总收回率比较低。
3、如果使用碳酸铵和碳酸氢铵，或者是使用氰化物，则矿层地下水的净化较为困难。