一种离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构及堆浸方法

文档序号:502871 发布日期:2021-05-28 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 一种离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构及堆浸方法 (Ion adsorption type rare earth heap leaching growing type heap structure and heap leaching method ) 是由 杨建华 王泽明 姚池 鞠炜 张小波 于 2021-01-04 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构及堆浸方法,涉及湿法冶金技术领域,包括堆体本体,堆体本体的底部设置在底层基岩上,堆体本体的竖向一侧与堆场端部基岩之间设置有注液管网,注液管网用于向堆体本体进行侧向喷射浸取剂,堆体本体沿横向堆置方向分为若干级堆体,堆体的顶部用于进行植被修复。本发明设置可侧向喷射浸取剂的注液管网,提高了布液方式的可控性,并且在侧向进行注射,堆体本体的顶部不会受到浸取剂影响,为堆体本体顶部的植被修复保留了一定的空间;逐级进行稀土的可生长式堆浸(堆置浸取),可以保证每一级堆体的浸取效率,提高了稀土的利用率,保证稀土在堆浸过程中的稳定浸取,减少资源浪费。(The invention discloses a growing type heap structure for ion adsorption type rare earth heap leaching and a heap leaching method, and relates to the technical field of hydrometallurgy. The liquid injection pipe network capable of laterally spraying the leaching agent is arranged, so that the controllability of a liquid distribution mode is improved, the liquid injection is performed in a lateral direction, the top of the stack body is not affected by the leaching agent, and a certain space is reserved for vegetation restoration at the top of the stack body; the step-by-step growing heap leaching (heap leaching) of the rare earth can ensure the leaching efficiency of each level of the heap body, improve the utilization rate of the rare earth, ensure the stable leaching of the rare earth in the heap leaching process and reduce the resource waste.)

一种离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构及堆浸方法

技术领域

本发明涉及湿法冶金技术领域,特别是涉及一种离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构及堆浸方法。

背景技术

我国蕴藏有丰富的稀土资源,离子吸附型稀土是一种以水合或羟基水合离子吸附于黏土表面的矿物,在我国南方分布广泛。

目前,离子吸附型稀土的提取主要采用的是原地浸取法和堆浸浸取法。原地浸取是在原地矿山注射浸取剂,通过对母液的净化、除杂、沉淀、煅烧和萃取分离得到单一的稀土材料。在原地浸矿的过程,浸取剂的渗流路径往往不可控制,会向周围的环境扩散和外渗,对原地矿山的地下水及周边环境造成严重的污染。在某些环境条件复杂的原地稀土矿山中,其地质特征不满足浸取工程的基本要求,部分稀土矿不宜在原位进行浸取收集。相比于原地浸矿,堆浸可以减少原地浸矿中对周边环境的污染,并且具有较好的可控性,对不同品位稀土的提取率也比原地浸矿高,但在堆浸的过程中,将稀土矿搬离了原地矿山,破坏原地的植被。如图1所示,传统的稀土堆浸方法将稀土矿从原地开采搬运至堆场浸取,在顶部进行浸取剂15的喷淋,对被浸取过的稀土堆进行植被修复,将开采、浸取和修复割裂开,这种堆浸方式提高了工程的成本,同时存在生态环境相关的问题。针对绿色矿山的要求,在堆浸过程中同时进行植被修复对离子吸附型稀土的绿色开发具有重要意义,由于传统堆浸方法将浸取剂15从顶部注入堆体,堆体本体14的顶部与浸取剂15充分接触,不能在堆浸的过程中同时进行稀土堆体本体14顶部的植被修复。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构及堆浸方法,以解决上述现有技术存在的问题,通过侧向喷射浸取剂、横向逐级堆置结构,可在浸取的同时,在堆体顶部逐级进行植被修复,减小了稀土堆浸对环境的破坏及影响。

为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

本发明提供了一种离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构,包括堆体本体,所述堆体本体的底部设置在底层基岩上,所述堆体本体的竖向一侧与堆场端部基岩之间设置有注液管网,所述注液管网用于向所述堆体本体进行侧向喷射浸取剂,所述堆体本体沿横向堆置方向分为若干级堆体,所述堆体的顶部用于进行植被修复。

优选的,各级所述堆体包括自上而下的上层堆体、渗透层和下层堆体,所述渗透层的压实度均大于所述上层堆体和所述下层堆体,所述渗透层的渗透系数均小于所述上层堆体和所述下层堆体。

优选的,各级所述堆体的垂直于横向堆置方向的截面呈梯形,各级所述堆体的顶部的长度均为3m,各级所述堆体的高度为10m。

优选的,各级所述堆体的底部与底层基岩之间均设置有防渗层底垫。

优选的,各级所述堆体的底部的前方均设置有主集液沟,所述堆体本体底部两侧的底层基岩上设置有辅集液沟。

优选的,若干级所述堆体沿横向堆置方向分别为第一级堆体、第二级堆体、第三级堆体和第N级堆体,N≥4,所述第一级堆体、所述第二级堆体和所述第三级堆体沿横向堆置方向的坡角依次减小,所述第一级堆体沿横向堆置方向的坡角为55°-60°,所述第二级堆体沿横向堆置方向的坡角为50°-55°,所述第三级堆体和所述第N级堆体沿横向堆置方向的坡角为45°-50°。

优选的,所述注液管网包括横向主管和与所述横向主管连通的若干竖向分支管,各所述竖向分支管上开设有若干喷射口,最上端的所述喷射口低于所述堆体本体的顶部。

本发明还提供了一种采用所述的离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构的堆浸方法,包括以下步骤:

S1:在堆场端部基岩竖向布置注液管网;

S2:横向上将堆体本体分为若干级堆体进行堆置,竖向上将各级堆体分为上层堆体、渗透层和下层堆体三层进行堆置,各级堆体的高度保持不变,调整各级堆体的坡角以保证堆体的稳定,在各级堆体向外堆置方向一侧布置主集液沟,在堆体本体两侧设置辅集液沟;

S3:对各级堆体进行堆浸,在堆体逐级堆浸过程中调整注液管网中浸取剂的喷射压力以保证各级堆体的正常浸取,在后一级堆体堆浸的过程中,在前一级堆体顶部进行植被修复;

S4:待最后一级堆体浸取效率开始明显降低时,整个堆体本体的堆浸过程结束,在最后一级堆体顶部进行植被修复。

优选的,所述S3中,各级堆体的堆浸过程包括以下步骤:

a1:开启端部的加压管,通过注液管网对浸取剂进行喷射,在浸取的过程中,第一级堆体的主集液沟和辅集液沟收集稀土母液,待第一级堆体浸取收集结束后,将第一级堆体的主集液沟填平,辅集液沟不做处置,第一级堆体的主集液沟的填平后低于第一级堆体;

a2:第二级堆体的防渗层底垫与第一级堆体的防渗层底垫衔接,重复第一级堆体的步骤,对第二级堆体进行堆浸,同时开始在第一级堆体顶部进行植被修复;

a3:第三级堆体的堆浸方法同第二级堆体,逐级进行堆浸,同时在前一级堆体顶部进行植被修复。

优选的,所述S3中,在堆体逐级堆浸过程中,第一级堆体、第二级堆体和第三级堆体的浸取剂侧向喷射压力保持不变,在第三级堆体堆浸结束后,增大浸取剂的侧向喷射压力,具体的喷射压力的大小根据实际工程情况进行确定。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:

本发明在堆场端部基岩和堆体本体之间布置可侧向喷射浸取剂的注液管网,提高了布液方式的可控性,并且在侧向进行注射,堆体本体的顶部不会受到浸取剂影响,为堆体本体顶部的植被修复保留了一定的空间;堆体本体分为若干级,逐级进行稀土的可生长式堆浸(堆置浸取),可以保证每一级堆体的浸取效率,下一级堆体浸取的过程中,浸取剂同时流经上一级堆体,提高了稀土的利用率,保证稀土在堆浸过程中的稳定浸取,减少资源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例,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。

图1为传统离子吸附型稀土堆浸工艺实施示意图;

图2为本发明的离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构示意图(沿沿横向堆置方向);

图3为本发明的离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构示意图(垂直于横向堆置方向);

图4为本发明的注液管网示意图;

其中:1-堆场端部基岩,2-注液管网,3-防渗层底垫,4-底层基岩,5-主集液沟,6-辅集液沟,7-被填平修复的主集液沟,8-渗透层,9-上层堆体,10-下层堆体,11-第一级堆体,12-第二级堆体,13-第三级堆体,14-堆体本体,15-浸取剂,21-横向主管,22-竖向分支管,23-喷射口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构及堆浸方法,以解决上述现有技术存在的问题,通过侧向喷射浸取剂、横向逐级堆置结构,可在浸取的同时,在堆体顶部逐级进行植被修复,减小了稀土堆浸对环境的破坏及影响。

为使本发明的上述目的、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发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图2-图4所示:本实施例提供了一种离子吸附型稀土堆浸的可生长式堆体结构,包括堆体本体,堆体本体的底部设置在底层基岩4上,堆体本体的竖向一侧与堆场端部基岩1之间设置有注液管网2,注液管网2用于向堆体本体进行侧向喷射浸取剂,浸取剂选择硫酸铵溶液,堆体本体沿横向堆置方向分为若干级堆体(图2中由右向左为横向堆置方向),堆体的顶部用于进行植被修复。

具体地,本实施例中,各级堆体包括自上而下的上层堆体9、渗透层8和下层堆体10,渗透层8的压实度均大于上层堆体9和下层堆体10,渗透层8的渗透系数均小于上层堆体9和下层堆体10,渗透层8的压实孔隙比约为0.6。对各级稀土堆体进行分层堆置,中部的渗透层8渗透性较弱,可以使浸取剂更多地流向上层堆体9,提高上层堆体9稀土资源的利用率。

本实施例中,各级堆体的垂直于横向堆置方向的截面呈梯形,梯形两侧的坡度为45°-50°,梯形顶部平台的宽度为8m-12m(以图3所示方向为准),各级堆体的顶部的长度均为3m(沿图2所示的横向堆置方向),各级堆体的高度为10m。

本实施例中,各级堆体的底部与底层基岩4之间均设置有防渗层底垫3。

本实施例中,各级堆体的底部的前方均设置有主集液沟5,堆体本体底部两侧的底层基岩4上设置有辅集液沟6。主集液沟5宽度为1.2m,高度为0.6m;辅集液沟6宽度为0.8m,高度为0.4m。

本实施例中,若干级堆体沿横向堆置方向分别为第一级堆体11、第二级堆体12、第三级堆体13和第N级堆体,N≥4,第一级堆体11、第二级堆体12和第三级堆体13沿横向堆置方向的坡角依次减小,第一级堆体11沿横向堆置方向的坡角为55°-60°,第二级堆体12沿横向堆置方向的坡角为50°-55°,第三级堆体13和第N级堆体沿横向堆置方向的坡角为45°-50°,在每一级堆体堆置的过程中,调整各级堆体的坡角,保证了堆浸过程中堆体本体的稳定性。

本实施例中,注液管网2包括横向主管21和与横向主管21连通的若干竖向分支管22,各竖向分支管22上开设有若干喷射口23,最上端的喷射口23低于堆体本体的顶部。注液管网2选用PE给水管,横向主管21选用50mm管径的PE管,竖向分支管22选用20mm管径的PE管,各竖向分支管22平行设置,横向主管21和竖向分支管22的管径可根据实际工程情况进行调整,各竖向分支管22的间距以及各个喷射口23的间距,应根据实际工程中的供水泵及喷淋强度进行设计,在浸取剂喷射口23做防堵塞处理,满足稀土的浸取要求,注液管网2顶部距离稀土堆体本体顶部的距离应根据植被修复所需要的高度进行设计,以满足后期植被修复的需要。

本实施例在堆场端部基岩1和堆体本体之间布置可侧向喷射浸取剂的注液管网2,提高了布液方式的可控性,并且在侧向进行注射,堆体本体的顶部不会受到浸取剂影响,为堆体本体顶部的植被修复保留了一定的空间,侧向喷射浸取剂对稀土进行浸取收集,提高了每级堆体稀土的利用率;堆体本体分为若干级,逐级进行稀土的可生长式堆浸(堆置浸取),待前一级堆体的稀土浸取结束后,进行下一级堆体的堆浸,可以保证每一级堆体的浸取效率,下一级堆体浸取的过程中,浸取剂同时流经上一级堆体,提高了稀土的利用率,保证稀土在堆浸过程中的稳定浸取,减少资源浪费;调整不同级堆体的坡角及侧向喷射浸取剂的加压强度,提高了稀土堆浸过程中稀土堆体的稳定性。

实施例二

本实施例提供了一种采用实施例一的堆浸方法,包括以下步骤:

S1:在堆场端部基岩1竖向布置注液管网2,在布置注液管网2的同时,布置第一级堆体11的防渗层底垫3,其角度与横向堆置方向呈3-5°;

S2:横向上将堆体本体分为若干级堆体进行堆置,控制每级堆体垂直于横向堆置方向的剖面为大致对称的梯形,竖向上将各级堆体分为上层堆体9、渗透层8和下层堆体10三层进行堆置,上层堆体9和下层堆体10选用压实度较低、渗透系数较大的稀土,中间的渗透层8选用压实度高、渗透系数较小的稀土薄层,各级堆体的高度保持不变,调整各级堆体的坡角以保证堆体的稳定,待堆置结束后,在稳定的各级堆体周围布置集液沟,在各级堆体向外堆置方向一侧布置主集液沟5,在堆体本体两侧设置辅集液沟6;

S3:待集液沟布置结束后,对各级堆体进行堆浸,开启端部的加压管,通过注液管网2对浸取剂进行喷射,上层堆体9和下层堆体10中每层的上部用较大的喷射压力,上层堆体9和下层堆体10中每层的下部可用相对较小的喷射压力,在堆体逐级堆浸过程中调整注液管网2中浸取剂的喷射压力以保证各级堆体的正常浸取,在浸取的过程中,主集液沟5和辅集液沟6收集稀土母液,在后一级堆体堆浸的过程中,在前一级堆体顶部进行植被修复;

S3中,各级堆体的堆浸过程包括以下步骤:a1:开启端部的加压管,通过注液管网2对浸取剂进行喷射,在浸取的过程中,第一级堆体11的主集液沟5和辅集液沟6收集稀土母液,待第一级堆体11浸取收集结束后,将第一级堆体11的主集液沟5填平(如图2所示被填平修复的主集液沟7),辅集液沟6不做处置,第一级堆体11的主集液沟5的填平后低于第一级堆体11;a2:第二级堆体12的防渗层底垫3与第一级堆体11的防渗层底垫3衔接,重复第一级堆体11的步骤,对第二级堆体12进行堆浸,同时开始在第一级堆体11顶部进行植被修复;a3:第三级堆体13的堆浸方法同第二级堆体12,逐级进行堆浸,同时在前一级堆体顶部进行植被修复;

S3中,在堆体逐级堆浸过程中,第一级堆体11、第二级堆体12和第三级堆体13的浸取剂侧向喷射压力保持不变,在第三级堆体13堆浸结束后,增大浸取剂的侧向喷射压力,具体的喷射压力的大小根据实际工程情况进行确定;

S4:待最后一级堆体浸取效率开始明显降低时,整个堆体本体的堆浸过程结束,在最后一级堆体顶部进行植被修复。

本说明书中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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