排土场管注浸出法

摘要

排土场管注浸出法，根据土场厚度将排土场划分采区，采区面积在100×100～500×500m2之间，对每一个采区采用溶浸液实施浸出，溶浸液采用堆顶布液与堆内布液相结合的联合布液形式，其中堆顶布液覆盖范围为总面积的0～30％，堆内布液占70～100％，浸出液由集液池与堆内钻孔联合收集，集液池4收集边坡浸出液，钻孔2收集堆内浸出液。采用本发明，浸出浓度可提高1～2倍，生产能力增大3倍，生产周期缩短45％，浸出率上升80％；本发明改善排土场浸出经营状况，降低在浸出过程边坡滑坡事故率。

说明书

技术领域  本发明涉及一种矿山排土场堆浸采矿技术。

背景技  术根据浸出前的准备条件不同，地表堆浸采矿法分为筑堆浸出和非筑堆浸出。筑堆浸出技术已经相当成熟，以铜矿为例，首先用于氧化铜矿浸出，之后扩大到硫化铜矿。非筑堆浸出处理的是边界品位以下的废石，由于品位较低，筑堆难以赢利，只能在排土场直接布液浸出。

目前国内铜矿堆浸主要是采取实施边坡喷淋、采用休闲作业制度、合理控制分层高度等措施，但仍存在着渗透性能差、浸出率低、浸出液浓度低、细菌活性差等问题，如某铜矿堆浸厂年浸出率达8％，浸出液0.3～0.45g/L，年生产能力只有设计能力的1/3，直接影响到堆浸法在大型排土场中的推广应用。排土场堆内含泥量高、堆顶表面压实度大导致溶浸液流通不畅，矿石品位低、颗粒直径大、堆体高度厚大致使浸出液浓度小、浸出回收度低，堆内透气性差、温度变化幅度大影响到细菌的快速繁殖。

发明内容  本发明的目的是提供一种排土场管注浸出法，该方法通过提高矿堆内部渗透性，改善矿堆内氧气供应状况，加大浸堆温度控制力度，以缩短浸出周期、提高浸出率，从而优化浸出效果、提高经济效益。

排土场管注浸出法，根据土场厚度将排土场划分采区，采区面积在100×100～500×500m²之间，对每一个采区采用溶浸液实施浸出，溶浸液采用堆顶布液与堆内布液相结合的联合布液形式，其中堆顶布液覆盖范围为总面积的0～30％，堆内布液占70～100％，浸出液由集液池与堆内钻孔联合收集，集液池4收集边坡浸出液，钻孔2收集堆内浸出液，如图1所示。

为了防止浸出液向采区外扩散，在排土场堆内构筑底垫和在浸出区周围构造防渗帷幕6。在排土场底部通过布液孔及收液孔注入浓度为10～30％的粘土浆液构筑浸堆底垫，底垫厚度为1～5m。在采区5周围平行设置帷幕钻孔，孔间距为20～30m；浸出初期灌入浓度为10～20％的石灰水，使之与H₂SO₄形成不透水石膏层；在粘土含量较高的前提下，在帷幕钻孔7注水并在相邻帷幕钻孔8抽水形成防漏水幕，如图2所示。

所述溶浸液为溶剂为pH值为1.5～2.5的H₂SO₄溶液，细菌为驯化后的化能自养菌，细菌浓度为10⁶～10⁸个/ml，或为20～30％的氨水，并添加2mol/L的(NH₄)₂CO₃，或(NH₄)₂SO₄，溶液pH值为8～10。

堆顶布液采用地表喷淋或滴淋形式，喷淋器3网度为(10～15)×(10～15)m²，喷淋液强度为5～15L/m².h；滴淋器网度为(0.2～0.4)×(0.2～0.4)m²，滴淋强度为2～5L/m².h。堆内布液通过设置在堆内的布液孔1实施，布液孔1孔径为100～400mm，孔深为堆体厚度，布液孔1的网度为10×10～50×50m²。

在排土场堆内还设置有孔径为100～400mm的收液孔2，孔深为堆体厚度，收液孔2的网度为10×10～50×50m²。布液孔与收液孔交错排列。收液方式采用空气提升通过收液孔提取浸出液，抽液管直径在80～200mm，气管直径为30～80mm，用气量为10～20m³/min，；抽液量为20～50m³/h。

为提高矿堆内部渗透性，改善矿堆内氧气供应状况，通过布液孔2对矿堆进行充气。在布液孔2底部安装空气注入管路10，在注入管10的末端安装气液混合器11，气体由空压机12供应，如图3所示，在溶浸液9中形成大量微小气泡13。气体压力为0.6～0.8MPa，流量为0.1～10m³/s，浸出期间气体总流量为采区体积的0.4～40倍。

夏季溶浸液温度在20～30℃，控制溶浸液流量使布液强度在0.1～1.0m³/m².h之间，将堆内大部分热量随浸出液带出浸堆，使浸堆温度控制在40℃以下；冬季将溶浸液用太阳能或工业废热升温，并采用管道保温措施，使溶浸液温度在20～25℃之间，流量控制在0.01～0.05m³/m².h，使浸堆温度保持在15℃以上。

采用本发明，浸出浓度可提高1～2倍，生产能力增大3倍，生产周期缩短45％，浸出率上升80％；本发明改善排土场浸出经营状况，降低在浸出过程边坡滑坡事故率，其潜在的市场价值巨大。

附图说明

图1.联合布液与收液方式剖面示意图，图中：→表示溶浸液流动方向；

图2.防渗帷幕示意图；

图3.人工供气管道剖面示意图。

具体实施方式

例1：退役排土场。退役排土场浸出设施一次完成直至采区浸出作业结束。堆顶布液采用喷淋或滴淋方式，堆内布(收)液采用布(收)液孔，布孔方式采用梅花形，即布液孔与收液孔间隔布置，钻孔网度为(20～30)×(20～30)m²，布液孔与收液孔直径相同，均为100～200mm，布液孔与收液孔定期互换。在采区底部构筑底垫，在采区外围构筑防渗帷幕，厚度为1～5m。向布液管注入溶浸液，溶浸液浓度先浓后稀，溶浸液浓度在15～40g/L之间。布液孔底部布置气液混合器，通过气液混合器向孔内注入空气。采用空气提升方式把浸出液通过收液孔抽至地表，再流到集液池。在集液池浸出液实行分流，合格液送往萃取处理，不合格液调整pH值为2.0左右，再返回布液孔。定期监测堆内温度，根据温度高低调整浸液流量范围，使温度控制在15～40℃内。取样分析浸出液浓度、细菌浓度，并调整空气流量大小。

例2：服役排土场。服役的排土场浸出设施随着废弃物的排放而逐渐形成，布液和收液系统具有特殊性。由于排土作业的干扰，采用倾斜方式预制水泥管构成布液与收液设施，其倾角与排土场边坡倾角一致，为30～40°，地表不再设置布液系统。水泥管直径为100～150mm，外壁设有直径为4～10mm的小眼，是供溶浸液和气体的通道。排土作业与浸出作业同时进行，互不干扰。

例3：南方排土场。南方排土场年平均气温较高，温度控制的重点在于对浸堆降温。堆顶布液采用喷淋方式，喷淋器为Senniger旋转摇摆式，喷水口径为8mm，喷淋半径6～8m。堆内构置一系列钻孔进行布液和收液，孔径均为150mm。夏季加大地表喷淋量或加快溶浸液的循环流量，使溶浸液总流量增大50～60倍，并延长布液时间，实现连续不间断作业。同时，白天连续向堆内供应空气，供气量稳定在3600～5400m³/h。最终浸堆温度降到35℃左右。

例4：北方排土场。对于北方高寒地区堆浸厂，浸堆温度控制主要是如何提高溶浸液温度。堆顶布液采用滴淋方式，每个发射管平均喷淋面积0.16m²，喷淋均匀度在90％以上，实行休闲作业，休闲比为3∶1。排土场浸出以堆内布液为主，集液池和溶浸液泵送系统设在室内，将采暖车间的热蒸气通入集液池进行加温，将循环液温度控制在25℃左右。在室外输送管道上加石棉绝热层进行保温。浸堆常年温度在15℃以上。