一种稀土矿原地浸出母液回收渠体结构

摘要

本发明提供一种稀土矿原地浸出母液回收渠体结构，在收液渠道砌砖墙，砖墙靠山体一面留有渗水的缝隙，砖墙背山体一面做到不渗水，渠道底部做防渗处理，在渠道中下层填补碎石层或沙层，渠道上层填细竹竿，渠道底部埋设PVC水管，PVC水管上开小孔；该集液沟的渠体有效回收山体中渗流出的稀土母液，渠体一侧的封堵墙可以防止母液在收集过程中由于渗透而降低母液的回收率；优化后的收液工程可以减少母液流动对山体坡脚的冲刷作用而引起的“切坡脚”等边坡安全隐患，此收液工程在一定程度上还可以起到固坡稳定的目的，大大减小山体坡脚处发生滑坡的概率。

说明书

技术领域

本发明属于稀土矿原地浸矿收液领域，涉及一种稀土矿原地浸出母液回收渠体结构。

背景技术

离子型稀土矿是我国南方特有、世界罕见的稀土资源，其所富含的中重稀土元素对世界新材料、新能源技术的发展有着十分重要的影响。

传统开采方法主要是桶浸、池浸、原地浸矿等方法来实现。氯化钠桶浸工艺操作过程为：将剥离表土后采掘的矿石搬运至室内，经筛分后置于木桶内，用氯化钠溶液作为浸出剂浸析稀土，所获得的浸出液用草酸沉淀稀土。硫酸铵池浸工艺：将剥离表土后采掘的矿石均匀填入浸出池内，池子的容积一般在十到二十立方米，用硫酸铵进行浸出，在池底收集浸出液，采用碳酸氢铵作为沉淀剂沉淀稀土。稀土矿原地浸矿工艺：是在不破坏矿体表面植被，不开挖表土和矿石的情况下，将浸矿剂硫酸铵溶液经浅井直接注入矿体，浸矿剂中阳离子将吸附在黏土矿物表面的稀土离子交换解吸下来，进入稀土母液，进而收集浸出母液回收稀土。

稀土矿原地浸矿工艺不存在搬山运动，少量破坏矿体上的植被，浸矿剂可渗入到风化矿层、半风化层、微风化层直到花岗岩基岩中大大提高了稀土资源的利用率，而且降低了生产成本，是目前应用效果最好的离子型稀土矿回收工艺，广泛运用于离子型稀土矿山的开采。

在运用此工艺过程中，将浸矿剂硫酸铵溶液经浅井直接注入矿体，随着注液时间的推移，在山体底部基岩位置处，含有一定浓度的稀土母液渗流出来。在现有离子型稀土矿山开采大多采用开挖沟渠，直接引流到集液池中，这种设计往往会发生母液渗流出的地方很容易塌陷，造成山体地表粘土层发生滑移有可能发生设施损毁，更为严重的造成人员伤亡等事故。

发明内容

本发明目的在于提供一种稀土矿原地浸出母液回收渠体结构，将渗流出的稀土母液及时引流到集液池中的同时，保持稀土母液渗流出的地方不发生塌陷。

为实现上述目的，本发明采用方案如下：

一种稀土矿原地浸出母液回收渠体结构，在收液渠道砌砖墙，砖墙靠山体一面留有渗水的缝隙，砖墙背山体一面做到不渗水，渠道底部做防渗处理，在渠道中下层填补碎石层或沙层，渠道上层填细竹竿，渠道底部埋设PVC水管，PVC水管上开小孔。

进一步，所述PVC水管直径10cm，以PVC水管的中心线为圆心，垂直PVC水管中心线和地面的直线向两边转动成为夹角的两边，在靠近地表方向120度夹角区域内间断性地开直径为5mm的小孔。

进一步，在收液渠道斜上方4m左右的山坡处开挖平行于收集渠的洪水导流渠。

进一步，收液渠道宽为0.8m，深度为0.8m。

本发明的稀土矿原地浸出母液回收渠体结构，在收液渠道砌砖墙，填埋细竹竿或者碎石层或沙层并埋设PVC水管，PVC水管上开小孔，对集液沟进行合理的布置及优化，该集液沟的渠体有效回收山体中渗流出的稀土母液，渠体一侧的封堵墙可以防止母液在收集过程中由于渗透而降低母液的回收率；优化后的收液工程可以减少母液流动对山体坡脚的冲刷作用而引起的“切坡脚”等边坡安全隐患，此收液工程在一定程度上还可以起到固坡稳定的目的，大大减小山体坡脚处发生滑坡的概率。

而且，本发明不改变稀土原地浸矿工艺，结构简单适用，易操作、成本低、保证减少地表的腐殖质层、粘土层和风化矿层发生滑移的概率，而且为稀土矿山在开采完稀土后山地复原奠定基础。

附图说明

图1是回收渠体结构示意图；

其中图1-1是收液渠道(填细竹竿、碎石层或沙层并埋设PVC水管)示意图；

图1-2是收液渠道与母液收集面砌砖墙示意图；

图1-3是收液渠道的断面(包括斜上方开挖洪水导流渠)示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动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。

图1是回收渠体结构示意图；

在收液渠道砌砖墙，砖墙靠山体一面留有渗水的缝隙，砖墙背山体一面做到不渗水，渠道底部做防渗处理，在渠道中下层填补碎石层或沙层，渠道上层填细竹竿，渠道底部埋设PVC水管，PVC水管上开小孔。

如图1-1所示，在收液渠道中填细竹竿：收液渠道宽为0.8m，深度0.8m；也可以根据实际情况确定收液渠道宽度和深度。细竹竿间缝隙不仅可以成为泥土中稀土母液的通路，也有效地防止收液渠道坍塌导致收液渠道堵塞，细竹竿在南方稀土矿山地表常见材料，节约投资成本。在收液渠道中砌砖墙，填碎石层(沙层)：砌砖墙靠山体一面留有渗水的缝隙，砌砖墙背山体一面尽量做到不渗水，中间填补碎石层(沙层)并埋设PVC水管。此方法与细竹竿间缝隙可以起到同样的效果。渠道底部亦做防渗处理，在收液时防止母液从渠道底部渗流而造成资源的损失。

进一步，在收液渠道底部添加直径10cmPVC水管，以PVC水管的中心线为圆心，垂直PVC水管中心线和地面的直线向两边转动成为夹角的两边，在靠近地表方向120度夹角区域内间断性地开直径为5mm的小孔，是地下收集稀土母液主干通路，如果稀土母液量大，就直接通过地下PVC水管导流到稀土母液收集池。

如图1-2所示，收液渠道与母液收集面砌砖墙，砖墙面留有渗水的缝隙，以便稀土母液能顺利通过，并进入稀土母液收集池。

如图1-3所示，收液渠道的断面图，在收液渠道斜上方4m左右的山坡处开挖平行于母液收集渠的洪水导流渠：南方地区雨水比较多，下雨时，山体的地表水会顺流到母液收集渠道中，不仅还增加了稀土矿山企业的生产成本，而且有可能在山体坡度较大处发生滑坡。所以开挖平行于母液收集渠洪水导流渠，将大部分顺流下来的地表水导流到指定位置。

技术说明及理论分析：

以往的母液收集渠在注液区的山体脚下直接开挖成沟渠，将渗出稀土母液导流到母液收集池。在山体边坡坡脚处开挖沟渠，等于对边坡坡脚进行切坡处理，切坡对边坡稳定性造成很大的安全隐患。在生产过程中，母液对渠道的冲刷侵蚀作用，母液沿渠道顺势而下，母液以自身的动力并以其搬运的泥沙侵蚀渠体的两侧，在此过程中主要以机械侵蚀为主，致使渠体加宽，这个过程为水流的侧蚀作用；在母液往下流动的过程中，由于重力作用形成流水的重力势能，并不断的转化为动能，流水及其搬运的沙和砾石撞击、摩擦渠体底部，使渠体底部土层或基岩受侵蚀和磨蚀而逐渐破坏，沟底被下切，使渠道被下蚀的越来越深，渠道变形越来越严重，造成山体边坡越来越不稳定。加上以往的集液沟一般没有专门的排洪沟，在大雨过后，雨水也随着集液沟排到母液收集池，南方天气温暖多雨，雨水不但加剧渠体的侵蚀作用，而且对母液进一步处理带来了较大的工作量；以此同时，由于沟渠是直接开挖的，没有对沟渠进行防渗处理，在一定程度母液会由于渗透作用而造成流失，在南方风化壳离子型稀土矿中，浅层土质一般为腐殖层，其结构松散，力学强度不高，易被冲刷及渗透系数较高，渠体土层由于渗透作用易被软化，致使渠体易塌陷，靠渠体一侧山坡易发生失稳现象，收集过程中，经常会发生开挖母液收集沟渠在水流的作用下带很多泥沙到母液收集池，清理费事费力；收集沟渠在渗出稀土母液一面山体发生塌陷，轻则造成母液大量流失无法回收，重则导致生产停滞、生产设施受到破毁或者有可能人员伤亡。

此渠体上层铺设细竹竿，下层用碎石填埋和底部埋设直径为10cmPVC水管，在PVC水管上(接近地表120度夹角区域内)间断性地开直径为5mm小孔，作为引流母液的主干道，此渠体上层细竹竿之间的缝隙及下层碎石之间的缝隙亦可作为母液导流的通道；下层填埋的碎石和上层铺设的细竹竿可以起到支撑渠体的结构和维持其形状，在很大程度上减缓由于母液对渠体的冲刷作用；渠体侧面及底部用砖块砌成防渗漏措施，可以减少母液的浪费，提高稀土资源的回收率；

在收液渠道斜上方4m左右的山坡处开挖平行于母液收集渠的洪水导流渠道，避免雨水与母液一起流入母液池，一方面防止大雨携带大量的泥沙直接冲刷母液导流渠体，导致渠体被泥沙填埋堵塞或造成对渠体结构的破坏；另一方面可以防止雨水直接流入母液池，给母液进一步处理带来更大的工作量。

渠体碎石对渠体的支撑力：

渠体开挖的位置一般设在山体的坡脚处，坡脚在没有开挖成渠体及没有注液之前，山体边坡处于稳定状态；当坡脚在开挖渠体之后，边坡的稳定状态开始受到破坏，随着山体注液的进行，当边坡所受到的最大剪切力大于边坡的土体的抗剪强度的时候，边坡则会发生失稳破坏。赣南稀土矿上覆土层以粘性土，下部以风化及半风化岩层为主，且厚度较深，故其渗透性较好，力学强度较低，其中土层粘聚力随矿山注液强度有很大的变化，随着注液时间的推移，边坡土层粘聚力下降，其内摩擦角也随之减小；边坡的抗剪强度与土层的粘聚力和内摩擦角成正比关系，当粘聚力和内摩擦角减小的时候，边坡的抗剪强度也随之减小；当边坡坡脚被开挖成渠体的时候，边坡坡脚处于被剪切的状态，在山体的一侧由于注液渗流的作用，对渠体一侧的土层有软化作用，随着注液时间的增长，渠体靠边坡一侧很容易造成塌陷的后果，进而很可能诱发边坡滑坡。此发明用碎石对渠体进行填埋加固，渠体靠山体边坡一侧起到支撑作用，能有效减缓山体注液时边坡土层软化而造成边坡失稳的后果。

本发明不受生产规模限制，不改变离子型稀土矿原地浸出工艺，结构简单适用、易操作、成本低、生产环境友好，无污染。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。