本发明用于原地浸出采冶技术领域及石油开采技术领域,针对开采过程中矿层出现的化学堵塞,提出的一种化学解堵方法。
背景技术:
原地浸出开采技术是一种在天然埋藏条件下,通过溶浸剂与矿物的化学反应选择性地溶解矿石中的金属元素。地浸开采过程中不断地注入浸出剂和抽出浸出液,但随着抽、注液作业的进行,特别浸出反应过程生成的化学沉淀物造成的矿层堵塞问题日益严重,导致抽注液孔水量下降,地浸开采工作无法继续进行。
在酸法地浸过程中,硫酸与矿石发生化学反应,铁、铝、铀等离子迁移到溶液中,溶液迁移过程中硫酸不断消耗,溶液ph升高,金属离子发生水解沉淀。这些沉淀物从液相中析出,从而产生化学堵塞,降低矿层渗透性。金属离子铁(ⅲ)、铝、铀(ⅵ)的氢氧化物从溶液中开始沉淀到沉淀完全的ph分别为2.5~3.5、4.0~5.0、3.8~6。一方面金属离子的水解沉淀主要是受ph的影响;另一方面硅酸盐矿石在硫酸的长期作用下,形成二氧化硅胶状水合物沉积于矿层,也会造成化学堵塞。
现有的洗孔和化学解堵方法有:(1)空压机洗孔,常规的空压机只能携带孔内沉沙和机械淤泥、清洗过滤器,对矿层因化学堵塞引起的抽注液量下降毫无作用。(2)化学洗孔,是地浸采铀中改善化学堵塞的一种较为常用的方法。钻孔化学洗液以盐酸为主,氢氟酸为辅,分别进行注液孔和抽液孔的清洗。这种静态洗孔,解堵剂只能接触和溶解过滤器周边和钻孔附近矿层的堵塞物,矿层深部的化学堵塞物得不到溶解,洗孔后抽注液量虽然有所提升,也只维持很短的时间。
常规洗孔后抽注液量也会稍有提升,但一般只能维持七到十天,就会重新恢复到洗孔前的水平,长期统计数据则是呈明显的下降趋势,表明常规洗孔只是清洗了过滤器周边的机械淤塞,暂时增加了过滤器的过液能力,但不能解决矿层深处的化学堵塞问题,随着时间的推移,堵塞面积增加,矿层渗透性变差,自然导致抽注液量下降。
技术实现要素:
本发明的目的在于:本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种化学解堵方法,弥补化学洗孔工艺的不足,通过加压驱使解堵剂达到矿层深部,彻底解决矿层因铁、铝沉淀以及二氧化硅胶状水合物沉积等形成的化学堵塞问题,恢复矿层渗透性,提高抽注液量,从而提高浸出率。
本发明的技术方案如下:
一种化学解堵方法,包括以下步骤:
步骤一初次洗孔,使用空压机对钻孔进行常规洗孔,检测出水量;
步骤二使用解堵剂1静态洗孔
所述的解堵剂1为nh4hf2+h2so4溶液;将解堵剂1加入钻孔中,密封钻孔孔口12~72小时;用空压机抽出洗孔后溶液,并对其进行化学分析,检测其中目标元素含量,分析所加解堵剂1对溶解矿层堵塞物和恢复矿层渗透性的效果;
步骤三使用解堵剂2加压洗孔
在步骤二后的钻孔中加入解堵剂2,所述的解堵剂2为nh4hf2+h2so4+柠檬酸溶液;连接注液系统,保持一定的注液压力,持续时间为72小时;检测出水量,对比洗孔前的抽水量,判断解堵剂2对于恢复矿层渗透性、提高抽液量和注液量是否有效。
其中,步骤二中所述解堵剂1中各成分的浓度为1~100g/lnh4hf2和5~100g/lh2so4;步骤三中所述的解堵剂2中各成分的浓度为1~100g/lnh4hf2、5~100g/lh2so4和5~50g/l柠檬酸;步骤三中所述的注液压力为0.2~1.5mpa。
本发明的显著效果在于:
经化学解堵后,在注液压力大幅减小的情况下,注孔注液量提高了30%以上,抽孔抽液量提高了40%以上。经化学解堵后,不但抽注液量大幅增加,而且连续跟踪统计生产运行数据,两个多月的抽注液量都维持在同一水平,没有明显下降的趋势,表明解堵剂到达矿层深部,溶解了其中的化学堵塞物,增大了矿层孔隙率,恢复了矿层渗透性,消除了化学堵塞,疏通了浸出通道。
具体实施方式
一种化学解堵方法,包括以下步骤:
步骤一初次洗孔,使用空压机对钻孔进行常规洗孔,检测出水量;
步骤二使用解堵剂1静态洗孔
所述的解堵剂1为nh4hf2+h2so4溶液;将解堵剂1加入钻孔中,密封钻孔孔口12~72小时;用空压机抽出洗孔后溶液,并对其进行化学分析,检测其中目标元素含量,分析所加解堵剂1对溶解矿层堵塞物和恢复矿层渗透性的效果;
步骤三使用解堵剂2加压洗孔
在步骤二后的钻孔中加入解堵剂2,所述的解堵剂2为nh4hf2+h2so4+柠檬酸溶液;连接注液系统,保持一定的注液压力,持续时间为72小时;检测出水量,对比洗孔前的抽水量,判断解堵剂2对于恢复矿层渗透性、提高抽液量和注液量是否有效。
步骤二中所述的解堵剂1中各成分的浓度为1~100g/lnh4hf2和5~100g/lh2so4。
步骤三中所述的解堵剂2中各成分的浓度为1~100g/lnh4hf2、5~100g/lh2so4和5~50g/l柠檬酸;步骤三中所述的注液压力为0.2~1.5mpa。
实施例1:新疆某低品位砂岩铀矿床,使用酸法工艺进行原地浸出,生产过程中存在酸耗高、抽注液量下降快等问题。
选择1#采区中三个孔采用本发明所述的一种化学解堵方法,步骤如下:
(1)常规洗孔,检测出水量,见表1;
表1步骤一出水量数据统计
(2)把配制1g/lnh4hf和5g/lh2so4溶液加入到钻孔中,密封孔口72小时后用空压机抽出洗孔后溶液,取其分析目标元素含量,见表2。
表2步骤二静态化学洗孔后抽出液目标元素分析结果
表2中最后一行c1是解堵前抽出孔的化学分析平均值,由此可以看出,∑fe、fe3+、al3+含量明显增加,是解堵剂与堵塞物fe(oh)3、al(oh)3反应的结果。
(3)钻孔中再次加入1g/lnh4hf、5g/lh2so4和5g/l柠檬酸混合溶液,连接注液系统,保持一定压力加压注入,注液压力1.5mpa,持续时间为72小时,而后检测出水量,见表3。
表3步骤三出水量数据统计
结果表明,经化学解堵后,在注液压力大幅减小的情况下,注孔z-01和z-02的注液量分别提高了30%和45%以上,抽孔c-01的抽液量提高了40%以上。
实施例2:新疆某低品位砂岩铀矿床,使用酸法工艺进行原地浸出,生产过程中存在酸耗高、抽注液量下降快等问题。
选择2#采区中的三个孔采用本发明所述的一种化学解堵方法,步骤如下:
(1)常规洗孔,检测出水量,见表4;
表4步骤一出水量数据统计
(2)把配制40g/lnh4hf和90g/lh2so4溶液加入到钻孔中,密封孔口36小时后用空压机抽出洗孔后溶液,取其分析目标元素含量,见表5。
表5步骤二静态化学洗孔后抽出液目标元素分析结果
表2中最后一行c2是解堵前抽出孔的化学分析平均值,由此可以看出,∑fe、fe3+、al3+含量明显增加,是解堵剂与堵塞物fe(oh)3、al(oh)3反应的结果。
(3)钻孔中再次加入40g/lnh4hf、90g/lh2so4和40g/l柠檬酸混合溶液,连接注液系统,保持一定压力加压注入,注液压力1.0mpa,持续时间为72小时,而后检测出水量,见表6。
表6步骤三出水量数据统计
结果表明,经化学解堵后,在注液压力大幅减小的情况下,注孔z-03和z-04的注液量分别提高了40%和55%以上,抽孔c-02的抽液量提高了45%以上。
实施例3:新疆某低品位砂岩铀矿床,使用酸法工艺进行原地浸出,生产过程中存在酸耗高、抽注液量下降快等问题。
选择3#采区中的三个孔采用本发明所述的一种化学解堵方法,步骤如下:
(1)常规洗孔,检测出水量,见表7;
表7步骤一出水量数据统计
(2)把配制100g/lnh4hf和100g/lh2so4溶液加入到钻孔中,密封孔口12小时后用空压机抽出洗孔后溶液,取其分析目标元素含量,见表8。
表8步骤二静态化学洗孔后抽出液目标元素分析结果
表8中最后一行c3是解堵前抽出孔的化学分析平均值,由此可以看出,∑fe、fe3+、al3+含量明显增加,是解堵剂与堵塞物fe(oh)3、al(oh)3反应的结果。
(3)钻孔中再次加入100g/lnh4hf、100g/lh2so4和50g/l柠檬酸混合溶液,连接注液系统,保持一定压力加压注入,注液压力0.2mpa,持续时间为72小时,而后检测出水量,见表9。
表9步骤三洗孔数据统计
结果表明,经化学解堵后,在注液压力大幅减小的情况下,注孔z-05和z-06的注液量分别提高了30%和45%以上,抽孔c-03的抽液量提高了40%以上。