用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置及卸矿方法与流程

本发明属于矿冶领域，涉及柱浸试验技术，特别是涉及一种用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置及卸矿方法。

背景技术：

1、柱浸试验是模拟生产现场的堆浸生产工艺，在实验室内研究堆浸工艺的一种研究方式，为堆浸生产提供技术支持。目前，在铀矿地浸领域中柱浸为加压柱浸，柱浸试验完成后形成浸出柱(又称“柱浸柱”)。浸出柱卸矿一般采用人力卸矿，不仅工作效率低，而且由于柱浸试验完成后，浸出柱中的矿物多以泥状形态存在，同时部分矿物与工作介质接触后粘度增加且体积发生膨胀，造成卸矿时只能从浸出柱两头到中心逐段卸矿，操作繁琐，进一步降低了工作效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置及卸矿方法，以解决上述现有技术通过人工卸矿，且卸矿时只能从浸出柱两头到中心逐段卸矿，进而导致卸矿效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，包括：

4、浸出柱固定机构，用于固定待卸矿的浸出柱；

5、浸出柱钻孔机构，其包括钻杆驱动单元、空心钻杆和空心钻头，所述空心钻头可拆卸连接于所述空心钻杆的一端，并与所述空心钻杆的内部连通，所述空心钻头的锥形钻孔面上开设有与其内部连通的第一布液孔；所述钻杆驱动单元用于驱动所述空心钻杆转动并移动，以利用所述空心钻头对所述浸出柱进行沿其轴向的单向钻孔，并在所述浸出柱内形成沿其轴向延伸的钻孔通道；

6、卸矿介质供给机构，其包括介质输送管道，所述介质输送管道的进口端用于连接卸矿介质供给装置，所述介质输送管道的出口端与所述空心钻杆的内部连通，所述介质输送管道用于在所述空心钻头对所述浸出柱进行钻孔的过程中，将所述卸矿介质供给装置的卸矿介质输送至所述空心钻头，并由所述第一布液孔将所述卸矿介质释放至所述钻孔通道内，以实现对所述浸出柱内矿物的卸除。

7、可选的，还包括与所述浸出柱直径尺寸适配的空心推头，所述空心推头用于可拆卸安装于所述空心钻杆的端部，并与所述空心钻杆的内部连通，所述空心推头的外周设置有与其内部连通的第二布液孔，所述空心推头用于在所述空心钻杆的带动下在所述钻孔通道内移动，并在移动过程中通过所述第二布液孔向所述浸出柱的内壁释放所述卸矿介质，以实现对所述浸出柱内壁附着矿物的卸除。

8、可选的，所述空心推头包括沿其轴向布置的第一连接段和浸出柱适配段，所述空心推头的中心开设沿其轴向延伸的第一通孔，且所述第一通孔的一端贯穿所述第一连接段，另一端延伸至所述浸出柱适配段内；其中：

9、所述第一连接段用于与所述空心钻杆螺纹连接；

10、所述浸出柱适配段的直径与所述浸出柱的直径相适配，所述浸出柱适配段的外周开设有多个与所述第一通孔连通的所述第二布液孔。

11、可选的，所述浸出柱适配段的远离所述第一连接段的一端为平头端或尖头端。

12、可选的，所述第一连接段用于嵌套入所述空心钻杆内，以和所述空心钻杆的内壁螺纹连接；所述第一连接段的所述第一通孔内壁设置有用于和所述介质输送管道的出口端外壁螺纹连接的内螺纹。

13、可选的，所述空心钻头包括沿其轴向布置的第二连接段和钻头，所述空心钻头的中心开设沿其轴向延伸的第二通孔，且所述第二通孔的一端贯穿所述第二连接段，另一端延伸至所述钻头内；其中：

14、所述第二连接段与所述空心钻杆螺纹连接；

15、所述钻头的锥形钻孔面外周开设有多个与所述第二通孔连通的所述第一布液孔。

16、可选的，所述第二连接段嵌套入所述空心钻杆内，以和所述空心钻杆的内壁螺纹连接；所述第二连接段的所述第二通孔内壁设置有用于和所述介质输送管道的出口端外壁螺纹连接的内螺纹。

17、可选的，所述浸出柱钻孔机构还包括支架，所述钻杆驱动单元包括：

18、旋转电机，所述旋转电机与所述空心钻杆相连，用于驱动所述空心钻杆转动；

19、丝杆，所述丝杆转动安装于所述支架上，且所述丝杆竖向布置；

20、滑块螺母，所述滑块螺母与所述丝杆螺纹连接，所述空心钻杆位于所述浸出柱的上方，所述旋转电机与所述滑块螺母相连；

21、滑轨，所述滑轨设置于所述支架上，并与所述丝杆平行布置；

22、移动电机，所述移动电机用于驱动所述丝杆转动，以通过所述滑块螺母带动所述旋转电机及所述空心钻杆竖向移动。

23、可选的，所述卸矿介质供给装置包括用于存放所述卸矿介质的密封储罐，所述介质输送管道的进口端与所述密封储罐的底部连通，所述密封储罐的顶部插设有与所述密封储罐内部连通的排空管路和气动管路，所述气动管路和所述排空管路上均设置有阀门，所述气动管路用于外接氮气源，以将具有一定压力的氮气引入所述密封储罐内，使所述卸矿介质受压排入所述介质输送管道内。

24、本发明还提出一种用于柱浸试验中浸出柱的卸矿方法，包括：

25、对待卸矿的浸出柱进行沿其轴向的单向钻孔，并在钻孔的同时向所述浸出柱内形成的钻孔通道内注入卸矿介质，以利用所述卸矿介质的压力实现对所述浸出柱内矿物的卸除；

26、若所述浸出柱的内壁仍附着有待卸的矿物，对所述浸出柱的内壁进行矿物刮除，并在矿物刮除过程中向所述浸出柱的内壁注入所述卸矿介质，以利用所述卸矿介质的压力实现对所述浸出柱内壁附着矿物的卸除。

27、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

28、本发明提出的用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，采用钻杆驱动单元驱动空心钻杆的方式，实现空心钻杆上空心钻头对浸出柱的轴向单向钻进，并在空心钻头钻进的过程中向浸出柱内注入卸矿介质，能够对空心钻头钻进时粉碎的矿物进行卸除。上述卸矿装置采用钻杆与钻头配合的结构代替人工进行卸矿，实现了浸出柱的自动卸矿操作，解决了人工卸矿所导致的工作效率低的问题；另外，采用空心钻头在浸出柱内单向钻孔的方式进行卸矿，操作简便，快捷高效，解决了现有技术从浸出柱两端向中心逐段卸矿，操作繁琐，工作效率低的问题。

29、在发明公开的一些技术方案中，还设置了空心推头，空心推头能够替代空心钻头与空心钻杆相连，并由钻杆驱动单元驱动在已经进行过钻孔卸矿的浸出柱内轴向移动，以刮除钻孔卸矿后浸出柱内壁残留的高粘性矿物，再配合在空心推头推刮浸出柱内壁的过程中向浸出柱内注入卸矿介质，能够对浸出柱内壁残留的矿物进行卸除，达到深层卸矿的效果。本发明采用空心钻杆先后与空心钻头、空心推头配合的方式对浸出柱进行卸矿，在保证工作效率的基础上，实现了浸出柱的彻底卸矿。

30、本发明提出的用于柱浸试验中浸出柱的卸矿方法，通过对浸出柱进行单向钻孔和内壁推刮处理，并在单向钻孔和内壁推刮时向浸出柱内注入浸出剂等卸矿介质对矿物进行冲刷，能够对室内柱浸试验过程中产生的浸出柱进行快速深层卸矿。该方法操作简便，快捷高效，解决了现有技术从浸出柱两端向中心逐段卸矿，操作繁琐，工作效率低的问题，实用性强。

技术特征：

1.一种用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，其特征在于，还包括与所述浸出柱直径尺寸适配的空心推头，所述空心推头用于可拆卸安装于所述空心钻杆的端部，并与所述空心钻杆的内部连通，所述空心推头的外周设置有与其内部连通的第二布液孔，所述空心推头用于在所述空心钻杆的带动下在所述钻孔通道内移动，并在移动过程中通过所述第二布液孔向所述浸出柱的内壁释放所述卸矿介质，以实现对所述浸出柱内壁附着矿物的卸除。

3.根据权利要求2所述的用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，其特征在于，所述空心推头包括沿其轴向布置的第一连接段和浸出柱适配段，所述空心推头的中心开设沿其轴向延伸的第一通孔，且所述第一通孔的一端贯穿所述第一连接段，另一端延伸至所述浸出柱适配段内；其中：

4.根据权利要求3所述的用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，其特征在于，所述浸出柱适配段的远离所述第一连接段的一端为平头端或尖头端。

5.根据权利要求3所述的用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，其特征在于，所述第一连接段用于嵌套入所述空心钻杆内，以和所述空心钻杆的内壁螺纹连接；所述第一连接段的所述第一通孔内壁设置有用于和所述介质输送管道的出口端外壁螺纹连接的内螺纹。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，其特征在于，所述空心钻头包括沿其轴向布置的第二连接段和钻头，所述空心钻头的中心开设沿其轴向延伸的第二通孔，且所述第二通孔的一端贯穿所述第二连接段，另一端延伸至所述钻头内；其中：

7.根据权利要求6所述的用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，其特征在于，所述第二连接段嵌套入所述空心钻杆内，以和所述空心钻杆的内壁螺纹连接；所述第二连接段的所述第二通孔内壁设置有用于和所述介质输送管道的出口端外壁螺纹连接的内螺纹。

8.根据权利要求1～5任意一项所述的用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，其特征在于，所述浸出柱钻孔机构还包括支架，所述钻杆驱动单元包括：

9.根据权利要求1～5任意一项所述的用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置，其特征在于，所述卸矿介质供给装置包括用于存放所述卸矿介质的密封储罐，所述介质输送管道的进口端与所述密封储罐的底部连通，所述密封储罐的顶部插设有与所述密封储罐内部连通的排空管路和气动管路，所述气动管路和所述排空管路上均设置有阀门，所述气动管路用于外接氮气源，以将具有一定压力的氮气引入所述密封储罐内，使所述卸矿介质受压排入所述介质输送管道内。

10.一种用于柱浸试验中浸出柱的卸矿方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种用于柱浸试验中浸出柱的卸矿装置及卸矿方法。采用钻杆驱动单元驱动空心钻杆的方式，实现空心钻杆上空心钻头对浸出柱的轴向单向钻进，并在空心钻头钻进的过程中向浸出柱内注入卸矿介质，能够对空心钻头钻进时形成的粉碎的矿物进行卸除。卸矿方法中，通过对浸出柱进行单向钻孔和内壁推刮处理，并在单向钻孔和内壁推刮时向浸出柱内注入浸出剂等卸矿介质，能够对浸出柱进行快速深层卸矿，该方法操作简便，快捷高效，解决了现有技术从浸出柱两端向中心逐段卸矿，操作繁琐，工作效率低的问题，实用性强。

技术研发人员：陈希,赵利信,霍建党,程威,王亚奴
受保护的技术使用者：核工业北京化工冶金研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12