[发明专利]波动溶浸采矿法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采矿法，尤其涉及一种基于气液混溶(混合)特性与压力波动的波动溶浸采矿法，广泛应用于铀、铜、金、稀土、锌等矿物的溶浸开采领域。

背景技术

传统的原地溶浸采矿法是在注入井施加一定的恒定压力注入溶浸剂，溶浸剂在矿层中与某些矿物发生物理、化学反应生成溶浸液，并在采收井中直接抽取溶浸液，通过溶浸液获取有用矿物。采收率和采收速度是溶浸采矿的重要指标，是衡量提高资源利用率的指标，也是衡量溶浸开采状况的一个重要依据。注入井和采收井的相对位置直接影响到溶浸剂的溶浸范围和溶浸强度，钻井的分布位置不同导致不同的溶浸范围和溶浸强度；同时岩土体为非均匀的材料，由于裂隙、溶洞等切割岩体形成各种非均匀的岩体和岩块，导致了各样的优势流动区域和优势流动通道。传统方法注入的溶浸剂主要通过优势流动区域和优势流动通道直接进入采收井。溶浸剂影响矿层的范围有限，而矿层中的相对小渗透区域，溶浸剂流动缓慢或者不流动，形成“溶浸死区”或“死角”。

如图1(在有优势流动情况下的开采流体流动示意图)，在有优势流动通道的情况下，溶浸流体主要沿裂隙(6)、溶洞(8)等优势流动面或流动通道中流动，而溶浸剂无法同优势流动面(通道)周围的矿层(7)充分流动、接触、反应获取矿物，从而该区域的矿体无法充分采收。

如图2(在有低渗区域情况下的开采流体流动示意图)，在有低渗区域情况下，溶浸剂主要通过高渗区域(5)流动，很少或者无溶浸剂通过低渗区域(4)流动。

图1、2显示常规的原地溶浸开采方法的溶浸范围(影响范围)非常有限，降低了矿物溶浸开采的范围和矿藏的采收率和采收速度。

综上所述，传统的原地溶浸采矿有以下缺点：

①溶浸影响范围受注入井和采收井的相对位置影响，溶浸范围和溶浸强度会受到钻孔布置的影响，有溶浸死角；

②由于矿层岩土介质性质的非均匀性和变异性导致溶浸剂优势流动，溶浸开采过程对矿层的影响有限；

③低渗区域的溶浸开采主要依靠分子扩散而不是对流、弥散来完成溶浸开采过程，因此低渗区域的开采速度慢，影响矿藏的采收率和采收速度。

如何提高溶浸范围？如何解决由于矿层的非均匀性导致的溶浸困难？如何提高溶浸开采的采收率、采收范围和采收速度？均是需要重点解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述问题和不足，扩大现有技术的使用范围，提供一种基于矿层压力波动和气液混合物高压缩或高胀缩特性的波动溶浸采矿法，即一种简单、有效，而且能与常规原地溶浸开采同时完成的方法，有利于提高矿物的采收率、采收速度和采收范围。

本发明的目的是这样实现的：

原地溶浸采矿法经过半个多世纪的发展，已经成为一种已被广泛应用于铀、铜、金、稀土、锌、钍等矿藏的溶浸开采领域。本发明是对原地溶浸采矿法的改进，场地布置如图3所示，包括下列步骤：

①在水冶厂(9)或者注入井(1)中，包含溶浸剂的液体和气体混合形成高压缩性的气液混合流体经注入井(1)注入矿层(3)；

②不断波动矿层(3)中的流体压力，即通过不断升高或降低注入井(1)和采收井(2)的压力来实现矿层中混合流体压力的波动变化；

③在注入井(1)或者采收井(2)中收取含有矿藏的溶浸液；

④重复以上步骤①②③，直到溶浸获取的矿藏浓度低于经济开采浓度为止。

本发明的工作原理：

一定压力下形成溶浸剂和气体的混溶(或混合)流体，增大流体的胀缩性质，形成高压缩性混合流体，将混合流体通过注入井(1)注入矿层(3)，然后不断降低和提高注入井(1)或者采收井(2)的压力，导致矿层(3)的混合流体的压力不断变化波动，形成混合流体的膨缩变形，使得混合流体不断在非均质矿层的不同渗透性区域之间和流动优势面与非优势流动区域的流动，增加低渗和非优势流动区域的溶浸液流动的时间和机会，然后在注入井(1)或采收井(2)任一或两者获取溶浸液。

本发明具有下列优点和积极效果：

①降低注入井(1)和采收井(2)布井位置对采收率和采收范围的影响；减少溶浸死角。

②削弱因矿层非均匀区域(高渗、裂隙、洞穴、指进严重等)导致流体的优势流动，增加溶浸液在低渗区域和非优势流动区域的流动速度、流动机会和时间；变低渗和优势流动周边区域以分子扩散为主的溶质迁移过程为对流和弥散为主的迁移过程，加速整个溶浸开采过程，削弱优势流动现象对溶浸的负面影响。