[发明专利]一种超声波原地浸出试验方法

说明书

本发明属于原地浸出开采技术领域，具体涉及一种超声波原地浸出试验装置及方法。包括接收换能器、发射换能器、处理腔、超声波发生器、示波器；直管式处理腔两端分别用发射换能器和接收换能器封堵，处理腔配有进液口和出液口，发射换能器位于出液口一端，接收换能器位于进液口一端；发射换能器连接超声波发生器，接收换能器连接示波器。本发明可以提高模拟试验中矿石渗透性和浸出率，得出超声波提高矿石渗透性所需强度和有效作用距离。

技术领域

本发明属于原地浸出开采技术领域，具体涉及一种超声波原地浸出试验装置及方法。

背景技术

原地浸出工艺是将一定浓度的浸出剂，通过注液孔注入到矿层，与矿石发生化学反应，将目标元素溶解在浸出液中，再通过抽液孔将浸出液提升到地表，进行目标元素回收的采冶工艺。

原地浸出工艺在现场应用前，要先进行模拟原地浸出试验，对矿石的渗透性和浸出效果进行初步研究。模拟试验通常是将矿石装入玻璃柱中，装矿量与矿层矿石密度接近，两端分别有进液口和出液口。采用高位槽进液方式通入清水，待流速稳定后通入浸出剂。每天测量流出溶液体积及目标元素浓度，计算矿石渗透系数和浸出率。

原地浸出是液固反应体系，矿石间空隙是浸出剂在矿床中运动的通道，因此矿石渗透性是决定原地浸出是否可行的基本因素之一。但在我国，许多矿床都存在低渗透性的特点。如在我国初步探明的砂岩铀矿资源中，渗透系数小于 0.5m/d的低渗透资源占一半以上，而且随着勘探工作的不断深入，这一比例还有增大的趋势。低渗透矿床矿石在模拟原地浸出试验中，具有浸出液流量小，浸出时间长，浸出率低等特点。

在石油领域中，通常采用水力压裂、复合射孔等技术手段提高油层渗透性。石油开采过程是用水作为驱替剂将原油从油层中驱替出来，这是一个物理过程。但原地浸出过程则不同，它即包括物理过程又包括化学过程：浸出剂通过注液孔进入矿层，在迁移过程中与目标元素发生化学反应，最后提升至地表进行回收。所以，仅仅借鉴石油领域技术使矿层产生裂缝提高渗透性，是不能提高浸出效果的。松动爆破技术是将矿层局部爆破成细小裂纹，从而提高矿层渗透性。但松动爆破技术会使矿层产生“沟流”现象，即浸出液沿着细小裂纹流动，使其它矿石不能与浸出剂充分接触。

目前，超声波技术主要应用在解堵、防除结垢、采油等领域，但应用在原地浸出领域未见报道。超声波是一种机械波，其震动频率在20kHz以上，在传播时具有方向性好、穿透力强、能量集中以及可引起空化作用等优点。超声波在矿石中做机械震动传播，传播的过程中，由于各个液体、矿石固体颗粒固有频率不同，所以各自产生的震动加速度与振幅也不同，导致各种形态物质界面发生相对运动，使矿石疏松，渗透性提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波原地浸出试验装置及方法，以提高模拟试验中矿石渗透性和浸出率，得出超声波提高矿石渗透性所需强度和有效作用距离。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种超声波原地浸出试验装置，包括接收换能器、发射换能器、处理腔、超声波发生器、示波器；直管式处理腔两端分别用发射换能器和接收换能器封堵，处理腔配有进液口和出液口，发射换能器位于出液口一端，接收换能器位于进液口一端；发射换能器连接超声波发生器，接收换能器连接示波器。

所述的接收换能器与发射换能器的前盖板材质均为钛合金材料，接收换能器与发射换能器的外径均比处理腔内径小，可插入处理腔中。

所述的接收换能器和发射换能器与处理腔之间均设置有O型密封圈。

所述的处理腔材质为PVC或PE，长度与内径比为10:1-100:1。

所述的进液口与接收换能器前盖板之间距离为5-10mm。

所述的出液口与发射换能器前盖板之间距离为5-10mm。

所述的进液口和出液口内径均为4-8mm。