[发明专利]一种瞬间电脉冲致使金属矿层碎裂的系统及使用方法

说明书

本发明提供一种瞬间电脉冲致使金属矿层碎裂的系统及使用方法，属于原位溶浸开采技术领域。该系统包括变压器、整流器、储能电容、能量控制器、放电电极等部分组成，其中，变压器与整流器相连接，用于将交流电转换为直流电，整流器与储能电容通过螺纹连接，储能电容与能量控制器相连接，能量控制器与能量转换器相连接，能量转换器与放电电极相连接，对矿体进行瞬间电脉作用，致使金属矿层碎裂。该装置结构合理，使用便捷，能够有效的增加原位溶浸开采过程中的缝隙通道，使浸矿液与矿石接触更加充分，为提高原位溶浸效率提供帮助。

技术领域

本发明涉及原位溶浸开采技术领域，特别是指一种瞬间电脉冲致使金属矿层碎裂的系统及使用方法。

背景技术

原位溶浸是指通过注液钻孔将溶液从地表注入深地矿体，溶液在矿体内流动过程中，与目标矿物发生浸出反应，获得的可溶性金属离子进入溶液，经抽液孔将溶液提升至地表，最后通过萃取-电积工艺获取金属产品。该技术能实现井下无人作业，避免矿体开挖带来的环境破坏，具有安全性高、污染小和成本低等特点。其中，溶液在矿体内流动过程是整个浸矿过程的核心，研究孔隙演变对原位溶浸技术的推动和发展起着至关重要的作用。近年来，许多科研工作者对原位溶浸在各种环境条件下的性能变化进行了一定的基础试验研究。

在研究影响原位溶浸性能各种因素时，孔裂结构往往起着至关重要的作用。溶浸体系孔裂结构是浸出反应体系的“骨架”，溶浸液必须经由孔裂结构才能抵达反应界面，进而与矿物接触发生化学反应，溶蚀出金属离子也需由孔裂网络发生运移，对于矿物浸出具有重要影响。在实际的原位溶浸过程中，面临高温、高渗透压、高地压的复杂深地环境，并且随着浸矿反应的进行，不同时间段孔裂演变是动态的，所以在实验室内研究在单一条件下的孔裂变化远远不能与实际情况相匹配。例如：实验室过程中得到的渗流裂缝数据远远大于深地原位溶浸的数据，这是由于高低压对渗流裂缝造成了压缩。因此，如何提高原位溶浸过程中矿体种微裂隙结构以及浸出率成为了广泛的研究对象。

综上，研究原位溶浸过程中渗流裂缝显得尤为重要。但是，目前关于此项技术的报道或研究较少。本发明旨在提出一种瞬间电脉冲致使金属矿层碎裂的方法，为提高原位溶浸设计的精准化提供技术依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种瞬间电脉冲致使金属矿层碎裂的系统及使用方法。

该系统包括变压器、整流器、储能电容、能量控制器、能量转换器、放电电极、套管保护装置、数据采集仪、数据分析系统、传输数据线及压力表，其中，变压器与整流器相连接，用于将交流电转换为直流电，整流器与储能电容通过螺纹连接，储能电容与能量控制器相连接，能量控制器与能量转换器相连接，能量转换器一端连接储能电容，能量转换器另一端与放电电极相连接，放电电极另一端与数据采集仪相连，数据采集仪通过传输数据线连接数据分析系统，数据采集仪和数据分析系统之间的传输数据线上设置压力表，储能电容和能量转换器外部设置套管保护装置。

变压器根据矿层的强度来选择升压或降压，变压器与整流器相连接来实现交流电到直流电的转换。

储能电容为两组，每组储能电容之间通过螺纹首尾串联而成，并且两组互相独立的储能电容之间通过并联连接。

能量控制器上装有各种控制按钮，能够改变储能电容内部的连接方式，实现电容间串联、并联自由转换，进而使能量输出自由

能量转换器将电能转化为瞬间电脉冲，放电电极直接与矿体相接触，通过释放瞬间电脉冲，实现微裂隙的生成。

套管保护装置通过内外螺纹相连接的方式对整个瞬间电脉冲致使金属矿层碎裂装置起到保护作用。

该系统的使用方法具体包括步骤如下：

S1：依据原位溶浸矿体面积、矿体深度、溶浸液体积等条件分析计算得到所需瞬间电脉冲致使金属矿层碎裂的范围；

S2：利用钻机在矿体内打垂直钻孔，大致记录钻孔深度；