[发明专利]一种离子型稀土多孔注液湿润锋运移距离的计算方法

说明书

本发明属于离子型稀土开采技术领域，公开了一种离子型稀土多孔注液湿润锋运移距离的计算方法，进行单向交汇入渗试验；检测单向交汇作用对湿润锋运移的影响；检测单向交汇作用对湿润体单位体积含水率的影响；进行计算方法的验证。本发明基于以Green‑Ampt入渗模型和质量守恒定律为理论基础，考虑注液孔间距的情况下，推导出了交汇处和注液孔正下方湿润锋运移距离的计算方法，利用该方法可以准确地预测多孔注液湿润锋的运移位置图片，通过将注液孔下方湿润体之间的交汇作用对湿润锋运移的影响考虑到方法中，相比于现有的单孔注液湿润锋运移距离的计算方法，本发明更符合工程实际，并能够为稀土矿山注液孔间距的选取提供理论依据。

技术领域

本发明属于离子型稀土技术领域，尤其涉及一种离子型稀土多孔注液湿润锋运移距离的计算方法。

背景技术

离子吸附型稀土矿是世界罕见的宝贵矿种，离子型稀土资源赋存于浅地表的强风化岩层中，近年来推广应用离子型稀土原地浸析采矿法回收资源，即在不破坏地表植被和山体的条件下，在山体表面布置注液孔网，把浸矿剂注入注液孔，将吸附在矿物表面的稀土阳离子置换到溶液中形成稀土母液，进而从母液中提取稀土。原地浸矿开采技术的关键环节是设置孔网参数，注液孔间距布置过大，会影响浸矿均匀性和浸矿速度，形成许多浸矿盲区，从而影响稀土资源的充分回收，注液孔间距布置过小，不仅会增加钻孔工作量，还会使浸矿强度过大导致土体液化，进而引发山体滑坡。现在大部分稀土矿山依旧根据经验确定孔网参数，缺乏理论指导。

经研究发现，设置孔网参数的主要依据就是确定多孔注液入渗过程中湿润体的变化特征和运移规律，孔网入渗的过程中，相邻注液孔的湿润体会发生交汇，交汇作用会引起湿润体内部含水率的变化，不同注液孔间距对湿润体的交汇作用具有显著影响，由此对湿润体内部的含水率的影响也不相同，但是目前对于注液过程中湿润体影响范围计算研究方面依然以单井注液为切入点，忽略了注液孔下方湿润体之间的交汇作用对入渗过程的影响，导致理论分析与矿山实际浸矿缺乏联系，因此研究不同注液孔间距下交汇入渗对湿润体特征和湿润锋运移规律的影响，建立离子型稀土多孔注液湿润体单向交汇入渗湿润锋运移距离的计算方法，对确定多孔注液湿润体运移位置，提高浸矿均匀性和浸矿速度具有重要意义。

离子型稀土采用原地浸矿的方法回收稀土资源，孔网参数的设置是决定浸矿速度和浸矿均匀性的关键因素，确定多孔注液的影响范围可减少浸矿盲区，实现宝贵稀土资源的充分回收，目前技术存在的问题是：

(1)原地浸矿属于孔网入渗，入渗过程中浸矿剂通过注液孔以椭球体的形态向下入渗，随着入渗的进行，湿润体之间会发生交汇，如何通过调控注液孔间距来控制交汇作用的影响是预测多孔注液湿润体运移位置的关键问题之一。

(2)原地浸的注液孔之间存在一定的间距，有别于其他单孔注液的入渗过程，把注液孔间距作为一个重要参数来建立离子型稀土湿润锋运移距离的计算方法，可以大幅度提高计算方法的精准性和适用性。

(3)现有湿润锋运移距离的研究大多集中在单孔注液，多孔注液的相关研究较少，单孔注液湿和多孔注液湿润锋运移距离的计算方法研究存在诸多差别，主要区别是单孔注液忽略了湿润体之间的交汇作用对湿润锋运移的影响。

解决以上问题及缺陷的难度为：

针对以上存在的问题，急需建立离子型稀土多孔注液湿润锋运移距离的计算方法，以期实现解决多孔注液时湿润体之间的交汇作用对湿润锋运移的影响。但由于目前湿润锋运移距离的研究大多集中在单孔注液，多孔注液的相关研究较少，尤其是在实际研究过程中如何通过调控注液孔间距来控制交汇作用是影响多孔注液湿润体运移位置的关键因素之一。

解决以上问题及缺陷的意义为：

通过本发明，建立了一种离子型稀土多孔注液湿润锋运移距离的计算方法，充分考虑了孔网参数、不同注液孔间距下交汇入渗对湿润体特征和湿润锋运移规律，使得计算结果更加符合离子型稀土实际开采工程，通过数值模拟结果对比，验证了其准确性，该计算方法为多孔注液湿润锋运移距离的计算方法和相关研究提供了一定的理论基础。