一種深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鹽化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是涉及一種深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法。本發(fā)明的開采方法包括以下步驟：1）輸鹵準(zhǔn)備步驟；2）溶劑注入步驟；3）開采承壓鹵水步驟；4）鹵水收集步驟；5）提鉀步驟；6）重復(fù)步驟2）到步驟5），循環(huán)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明開采方法能夠充分溶解低品位鉀礦，并且能在保證地層結(jié)構(gòu)不受破壞的前提下，同時實現(xiàn)對孔隙鹵水、低品位固體鉀礦以及深部承壓鹵水的最大限開采。本發(fā)明實施過程簡便可行、安全，同時利用溶劑在礦層中橫向和縱向兩個方向的流向，驅(qū)動鹽層中孔隙鹵水的流動，能夠?qū)崿F(xiàn)對深部孔隙鹵水及低品位鉀礦的最大限度的開采。
【專利說明】一種深部孔隙南水及低品位固體鉀礦的開采方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鹽化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是涉及一種深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開米方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前我國鉀資源儲量主要集中在青海柴達(dá)木盆地鹽湖地區(qū)，該地區(qū)保有鉀儲量總量大(10億噸)，基礎(chǔ)儲量少(2.45億噸，占23.4%)，設(shè)計可采儲量更少(1.16億噸，僅占
11.1%)，其中大量的鉀資源是難以直接開采的低品位固體鉀礦(3.4億噸，約占29.5%);此夕卜，隨著鉀資源的大力開發(fā)，盲目和過量開采，使得察爾汗鹽湖晶間、孔隙鹵水，以及晶間、孔隙承壓鹵水嚴(yán)重超采，導(dǎo)致礦區(qū)鹵水水位大幅度下降，形成大面積疏干區(qū)，增大孔隙鹵水開采難度、嚴(yán)重限制了鉀資源的利用。充分利用低品位固體鉀資源、深層提取鹵水、獲取可溶性鉀資源技術(shù)以及做到采、補(bǔ)平衡是鹽湖開發(fā)中十分重要和極有意義的工作。
[0003]目前對于低品位固體鉀礦的開采，主要的技術(shù)手段是利用溶采實現(xiàn)對鉀礦的溶解，進(jìn)而進(jìn)行開采。傳統(tǒng)的地下鹵水開采方法主要有井式開采法、渠式開采法等，其中渠式開采法適用于鹵水水位接近地表的情況，無法應(yīng)用于鹵水水位較深的鉀礦開采；井式開采法是一種應(yīng)用比較廣泛的孔隙鹵水開采方法，但是該法無法在保證地層結(jié)構(gòu)不受破壞的前提下實現(xiàn)深部鹵水的充分開采。
[0004]關(guān)于深部孔隙鹵水的開采，目前已有人進(jìn)行這方面的研究。例如，專利號為201210113149.1，專利名稱為《一種提取鹽湖礦區(qū)深層晶間鹵水的方法》的中國發(fā)明專利公開了一種提取鹽湖礦區(qū)深層晶間鹵水的方法，該方法包括以下步驟:(I)在鹽湖礦層上開挖注氣井、采鹵井和輸鹵渠，并在鹽湖礦層上設(shè)置空氣壓縮機(jī)；注氣井內(nèi)布設(shè)鹵水尾液注入管道，其四周均布有采鹵井，該每個采鹵井內(nèi)布設(shè)鹵水輸送管道；每個采鹵井內(nèi)放置一采鹵泵，該采鹵泵與鹵水輸送管道的一端相接；鹵水輸送管道的另一端與輸鹵渠相接；(2)空氣壓縮機(jī)將壓縮空氣持續(xù)壓入鹽湖礦層，深層晶間鹵水涌出；(3)深層地下晶間鹵水通過采鹵泵抽出，并輸出至輸鹵渠；(4)將提鉀后的鹵水尾液注入注氣井中的鹽湖礦層，并到達(dá)鹽層，形成新的含鉀鹵水；(5)重復(fù)步驟(2)- (4)，即完成一個循環(huán)。
[0005]上述專利中的方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)深層鹵水的提取，但是該方法需要引入高壓空氣實現(xiàn)對晶間鹵水的壓力驅(qū)動，實施手段復(fù)雜、具有較高的危險性和能耗，并且易對鹽層結(jié)構(gòu)造成破壞；此外，輸鹵管道注入的鹵水尾液在空氣壓力驅(qū)動下的流動速度太快，導(dǎo)致晶間鹵水及低品位鉀礦無法被充分溶解和開采利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法，本發(fā)明的開采方法能夠充分溶解低品位鉀礦，并且能在保證地層結(jié)構(gòu)不受破壞的前提下實現(xiàn)對深部孔隙鹵水的最大限開采。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法包括以下步驟:
1)輸鹵準(zhǔn)備步驟在所需開采礦層上開挖兩口以上的輸鹵井和一條采鹵渠，每口輸鹵井內(nèi)分別設(shè)有溶劑注入管道；所述采鹵渠位于輸鹵井下方，[U1]采鹵渠內(nèi)設(shè)有一條輸鹵管道，輸鹵管道的兩端也分別通向位于地表的采鹵池；采鹵渠中還設(shè)有兩個以上的采鹵泵，每個采鹵泵均與采鹵渠中的輸鹵管道相連接；
2)溶劑注入步驟往輸齒井的溶劑注入管道中注入溶劑，溶劑滲透入采礦層中，溶劑驅(qū)動鹽層中的空隙鹵水流動，低品位固體鉀礦以及雜鹵石礦充分溶解后，溶劑形成開采鹵水并匯集于輸鹵井下方的采鹵渠中；
3)開采承壓鹵水步驟在上述過程中，由于滲透壓的作用，位于采鹵渠下方的承壓鹵水匯集于采鹵渠中的開采鹵水，被同時開采；
4)鹵水收集步驟采鹵渠中的開采鹵水由采鹵泵通過輸鹵管道抽出，收集于輸鹵管道兩端的采鹵池中；
5)提鉀步驟所述采鹵池中收集的開采鹵水經(jīng)提鉀后，得到鹵水尾液；將[U2]化學(xué)成分進(jìn)行分析之后，重新配制成溶劑并將其通過輸鹵井內(nèi)的溶劑注入管道注入所需的采礦層，繼續(xù)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采；
6)重復(fù)步驟2)到步驟5)，循環(huán)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采。
[0008]本發(fā)明一種深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果:在本發(fā)明步驟2)中，往輸鹵井的溶劑注入管道中注入溶劑到開采礦層中，由于溶劑的溶解和壓迫作用，溶劑將在礦層中兼具橫向和縱向兩個方向的流向，從而溶劑驅(qū)動鹽層中孔隙鹵水的流動，并對低品位固體鉀礦以及雜鹵石礦充分溶解；混合了空隙鹵水并溶解有固體鉀礦以及雜鹵石礦的溶劑形成開采鹵水，最終匯集于采鹵渠中；同時，位于礦層深部的承壓鹵水也可以同時匯入采鹵渠中，從而實現(xiàn)對深部承壓鹵水的開采。
[0009]基于不同鉀礦的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及礦層分布特點(diǎn)，輸鹵井及采鹵渠的深度、[U3]等的設(shè)置非常重要。本發(fā)明中，所述每個輸齒井深為5?50m,輸齒井直徑為1.0^3.0m相鄰輸齒井間的間距為l(Tl00m。采鹵渠位于輸鹵井下方，長度為10(Tl000m，在采鹵渠中設(shè)置一條輸鹵管道，該輸鹵管道兩端分別通向位于地表的采鹵池；采鹵渠內(nèi)設(shè)置一組采鹵泵，每個采鹵泵均與采鹵渠中的輸鹵管道相接。
[0010]本發(fā)明所述的深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法，既不同于傳統(tǒng)的井式開采法也不同于渠式開采法，而是一種新的開采方法，只需開挖一組輸鹵井(兩口輸鹵井以上)和一條地下采鹵渠，設(shè)置在采鹵渠中的采鹵泵將開采鹵水輸送至地表。
[0011]由于本發(fā)明的開采方法采用獨(dú)特的輸鹵井和采鹵渠的分布結(jié)構(gòu)，溶劑可以在礦層中兼具橫向和縱向兩個方向的流向，驅(qū)動鹽層中孔隙鹵水的流動，并將對低品位固體鉀礦以及雜鹵石礦充分溶解，并最終匯集于采鹵渠中。此外，位于礦層深部的承壓鹵水也可以同時匯入采鹵渠中，從而實現(xiàn)對深部承壓鹵水的開采。
[0012]本發(fā)明的開采方法能夠成功實施除了其采鹵渠及輸鹵井結(jié)構(gòu)的設(shè)置之外，溶劑的配制也至關(guān)重要。
[0013]總之，本發(fā)明的深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法，實施過程簡便可行、安全，不需要引入任何特殊設(shè)備和特殊處理工序。同時，本發(fā)明的深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法，利用溶劑在礦層中橫向和縱向兩個方向的流向，驅(qū)動鹽層中孔隙鹵水的流動，并將對低品位固體鉀礦以及雜鹵石礦充分溶解，能夠在不對鹽層結(jié)構(gòu)造成破壞的前提下實現(xiàn)對深部孔隙鹵水及低品位鉀礦的最大限度的開采。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
圖1為[U4]本發(fā)明一種深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法實施例1輸鹵井和采鹵渠的分布結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]其中:1、輸鹵井；2、采鹵渠；3、輸鹵管道；4、采鹵泵；Κ1、Κ2、Κ3、Κ4、固體礦；WUW2、W3、W4、鹵水鉀礦層。
[0016]

【具體實施方式】
下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017]如圖1所示，一種深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法包括以下步驟:
1)輸鹵準(zhǔn)備步驟在所需開采礦層上開挖兩口以上的輸鹵井和一條采鹵渠，每口輸鹵井內(nèi)分別設(shè)有溶劑注入管道；所述采鹵渠位于輸鹵井下方，[U5]采鹵渠內(nèi)設(shè)有一條輸鹵管道，輸鹵管道的兩端也分別通向位于地表的采鹵池；采鹵渠中還設(shè)有兩個以上的采鹵泵，每個采鹵泵均與采鹵渠中的輸鹵管道相連接；
2)溶劑注入步驟往輸齒井的溶劑注入管道中注入溶劑，溶劑滲透入采礦層中，溶劑驅(qū)動鹽層中的空隙鹵水流動，低品位固體鉀礦以及雜鹵石礦充分溶解后，溶劑形成開采鹵水并匯集于輸鹵井下方的采鹵渠中；
3)開采承壓鹵水步驟在上述過程中，由于滲透壓的作用，位于采鹵渠下方的承壓鹵水匯集于采鹵渠中的開采鹵水，被同時開采；
4)鹵水收集步驟采鹵渠中的開采鹵水由采鹵泵通過輸鹵管道抽出，收集于輸鹵管道兩端的采鹵池中；
5)提鉀步驟所述采鹵池中收集的開采鹵水經(jīng)提鉀后，得到鹵水尾液；將[U6]化學(xué)成分進(jìn)行分析之后，重新配制成溶劑并將其通過輸鹵井內(nèi)的溶劑注入管道注入所需的采礦層，繼續(xù)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采；
6)重復(fù)步驟2)到步驟5)，循環(huán)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采。
[0018]所述步驟I)中的每口輸鹵井深5?50m，相鄰輸鹵井間的間距為l(Tl00m。
[0019]所述步驟I)中的采鹵渠長度為l(Tl000m。
[0020]所述步驟I)中的輸鹵井為六口。
[0021]所述步驟2)中，第一次加入到溶劑注入管道中的溶劑組成:KC1-1.0?4.0%;MgCl2-22.0?26.0% ;NaCl_l.0?3.0% ;配制方法:鹽田生產(chǎn)過程獲得的老鹵中混入一定量的淡水，使得淡水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.59Γ21.0% ;從第二次起步驟2)加入到溶劑注入管道中的溶劑為提鉀處理后的鹵水尾液經(jīng)回收后重新配制而成。
[0022]一種深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法，其包括以下步驟:
1)在所需開采礦層上開挖兩口以上的輸鹵井I和一條采鹵渠2，所述每個輸鹵井I深為5?50m，相鄰輸鹵井I間的間距為l(Tl00m，每口輸鹵井I內(nèi)分別設(shè)有溶劑注入管道；所述采鹵渠2位于輸鹵井I下方，長度為10(Tl000m，采鹵渠2兩端分別位于地表的采鹵池，采鹵渠2內(nèi)設(shè)有一條輸鹵管道3，輸鹵管道3的兩端也分別位于地表的采鹵池；采鹵渠2中還設(shè)有兩個以上的采鹵泵4，每個采鹵泵4均與采鹵渠中的輸鹵管道3相連接；
2)往輸鹵井I的溶劑注入管道中注入溶劑，溶劑滲透入采礦層中，溶劑驅(qū)動鹽層中的空隙鹵水流動，并對低品位固體鉀礦以及雜鹵石礦充分溶解后，溶劑形成開采鹵水并匯集于輸齒井下方的米齒渠2中；
3)在上述過程中，由于滲透壓的作用，位于采鹵渠下方的承壓鹵水也可以匯集于采鹵渠2中的開采鹵水，被同時開采；
4)采鹵渠2中的開采鹵水由采鹵泵4通過輸鹵管道3抽出，收集于輸鹵管道3兩端的采鹵池中；
5)所述采鹵池中收集的開采鹵水經(jīng)提鉀后，得到鹵水尾液；將鹵水尾液通過輸鹵井I內(nèi)的溶劑注入管道注入所需的采礦層，繼續(xù)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采；
6)重復(fù)步驟2)到步驟5)，循環(huán)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采。
[0023]所述步驟2)中，往輸鹵井I的溶劑注入管道中注入溶劑到開采礦層中，由于溶劑的溶解和壓迫作用，溶劑將在礦層中兼具橫向和縱向兩個方向的流向，從而溶劑驅(qū)動鹽層中孔隙鹵水的流動，并對低品位固體鉀礦以及雜鹵石礦充分溶解；混合了空隙鹵水并溶解有固體鉀礦以及雜鹵石礦的溶劑形成開采鹵水，最終匯集于采鹵渠2中；同時位于礦床深部的承壓鹵水也可以同時匯入采鹵渠2中，最終同時實現(xiàn)對孔隙鹵水、低品位固體鉀礦以及承壓鹵水的開采。
[0024]實施例1
在探明某礦的地址構(gòu)造后，發(fā)現(xiàn)該礦層結(jié)構(gòu)完好無斷裂，適用于該方法。前期勘探結(jié)果表明該礦為固液鉀礦共存，固體礦自上而下分為K1、K2、K3、K4總共4個鉀礦層，其中Κ3、Κ4礦層深埋15m左右，氯化鉀品位2.1% ;液體礦自上而下分為Wl、W2、W3、W4總共4個鹵水鉀礦層，其中下部W3、W4礦層為承壓水型。根據(jù)礦層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)用本方法對該礦進(jìn)行開采，其輸鹵井I和采鹵渠2的分布結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，具體實施步驟如下:
(I)開挖一組輸齒井I和一條米齒渠2。其中輸齒井I共6個,輸齒井I的直徑為1.2m、相鄰輸鹵井I的間距50m、每口輸鹵井I深20m ;采鹵渠2長400m、截面積為1.8m2，位于輸齒井I下方。在每口輸齒井I中均設(shè)置一條溶劑注入管道；在米齒渠2中設(shè)置一條輸齒管道3，該輸鹵管道3兩端分別通向位于地表的采鹵池；采鹵渠2中設(shè)置11個采鹵泵4，每個采鹵泵4間距30m且均與采鹵渠2中的輸鹵管道3相接。
[0025](2)配制溶采溶劑，溶劑配方為KCl-L 2% ；MgC12-24.0%;NaCl-L 5%，并將溶劑通過注入管道注入到開采礦層中。由于溶劑的溶解和壓迫作用，溶劑將在礦層中兼具橫向和縱向兩個方向的流向，溶劑驅(qū)動鹽層中的空隙鹵水流動，并對低品位固體鉀礦以及雜鹵石礦充分溶解，然后溶劑形成開采鹵水并匯集于輸鹵井I下方的采鹵渠2中。
[0026](3)在上述過程中，由于滲透壓的作用，位于采鹵渠下方的承壓鹵水也可以匯集于米齒渠2中的開米齒水，被同時開米；
(4)保持約48小時之后，開啟米齒泵4開始米齒，米齒渠2中的開米齒水由米齒泵4通過輸鹵管道3抽出，并將開采鹵水匯集到地表采鹵池中。經(jīng)分析開采得鹵水氯化鉀品位含量為2.21%。
[0027](5 )所述采鹵池中收集的開采鹵水經(jīng)提鉀后，得到鹵水尾液；將鹵水尾液通過輸鹵井I內(nèi)的溶劑注入管道注入所需的采礦層，繼續(xù)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開米。
[0028](6)重復(fù)步驟(2)到步驟(5)，循環(huán)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采。
【權(quán)利要求】
1.一種深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法，其特征在于:所述開采方法包括以下步驟: .1)輸鹵準(zhǔn)備步驟在所需開采礦層上開挖兩口以上的輸鹵井和一條采鹵渠，每口輸鹵井內(nèi)分別設(shè)有溶劑注入管道；所述采鹵渠位于輸鹵井下方，[U1]采鹵渠內(nèi)設(shè)有一條輸鹵管道，輸鹵管道的兩端也分別通向位于地表的采鹵池；采鹵渠中還設(shè)有兩個以上的采鹵泵，每個采鹵泵均與采鹵渠中的輸鹵管道相連接； .2)溶劑注入步驟往輸齒井的溶劑注入管道中注入溶劑，溶劑滲透入采礦層中，溶劑驅(qū)動鹽層中的空隙鹵水流動，低品位固體鉀礦以及雜鹵石礦充分溶解后，溶劑形成開采鹵水并匯集于輸鹵井下方的采鹵渠中； . 3)開采承壓鹵水步驟在上述過程中，由于滲透壓的作用，位于采鹵渠下方的承壓鹵水匯集于采鹵渠中的開采鹵水，被同時開采； . 4)鹵水收集步驟采鹵渠中的開采鹵水由采鹵泵通過輸鹵管道抽出，收集于輸鹵管道兩端的采鹵池中； .5)提鉀步驟所述采鹵池中收集的開采鹵水經(jīng)提鉀后，得到鹵水尾液；將[U2]化學(xué)成分進(jìn)行分析之后，重新配制成溶劑并將其通過輸鹵井內(nèi)的溶劑注入管道注入所需的采礦層，繼續(xù)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采；. .6)重復(fù)步驟2)到步驟5)，循環(huán)進(jìn)行深部空隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法，其特征在于:所述步驟I)中的每口輸鹵井深5?50m，相鄰輸鹵井間的間距為l(TlOOm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法，其特征在于:所述步驟I)中的采鹵渠長度為KTlOOOm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法，其特征在于:所述步驟I)中的輸鹵井為六口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部孔隙鹵水及低品位固體鉀礦的開采方法，其特征在于:所述步驟2)中，第一次加入到溶劑注入管道中的溶劑組成:KC1-1.0?4.0% ;MgCl2-22.0?.26.0% ；NaCl-l.0?3.0% ;配制方法:鹽田生產(chǎn)過程獲得的老鹵中混入一定量的淡水，使得淡水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.59Γ21.0% ;從第二次起步驟2)加入到溶劑注入管道中的溶劑為提鉀處理后的鹵水尾液經(jīng)回收后重新配制而成。
【文檔編號】E21C41/20GK104314569SQ201410270660
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】何茂雄 申請人:冷湖濱地鉀肥有限責(zé)任公司