關(guān)于風(fēng)化殼淋積型稀土礦山提高回采率的探討

計(jì) 策 秦 東

(廣西有色金屬集團(tuán)稀土開發(fā)有限公司，廣西 南寧 530022)

關(guān)于風(fēng)化殼淋積型稀土礦山提高回采率的探討

計(jì) 策 秦 東

(廣西有色金屬集團(tuán)稀土開發(fā)有限公司，廣西 南寧 530022)

文章分析了前期地質(zhì)勘察、開采過程中的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中影響風(fēng)化殼淋積型稀土礦山回采率的因素。為降低礦石損失、提高回采率，礦山企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)勘探，提高儲(chǔ)量級(jí)別，合理優(yōu)化采礦工藝，搞好生產(chǎn)技術(shù)部門相互監(jiān)督、協(xié)同管理，有效提高回采率。

風(fēng)化殼淋積型稀土礦；回采率；對(duì)策；措施

風(fēng)化殼淋積型稀土礦是上世紀(jì)70年代在我國南方發(fā)現(xiàn)的一種世界罕見的稀土新型礦床，主要分布于南方 7省的離子吸附型稀土礦是中國特有的、具有較大產(chǎn)業(yè)價(jià)值的中重稀土礦資源。80年代中期，開發(fā)利用得到迅速發(fā)展，采礦方法采用傳統(tǒng)的露天開采易地浸析池浸工藝，這種工藝的推廣，曾對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展起過很大的促進(jìn)作用，但存在地面植被破壞、水土流失嚴(yán)重、環(huán)境污染嚴(yán)重、資源浪費(fèi)大、資源利用率低等突出問題。

經(jīng)過多年理論研究、基礎(chǔ)參數(shù)測試與條件試驗(yàn)，提出了原地浸礦的技術(shù)路線與工藝流程。原地浸礦工藝不剝離礦體表土，不采掘和搬運(yùn)風(fēng)化殼礦砂，與易地浸析池浸工藝相比較，大大簡化開采、生產(chǎn)程序，尤其開采時(shí)不損害地表植被，不形成尾礦占用土地和不污染環(huán)境，愈來愈受到稀土開采企業(yè)的青睞，具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。

為了使風(fēng)化殼淋積型稀土礦山得到更加合理的開采，確保這一稀有資源持續(xù)健康發(fā)展。文章將對(duì)采用原地浸礦工藝開采風(fēng)化殼淋積型稀土礦山降低損失提高回采率的問題進(jìn)行探討。

（一）影響回采率的因素

1.地質(zhì)條件的影響

對(duì)于一個(gè)具體的稀土礦塊，地質(zhì)勘探的詳細(xì)程度將直接影響礦石的回采率，如礦床地質(zhì)條件：礦體形態(tài)與規(guī)模、礦石平均品位、礦石粒級(jí)及礦物組成等等；礦區(qū)的水文地質(zhì)條件：礦區(qū)所屬地貌、礦體賦存標(biāo)高與當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面的關(guān)系、礦區(qū)地表、地下水與裂隙、斷層構(gòu)造的關(guān)系；礦區(qū)工程地質(zhì)條件：礦石及圍巖的堅(jiān)硬程度、裂隙發(fā)育程度、礦石、圍巖的完整性、穩(wěn)定性等等。

根據(jù)探明的地質(zhì)條件，通過浸礦試驗(yàn)、測試參數(shù)，從理論上獲得礦石的損失率，然后用統(tǒng)計(jì)的方法求地質(zhì)條件因素與回采率之間的關(guān)系。用相關(guān)系數(shù)大小反映地質(zhì)條件對(duì)礦石損失率、回采率的函數(shù)關(guān)系，掌握適合的工藝條件，評(píng)價(jià)采用原地浸礦時(shí)技術(shù)上的可行性與經(jīng)濟(jì)的合理性。

2.采礦工藝與損失率的關(guān)系

原地浸礦采礦法是指在不破壞礦體地表植被、不剝離表土、不開挖礦石的情況下，布設(shè)網(wǎng)井，利用浸礦液從天然埋藏條件下的非均質(zhì)礦體把呈吸附態(tài)的稀土離子交換浸出，稀土離子進(jìn)入溶液而形成母液流出礦體，然后收集母液并回收稀土元素的新型采礦方法。

圖1 原地浸礦采礦工藝流程

采礦工藝對(duì)損失率的影響主要來自以下幾方面：

（1）設(shè)計(jì)損失。開采設(shè)計(jì)規(guī)定不予回收的礦石，其所造成的損失為設(shè)計(jì)損失，主要包括因地質(zhì)、水文條件，開采技術(shù)條件，安全條件等或因保護(hù)地表工程的而預(yù)留的不予開采區(qū)域的損失。如需布設(shè)井網(wǎng)，開挖注液井、收液溝及高位池而損失部分儲(chǔ)量。

（2）開采損失。在礦床開采過程中，由于所采用的采礦工藝作業(yè)等原因，造成部分應(yīng)采工業(yè)礦量的丟失的損失為開采損失。開采損失又分為采下?lián)p失和未采下?lián)p失。

1）采下?lián)p失：因浸礦液與吸附于粘土礦物表面的離子態(tài)稀土存在一個(gè)交換率的問題，而不能將離子態(tài)稀土完全浸出造成的損失；浸出的母液在滲出回收的過程中被土壤吸收或沿裂隙滲漏等情況，使母液不能被完全回收而造成損失。

2）未采下?lián)p失：因受滲透性、滲透壓力、注液井布置等因素影響，造成浸礦劑達(dá)不到礦體，形成浸礦“盲區(qū)”造成浸礦損失等。

（二）降低礦石損失，提高回采率的對(duì)策及措施

為落實(shí)國家采掘工業(yè)中的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，礦山企業(yè)應(yīng)建立和健全開采計(jì)劃、設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程等有關(guān)制度?？茖W(xué)管理，合理降低損失率，提高回采率。根據(jù)實(shí)踐，目前和今后一段時(shí)間的技術(shù)條件，可采用以下對(duì)策及措施。

1.加強(qiáng)生產(chǎn)勘探,提高儲(chǔ)量級(jí)別

加強(qiáng)生產(chǎn)勘探，可以提高礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量的可靠程度，為制定生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和礦產(chǎn)儲(chǔ)量管理提供依據(jù)，能更加有效地控制礦體的規(guī)模、產(chǎn)狀、厚度及品位變化，進(jìn)一步查明開采地段的礦產(chǎn)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件，為礦山工程設(shè)計(jì)提供更準(zhǔn)確的地質(zhì)依據(jù)，從而有效地降低礦石損失率，提高回采率。

2.合理優(yōu)化采礦工藝

采礦工藝及流程不僅決定著回采工藝和設(shè)備的選擇、能源和材料的消耗、勞動(dòng)生產(chǎn)力成本的高低，直接影響到礦石的損失與貧化。

（1） 采準(zhǔn)階段工程布置優(yōu)化

采場采準(zhǔn)包括布置井網(wǎng)，挖掘注液井和注水井、觀測井，鋪設(shè)輸送液、水的管道，開挖和支護(hù)集液溝等，要合理布置，網(wǎng)井布液是注液井采用優(yōu)化的井網(wǎng)參數(shù)布置成網(wǎng)格狀，實(shí)現(xiàn)均勻布液，使浸礦盲區(qū)減至最小，壓礦面積最小。

（2）浸礦階段工藝優(yōu)化

離子型稀土原地浸礦的浸礦過程是多向固液體系的離子交換過程，浸礦液中交換勢更大的陽離子與礦石中粘土礦物表面呈吸附態(tài)的稀土離子發(fā)生交換作用，使稀土離子進(jìn)入浸礦液。浸礦過程為一非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，它與化學(xué)反應(yīng)、擴(kuò)散過程的關(guān)系都很密切，就擴(kuò)散過程而言，它與反應(yīng)劑的擴(kuò)散系數(shù)、沿?cái)U(kuò)散方向浸礦液的濃度梯度、液固相界面面積等有關(guān)。

因此，要選擇合適的浸礦液、浸礦液濃度、合適的固液比。礦石有一定的滲透性，注液時(shí)要保持一定的水頭壓力，維持溶液流速和注液的連續(xù)性。根據(jù)浸礦液所承擔(dān)的浸析礦量，沿山坡從上往下劃分為幾個(gè)浸析區(qū)，上部浸析區(qū)的注液時(shí)間注液量應(yīng)大于下部浸析區(qū)注液時(shí)間，并使溶液能依次擠出礦體中的孔裂隙水，以降低礦石損失、貧化，提高回采率。

（3）母液回收階段工藝優(yōu)化

浸出母液的收集是原地浸礦的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響到稀土總回收率。

原地浸出浸出液收集可采用自然收液、負(fù)壓收液及以水制水、用水封閉、預(yù)水處理、頂水?dāng)D壓的收液及堵漏方式。根據(jù)稀土礦地質(zhì)條件、礦床特征及試驗(yàn)結(jié)果，合理選擇具體礦塊的浸出液收集方式，并做好集液溝的防滲防溢工程，有利于降低礦石損失，提高回采率。

（4）其它措施

從大量的控速淋浸試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)風(fēng)化強(qiáng)烈、結(jié)構(gòu)疏松、滲透不均的風(fēng)化殼淋積型稀土礦進(jìn)行原地浸出時(shí)，采用適當(dāng)提高浸出劑濃度、增加布液點(diǎn)、減小孔距和孔徑、孔深、減少加液量等方法，即采用高濃度浸出劑、多布液點(diǎn)、低液固比、少加液量的方法，減小浸出盲區(qū)，提高回采率。即使淋積型稀土礦孔隙微隙、滲透率較低，但浸出劑流速慢、停留在縫隙中的時(shí)間長、與礦石接觸和反應(yīng)充分，所以回采率有可能提高。

3.礦山企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)部門相互監(jiān)督、協(xié)同管理

（1）地質(zhì)專業(yè)應(yīng)根據(jù)“探礦超前”的原則合理布置生產(chǎn)探礦工程，進(jìn)行地質(zhì)素描，保證地質(zhì)圖件的質(zhì)量和精確度，使礦體形態(tài)質(zhì)量控制在最小誤差范圍內(nèi)。同時(shí)也要求化驗(yàn)工配合好地質(zhì)部門的工作，及時(shí)、準(zhǔn)確地提供化驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（2）生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員要經(jīng)常深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，根據(jù)生產(chǎn)地質(zhì)工作提供的礦體賦存條件和采礦方法的試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整開發(fā)設(shè)計(jì)推薦的采礦工藝，制定切實(shí)可行的損失率計(jì)劃指標(biāo)和完成指標(biāo)的技術(shù)措施，不斷改進(jìn)開采工藝和提高開采技術(shù)水平。

（3）測量專業(yè)負(fù)責(zé)提供采場生產(chǎn)現(xiàn)狀測繪資料，應(yīng)從每一個(gè)礦塊開始回采起至回采結(jié)束時(shí)止，及時(shí)收集和整理原始資料，提出損失分析，計(jì)算上應(yīng)嚴(yán)格按計(jì)算程序和公式要求進(jìn)行，杜絕人為調(diào)整誤差，通過計(jì)算真實(shí)的反映生產(chǎn)實(shí)際貧損狀況，供采礦專業(yè)人員參考。

（4）采礦專業(yè)加強(qiáng)必要的技術(shù)管理，制定合理的回采計(jì)劃，并要有系統(tǒng)的母液回收統(tǒng)計(jì)資料，比較實(shí)際與理論計(jì)算出的回采率的偏差，并詳細(xì)剖析原因，采取相應(yīng)對(duì)策及措施，及時(shí)補(bǔ)救。

（5）質(zhì)檢專業(yè)應(yīng)遵守計(jì)量、取樣、化驗(yàn)規(guī)程，做到計(jì)量認(rèn)真，取樣有代表性，化驗(yàn)及時(shí)準(zhǔn)確。計(jì)量取樣人員要定期檢查校正計(jì)量、取樣、化驗(yàn)誤差，為計(jì)算損失，提高回采率提供可靠的數(shù)據(jù)，當(dāng)流出母液質(zhì)量不合格或壓濾稀土不合要求時(shí)，及時(shí)上報(bào)采礦技術(shù)部門，以便及時(shí)處理。

（三）結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求日益增加，而礦產(chǎn)資源作為一種不可再生的自然資源，因此在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，我們必須運(yùn)用各種技術(shù)手段和措施，降低礦石損失，提高回采率，使國有礦產(chǎn)資源的利用率與礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展達(dá)到雙贏，促進(jìn)我國礦業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、健康地發(fā)展。

[1] 肖智政,湯溝忠,王新民,等.底板深潛式離子型稀土礦原地浸析采礦試驗(yàn)研究(一)[J].化工礦物與加工,2003.32(11):16-18.

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TD98

A

1008-1151(2011)05-0085-02

2011-01-14

計(jì)策（1982－），男，廣西柳州人，廣西有色金屬集團(tuán)稀土開發(fā)有限公司采礦助理工程師，從事礦產(chǎn)資源開發(fā)利用及環(huán)境保護(hù)。