雜鹵石開采方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鹽化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種雜鹵石開采方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雜鹵石(K2SO4.MgSO4.2CaS04.2H20)是一種廣泛分布在硫酸鹽型鉀鹽礦床中的難溶性鉀鹽礦石，其鉀含量(以K2S(Uf)高達(dá)28%。世界上雜鹵石資源十分豐富，例如在中國(guó)西部柴達(dá)木盆地的大鹽灘、大浪灘、察爾汗鹽湖；山東大汶口盆地、東營(yíng)凹陷；江蘇洪澤凹陷；湖北江漢盆地以及河北冀中坳陷等地的近百個(gè)鉆孔中，均發(fā)現(xiàn)雜鹵石及其伴生的含鉀硫酸鹽礦物。
[0003]目前從雜鹵石中提取鉀的一般方法是將雜鹵石采出并經(jīng)粉碎后，采用溶劑法進(jìn)行鉀資源的利用，但此種方法成本高、操作復(fù)雜，且對(duì)于分布不均勻的鹽湖地層中的雜鹵石開采也不適用。與此同時(shí)，上述方法中雜鹵石采出的過(guò)程大多使用地下爆破或者壓裂等方法，此種方法需要的設(shè)備龐大、效率低成本高、操作工序復(fù)雜、可操作性差，對(duì)于分布不均勻的雜鹵石采出量有限。
[0004]專利201310310354.1提出了一種利用溶浸法開采雜鹵石的方法，該專利主要針對(duì)深部雜鹵石的開采，其局限于針對(duì)1000米以下的雜鹵石礦有效，而無(wú)法針對(duì)鹽湖地區(qū)埋藏淺的雜鹵石(深度在200米以內(nèi))實(shí)施；再者，上述方法中的溶劑均是價(jià)格較高的原料，而溶浸采礦需要的溶劑量是非常大的，這就顯著增加了開采的經(jīng)濟(jì)成本，因此上述發(fā)明具有很大的局限性。與此同時(shí)，鹽湖雜鹵石與其它雜鹵石由于形成條件、賦存條件等不同而在開采過(guò)程中是有很大區(qū)別的；鹽湖雜鹵石其分布特點(diǎn)為不均勻發(fā)布、呈“雞窩狀”，因此開采具有一定難度，并不適用上述發(fā)明中的開采方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種利用溶浸法開采雜鹵石的方法，該方法以鈉鹽池?cái)倳竦玫降拇致然c為溶浸劑原料，不僅可降低成本，還避免溶浸過(guò)程造成礦層坍塌。
[0006]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0007]一種雜鹵石開采方法，包括步驟:將溶浸劑由采鹵井或采鹵渠的注入?yún)^(qū)域注入至礦層，使所述溶浸劑與所述礦層內(nèi)的雜鹵石接觸溶浸至預(yù)定時(shí)間，得到含鉀鹵水。其中，所述溶浸劑包括氯化鈉溶液，所述氯化鈉溶液的質(zhì)量濃度為20%至飽和濃度。將所述含鉀鹵水由所述采鹵井或采鹵渠的采鹵區(qū)域抽出，并以所述經(jīng)抽出的含鉀鹵水為原料制備鉀鹽。
[0008]進(jìn)一步地，所述溶浸劑來(lái)源于鹽田工藝中的氯化鈉溶液。
[0009]進(jìn)一步地，所述采鹵井或采鹵渠的所述注入?yún)^(qū)域的海拔高于所述采鹵區(qū)域的海拔。
[0010]進(jìn)一步地，預(yù)定時(shí)間為不低于60天。
[0011]進(jìn)一步地，所述雜鹵石的埋藏深度不超過(guò)200m。
[0012]本發(fā)明通過(guò)以鹽田工藝中得到的氯化鈉溶液(飽和或近飽和)為溶浸劑，并利用注入?yún)^(qū)域與采鹵區(qū)域的高度差，實(shí)現(xiàn)了鹽湖地區(qū)埋藏淺的雜鹵石(深度在200米以內(nèi))的開采；相比現(xiàn)有技術(shù)中雜鹵石的開采方法，該方法不僅開采成本較低，同時(shí)避免爆破、壓裂以及溶浸不當(dāng)?shù)仍斐傻牡V層坍塌。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的雜鹵石開采地質(zhì)剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下，將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實(shí)施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。
[0015]本發(fā)明提供了一種利用溶浸法開采雜鹵石的方法，該方法包括下述步驟:在步驟110中，將溶浸劑由采鹵井或采鹵渠的注入?yún)^(qū)域注入，使其與雜鹵石接觸溶浸預(yù)定時(shí)間，得到含鉀鹵水；在步驟120中，將含鉀鹵水由采鹵井或采鹵渠的采鹵區(qū)域抽出，并以所述經(jīng)抽出的含鉀鹵水為原料制備鉀鹽；其中，所述溶浸劑主要為氯化鈉溶液，該氯化鈉溶液的質(zhì)量濃度為20%至飽和濃度。
[0016]上述作為溶浸劑的氯化鈉溶液來(lái)源于鹽田工藝中得到的氯化鈉溶液，比如，其可以是經(jīng)鈉鹽池?cái)倳窈蟮玫降拇致然c配置而成。
[0017]值得說(shuō)明的是，鹽田工藝中經(jīng)鈉鹽池?cái)倳竦玫降穆然c溶液中，可能含有少量氯化鎂及氯化鉀，但微小含量對(duì)于其作為雜鹵石的溶浸劑不構(gòu)成嚴(yán)重影響。
[0018]鹽湖地區(qū)雜鹵石分布范圍較廣，埋藏深度較淺(一般不超過(guò)200m)，且分布形式較為分散，礦層中的雜鹵石質(zhì)地疏松，呈“雞窩狀”，只需將上述溶浸劑與雜鹵石接觸并溶浸預(yù)定時(shí)間即可，與現(xiàn)有技術(shù)中的埋藏較深(一般埋藏深度為100m以上)的雜鹵石礦層的溶浸相比，并不需要酸或堿溶液與雜鹵石之間進(jìn)行特定的化學(xué)反應(yīng)。另外，因鹽湖地區(qū)雜鹵石分布礦層的主體結(jié)構(gòu)為氯化鈉鹽層，因此根據(jù)本發(fā)明的雜鹵石開采方法并不會(huì)造成氯化鈉鹽層的溶出，繼而造成礦層坍塌。
[0019]以下將結(jié)合具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的雜鹵石開采方法進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)例，而不是全部實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0020]本實(shí)施例中的雜鹵石礦層處于地下200m左右，該礦層主體結(jié)構(gòu)為氯化鈉鹽層，且區(qū)域內(nèi)的雜鹵石質(zhì)地疏松，呈“雞窩狀”，同時(shí)，雜鹵石分布較為分散。
[0021]下面將對(duì)該區(qū)域的雜鹵石的溶采過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的雜鹵石開采地質(zhì)剖面圖。
[0023]參照?qǐng)D1，首先在鹽湖地區(qū)選擇合適區(qū)域開挖采鹵渠10的注入?yún)^(qū)域11，并在相應(yīng)位置開挖采鹵渠10的采鹵區(qū)域12。
[0024]一般地，注入?yún)^(qū)域11選擇地勢(shì)較高處，而采鹵區(qū)域12選擇地勢(shì)較低處，以使注入其中的溶浸劑在重力作用下自然形成流向，從而流至雜鹵石礦層20進(jìn)行充分溶浸，最后由采鹵區(qū)域12將經(jīng)過(guò)溶浸的溶浸劑抽出。
[0025]值得一提的是，采鹵渠10或采鹵井的注入?yún)^(qū)域11及采鹵區(qū)域12可利用該鹽湖區(qū)域原有的采鹵渠10或采鹵井，同時(shí)，考慮到節(jié)約成本等因素，注入?yún)^(qū)域11可就近設(shè)置在鈉鹽池處，以免需要另外的管道用以輸送溶浸劑至注入?yún)^(qū)域11處。
[0026]然后在注入?yún)^(qū)域11與采鹵區(qū)域12之間設(shè)置若干觀測(cè)鉆孔30，以對(duì)溶浸劑在雜鹵石礦層20中的流動(dòng)及溶浸情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0027]在本實(shí)施例中，采鹵區(qū)域12入口距注入?yún)^(qū)域11入口的直線距離約為100m，且在其間設(shè)置若干個(gè)觀測(cè)鉆孔30，用于深入至所述采鹵渠10中取樣進(jìn)行檢測(cè)。例如開設(shè)的四個(gè)觀測(cè)鉆孔31、32、33、34的入口分別距離所述注入?yún)^(qū)域11入口的直線距離分別約為10m、20m、40m和80m(為更好地介紹各個(gè)鉆孔，分別記為1#觀測(cè)鉆孔31、2 #觀測(cè)鉆孔32、3 #觀測(cè)鉆孔33和4#觀測(cè)鉆孔34)。
[0028]第三步，取鈉鹽池中經(jīng)攤曬得到的氯化鈉固體為溶浸劑的原料，將其溶解于水中得到飽和氯化鈉溶液(本實(shí)施例實(shí)施過(guò)程中測(cè)得環(huán)境溫度為20°C左右，因此該飽和氯化鈉溶液的質(zhì)量濃度約為26.5% )，以該飽和氯化鈉溶液為溶浸劑，將其在注入?yún)^(qū)域11處連續(xù)注入，使其在注入?yún)^(qū)域11與采鹵區(qū)域12之間的雜鹵石礦層20中流動(dòng)并溶浸雜鹵石。
[0029]當(dāng)溶浸劑在雜鹵石礦層30中溶浸30天后，分別在上述四個(gè)觀測(cè)鉆孔30處對(duì)溶浸得到的含鉀鹵水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)取樣分析可以發(fā)現(xiàn)，在1#觀測(cè)鉆孔31處，含鉀鹵水中鉀離子濃度為0.2%，2#觀測(cè)鉆孔32處含鉀鹵水中鉀離子濃度為0.35%，可想而知的是，2#觀測(cè)鉆孔32處的含鉀鹵水繼續(xù)流向3#觀測(cè)鉆孔33和4 #觀測(cè)鉆孔34處，在3 #觀測(cè)鉆孔33和4 #觀測(cè)鉆孔34處的含鉀鹵水中鉀離子得到進(jìn)一步地溶浸富集，因此在3#觀測(cè)鉆孔33和4#觀測(cè)鉆孔34處的含鉀齒水中鉀離子濃度將更高；溶浸開采60天后，從采齒區(qū)域12處將溶浸得到的含鉀鹵水抽出，測(cè)定其中鉀離子濃度為1%，符合鹽田工藝中鉀肥生產(chǎn)的含量需求。上述濃度均為質(zhì)量濃度。
[0030]可想而知的是，溶浸劑與雜鹵石的接觸時(shí)間越長(zhǎng)，即溶浸時(shí)間越長(zhǎng)，則經(jīng)溶浸得到的含鉀鹵水中鉀離子的濃度越高，當(dāng)然，當(dāng)溶浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，溶浸達(dá)到平衡，則含鉀鹵水中鉀離子濃度將不再繼續(xù)升高。
[0031]值得說(shuō)明的是，作為溶浸雜鹵石的溶浸劑并非只能是飽和氯化鈉溶液，當(dāng)氯化鈉溶液濃度為近飽和時(shí)仍可達(dá)到上述溶浸目的，即將溶浸劑中氯化鈉溶液的質(zhì)量濃度控制為20%至飽和濃度范圍內(nèi)即可；但作為溶浸劑的氯化鈉溶液的濃度不可過(guò)低，以免在溶浸雜鹵石的過(guò)程中，將作為礦層主體結(jié)構(gòu)的氯化鈉鹽層一并溶解，造成礦層結(jié)構(gòu)的坍塌。
[0032]經(jīng)上述雜鹵石開采方法不僅溶浸開采了距地表200m處的雜鹵石，充分利用了該資源，使其溶浸形成滿足鉀肥生產(chǎn)濃度要求的含鉀鹵水，同時(shí)，在溶浸開采的過(guò)程中，避免采用爆破、壓裂等方法，溶浸結(jié)束后，礦層結(jié)構(gòu)完整，并未造成礦層坍塌；另外，本發(fā)明中的溶浸劑采用鹽田工藝中得到的氯化鈉溶液，其價(jià)格低廉，因此開采成本不高。
[0033]上述溶浸開采雜鹵石的方法不僅適用于埋藏深度為200m的鹽湖雜鹵石，同時(shí)考慮到鹽湖雜鹵石的賦存形式，該方法同樣適用于埋藏深度更淺的礦層區(qū)域。
[0034]雖然已經(jīng)參照特定實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解:在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在此進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雜鹵石開采方法，其特征在于，包括步驟: 將溶浸劑由采鹵井或采鹵渠的注入?yún)^(qū)域注入至礦層，使所述溶浸劑與所述礦層內(nèi)的雜鹵石接觸溶浸至預(yù)定時(shí)間，得到含鉀鹵水； 其中，所述溶浸劑包括氯化鈉溶液，所述氯化鈉溶液的質(zhì)量濃度為20 %至飽和濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，所述溶浸劑來(lái)源于鹽田工藝中的氯化鈉溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開采方法，其特征在于，所述采鹵井或采鹵渠的所述注入?yún)^(qū)域的海拔高于所述采鹵區(qū)域的海拔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，預(yù)定時(shí)間為不低于60天。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，所述雜鹵石的埋藏深度不超過(guò)200m。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雜鹵石開采方法，包括步驟：將溶浸劑由采鹵井或采鹵渠的注入?yún)^(qū)域注入礦層，使所述溶浸劑與所述礦層內(nèi)的雜鹵石接觸溶浸至預(yù)定時(shí)間，得到含鉀鹵水；其中，所述溶浸劑包括氯化鈉溶液，所述氯化鈉溶液的質(zhì)量濃度為20％至飽和濃度。該方法以鹽田工藝中得到的氯化鈉溶液為溶浸劑，并利用注入?yún)^(qū)域與采鹵區(qū)域的高度差，實(shí)現(xiàn)了鹽湖地區(qū)埋藏深度在200米以內(nèi)的雜鹵石的開采；相比現(xiàn)有技術(shù)中雜鹵石的開采方法，該方法不僅開采成本較低，同時(shí)避免爆破、壓裂以及溶浸不當(dāng)?shù)仍斐傻牡V層坍塌。
【IPC分類】E21C41-30
【公開號(hào)】CN104847358
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510309322
【發(fā)明人】都永生, 高東林, 山發(fā)壽, 李斌凱, 秦占杰, 魏海成, 袁秦
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年6月8日