一种收集溶浸液并提升至地表的系统及使用方法

1.本发明涉及溶浸开采技术领域，特别是指一种收集溶浸液并提升至地表的系统及使用方法。


背景技术：

2.近年来，随着采矿活动强度不断的增加、矿产资源开采力度的不断加大，品位高、易开采矿石以及地球浅部资源日益枯竭，开采深地金属资源成为未来趋势。目前，全世界开采深度超过千米的矿山有100余座，我国已有30余座金属矿山已进入地下1000米以下。但是，开采深地金属资源面临着高应力、高地温、高井深等不利因素，其中：深地原岩应力可达40～80mpa，可诱发岩爆等严重动力灾害；深地采矿工作面温度可达40～80℃，井下工作环境恶劣，导致采矿效率较低；深地矿井提升高度增加，导致提升系统的有效荷载率、提升效率、安全性等降低。作为深地固体资源流态化开采重要方式之一，原位溶浸采矿技术是实现深地金属矿流态化开采的主要途径。原位溶浸采矿技术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，经抽液孔将溶浸液提升至地表，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。
3.综上，研究原位溶浸采矿技术对深部金属矿产资源回收以及经济发展具有重要作用。本发明旨在提出一种新型收集溶浸液并提升至地表的系统及使用方法，为提高浸矿效率，促进深部金属资源回收、减少资源消耗、增加生产效益提供技术依据。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种收集溶浸液并提升至地表的系统及使用方法。
5.该系统包括发电装置、操作及数据收集系统、水泵、集液池、提升管道、喷淋装置、防渗垫和储能装置；
6.防渗垫铺于矿体底部，发电装置安装在防渗垫上表面，发电装置通过电线连接操作及数据收集系统，操作及数据收集系统通过电线与水泵相连，操作及数据收集系统和水泵之间设置储能装置，水泵置于集液池中，水泵通过提升管道连接喷淋装置，喷淋装置布设于矿体上方。
7.其中，发电装置能够利用溶浸液的流动势能转化为电能，通过电线将电能储存在储能装置，最终传输至水泵，用于提升溶浸液至矿体表面；单个发电装置由叶片、可伸缩支撑杆和旋转控制头组成，叶片安装在旋转控制头上，旋转控制头安装在可伸缩支撑杆上。
8.可伸缩支撑杆由不少于两个的单个伸缩管相接而成，能够调节整个发电装置的高度，根据溶浸液的高度进行调节，充分利用溶浸液流动势能；同时，调节整个发电装置的高度能够对溶浸液中夹带的矿石、结垢等物质进行避让。
9.叶片表面上均布叶片表面锯齿，且叶片表面上涂有防结垢涂层；能够快速驱散溶浸液中的小型矿石以及沉淀等物质，防止堵塞，保持溶浸液流通通道的通畅性。且防结垢涂层既具有耐磨性、能够适应不同的温度和酸碱度等条件，又能够防止因为溶浸液中各种物质造成的结垢，能够保持叶片旋转的有效性。
10.矿体内部有大量裂缝，供溶浸液渗流。
11.发电装置和防渗垫通过内外螺纹连接，内外螺纹之间设有防渗垫圈，主要用于防止溶浸液渗出，形成具有密闭效果的防渗漏的浸矿系统。
12.旋转控制头能够对叶片进行控制，实现叶片不同角度、不同速度旋转，适应溶浸液流动方向，并对溶浸液中夹带的矿石、结垢等物质进行避让，能够防止因为溶浸液夹带的矿石颗粒以及结垢等物质导致溶浸液流动通道堵塞，为提高浸矿效率，促进深部金属资源回收提供依据。
13.集液池内设置金属离子浓度检测探头，能够获取溶浸液中各离子浓度值，用于判断是否继续喷淋作业。
14.操作及数据收集系统能够实现对旋转控制头旋转角度、可伸缩支撑杆伸缩情况、叶片表面结垢程度等进行实时表征，并对溶浸液流动通道堵塞情况相关数据进行收集，再通过操作系统确定旋转控制头旋转角度、可伸缩支撑杆伸缩等。
15.储能装置能够对发电装置产生的电能进行储存，并通过电线以及操作及数据收集系统传输至水泵，最终将集液池中的溶浸液通过提升管道至喷淋装置，喷洒至矿体表面。同时，储能装置能够根据水泵实际使用情况，传输信号至操作及数据收集系统，判断是否需要外部电源接入，该举措能够减少资源消耗、增加生产效益提供技术依据。
16.该系统的使用方法，包括步骤如下：
17.s1：通过喷淋装置将溶浸液均匀的喷洒在矿体表面，溶浸液经过裂缝渗流通道抵达防渗垫；
18.s2：溶浸液在防渗垫内部流动，带动发电装置的叶片转动，实现溶浸液流动势能向电能转变；
19.s3：根据溶浸液的流动特性，通过操作及数据收集系统对发电装置的叶片角度、可伸缩支撑架高度进行调节至最佳情况；
20.s4：将发电装置产生的电能传输至储能装置以及水泵，并利用水泵将集液池中的溶浸液提升至喷淋装置，重复进行喷洒；
21.s5：通过操作及数据收集系统对发电装置的叶片旋转角度和速度、可伸缩支撑架高度、储能装置情况进行实时监控，并进行记录储存，根据实际情况调整相关参数；
22.s6：通过金属离子浓度检测探头获取溶浸液中各离子浓度值，判断是否继续喷淋步骤。
23.本发明的上述技术方案的有益效果如下：
24.上述方案中，利用溶浸液流动势能转化为电能，能够减少资源消耗、增加生产效益提供技术依据；且适用范围广，适用于任何矿山的溶浸采矿行为，尤其是深部矿山开采；同时能够防止因为溶浸液夹带的矿石颗粒以及结垢等物质导致溶浸液流动通道堵塞，为提高浸矿效率，促进深部金属资源回收提供技术依据；此外，还具有智能化与灵活性的特点，可根据每个矿山的特定条件进行调控，具有很强的理论和实用价值。
附图说明
25.图1为本发明的收集溶浸液并提升至地表的系统布置结构示意图；
26.图2为本发明的收集溶浸液并提升至地表的系统中发电装置的细节图，其中，(a)为单个发电装置结构，(b)为发电装置叶片放大示意图，(c)为单个叶片放大示意图，(d)为发电装置的可伸缩支撑架结构示意图。
27.其中：1-矿体、2-裂缝、3-发电装置、4-电线、5-操作及数据收集系统、6-水泵、7-集液池、8-金属离子浓度检测探头、9-提升管道、10-喷淋装置、11-储能装置、12-防渗垫，13-叶片，14-可伸缩支撑架，15-旋转控制头，16-叶片表面锯齿，17-防结垢涂层，18-单个伸缩管。
具体实施方式
28.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
29.本发明提供一种收集溶浸液并提升至地表的系统及使用方法。
30.如图1所示，该系统包括发电装置3、操作及数据收集系统5、水泵6、集液池7、提升管道9、喷淋装置10、防渗垫12和储能装置11；
31.防渗垫12铺于矿体1底部，发电装置3安装在防渗垫12上表面，发电装置3通过电线4连接操作及数据收集系统5，操作及数据收集系统5通过电线与水泵6相连，操作及数据收集系统5和水泵6之间设置储能装置11，水泵6置于集液池7中，水泵6通过提升管道9连接喷淋装置10，喷淋装置10布设于矿体1上方。
32.如图2所示，发电装置3能够利用溶浸液的流动势能转化为电能，单个发电装置由叶片13、可伸缩支撑杆14和旋转控制头15组成，叶片13安装在旋转控制头15上，旋转控制头15安装在可伸缩支撑杆14上。
33.可伸缩支撑杆14由不少于两个的单个伸缩管18相接而成，能够调节整个发电装置3的高度，根据溶浸液的高度进行调节，充分利用溶浸液流动势能；同时，调节整个发电装置3的高度能够对溶浸液中夹带的矿石、结垢等物质进行避让。
34.叶片13表面上均布叶片表面锯齿16，且叶片13表面上涂有防结垢涂层17。叶片表面锯齿16能够快速驱散溶浸液中的小型矿石以及沉淀等物质，防止堵塞，保持溶浸液流通通道的通畅性。防结垢涂层17既具有耐磨性、能够适应不同的温度和酸碱度等条件，又能够防止因为溶浸液中各种物质造成的结垢，能够保持叶片的有效性。
35.储能装置11能够根据水泵6实际使用情况，传输信号至操作及数据收集系统5，判断是否需要外部电源接入。
36.如图1，矿体1内部有大量裂缝2，供溶浸液渗流。矿体1和裂缝2是溶浸液渗流以及将金属资源从固态转化为液态的场所。
37.发电装置3和防渗垫12通过内外螺纹连接，内外螺纹之间设有防渗垫圈。
38.旋转控制头15能够对叶片13进行控制，实现叶片不同角度、不同速度旋转，适应溶浸液流动方向，并对溶浸液中夹带的矿石、结垢等物质进行躲避。
39.集液池7内设置金属离子浓度检测探头8，获取溶浸液中各离子浓度值，用于判断是否继续喷淋作业。
40.该系统的使用方法，包括步骤如下：
41.s1：通过喷淋装置将溶浸液均匀的喷洒在矿体表面，溶浸液经过裂缝渗流通道抵达防渗垫；
42.s2：溶浸液在防渗垫内部流动，带动发电装置的叶片转动，实现溶浸液流动势能向电能转变；
43.s3：根据溶浸液的流动特性，通过操作及数据收集系统对发电装置的叶片角度、可伸缩支撑架高度进行调节至最佳情况；
44.s4：将发电装置产生的电能传输至储能装置以及水泵，并利用水泵将集液池中的溶浸液提升至喷淋装置，重复进行喷洒；
45.s5：通过操作及数据收集系统对发电装置的叶片旋转角度和速度、可伸缩支撑架高度、储能装置情况进行实时监控，并进行记录储存，根据实际情况调整相关参数；
46.s6：通过金属离子浓度检测探头获取溶浸液中各离子浓度值，判断是否继续喷淋步骤。
47.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。