原地浸矿注液孔施工设备钻机FMECA分析

原地浸矿是一种满足资源和环境保护要求的绿色生产工艺,常用于南方离子型稀土矿山的开采。开采前,需要在山体顶部进行注液孔的施工布置,而钻机是完成这项工作的重要机械设备。由于矿山环境恶劣,设备在使用过程中容易出现腐蚀、变形甚至断裂等故障,会降低稀土矿山的开采效率。基于此,运用故障模式影响与危害性分析(Failure Mode,Effects and Criticality Analysis,FMECA)技术,分析设备各种故障模式及主要影响,为设计、工艺、生产等部门持续性改进设备提供参考,提高设备的安全性和可靠性,延长其使用寿命。

原地浸矿经验注液下毛细上升影响范围研究

离子型稀土是我国重要的战略资源,采用原地溶浸工艺开采时,容易出现毛细上升作用引起的资源损失、浸矿剂浪费和氨氮污染的问题。为了确定原地浸矿工艺现有注液条件下毛细上升的影响范围,本文立足于生产现场,通过对开采矿块山顶、山腰、注液边界和注液边界外的测试点矿样进行测试化验,分别以周边注液孔孔底坐标、见矿深度和注液孔液面高度为参照物,运用描述性统计对测试点尾矿样的氨氮赋存规律进行归纳和分析,从而发现:(1)毛细上升的参照物应该选择为见矿深度;(2)毛细上升影响范围:以见矿深度为参照物,分区域设置,山顶(5.0 m)>注液边界(0.8 m)≈山腰(0.78 m)。该研究成果可以为解决毛细上升引起的资源损失和环境污染问题提供基础数据和设计依据。

浑圆形裸脚式稀土矿山原地浸矿稳定浸润线分析

目前原地浸矿浸渗环节缺乏可靠的设计方法,资源综合回收率偏低及滑坡地质灾害频发等问题突出。选取浑圆形裸脚式稀土矿山为研究对象,建立原地浸矿“注液—收液”轴对称简化模型,基于地下水动力学和Dupuit假定,推导矿山稳定浸润线方程,分析方程计算误差。浸润线方程以分段函数表示,其中注液区的浸润线是椭圆线的上半支,非注液区的浸润线是抛物线与对数曲线组成的复杂形状。误差分析表明,计算误差沿流场方向逐渐增大,出渗坡度、基岩坡度、注液范围和相对渗透系数等参数的取值对浸润线方程计算误差的影响有限,方程在浑圆形裸脚式稀土矿山原地浸矿中具有较好的适用性,可为“注液—收液”浸渗环节的“事先预测(设计)”提供理论依据。

稀土原地浸矿残留氨氮的淋洗去除

江西省赣南地区离子型稀土资源丰富,素有“稀土王国”之称,其经原地浸矿的模式开采后,导致矿体中残留大量氨氮,易造成地表水和地下水氨氮超标。以实验室柱淋洗模拟原位淋洗,探究去除赣南地区离子型稀土矿山原地浸矿后残留氨氮的可行性:以木质素磺酸钙(C_(20)H_(24)CaO_(10)S_(2))、硫酸镁(MgSO_(4))和清水为淋洗剂,考察氨氮淋洗效果;通过设置不同淋洗剂浓度和淋洗速度优化淋洗条件;筛选淋洗方式并分析其对土壤不同结合态氨氮、pH值、有机质等性质的影响。结果表明:C_(20)H_(24)CaO_(10)S_(2)和MgSO_(4)最佳淋洗浓度均为8 g/L;在1 mL/min的淋洗速度下,其对实际土壤中氨氮的淋出率分别为78.33%和92.16%,分别在第10个孔隙体积和第8个孔隙体积时低于15 mg/L的稀土尾水直接排放标准(DB 361016—2018);相较于清水淋洗,C_(20)H_(24)CaO_(10)S_(2)和MgSO_(4)主要淋洗脱除土壤中占比重较高的交换态氨氮;而C_(20)H_(24)CaO_(10)S_(2)淋洗后,土壤pH和有机质含量提升;经不同淋洗方式筛选,C_(20)H_(24)CaO_(10)S_(2)和MgSO_(4)浓度比为1∶1的复合淋洗剂能高效处理土壤氨氮、有效调节土壤pH值和土壤有机质,有利于离子型稀土矿原地浸矿土壤的氨氮治理以及矿山生态修复。

离子型稀土原地浸矿采场山体滑坡防控试验研究

针对离子型稀土原地浸矿开采采场滑坡易发频发问题,在某滑坡高危稀土矿区开展了滑坡防控试验研究,通过建立水位监测系统、防排水系统、现场监测系统、制定人工巡视制度、严控临界注液强度,以及实施优化注液参数和人工加固工程的策略组合,控制试验采场硫铵临界注液量765 m3/d,采用螺纹钢+混凝土灌浆抗滑桩并辅以钢丝绳联结的人工加固工程,实现了试验采场的安全回采,具有较强的现实意义和良好的经济社会效益.

原地浸矿单孔注液影响半径的计算模型

掌握稳渗状态下单孔注液的影响半径对于合理确定注液孔的孔网参数具有重要意义。假设注液孔孔底以上湿润体为椭球体,基于注液孔孔周入渗强度等于注液孔孔底影响范围内的下渗强度,建立稳渗状态下单孔注液影响半径的计算模型;现场试验获得5种注液强度条件下的孔中液面高度和影响半径,并与模型计算结果进行比较。结果表明:采用该模型计算得到的影响半径与现场试验得到的影响半径的最大误差为8.14%,满足工程要求,表明单孔注液影响半径计算模型是有效的;当注液孔半径小于0.2 m时,随注液孔半径增加,影响半径成非线性增加;当注液孔半径大于0.2 m时,随注液孔半径增加,影响半径近似成线性增加;当注液孔半径为0.1 m和孔中液面高度不超过3 m时,注液孔影响半径与孔中液面高度近似成线性关系。

基于EMD-RBFNN的稀土原地浸矿边坡位移预测

受温差、冰霜、扰动等因素影响,原地浸矿在线监测系统采集的数据含有大量噪声和干扰信号,利用系统自带的温度补偿模块难以达到预定数据精度,使得后续预测预警工作出现误差。为此,对原始信号进行处理,EMD分解后,IMF分量可实现自由重构,去掉高频分量,能够较好地去除环境因素对在线监测位移数据的影响,低频分量能更好地反映实际位移值。借助EMD技术的自适应分解特性,提取真实监测数据,并利用RBFNN的最佳逼近效果,建立在线监测数据EMD-RBFNN预测模型。根据某稀土矿实测地表位移数据,进行预测检验,结果表明,EMDRBFNN模型的地表位移预测数据相对误差仅0.12%,具有较好可靠性和预测精度。

稀土原地浸矿区地下水污染风险评价方法研究

在综合解析稀土矿区水文地质特征、原地浸矿工艺特征,以及地下水水源地的基础上,构建了地下水脆弱性、污染源和地下水价值的综合评价耦合模型,提出了针对离子型稀土原地浸矿区地下水污染风险评价的多指标评价方法,确定了系统的地下水污染风险评价指标体系.利用构建的评价方法,以我国南方某离子型稀土矿区为例,进行了地下水污染风险评价,确定了主要污染风险区域.结果表明,地下水污染风险评价分级与实际地下水水质观测的污染程度基本吻合,所建方法是合理有效的.

裸脚式稀土矿山原地浸矿的边坡稳定性分析

采用Soil Vision软件,利用测试的矿体和表层黏土的物理力学参数,分析原地浸矿的渗流过程和计算边坡安全系数。现场监测试验矿块的浸润线和裂缝宽度发展,验证了数值计算结果是合理的。根据试验矿块的边坡剖面形状,结合原地浸矿工艺特征,建立了简化模型,分析了导流孔和收液巷道对边坡稳定性的控制作用。数值计算和试验结果表明:当导流孔收液率小于13.35%时,导流孔对边坡安全系数影响很小;当导流孔收液率为13.35%~15.8%时,边坡安全系数随收液率近似成线性增加;对于水平长度为42m的边坡,收液巷道与出渗面距离为12~24m时,收液巷道对控制边坡失稳的作用发挥得最充分。

离子型稀土原地浸矿地下水氨氮污染模拟与预测

在查明稀土矿山水文地质条件和开采方案确定的基础上,通过对标准矿块室内淋溶试验和现场试验确定污染源强,利用FEFLOW数值模拟软件对地下水氨氮进行数值模拟,模拟得出4组地下水氨氮浓度最大预测值,第1组位于矿块边缘为1 076.22 mg/L,第2组位于超标区范围内的水井为49.18 mg/L,第3组位于外围的未超标区域内的水井为0.51 mg/L,第4组位于距离矿块最近的河流边缘点为1 400.80 mg/L.并以图形输出方式定量表现出稀土矿开采过程中及开采完后地下水氨氮变化趋势及其影响范围.研究成果可为赣南离子型稀土原地浸矿制定合理的开采方案,保护矿区地下水环境提供参考依据,从而实现生态环境与经济的协调发展.

原地浸矿经验注液下离子型稀土浸出和氨氮残留规律

离子型稀土原地浸矿注液过程多凭经验决策,缺乏理论指导,导致稀土资源回收率低,氨氮污染严重。本文选取我国南方某生产中的离子型稀土矿山进行原地浸矿现场实验,测试浸矿前后山体不同位置(山顶、山腰和注液边界)稀土品位和尾矿氨氮残留量,揭示原地浸矿经验注液下离子型稀土浸出和氨氮残留规律。结果表明:1)离子型稀土原地浸矿经验注液下,浸矿山体不同位置稀土浸出情况不同。从稀土浸出率在深度上的变化规律推断,浸出效果山顶优于山腰优于注液边界。2)经验淋洗下,尾矿不同位置氨氮残留情况不同。从矿体内氨氮残留量最大值及其所在深度推断,淋洗程度注液边界较山腰充分,山腰较山顶充分。3)受注液孔辐射程度不同、矿体渗透性空间变异性、杂质离子、注液量和淋洗量、注液时间和淋洗时间等影响,经验注液下稀土浸出与氨氮残留皆呈非均匀性。因此,根据浸矿影响因素建立区块化均衡注液模型,科学指导注液具有重要的现实意义。

南方离子型稀土原地浸矿土壤中氮化物垂直分布特征

由于南方离子型稀土在开采中使用大量铵盐作为浸矿剂,导致矿区土壤中氮化物含量严重超标,附近水体严重污染.通过建立土柱实验模型,测定不同时期不同深度稀土土壤中铵态氮、硝态氮和总氮的含量,研究了稀土土壤中氮化物的空间分布特征.实验结果表明,在不同淋洗水量条件下,表层稀土土壤中铵态氮和总氮含量降低明显,而硝态氮含量变化不明显,但深层土壤中铵态氮和总氮含量低且基本保持不变,硝态氮含量也没有明显变化.表明铵根离子的淋失是土壤和地下水污染的主要形式.研究结果为有效控制南方尤其是赣南离子型稀土矿土壤及水体氮化物污染奠定理论与技术基础.

离子型稀土原地浸矿水污染控制措施

离子型稀土原地浸矿采用硫酸铵作浸矿液,浸矿液渗入地下引起地下水氨氮等浓度增加,造成水体污染。根据源头控制、回收利用、监控应急的污染控制思路,提出了清污分流、人工防渗假底、三级监控收液、溪流水回收、监控应急、生态恢复、地下水长期监控等6项污染控制措施,供矿山设计、生产管理、研究人员参考。

离子型稀土原地浸矿开采技术适用性评价与分类

针对当前离子型稀土矿原地浸矿开采资源综合回收利用率低、环境污染严重等问题,从离子型稀土矿床地质条件、水文地质条件及工程地质条件3方面入手,制订了原地浸矿技术适用性对照表,采用极好、很好、好、一般、差、不适用等标度词评价原地浸矿开采技术适用性,并将原地浸矿划分为天然底板明沟集液法、人造底板暗沟网集液法、天然底板明沟+辅助巷道法3种采矿方法,指导离子型稀土矿山科学规划、有序开采。

原地浸矿单孔注液稳渗流量计算

为确定原地浸矿工艺中单孔注液流量,开展5组单孔注液现场试验,获得不同注液流量下孔内水头及影响半径的实测数据。假设孔周湿润体近似为椭球体,取饱和度Sr=80%等值面围成的区域为研究对象,将单孔注液稳渗过程等效为以孔内水头及Sr=80%等值面上基质吸力为驱动力的入渗问题,建立单孔注液稳渗流量计算模型,利用试验结果进行模型验证。结果表明:原地浸矿单孔注液孔周等效水力梯度随孔内水头的变化较小,对于砂土类矿体可取平均值为5.62;单孔注液稳渗流量与孔内水头近似呈线性关系,模型误差绝对值在12%以内,表明单孔注液稳渗流量计算模型是有效的。

离子吸附型稀土原地浸矿溶质运移基础研究

离子型稀土开采先后经历了池浸、堆浸和原地浸出,目前广泛采用原地浸矿法,预测和适时调控原地浸矿中溶质运移过程是实施离子型稀土科学化和精准化开采的重要内容。总结了近年来土壤溶质运移几何模型,包括活塞流模型、单毛管模型、毛管束模型,归纳了土壤溶质迁移数学模型,包括对流弥散方程(CDE)、动水—不动水(MIM)模型、随机模型和传递函数模型(TFM),分析了各种模型的特点及其在离子型稀土溶质运移过程的适用性;探讨了色谱塔板理论模型、地理信息系统应用模型、人工神经网络分析离子型稀土溶质运移的可行性,为揭示离子型稀土浸取过程的溶质迁移规律提供思路,有助于进一步完善离子型稀土原地浸矿理论体系。最后提出了离子型稀土溶质运移研究可能的发展趋势。

原地浸矿新工艺在离子型稀土矿的推广应用

针对南方离子型稀土大多数使用堆浸及少量池浸工艺对山体破坏严重,造成水土流失这一问题,在福建某稀土矿推广了国家"九五"科技攻关成果——原地浸矿新工艺,通过推广新工艺,不仅保护了山体原貌,避免了水土流失,还使稀土矿取得了显著的经济效率和社会效益.

离子型稀土原地浸矿土壤氮素污染研究趋势

随着离子型稀土资源的开发利用,矿体周围氮素引起的土壤及水体污染日趋严重。通过研究离子型稀土原地浸矿氮素污染机理,分析目前国内外关于土壤氮素污染研究现状,提出氮素污染物在离子型稀土原地浸矿土壤中迁移与转化规律、机理以及模型建立和应用,将是国内外今后研究的侧重方向。

离子型稀土矿山原地浸矿注液系统的优化及应用

现阶段离子型稀土矿山的主要开采工艺为原地浸矿,浸矿剂的注入过程就是简单的通过水龙头直接将浸矿剂注入到浸矿孔中,基本未做任何的工程防护。针对注液井的塌陷问题,通过对表土层浸矿孔注入装置的改进和优化,不仅解决了工程实际中注液井的塌陷,而且减少了稀土母液中的杂质含量。配备辅助渗漏装置后的注液浸矿系统在实际应用后起到了很好的效果,给离子型稀土矿山原地浸矿的开采提供了技术支持。

离子型稀土矿原地浸矿采矿危险有害因素分析与辨识

以龙南足洞稀土矿区原地浸矿采矿为例,根据原地浸矿采矿工艺流程划分辨识单元,并根据各单元具体特点进行分析和辨识原地浸矿采矿过程中存在的危险有害因素,对南方花岗岩型风化及半风化离子型稀土矿山企业开采具有一定指导意义。