[发明专利]一种深部矿层超临界二氧化碳地浸采铀系统及方法

说明书

本发明提供了一种深部矿层超临界二氧化碳地浸采铀系统及方法，包括电源、微波发射器、波导、微波发生器、二氧化碳扩散装置、二氧化碳导管以及二氧化碳储罐。其中电源、二氧化碳储罐设置在矿井地面以上。微波发射器、波导、微波发生器以及二氧化碳扩散装置设置在矿井地面以下。电源通过电缆依次与微波发射器、波导以及微波发生器连接。二氧化碳储罐通过二氧化碳导管与二氧化碳扩散装置连接。本发明利用深部矿层本身的地层压力和微波定向加热矿层升温，使注入矿层的高浓度CO2达到超临界状态，对矿层内部的加热效率更高，对低渗透物质渗透性高。

技术领域

本发明属于铀矿地浸技术领域，具体涉及一种深部矿层超临界二氧化碳地浸采铀系统及方法。

背景技术

地浸采铀是对可地浸砂岩型铀矿按照一定网度布置工艺钻孔，从注液孔注入地浸液，使地浸液与铀充分反应后，经由抽液孔提出地表，在地表水冶厂进行铀富集的过程。

超临界二氧化碳萃取是一种新型的环境友好型浸取方法。二氧化碳临界条件为Tc＝31.26℃，Pc＝7.2MPa。超临界状态下，二氧化碳对铀矿石中铀具有特殊的浸取作用，同时超临界流体对低渗透性物体具有更强渗透性。

如果要达到临界压力，按照10米水柱提供0.1MPa压力估算，理论上需要720米水头压力。目前深部矿层地浸开采时，工业钻孔埋藏深度已接近730米，静水位深度一般30-50米，注液压力不超过0.7MPa，则理论地层压力已超过临界压力。

微波对矿层具有内加热特性，利用电磁波传导而非热传导的方式实现矿石的升温，并且其对含水矿层加热效果优于不含水矿层。通过微波加热，能够较易使矿层温度超过二氧化碳临界温度。

因此，通过微波加热深部含矿层矿石，可实现超临界二氧化碳地浸采铀。鉴于上述优点，有必要设计一种优化的超临界二氧化碳地浸采铀的方法。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种深部矿层超临界二氧化碳地浸采铀系统及方法，利用深部矿层本身的地层压力和微波定向加热矿层升温，使注入矿层的高浓度CO2达到超临界状态，利用超临界CO2的高渗透性及对铀的特殊浸取性能，实现深部铀矿的地浸浸出。

本发明所采取的技术方案为：

一种深部矿层超临界二氧化碳地浸采铀系统，包括电源、微波发射器、波导、微波发生器、二氧化碳扩散装置、二氧化碳导管以及二氧化碳储罐。其中电源、二氧化碳储罐设置在矿井地面以上。微波发射器、波导、微波发生器以及二氧化碳扩散装置设置在矿井地面以下。

电源通过电缆依次与微波发射器、波导以及微波发生器连接。

二氧化碳储罐通过二氧化碳导管与二氧化碳扩散装置连接。

所述深部矿层超临界二氧化碳地浸采铀系统在矿井地面以下还设置有温度探头，温度探头位于微波发射器的上方。

所述深部矿层超临界二氧化碳地浸采铀系统在矿井地面以上还设置有显示器。显示器设置在电源和温度探头之间，用于显示温度。

所述深部矿层超临界二氧化碳地浸采铀系统在矿井底面以上还设置有一对滑轮架，显示器通过电缆经滑轮架依次与温度探头，微波发射器，波导，微波发生器连接。

二氧化碳储罐经滑轮架，通过二氧化碳导管与二氧化碳扩散装置连接。

本发明还提供了一种使用上述深部矿层超临界二氧化碳地浸采铀系统进行深部矿层超临界二氧化碳地浸采铀的方法，包括以下步骤：

S1：向矿井注入带氧化剂的含CO₂溶浸剂，矿层埋藏深度H₁米，静水位H₂米，二氧化碳临界压力Pc＝7.2MMPa，则注液压力P₁估算公式为：