[发明专利]一种原位溶浸瞬间高压气脉冲造缝系统及其使用方法

说明书

本发明提供一种原位溶浸瞬间高压气脉冲造缝系统及其使用方法，属于溶浸开采技术领域。该系统包括储气罐、空气压缩机、压力表、单向阀、密封胶、脉冲控制器、钢管、感压光纤仪器及数据采集系统，储气罐与空气压缩机相连，将储气罐中的空气输入空气压缩机进行压缩，单向阀位于储气罐与空气压缩机连接处，防止气体回流，压力表位于装置外侧与空气压缩机相连，脉冲控制器与空气压缩机相连，产生物理冲击波并控制气脉冲撞击矿体，密封胶位于脉冲控制器与感压光纤仪器连接处，防止气体泄漏。该装置结构合理，使用便捷，能够有效的增加原位溶浸开采过程中的缝隙通道，使浸矿液与矿石接触更加充分，为提高原位溶浸效率提供帮助。

技术领域

本发明涉及溶浸开采技术领域，特别是指一种原位溶浸瞬间高压气脉冲造缝系统及其使用方法。

背景技术

原位溶浸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。其中，溶液在矿体内流动过程是整个浸矿过程的核心，研究孔隙演变对原位溶浸技术的推动和发展起着至关重要的作用。近年来，许多科研工作者对原位溶浸在各种环境条件下的性能变化进行了一定的基础试验研究。

在研究影响原位溶浸性能各种因素时，孔裂结构往往起着至关重要的作用。溶浸体系孔裂结构是浸出反应体系的“骨架”，溶浸液必须经由孔裂结构才能抵达反应界面，进而与矿物接触发生化学反应，溶蚀出金属离子也需由孔裂网络发生运移，对于矿物浸出具有重要影响。随着扫描电镜(SEM)、计算机断层扫描(CT)等测试手段的发展，国内外学者在浸矿体系孔裂结构特征无损探测、三维表征等方面也取得了长足进步。采用CT技术，3D复杂孔隙结构表征方法、多尺度孔裂结构内矿物暴露情况等研究得以开展，有效实现了堆浸体系孔裂结构定量化；同时，也有研究报道表明，H₂SO₄与脉石矿物发生反应使其溶解而促进颗粒内部孔隙的生成和扩展，促进了浸矿反应的进行。因此，通过室内试验与现场条件相结合，精确研究原位溶浸在不同的孔裂演变条件下的性能能够促进原位溶浸理论的发展。

在实际的原位溶浸过程中，面临高温、高渗透压、高地压的复杂深地环境，并且随着浸矿反应的进行，不同时间段孔裂演变是动态的，所以在实验室内研究在单一条件下的孔裂变化远远不能与实际情况相匹配。在室内试验中，主要运用扫描电镜(SEM)、计算机断层扫描(CT)等测试手段。但是，目前在室内研究孔裂演变对原位溶浸各项性能的影响时，一般是在一些特定的条件下展开试验的。这些设定的条件并没有完全与现场进行精确的结合，因此，这些试验数据与现场总是存在着一定程度的偏差，影响了原位溶浸技术的发展。

综上，研究原位溶浸过程中渗流裂缝显得尤为重要。但是，目前关于此项技术的报道或研究较少。本发明旨在提出一种原位溶浸瞬间高压气脉冲造缝系统及其使用方法，为提高原位溶浸设计的精准化提供技术依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种原位溶浸瞬间高压气脉冲造缝系统及其使用方法。

该系统包括储气罐、单向阀、压力表、空气压缩机、钢管、脉冲控制器、感压光纤仪器、密封胶及数据采集系统，储气罐与空气压缩机相连，单向阀位于储气罐与空气压缩机连接处，压力表位于系统外侧并与空气压缩机相连，脉冲控制器与空气压缩机通过连接管相连，感压光纤仪器设置在脉冲控制器顶端由密封胶进行密封，感压光纤仪器另一端与数据采集系统相连。

脉冲控制器与空气压缩机的连接管由单个钢管通过螺纹首尾连接而成。

密封胶是一种不易流淌、有一定粘结性的密封材料，起到密封作用。

使用该系统的方法具体包括步骤如下：

S1：依据原位溶浸矿体、矿体深度、溶浸液体积等条件分析计算得到所需瞬间高压气脉冲造缝的范围；