[发明专利]一种地下硫铁矿的化学开采方法

说明书

本发明涉及一种地下硫铁矿的化学开采方法，包括以下步骤：（1）确定位置；（2）施工通道；（3）加催化剂；（4）注浆封闭；（5）焙烧制气；（6）充填封闭。基于硫铁矿制造硫酸的基本化学原理和工艺，将硫铁矿焙烧制取二氧化硫过程直接在地下采场完成，减少了井下硫铁矿提升运输至地表、选矿和硫酸厂焙烧等生产环节；彻底解决了有自燃倾向硫化矿地下开采中的二氧化硫中毒安全问题和环境污染问题；充分利用了硫铁矿自燃的热量，合理控制地下采空区硫铁矿燃烧状态，将其改造为地下焙烧炉。

技术领域

本发明涉及一种地下硫铁矿的化学开采方法，属于硫化矿资源开发与利用技术领域。

背景技术

硫铁矿是我国目前制造硫酸的主要矿物原料。用硫铁矿制造硫酸大体需要经过焙烧和制酸两个过程。焙烧过程就是将硫铁矿投放在焙烧炉内燃烧，在燃烧过程中，矿石中的硫与氧气经过氧化反应生成二氧化硫；制酸过程就是将焙烧形成的SO₂经触媒氧化成SO₃，SO₃与H₂O化合形成硫酸。

目前，硫铁矿地下开采常用的采矿方法包括空场法，充填法和崩落法。由于很多的原因，用这三种采矿法开采硫铁矿的过程中，采空区内都会存留有大量存窿矿石。这些堆积的矿石与空气接触会发生缓慢氧化反应放出热量和生成SO₂，当矿石堆氧化放出的热量大于向外界散发的热量时，矿石堆会自行升温，加速矿石的氧化。如果不加以控制，矿石堆内局部热量积聚，温度达到矿石着火点，就会引发自燃火灾。

地下硫铁矿自燃火灾在加拿大、澳大利亚、波兰、俄罗斯及中国等国家和地区普遍存在。在我国20多矿区均不同程度地受到硫铁矿自燃火灾的威胁。地下硫铁矿矿石自燃火灾已成为硫化矿床开采经常遇到的重大灾害，不仅给矿山造成巨大的资源浪费及经济损失，而且自燃生成的SO₂会带来严重的安全与环境问题。

针对硫铁矿自燃火灾，目前普遍采用强采强出、充填覆盖、注水注浆、喷洒阻化剂的灭火治理方法。这些方法存在工程量大、材料成本高等问题，只能暂时缓解硫铁矿火灾，不能从根本上解决硫铁矿地下开采火灾问题。目前国内外对于硫化矿火区的问题仍停留在灭火治理的层面上，而对于硫铁矿自燃矿石的开发利用还未有相关研究应用。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种地下硫铁矿的化学开采方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种地下硫铁矿的化学开采方法，包括以下步骤：（1）确定位置；（2）施工通道；（3）加催化剂；（4）注浆封闭；（5）焙烧制气；（6）充填封闭。

优选的，在步骤（1）中，确定地下存窿硫铁矿焙烧点火位置：地下开采过程中采场残留的硫铁矿发生自燃后，首先采用红外线探测法圈定采场硫铁矿矿堆自燃发火大致范围及延烧方向的基础上，然后通过钻孔分析孔底温度、气体成分，确定地下发火点的具体位置，具体的发火点可能有多处；最后根据残留矿石矿堆状态、矿石品位、采场水文参数选取某一处合适的发火点作为采空区硫铁矿焙烧制取二氧化硫火源，确定该发火位置作为存窿硫铁矿焙烧点火位置。

优选的，在步骤（2）中，进气通道和吸气通道的施工：在点火位置确定后，在火源蔓延方向前方设定位置采用定向钻进技术，从采场上部巷道向下施工钻孔作为氧气注气孔，注气孔在火源下方10-50cm。

优选的，在火源的后方设定位置采用定向钻进技术，从采场上部巷道面向下施工1个钻孔作为吸收二氧化硫的吸气孔，吸气孔位于矿堆上表面。

优选的，注气孔和吸气孔分别钻进至硫铁矿矿堆点火位置的前后，分别沿矿堆走向前后继续钻进设定距离形成进气通道和吸气通道；进气通道用钢制花管铺设，内置进气软管；进气软管管口始终在火源的前锋，引导火源路径和速度；吸气管口的钻孔终孔位置始终位于火源的后方，吸气通道用无缝钢管铺设；吸气通道与进气通道分别位于火源两侧，最终通过硫铁矿燃烧扩大使进气通道和吸气通道贯通形成焙烧炉。