[发明专利]超临界二氧化碳耦合微波注热强化铀矿原地浸出方法

说明书

本发明提供一种超临界二氧化碳耦合微波注热强化铀矿原地浸出方法，属于溶浸开采技术领域。该方法在施工完成的注液井中放入微波护管和注液管，并完成管路连接；待管路连接好后，打开增压泵和加热器，向井内输送超临界二氧化碳，保持温度为40℃，压力为10Mpa，并开启旋转开关，旋转开关带动注液管缓慢转动，超临界二氧化碳向四周围岩喷出，充分接触；同时打开微波发生器，产生的微波依次通过矩形波导、波导转换器、同轴波导到达微波天线，微波热辐射向四周传导，加热围岩，使围岩产生裂缝隙，完成浸出。该方法将微波注热技术与超临界二氧化碳浸铀相结合，使矿床孔隙更易疏通，反应更加充分高效，可起到铀矿床防堵增渗，强化浸出的效果。

技术领域

本发明涉及溶浸开采技术领域，特别是指一种超临界二氧化碳耦合微波注热强化铀矿原地浸出方法。

背景技术

CO₂+O₂地浸采铀是第三代铀矿浸出方法，该方法是以CO₂、O₂和地下水作为溶浸剂，O₂氧化含矿层中的铀化合物，使其从固相转移到液相，加入CO₂降低溶浸剂pH值，抑制CO₃^2-生成，弥补浸出液处理过程中HCO₃-消耗，最后对含铀浸出液进行树脂吸附。近年来，该技术在我国得到了迅猛发展，较好解决了我国复杂砂岩型铀矿床开采难题。但是，随着深地矿体赋存条件复杂、非均质性强及高温高压等不利因素，严重制约深地金属矿原位溶浸技术的发展，地浸采铀过程中都存在不容忽视的浸矿反应不充分、矿层堵塞问题，进而导致钻孔抽、注液量下降，地浸无法正常进行。

当温度高于31.1℃，压力高于7.38Mpa时，二氧化碳便进入到了超临界状态。日本原子能研究院已经研制出超临界二氧化碳分离、回收铀的新工艺，利用这种技术可以从核裂变材料中回收铀。国内将超临界二氧化碳应用到采矿技术的很少，实验研究表明，超临界二氧化碳在水介质中可以有效提取出低品位砂岩铀矿石中的铀。微波是一种频率在300-300000MHz之间的电磁辐射，有研究表明，微波加热有益于强化浸出的效果，实现铀矿浸出的连续性生产。如果能将这两种技术相结合，定能得到一种强化金属矿物原地浸出的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超临界二氧化碳耦合微波注热强化铀矿原地浸出方法。

该方法包括步骤如下：

S1：在施工完成的注液井中放入微波护管和注液管；

S2：将微波天线连接在同轴波导前端，放入前端安装有无线温度传感器的微波护管中，同轴波导后端与地表的波导转换器连接，波导转换器通过矩形波导与微波发生器连接；

S3：注液管和增压泵之间管路上设置旋转开关，增压泵通过管路连接二氧化碳储液罐，增压泵和二氧化碳储液罐之间管路上设置加热器；

S4：管路连接好后，打开增压泵和加热器，向井内输送超临界二氧化碳，并开启旋转开关，旋转开关带动注液管缓慢转动，超临界二氧化碳向四周围岩喷出，充分接触；

S5：与S4同时，打开微波发生器，产生的微波依次通过矩形波导、波导转换器、同轴波导到达微波天线，微波热辐射向四周传导，加热围岩，使围岩产生裂缝隙，完成浸出。

上述，微波护管、微波天线、同轴波导、波导转换器、矩形波导和微波发生器连接组成微波加热系统；注液管与旋转开关、增压泵、加热器、二氧化碳储液罐连接，组成超临界二氧化碳注液系统。

设计中，注液井孔径为140mm，微波护管距注液井内壁25mm，微波护管外露端距注液井孔口的垂直距离为100mm，微波护管的长度为200m～400m，微波护管材料为聚四氟乙烯。

注液管为L型注液管，注液管边缘距注液井的内壁20mm，注液管外露端距注液井孔口的垂直距离为50mm，注液管直径为10mm，注液管材料为耐腐蚀不锈钢管。