一、Magma公司的原地浸出经验

美国Magma公司几十年来在生产中使用了不同形式的原地浸出，积累了很多经验，在以下几个方面叙述。

(1)地质构造

在地质勘探中，除了要确定矿体的大小、形状、品位外，还要搞清楚矿体中的纹理走向，搞清楚矿体的淋滤液在哪里渗透不到人，在哪里可以产生溶液导管。所有这些因素都会影响溶液的渗透。应特别注意那些能使溶液流动偏离目标矿体的构造。他们认为，如果矿体附近有裂缝，就不能采用原地浸出。

(2)水文地质

地下水文地质是原地浸出最难掌握的东西。不仅矿区的地质结构本来就很复杂，而且在沥滤过程中也会不断变化。没有充分的现场测量和试验，很难获得所需的数据。通常采用多井注水试验和堵塞试验来确定各方向性质的差异。矿体的物质性质，如孔隙体积、渗透性和均匀性，控制着流体的流向、速度和储存的液体量。

所需的主要水文数据是水头、流量和流态。流线是液体沿矿石缝隙流动的路线。掌握流线的分布有助于了解浸出液的流动路线。这些因素与浸出液的消耗量、通过矿体的流速和集液井的回收效率有关。显然，在设置注人井和收集淋溶液时，应尽量将淋溶液引向目标矿物富集区。根据现场实测数据建立的由材料性质和地质数据组成的数学模型，可用于指导井场设计和今后的工业生产。正确的数学模型应能反映整个矿体中的流场。

岩土渗透性的定量指标用渗透系数表示，也称为水力传导度，可由达西定律得到:

q=KI

式中q-单位渗流流量，又称渗流速度，m/d；

k-渗透系数，m/d；

I-水力梯度，无量纲。

可以看出，当I = 1时，Q = K，说明渗透系数等于水力梯度为1时通过单位面积的渗流流量。岩土的渗透系数越大，渗透性越强，反之亦然。这个规律可以推广到非均质和各向异性介质中的渗流和三维流动问题。

(3)井和井场的设计

井和井场设计所需的参数包括渗滤液的抽吸和收集速度、流场、孔隙体积和生产效率。优化上述参数是井场设计的任务。由井深、井径、分布、结构材料和设备组成的井位设计应符合矿体的各向异性，使浸出液尽可能覆盖整个矿体。沿渗透方向布置井可能会造成溶液短路，所以应沿垂直方向布置。出水井中的液面应高于矿体，以保证溶液与矿体的接触。溶液的注射压力应小于液压破碎压力，以避免溶液的损失。这些条件不仅可以预先估计，也可以在原地浸析开始后直接确定。

为了在井场设计中实现最有效的金属回收，需要考虑四个因素:

1.操作持续时间；

2.目标矿物的回收率；

3.产出液中铜的浓度；

4.铜出现在溶液中的时间，通常称为突破时间。

从渗透到最大浓度的时间越短越好。良好的井位设计可以使浸出液最大限度地渗入目标矿物和每口井周围的空。经验表明，矿化岩体至少要有30m厚才能有效地进行原地浸出，否则容易造成溶损。

二。圣曼努埃尔矿

Magma的San Manuel矿于1955年开始地下开采硫化物矿石，然后从地下撤出，并拆除其支架。20世纪60年代，地表开始下沉。上部为氧化矿，1985年开始露天开采，采用萃取-电积工艺生产铜。但氧化矿分布不规则，大量矿石无法开采。

1988年开始原地浸出。溶液从阵列分布的一组井注入，浸出液从井下725m的原工作面收集，送去提取。然而，由于原始开采和地质构造等因素，很难控制浸出液的流量。因此，1989年不得不重新设计一种井间原地沥滤方法。

油田中的井以7口井为一组分布，集液井位于中间，6口注液井呈扁平六边形分布在周围。每组以相同的角度连接，如图1所示。注水井间距为12米，井场测试钻了三组井，注水井直径为3.8厘米，集水井直径为15.25厘米，所有井都衬有PVC管。由于试验区矿体中部有断裂，为避免断裂，注水井只在PVC管上下部分钻孔，而井深100 m至150m的集水井只在管壁下部钻孔。井内安装一台下开口的潜水泵，用于泵送液体，流量由电磁流量计监测。井内液面由收集井中的数据采集系统每小时测量一次，并根据相邻注水井的注入速度进行调整。开始控制在36m，后来逐渐下降到60m深度，会导致集水井产量下降。注入速率为1147L/min，集液井流速为1000L/min，约13.5%的溶液损失。一部分在重力作用下渗入深层，一部分可能流入周边水井。同时，也不排除集水井收集的液体有一部分来自地下水。

图1 San Manuel矿地浸井场布置图

还测定了不同时期的导水率(m2/d)、导水率(m/d)、渗透率(m/d)和蓄水系数。三组井的这些参数差异较大，淋滤后水力传导度、水力传导度、渗透率都有所增加，明显是矿物溶解的结果。而集水井附近渗透率降低，可能是溶液中某些成分(如石膏和黄钾铁矾)沉淀所致。

参见下图2，了解注入酸的浓度和浸出试验中产生的铜的浓度之间的关系。三组井注入流体的平均成分为(g/L): Cu-0.20(终值0.15)，Fe-15.03，酸-24.2。该井产出液(克/升):铜-1.39(最终1.27)，铁-15.08，酸-24.2，镁和铝。

图2 San Manuel矿原地浸出的变化

在浸出开始后的20天内，加入的酸浓度增加到31.56g/L，平均酸浓度从第392天开始下降到20.3g/L。酸消耗与注射溶液中的酸浓度成比例。铜浓度变化曲线表明，开始时迅速下降，然后进入稳定阶段，不随注入酸浓度的增加而增加。当注入酸的浓度降低时，没有明显的降低(415天的降低是井泵造成的，不是淋溶)。而酸耗与浸出铜之比大部分时间都在7以上，只有经过392天的酸耗降低，才下降到3左右。实验表明，含酸20g/L的萃余液作为浸出液就足够了，过高的酸浓度增加了脉石的反应，促进了镁和铝的溶解。之前的柱浸实验也显示了这种趋势。51天的试验回收了1000吨铜，消耗了5900吨酸。

试验结束后，对代表性区域的岩样进行了浸出前后的对比分析，并通过几何和中值系统模型计算了品位和回收率的变化。几何计算结果表明，酸溶铜回收率为63.9%，中值系统法为58.4%，两者相当接近，但后者计算结果相对误差较大。有趣的是，浸出前后酸溶性铜占总铜的比例仅下降了7%，说明“酸不溶性铜”被部分浸出。由于硫酸钙的溶解性，浸出液中钙的浓度始终在0.5g/L左右，矿体中的平均含量无明显变化，始终在1.2%左右。而从岩样中观察到钙矿物磷灰石和蒙脱石的变化，在集水井底部的部分或全部岩样中充填了硫酸钙。此外，观察到硅酸铜矿物被其覆盖，这可能影响浸出。

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