特殊方法開採是指採用溶解、浸出、熔化，氣化等特殊工藝，而不採用常規的鑿岩爆破、裝載運輸、選礦富集等採選工藝開採礦產資源的方法，亦稱特殊開採方法。它根據礦物的物理化學特性，將工作劑注入礦床或礦石堆，通過溶解、浸出、熔化、氣化、水力破碎等工藝，使礦床中或礦石中的有用成分從固態就地轉化為流動狀態的水溶浸、浸出液、熔融液、氣體或固液混合懸浮體，經鑽孔或其他工程將其輸運至地表加工成產品。
基本介紹
- 中文名：特殊方法開採
- 外文名：Special method mining
- 學科：開採工程
- 領域：能源
- 範圍：地下開採
- 釋義：溶解、浸出、熔化，氣化等
簡介,特點,分類,
簡介
特殊方法開採是指採用溶解、浸出、熔化，氣化等特殊工藝，而不採用常規的鑿岩爆破、裝載運輸、選礦富集等採選工藝開採礦產資源的方法，亦稱特殊開採方法。它根據礦物的物理化學特性，將工作劑注入礦床或礦石堆，通過溶解、浸出、熔化、氣化、水力破碎等工藝，使礦床中或礦石中的有用成分從固態就地轉化為流動狀態的水溶浸、浸出液、熔融液、氣體或固液混合懸浮體，經鑽孔或其他工程將其輸運至地表加工成產品。
特殊方法開採是建立在許多學科基礎上的綜合性的套用科學技術，其主要內容是運用採礦學、地質學、物理學和化學等科學技術成就，解決特殊方法開採中礦山地質和開採工藝兩方面的科學技術問題。在礦山地質方面主要研究岩石介質對礦物轉變為流動狀態的影響因素和有用成分轉變為流動狀態的可能性。分析礦床賦存條件是否符合開採工藝的要求，以及從特殊方法開採工藝的要求，全面評價地下礦產資源，在開採方案開採工藝力一面，主要研究礦床開拓方式，回採順序，工作劑的選擇和製備，工作劑的注入和輸送，生產過程的控制，產品液的抽出以及加工處理方法等。
特殊方法開採一詞是相對常規方法提出的，最早見於J954年蘇聯阿果什科夫的著作《金屬礦床開採》，阿氏將金屬礦物的溶浸、岩鹽的溶解、硫的熔融、煤的地下氣化，油頁岩的乾餾等開採方法統稱為特殊開採方法。在西方國家的文獻中、該詞見於美國1973年出版的《採礦工程手冊》。在中國1984年出版的《中國大百科全書-礦冶卷》、1987年出版的《採礦設計手冊》和1988年出版的《採礦手冊》中也採用了“特殊採礦”這一術語。
特點
特殊方法開採的主要特點有：
(1)礦床通常用鑽孔開拓，並配以成套的專用設備(鑽孔套管柱、氣升泵、潛水泵、水槍、加熱器等)進行開採，無需掘出大量的井巷等地下工程。故又稱鑽孔開採。
(2)經鑽孔注人直接作用於礦體並沿礦層裂隙流動的工作劑(水、氣、溶浸劑、載熱體等)是特殊採礦的主要回採手段.不需採用鑿岩爆破等工藝設備。
(3)礦體既是開採對象，又是採選有用成分的場所，在工作劑的作用下，其有用成分就地從固態轉變為流動狀態，並經鑽孔抽至地表處理，其他廢石或殘碴則留在原地，故又稱無廢開採。
(4)礦石中固態有用成分轉變為流態的可能性及其轉變程度、轉變速度是決定本方法技術上是否可行，經濟上是否合理的關鍵。
(5)采出的產品不是原礦石，而是含一定濃度有用成分並易於加工的流體。
(6)通過改變工作劑的流量、溫度、濃度、注入位置和產品抽出位置、在地表控制整個回採過程，而毋需到地下作業。
分類
根據礦石有用成分從固態轉變為流動狀態的方法，特殊方法開採可分為：溶解、溶浸、地下氣化、地下乾餾、熱熔和鑽孔水力開採等方法。
(1)溶解法
此法主要用於開採岩鹽、鉀鹽、天然鹼以及氯鎂石等礦床。利用鹽鹼易溶解於水的特點，通過鑽孔向地下鹽、鹼礦床注入淡水，就地溶解其有用成分、並將溶液(滷水)抽至地表，經加工而獲得鹽鹼產品。水溶解法按生產工藝分為單井對流法、油(氣)熱對流法和水力壓裂法。此法工藝設備簡單，投資少，見效快。勞動條件好。因此得到很快發展。隨著油氣墊和水力壓裂等先進技術和自噴、氣舉、潛鹵泵等工藝沒備的不斷採用，使產量不斷增大，20世紀80年代世界各國用鑽孔水溶法開採岩鹽的產量已占岩鹽開採總量的95%以上。
(2)溶浸法
此法主要用於銅、鈾、金、銀等金屬礦的開採。
(3)地下氣化法
此法主要用於採煤。通過鑽孔注入空氣、氧氣或水蒸氣，使地下煤層沿氣化道燃燒，氣化後轉化為可燃氣體，井送至地表作為能源或化上原料供工業使用，氣化道的形成是此法的關鍵，其貫通方法有火力滲透法、電力法、水力壓裂法和鑽孔貫通法等。
(4)地下乾溜法
此法主要用於油頁岩的開採。通過鑽孔系統將地下油頁岩層加熱至300-480℃，油負岩在原地熱解或裂化，油母分解出液體燃料油和煤氣，由鑽孔排至地表加工後供工業利用。地下乾溜法一般需經過地下乾餾罐的準備、油頁岩層預裂、加熱乾餾和碳質殘渣的氣化等過程。根據加熱方法該法可分為電力加熱法、燃燒法、熱注入法和電焦化法。
(5)熱熔法
此法主要用於采硫。利用自然硫熔點低(112.8-119℃)。不溶於水且密度比水大等特點，通過鑽孔將加壓的過熱水(165-170℃)注入硫礦層，使自然硫就地熔化並匯集於鑽孔底部，通過同一鑽孔排至地表進行加工。此法首先由弗拉施1891年提出，故又名弗拉施法。
根據礦床賦存條件，所採用的熱熔方法有弗拉施法、流體動力法和熱流體法。熱熔法工藝簡單，生產安全。投資省，生產效益高，開採深度大，無尾礦和污染問題，可獲得含液態硫99.5%的產品，其主要缺點是回採率低、熱效率差、耗水量大。
(6)鑽孔水力法
此法用於開採疏鬆和膠結性較弱的金屬和非金屬礦床。
