本發明屬于地浸采鈾技術領域，具體涉及一種利用超聲波提高地浸采鈾浸出率的方法。
背景技術：
原地浸出采鈾，是指從自然賦存條件下、具有一定滲透性砂巖型鈾礦石中，利用浸出劑(特定的化學溶液)選擇性的提取和回收鈾元素的一種采礦工藝。目前廣泛應用于滲透性能優良的砂巖型礦床的開發中，但我國已初步探明的砂巖鈾礦資源中，滲透系數小于0.5m/d的低滲透資源占一半以上。針對低滲透型砂巖型鈾礦，特別是泥質砂巖或泥巖型鈾礦床的地浸方法研究還未有突破。
運用地浸采鈾技術開采砂巖型鈾礦資源的先決條件是目標礦層具有一定的滲透性，以便浸出劑與礦物充分接觸及反應。但由于泥質砂巖或泥巖型鈾礦床礦層滲透性差，注入地下的浸出劑與該類礦層接觸程度低，造成了地浸開采成本升高、開采速度慢和采收率低等問題，從而制約了地浸技術的發展和鈾資源的集約利用。
在石油、煤層氣等化石燃料開采過程中，會采用復合射孔、松動爆破等技術提高地層滲透性。這些方法只是通過在目的礦層制造裂縫來提高滲透性，從而提高采量。但地浸采鈾過程不同于化石燃料開采，它包括浸出劑與礦石的反應過程，所以采用上述方法，礦石依然無法與浸出劑有效均勻接觸，浸出率得不到有效提高。
超聲波作為一種機械波，其震動頻率在20khz以上，在傳播時具有方向性好、穿透力強、能量集中以及可引起空化作用等優點，被廣泛應用于測距測速、采油、碎石、廢水處理、防除結垢等方面。但在地浸采鈾領域中，超聲波僅僅應用于鉆孔的洗井，而超聲波作用礦層從而提高浸出率的方法在國內尚屬空白。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種利用超聲波提高地浸采鈾浸出率的方法，以克服現有技術的不足。
為達到上述目的，本發明所采取的技術方案為：
一種利用超聲波提高地浸采鈾浸出率的方法，包括以下步驟：(1)在地浸采鈾井場內選擇1個浸出單元，包含1個抽液孔和4個注液孔，將4套超聲波聚能器分別下放至4個注液孔中，下放深度為礦層中間位置；(2)在目的浸出單元正常抽注運行的情況下，同時開啟4套超聲波發生器，此時超聲波通過注液孔中的超聲波聚能器同時作用于目的礦層中；(3)超聲波聚能器和超聲波發生器運行周期為2-6個月，每天開機時間不少于2-8小時，期間測量并記錄浸出液流量及目標元素濃度，計算出礦層滲透系數和浸出速率的變化。
所述的礦層中間位置為礦層上端1/3-礦層下端1/3。
所述的超聲波發生器功率調節范圍為10kw-30kw。
所述的超聲波聚能器主體材料為316l不銹鋼材質或鈦合金材料。
所述的超聲波聚能器形狀為圓柱形，中間有節。
所述的超聲波聚能器長度為500mm-2000mm。
本發明所取得的有益效果為：
本發明針對部分地浸鈾礦床礦層滲透性差、地下浸出劑與目標礦層難以有效接觸的難題，利用超聲波機械效應及空化效應，改善目標礦層的各種形態物質界面間結構及其孔隙度等，使礦層疏松、提高滲透性，實現浸出劑與礦石均勻有效接觸、加速化學反應速率，達到提升浸出液濃度和浸出率的目的，可有效降低地浸采鈾生產成本、加快開采速度和提高采收率。在地浸采鈾現場進行了實地試驗，發現在超聲條件下礦層浸出效果明顯提高，表現為當超聲波發生器功率為10-30kw時，礦層的滲透系數從0.1-0.2m/d增加到0.4-0.6m/d，抽液孔流量由3-5m3/h提升到6-8m3/h，浸出液濃度由10-18mg/l提升到20-28mg/l，相同浸出時間內比相鄰浸出單元浸出率提升10％-20％。說明超聲波對提高礦層滲透性效果明顯、可有效提升浸出劑與礦物之間的接觸效果。
附圖說明
圖1為利用超聲波提高地浸采鈾浸出率的方法示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
如圖1所示，黑色礦塊為自然條件下賦存的鈾礦礦層，地浸工藝通過抽注液井孔實現溶液循環來回收鈾資源，本發明將超聲波換能器下放至注液井中，正對礦層部分釋放超聲波，從而使地下溶浸液與礦層產生更有效的接觸。
本發明所述利用超聲波提高地浸采鈾浸出率的方法包括以下步驟：
(1)在地浸采鈾井場內選擇1個浸出單元，包含1個抽液孔和4個注液孔，將4套超聲波聚能器分別下放至4個注液孔中，下放深度為礦層中間位置，即礦層上端1/3-礦層下端1/3。
(2)在目的浸出單元正常抽注運行的情況下，同時開啟4套超聲波發生器，此時超聲波通過注液孔中的超聲波聚能器同時作用于目的礦層中。
(3)超聲波聚能器和超聲波發生器運行周期為2-6個月，每天開機時間不少于2-8小時。期間測量并記錄浸出液流量及目標元素濃度，計算出礦層滲透系數和浸出速率的變化。
通過與應用本發明之前的浸出數據對比，可得出本發明對含礦層滲透率提升效果；通過與同一井場內，采用相同化學浸出工藝但無超聲波作用的浸出單元對比，可得出本方法對等面積礦體浸出率的提升效果。
超聲波發生器功率可調，功率調節范圍為10kw-30kw。超聲波聚能器主體材料為316l不銹鋼材質或鈦合金等耐腐蝕材料，形狀為圓柱形，中間有節，這種結構可削弱縱向超聲波的強度，使橫向超聲波具有較好的方向性，超聲波聚能器長度為500mm-2000mm。
實施例1：
我國北方二連盆地某砂巖型鈾礦，地浸擴大試驗井場。
試驗周期為2個月，每天開機2小時，期間選擇2組“1抽4注”浸出單元，兩單元相距約220m，單元資源總量、礦石品位、含礦巖性、滲透率等地質條件基本一致。單元a加裝超聲波浸出裝置，單元b采用普通方式進行正常抽注浸出，將a、b兩個單元同時并入抽注系統，進行對比試驗。
最終得到以下結論，試驗開始前單元a和b滲透系數均為0.2m/d左右，抽液孔流量為3.5m3/h左右，浸出液濃度為18mg/l左右。當超聲波發生器功率為10kw時，進行了2個月的超聲波浸出試驗后，單元a礦層的滲透系數從0.2m/d增加到0.4m/d，抽液孔流量由3.5m3/h提升到6m3/h，浸出液濃度由18mg/l提升到26mg/l等，相同浸出時間內單元a比單元b浸出率提升10％以上。
實施例2：
我國西北方新疆天山某砂巖型鈾礦，地浸生產廠礦井場。
試驗周期為6個月，每天開機8小時，期間選擇2組“1抽4注”浸出單元，兩單元相距約500m，單元資源總量、礦石品位、含礦巖性、滲透率等地質條件基本一致。單元a加裝超聲波浸出裝置，單元b采用普通方式進行正常抽注浸出，將a、b兩個單元同時并入抽注系統，進行對比試驗。
最終得到以下結論，試驗開始前單元a和b滲透系數均為0.2m/d左右，抽液孔流量為3.0m3/h左右，浸出液濃度為10mg/l左右。當超聲波發生器功率為15kw時，進行了6個月的超聲波浸出試驗后，單元a礦層的滲透系數從0.2m/d增加到0.6m/d，抽液孔流量由3.0m3/h提升到8m3/h，浸出液濃度由10mg/l提升到28mg/l等，相同浸出時間內單元a比單元b浸出率提升20％以上。
實施例3：
我國北方二連浩特附近某砂質泥巖型鈾礦，地浸擴大試驗井場。
試驗周期為4個月，每天開機5小時，期間選擇2組“1抽4注”浸出單元，兩單元相距約300m，單元資源總量、礦石品位、含礦巖性、滲透率等地質條件基本一致。單元a加裝超聲波浸出裝置，單元b采用普通方式進行正常抽注浸出，將a、b兩個單元同時并入抽注系統，進行對比試驗。
最終得到以下結論，試驗開始前單元a和b滲透系數均為0.1m/d左右，抽液孔流量為5m3/h左右，浸出液濃度為14mg/l左右。當超聲波發生器功率為30kw時，進行了4個月的超聲波浸出試驗后，單元a礦層的滲透系數從0.1m/d增加到0.5m/d，抽液孔流量由5m3/h提升到7.5m3/h，浸出液濃度由14mg/l提升到20mg/l等，相同浸出時間內單元a比單元b浸出率提升15％以上。