本發(fā)明屬于離子型稀土開采，涉及一種離子型稀土礦裂隙封堵材料及其使用方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、稀土元素由于其原子結(jié)構(gòu)特殊，電子能級(jí)異常豐富，具有許多優(yōu)異的光、電、磁、核等特性，加之化學(xué)性質(zhì)十分活潑，能與其它元素組成品種多樣、功能優(yōu)越、用途廣泛的新型材料，在多個(gè)領(lǐng)域都起著十分重要的作用。主要分布在我國(guó)南方七省的離子型稀土礦，其獨(dú)特之處在于釔、鋱等中重稀土儲(chǔ)量極為豐富，且稀土元素是以水合陽(yáng)離子或羥基水合陽(yáng)離子狀態(tài)吸附在以高嶺石和蒙脫石為主的黏土礦物表面上，具有稀土元素配分齊全、埋藏淺、綜合利用價(jià)值高、易開采等多種優(yōu)點(diǎn)。

2、近年來，離子型稀土礦主要采用原地浸礦工藝進(jìn)行開采。原地浸礦工藝不需要開挖礦山，具有成本低、生產(chǎn)效率高、環(huán)境破壞小等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于離子型稀土礦山風(fēng)化層中破碎帶和基巖底板中裂隙的存在，在原地浸礦過程中會(huì)有浸礦盲區(qū)的出現(xiàn)以及浸出液嚴(yán)重流失的現(xiàn)象，這不僅大幅降低了稀土回收率，還導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染。

3、對(duì)離子型稀土礦山風(fēng)化層中破碎帶和基巖底板中裂隙進(jìn)行封堵，避免稀土母液的無序流失，是擴(kuò)大原地浸礦工藝適用范圍，實(shí)現(xiàn)離子型稀土綠色、高效開采的有效途徑。

4、cn110105016a公布了一種用于離子稀土礦污染場(chǎng)地的阻隔墻材料及其應(yīng)用方法，在采礦區(qū)的阻隔范圍內(nèi)開挖溝槽，使用水泥、硅粉、原位覆蓋層土壤、水等原料。該方法可以將漏失的浸礦母液封堵在阻隔墻以內(nèi)，但該方法無法從根本上解決因基巖存在裂隙、風(fēng)化層中存在破碎帶而導(dǎo)致浸礦母液漏失、稀土回收率低的問題，同時(shí)也存在著施工量大、耗時(shí)長(zhǎng)等問題。

5、cn110171944a公布了一種離子型稀土防滲注漿材料及其制備方法，選擇細(xì)粒黏土礦物、水泥、水、激發(fā)劑、復(fù)合添加劑制備防滲注漿材料，將該材料注入含裂隙的巖層、破碎帶中，達(dá)到堵漏防滲的目的。但所需的細(xì)粒黏土礦物，需要多次篩分才能得到，不僅需要多種篩分設(shè)備，還需要額外添加分散劑，造成制備工序繁瑣、成本增高等問題。

6、cn114776333a公布了一種離子型稀土原地浸礦抗裂防滲注漿材料及其制備方法，選擇廢棄尾礦細(xì)廢渣粉、粉煤灰、細(xì)礦粉、水性環(huán)氧樹脂乳液、活化劑和激發(fā)劑制備抗裂防滲注漿材料，可應(yīng)用于離子型稀土礦山基巖底板裂隙防滲注漿工程。但該方法需要將原料研磨、加入活化劑在高溫下活化，不僅需要高溫設(shè)備，同時(shí)高溫條件會(huì)增加副反應(yīng)的發(fā)生幾率，降低原料的利用率。

7、針對(duì)以上材料及堵漏方法的不足，開發(fā)全新的可從根源上解決稀土母液漏失的問題的封堵材料是非常有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明針對(duì)離子型稀土礦原地浸礦過程中面臨的基巖存在裂隙、風(fēng)化層存在破碎帶造成大量稀土母液流失的問題，提供一種離子型稀土礦裂隙封堵材料及其使用方法和應(yīng)用，該封堵材料能對(duì)稀土礦存在的裂隙和破碎帶進(jìn)行封堵，避免稀土母液漏失，提高資源回收率以及減少礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境的污染。

2、為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種離子型稀土礦裂隙封堵材料，所述裂隙封堵材料包括獨(dú)立存在的如下組分：油性聚氨酯、分散劑、礦物添加劑和水。

4、本發(fā)明開發(fā)了一種全新的用于離子型稀土礦裂隙的封堵材料，采用礦物添加劑作為原料結(jié)合油性聚氨酯等材料制備封堵劑直接對(duì)裂隙和破碎帶進(jìn)行封堵，其利用了油性聚氨酯、分散劑和水發(fā)泡效果好的特點(diǎn)以及礦物添加劑作為骨架材料可大幅提高堵漏劑力學(xué)強(qiáng)度的益處，使其具有對(duì)礦山裂隙和破碎帶封堵效果好、價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)?？梢詮母瓷辖鉀Q稀土母液漏失的問題，大幅提高原地開采技術(shù)的適用范圍，為實(shí)現(xiàn)離子型稀土綠色高效開采奠定基礎(chǔ)。

5、優(yōu)選地，所述裂隙封堵材料以重量份數(shù)計(jì)包括獨(dú)立存在的如下組分：油性聚氨酯5-10份、分散劑20-40份、礦物添加劑50-250份和水0.2-2份。

6、所述油性聚氨酯的重量份數(shù)可以選擇5份、6份、7份、8份、9份、10份等；所述分散劑的重量份數(shù)可以選擇20份、25份、30份、32份、35份、40份等；所述礦物添加劑的重量份數(shù)可以選擇50份、80份、100份、120份、150份、200份、250份等；所述水的重量份數(shù)可以選擇0.2份、0.5份、0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份等。上述各項(xiàng)數(shù)值范圍內(nèi)的其他具體點(diǎn)值均可選擇，在此便不再一一贅述。

7、本發(fā)明所涉及的裂隙封堵材料的各組分以上述特定的質(zhì)量配比進(jìn)行使用時(shí)，其對(duì)礦山裂隙和破碎帶的封堵效果更好。

8、優(yōu)選地，所述油性聚氨酯的制備原料包括：異氰酸酯、聚醚多元醇和催化劑。

9、優(yōu)選地，所述異氰酸酯包括二苯基甲烷二異氰酸酯或多苯基多亞甲基多異氰酸酯中的任意一種或兩種的組合。更優(yōu)選多苯基多亞甲基多異氰酸酯。

10、優(yōu)選地，所述聚醚多元醇包括聚醚4110、聚醚n303或聚丙二醇400中的任意一種或至少兩種的組合；更優(yōu)選聚醚4110和聚醚n303的組合。

11、所述油性聚氨酯的制備原料中異氰酸酯選擇多苯基多亞甲基多異氰酸酯、聚醚多元醇選擇聚醚4110和聚醚n303的組合時(shí)，裂隙封堵材料對(duì)礦山裂隙和破碎帶的封堵效果更好。且在使用量一致的情況下，聚醚4110和聚醚n303組合使用時(shí)比單一聚醚4110或單一聚醚n303的效果更好。

12、優(yōu)選地，所述催化劑包括胺類催化劑、有機(jī)錫類催化劑或有機(jī)鉍類催化劑。其中胺類催化劑例如乙二胺、雙(2,2-嗎啉乙基)醚、三亞乙基二胺、二甲基乙醇胺、n-甲基嗎啡啉、n,n-二甲基環(huán)己胺等；其中有機(jī)錫類催化劑例如如辛酸亞錫、油酸亞錫、二丁基錫二月桂酸酯等；其中有機(jī)鉍類催化劑例如如新葵酸鉍、異辛酸鉍等。

13、優(yōu)選地，所述分散劑包括二氯甲烷、乙酸乙酯或丙酮中的任意一種或至少兩種的組合；更優(yōu)選乙酸乙酯和丙酮的組合。

14、所述裂隙封堵材料的組分中分散劑選擇乙酸乙酯和丙酮的組合時(shí)，裂隙封堵材料對(duì)礦山裂隙和破碎帶的封堵效果更好。

15、優(yōu)選地，所述乙酸乙酯與丙酮的的體積比為(1-3):1。

16、優(yōu)選地，所述礦物添加劑為離子型稀土礦全風(fēng)化層礦土。

17、相較于黏土礦物、廢棄尾礦細(xì)廢渣粉、粉煤灰、石英等骨架材料，本發(fā)明選用離子型稀土礦全風(fēng)化層礦土作為骨架材料，其原料獲取方便，對(duì)礦山環(huán)境干擾較小，且對(duì)礦山裂隙和破碎帶的封堵效果更好。

18、第二方面，本發(fā)明提供根據(jù)第一方面所述的離子型稀土礦裂隙封堵材料的使用方法，所述使用方法包括如下步驟，其制備流程和使用方法示意圖如圖1所示(其中，1-注漿孔，2-表土層，3-風(fēng)化層，4-裂隙，5-基巖，6-地下水層)。

19、(1)將油性聚氨酯與分散劑混合，得到第一混合物；

20、(2)將第一混合物與礦物添加劑混合，得到第二混合物；

21、(3)將第二混合物與水混合，得到第三混合物；

22、(4)將第三混合物注入到離子型稀土礦的裂隙內(nèi)進(jìn)行發(fā)泡堵漏。

23、優(yōu)選地，步驟(1)所述混合以攪拌方式進(jìn)行。

24、優(yōu)選地，步驟(1)所述混合在20-28℃(例如20℃、22℃、23℃、25℃、26℃、28℃等)下進(jìn)行1-3min(例如1min、2min、2.5min、3min等)。

25、優(yōu)選地，步驟(2)所述混合以攪拌方式進(jìn)行。

26、優(yōu)選地，步驟(2)所述混合在20-28℃(例如20℃、22℃、23℃、25℃、26℃、28℃等)下進(jìn)行5-7min(例如5min、6min、6.5min、7min等)。

27、優(yōu)選地，步驟(3)所述混合以攪拌方式進(jìn)行。

28、優(yōu)選地，步驟(3)所述混合在20-28℃(例如20℃、22℃、23℃、25℃、26℃、28℃等)下進(jìn)行2-3min(例如2min、2.5min、3min等)。

29、上述各項(xiàng)數(shù)值范圍內(nèi)的其他具體點(diǎn)值均可選擇，在此便不再一一贅述。

30、第三方面，本發(fā)明提供第一方面所述的離子型稀土礦裂隙封堵材料在離子型稀土原地開采工程中封堵基巖裂隙和/或風(fēng)化層破碎帶中的應(yīng)用。

31、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

32、本發(fā)明開發(fā)了一種全新的用于離子型稀土礦裂隙的封堵材料，采用礦物添加劑作為原料結(jié)合油性聚氨酯等材料制備封堵劑直接對(duì)裂隙和破碎帶進(jìn)行封堵，其利用了油性聚氨酯、分散劑和水發(fā)泡效果好的特點(diǎn)以及礦物添加劑作為骨架材料可大幅提高堵漏劑力學(xué)強(qiáng)度的益處，使其具有對(duì)礦山裂隙和破碎帶封堵效果好、價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)?？梢詮母瓷辖鉀Q稀土母液漏失的問題，大幅提高原地開采技術(shù)的適用范圍，為實(shí)現(xiàn)離子型稀土綠色高效開采奠定基礎(chǔ)。