原地浸出采铀数值模拟研究现状与发展[1]
原地浸出采铀几个基本问题的探讨
代表着 人类 所期 待 的未来 采矿 。原 地 浸 出开采将
采 、 有 机 的结 合 在一 起 ， 冶 具有 工 艺 简 单 ， 建投 基
条件 和 开采 工程 布置 等 ， 常 将 矿 区 划 分 为 若 干 常
个 采 区 。在 划 分地 浸 开 采 采 区 时 ， 充 分 考 虑 各 要 块段 矿 石 的渗透 性 ， 矿石 中碳 酸 盐 质量 分数 ， 体 矿 埋藏 深 度 ， 矿 含水层 原 始水 位 ， 含 矿块 每 ｍ 铀储 量 大小 等 因素 ； 把 存 在 显 著 差 异 的块 段 划 分 成 要
实 践 ， 地浸 铀矿 山建 设 和生 产 中的 几 个 基本 问 就
题 进行讨 论 。
１ 开 采 单位
原 地浸 出采 铀 的开采 单位 通 常划分 为 ： 区 、 矿 采 区和开采 单元 。
收稿 日期 ： ０ ５— ６ ４ ２ ０ ０ —０
由一 个抽 出井 与 周 围若 干个 注入 井 组成 。一 个 开
引 言
原地 浸 出开采 是 一 种 在 天 然埋 藏条 件 下 ， 通 过溶 浸剂 与矿 物的化 学 反应选 择 性地 溶解 矿石 中 的有 用组分 ， 不使 矿石 产生 位移 的集 采 、 于一 而 冶
１ Ｉ 矿 区 ．
在地 浸开 采 的铀 矿 床 中 ， 的 铀 矿床 成 为 独 有
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５ ８
铀 矿 冶
第２ ５卷
立 的矿 山企 业 ， 的 隶 属 于 有 关 厂 矿 （ 公 司 ） 有 或 。 划 归独 立矿 山企 业 或有 关 厂矿 （ 或公 司） 开采 的地 浸 铀矿 床 叫“ 区” 如新 疆 伊梨 盆 地 Ｉ矿床 、 矿 ， Ⅱ矿 床 和 Ⅳ矿床 。
原地爆破浸出回收利用铀残矿技术研究
矿床 属低 温热 液单 铀 型矿 床 ，主要 成份 为沥 青
铀矿一 化 物一 酸 盐 类 型 ，矿 石 类 型 为 硅 酸 盐 类 硫 碳 型 ，矿 石 结 构 为 浸 染 状 、胶 状 ，矿 石 构 造 为 网 脉
山开采 中得到 了迅猛 发展 ，其 中铜 和铀 矿 山使 用 最
为成 功 。
收 利用 残矿 有关 技术 难题 ，在 陕 西某矿 进行 了试 验
研究 ，取 得 了较好 的 效果 。
２ 工 程 概 况
期 缩 短 １ ３ 采 、 选 、 冶 综 合 生 产 成 本 降 低 ／，
３ ０ ，有利 于矿 区环境 保 护和矿 山退 役后 的内外 金属 矿
文 献 标 识 码 ：Ｂ
Ｓ ＴＵＤＹ ｏＦ ＲＥＣＹＣＬＩ Ｇ Ｅ Ｎ ＵＳ ＴＥＣＨ ＮｏＬｏＧ Ｙ Ｎ ＴｏＰＥ Ｉ Ｓ ＬＥＡＣＨ Ｉ Ｇ Ｎ Ｎ Ｉ ＵＲ ＡＮＩ ＵＭ ＥＭ Ｎ ＡＮＴ ＲＥ Ｒ ｏ
Ｈ ｕ ｇ Ｗ ｅ Ｚｈ ｇ Ｙｏｎ ａｎ ｉ ｏｎ ｇｍ ｉ Ｚｈａ ｇ Ｘｉ ｗ ｅ Ｆｅ ｇ Ｃｈｕ ｉ Ｈ ｅ １ｏ ｎｇ ｎ ａｏ ｎ ｎ ｎｌｎ ３
状 、致 密 块状 ，铀 的存 在 形 式 为 沥 青 铀 矿 、铀 黑 、
含 微粒 铀 氧化 物 ，矿石 的浸 出性 能较 好 。矿 体产 于 中粗粒 黑 云母碎 裂 花 岗岩 中 ，矿 体稍 破碎 ，多为 角 砾 岩 ，呈较 规则 简单 连续 小 透镜 体产 出 ，矿化 地段
Ａｂｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈｒ ｇｈ Ｓｔ ｐｅ Ｌｅ ｃ ｎｇ ｔ ｃ ｎｏ ｏ ｅ ｙ ｌｎｇ ｕ ｅ ｒ ｉ ｍ ｏｒ ｒ ｒ ｍ ｎａ ｅ ｐｒ ｃ ｉｅ， ｅ ｏｕ ｏ ａ ｈｉ ｅ ｈ ｌ ｇｙ ｒ ｃ ｃ ｉ ｓ ｕ ａｎ ｕ ｃ ｎｅ ｅ ｎｔｏｒ ａ ｔｃ ｘ—
地浸采铀铀浓度影响研究与工艺改进
地浸采铀铀浓度影响研究与工艺改进----问题和建议王海峰（核工业北京化工冶金研究院，北京 101149）摘要：对浸出液铀浓度的影响因素研究不够，导致在浸出过程中地下水垂向稀释程度、钻孔抽液量对浸出液铀浓度的影响、过氧化氢用量对铀浓度的影响等问题上解释不清，同时，对钻孔逆向注浆工艺的开发和应用、沉砂管设置的必要性及长短等问题亦存在争议，通过对试验结果的分析得出，地下水对浸出液的垂向稀释限制在一定范围内；钻孔抽液量仅在变化梯度极大时才能体现其对铀浓度的影响；过氧化氢过量使用既浪费又无法提高铀浓度和浸出率；逆向注浆工艺和沉砂管的设置仍需研究和试验。
关键词：地浸采铀；铀浓度；工艺；改进在地浸采铀基础研究方面，前苏联国家曾做过大量系统性的工作，诸如浸出率与浸出剂浓度的关系、浸出剂运移与浸矿过程、浸出过程中气堵、机械堵塞和化学堵塞的形成及发展过程等，并出版过大量书籍，诸如《溶浸采矿法的地质工艺研究》、《无井采矿法》、《地浸采铀手册》等，在我国地浸采铀界影响较深。
回顾我国几十年的地浸采铀技术的开发和应用历程，在地浸采铀基础研究方面，特别是铀浓度影响因素，不同井型溶浸范围及随浸出时间的变化，岩矿矿物成分和化学成分与浸出剂类型的关系，化学试剂与铀矿物和非铀矿物反应及反应生成物的机理等等问题上十分欠缺，无确切结论。
地浸采铀基础研究看似与试验和生产不发生直接关系，但我国多个现场试验实例证实，正是因缺乏基础研究的支持，面对试验结果给不出正确的解释，导致无法科学地制定进一步的研究方案。
对国外的先进工艺我们不能盲目照搬，但也不能置之不理。
我国地浸采铀矿山生产工艺多样化的发展，为无配液池和集液池流程的应用创造了契机，具备了开发和试验的条件。
1 地下水在垂向上对铀浓度的稀释某矿床含矿含水层厚度120m,局部50m，矿层厚度3m，平米铀量6.5kg/m2，试验峰值浓度仅达35mg/l。
在分析浸出液铀浓度低的原因时，一概归罪于矿层厚度与含矿含水层厚度比值太小，地下水稀释严重。
大布矿床原地爆破浸出采铀工艺的实践与探讨
关 键 词 ：原 地 爆 破 浸 出 ； 矿 床 ； 破 筑 堆 ； 践 与 探 讨 铀 爆 实
中 图分 类 号 ： Ｄ ８ ８ 文 献 标 志 码 ：Ａ Ｔ ６ 文 章 编 号 ：１ ０ — ０ ３ ２ １ ） ２ ０ ６ 一 ５ ０ ０８ ６ （ ０ ２ ０ — ０ １Ｏ
原地 爆破 浸 出采 铀工 艺 利 用 地 下 井 巷 、 空 采
的高品 位矿 石 （ 切 副 产 矿 石 ） 窿地 表 堆 浸 处 采 出 理 。该 工艺免 去 了井下 矿 石搬运 、 板管 理 、 顶 采空 区处 理等 环节 ， 生产 成 本 较 地 表 堆 浸有 较 大 幅度 降低 ， 少 了地表 卸堆 工作 量 和对环 境 的污染 ， 减 还 可 回收部 分表 外 矿石 中 的铀 ， 高 了资源 利用 率 。 提 原地 爆破 浸 出 的矿 堆 高度往 往 为整个 中段 或 跨 中段 。以 目前 的技 术 和装 备 条 件 ， 常用 及 有 效
６ ２
一
铀
矿 冶
第３ １卷
般 ， 堆 的爆 破 矿石平 均块 度越小 ， 出率 矿 浸
指 向， 行切 割拉 槽 与 崩 矿 排孔 一 次 小 补 偿 空 间 进 毫 秒延 时挤 压爆破 筑堆 。 ２ １ １ 试验 采场概 况 ． ． 在 １ Ｏ １ ６ｍ 水 平 的 ３ ２１和 ３ ７采 场 进 ２ ～ ６ ０— １
数 变化 范 围较大 （ 厂为 ５ １ ， 散系 数 为 １ ６ ， ～１ ） 松 ． ５
说 明爆 破性 能较 好 。
１ ３ 矿 石 浸 出 性 能 ．
矿 石 的浸 出性 能 经 系 列 条 件 与扩 大 试 验 证
明， 酸耗 低 ， 出性能好 ， 出率 均在 ８ 以上 。 浸 浸 ０
原地爆破浸出采铀技术的改进及应用
索爆 破后产 生的 冲击 波 提前 炸 断 ， 排 面孔 中个 使
别孔拒 爆 。
１ 爆 破 工 艺 技 术 的 改 进 及 应 用
１ １ 正 确 选 择 首 段 起 爆 雷 管 段 别 的 设 计 方 法 ． ］
第 ３ Ｏ卷 第 ２期
２１ Ｏ １年 ５月
铀
淹
Ｖ Ｏ１ ３ Ｎ ｏ ２ ． ０ ．
Ｍ ａ Ｏ １ ｙ２ １
Ｕ ＲＡ Ｎ Ｉ Ｍ Ｉ Ｉ Ｇ Ｎ Ｄ ＥＴＡ ＬＬＵ ＲＧＹ Ｕ Ｍ Ｎ Ｎ Ａ Ｍ
原 地 爆 破 浸 出采 铀 技 术 的 改 进 及 应 用
王 省 民
（ 安 中核 蓝 天铀 业 有 限公 司 ， 西 西 安 ７ ０ ０ ） 两 陕 １５０
区全部 拒爆 ；） 面孔 中个别孑 雷管拒爆 ， ２排 Ｌ 造成 爆
破 块度 级配不 均匀 。
在 １ ２矿 床 的 ８１１采 场 爆 破 中 ， 用 各 分 ０ － 利 层 的 切 割 天 井 和 导 爆 索 的 传 爆 性 能 ， 传 爆 网 路 将
因 此 ， 了 保 证 爆 破 网 路 Ｔ 作 可 靠 ， 须 保 证 为 必
以前 爆 破 网 路 的 设 计 ， 般 一 个 采 场 竖 向 分 一
改 进 后 爆 破 网 路 的 联 接 方 法 ： 面 孔 （ 括 切 排 包 槽 孔 ） 管 的 脚 线 — — 导 爆 管 先 与 支 导 爆 索 相 联 雷 接 。支 导 爆 索 再 通 过 导 爆 索 的“ 角 形 ” 接 方 法 三 联 与 主 导 爆 索 相 联 接 。其 联 接 方 法 示 意 图 见 图 １ 。 １ １矿 床 的 ４１２采 场 使 用 了 上 述 爆 破 网 路 Ｏ —— 设 计 原 则 与 联 接 方 法 后 ， 未 出 现 过 由 于 爆 破 网 从 路 的 原 因造 成 采 场 爆 破 落 矿 拒 爆 的现 象 。
科普1原地浸出采铀
王海峰
----什么是地采铀
地浸是原地浸出的简称，也被称为“化学采矿”、“无井采矿”或“地质工艺采矿”。利用原地浸出的方法来开采铀矿床则称为“原地浸出采铀”，简称“地浸采铀”。
地浸采铀是在矿床天然产状条件下，通过从地表钻进至矿层的钻孔将配制好的化学试剂注入矿层，与矿物发生化学反应，溶解矿石中的铀，随后将含铀的溶液抽至地表，送进回收车间进行离子交换、淋洗、沉淀、压滤，干燥，最终得到合格产品，地浸工艺流程如图1所示。这种铀矿开采方法不移动矿石和围岩，将矿石的开采、选矿、水冶集于一体。
图1 地浸采铀工艺系统图
地浸采铀矿山分为井场和浸出液处理厂两大部分。井场包括一系列钻孔，集中控制室、泵房和管路系统，有的矿山还建有配液池和集液池、见图2。浸出液处理厂内设有吸附塔、淋洗塔、沉淀槽、压滤机等设备。
1
原地爆破浸出采铀安全与环境
型矿很少 ， 规模偏小 ， 厚度薄， 品位较低 ， 矿床水文地 质条件 比较复杂 ， 使得铀矿开采过程 中的开拓 、 采准 工作量大 ， 矿石贫化率高 ， 开发利用难度大。针对铀 矿床这些特点 ， 经过长期实践与完善 ， 我国铀矿开采
技术也 形成 了一 定特 点 ： （ ）在开采 方式 中以地 下 开采 为 主 ， ８ ％ ～ １ 占 ０
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Ｉ Ｓ ６ １—２ ｏ Ｓ Ｎ １７ ９０ ＣＮ ４ ３一ｌ ４ ／ Ｄ ３７ Ｔ
采矿技术
第 ６卷
第 ３期
２０ ０ ６年 ９月
Ｓ ｐ２ ０ ｅ ．０６
Ｍｉ ｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｖｏ ． Ｎ ． １ ６， ｏ ３
方、 水患 、 燃等危害以外 ， 自 还必须考虑放射性 的危 害， 这也是铀矿开采的特点 。 ３ １１ 铀矿开采过程 中的放射性危害 ．． （ ）直接辐射 。铀矿 中铀 、 、 １ 钍 镭及其 子体所 放出的 ｐ ＾ 、 射线 ， ｙ 对矿工形成全 身外照射 。尤其当 矿石品位超过 １ 时， 射线成为对矿工形成直接 ％ ＾ ｙ
８％ ， ５ 露天开采仅 占 １％ ～ ０ ； ５ ２％
（ ）采 矿方 法种 类繁 多 ， 以充 填采 矿法 为主 ； ２ 但
（ ）回采工 艺灵 活 ， 应性 较强 ； ３ 适
３ 铀矿 开采安全
３ １ 开 采过 程 中的放射 性控 制 ．
（ ）原地爆破浸出可以降低采准工作量 ， ４ 减少
合 பைடு நூலகம்下 公 式 ：
０
．
般情况下 ， 在品位为 ０ １ 的铀矿体 的水平巷道 ．％
中央， 剂量率约为 ５ Ｇ ／ｈ 当品位超过 ０ ５％ 时， ｙ ； ． 矿工 就会 受到超 过 ５ ｖ的年允 许剂 量 的危 害 。 ０ｍＳ （ ）氡气。氡能在矿岩空 隙中移动 ， ２ 并进 入矿 井的空气 中。氡是短寿命 （ 半衰期 ３ ８ ） 粒 ． ２ｄ 的 子放射源 ， 吸入氡气本身是无危害的， 因为它不会滞 留在肺 中。但是 ， Ｒ ｎ衰 变产生 的子体 （ Ｐ 、 ｂ 墙 Ｈ
原地浸出采矿的地球化学模型研究进展
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４
采
矿
技
术
般性模式： 各种作用过程在化学平衡 的条件下 以每 个元素的质量平衡方程、 能量及电荷守恒原理 ， 根据 热力学第二定律建立一系列线性方程组， 在一定约 束条件下 ， 对该线性方程组进行求解便构成了地球 化 学模 型 。
球 化学 计算 机 模 拟 时期 ， 制 出各种 计 算 机 模 拟 软 研 件 ， 开始 在地 球 化 学 模 拟 中考 虑非 平 衡 化 学 动力 并 学 问题 。最 初 使用 离 子缔 合模 型开 发 的地 球 化学模
原地浸出采矿是将按一定配方配制好 的溶浸液 经注液钻孔注入到天然 的含矿含水层 中， 在水力 梯 度作用下沿矿层渗流 ， 通过对流和扩散作用 ， 选择性 地氧化和溶解有用矿物 ， 形成有效溶液 ， 经抽液钻孔 提升 至地表 ， 进行 水 冶 处 理 得 到 所 需 的 浓 缩物 产 再
学因数双重作用的结果 ， 是一个典 型的带化学反应 的流动过 程 。这就 决定 了研 究 原地 浸 出过程 中矿 石
与溶浸液作用时 ， 必须与浸 出区 （ 或矿床 ） 具体 的地 质 和水文 条件 相 结 合 。 因此 ， 述 地 浸 浸 出过 程 理 描
想 的模型 应是水 动 力学 和化 学 动力学 模 型相耦 合 的
拟软件是 ＷＡ Ｅ ， Ｔ Ｑ 在开发 ＷＡ Ｅ Ｔ Ｑ的同时 ， 开发了
一
系列 的其他使用离子缔合模型的软件 ， ＷＡ Ｅ 如 Ｔ．
Ｑ 、 Ｔ Ｑ Ｐ Ｅ Ｑ 和 ＷＡ Ｅ ４ 。在 国 内 ， Ｆ ＷＡ Ｅ Ｘ、ＨＲ Ｅ Ｅ ＴＱＦ 王 广 才 等 以 ＷＡ Ｅ ４ Ｔ Ｑ Ｆ为 基 础 ， 发 了耦 合 的 Ｍ ｎｅ 开 ｏｔ Ｃｒ ａｏ—ＷＡ Ｅ ４ Ｔ Ｑ Ｆ模型 ， 平顶 山矿 区地 下水 系 统 中 对 水 一岩 反应 状态 进行 了随机 水 文地球 化学 模拟 和评 价 。离 子缔 合 模 型 是 所 有 其 它 地 球 化 学 模 型 的基 础 ， 以说发 展 至今 已相 当完 善 ， 可 但仍 有许 多微 量元 素、 稀土 元素 的离子 缔 合 模 型数 量 有 限期 待着 后 人
第八章原地浸出采铀
③矿层孔隙率： a. n<5～10%，不适合地浸； b. n=5～10%，适合地 浸；c. n=20～25%，最适合地浸； d. n=25～50%，较适合地浸；e. n>50%，不适合地浸。
部位即孔壁四周细砂自然分选作过滤层。
4.4 钻孔的施工与安装
地浸钻孔施工、安装程序及要求：
⑴开孔
⑵钻进取芯、测井
⑶扩径
⑷冲孔
⑸下套管
⑹投砾
⑺注浆封孔
⑻孔口安装
⑼钻孔过滤器
• 1）开孔
开孔所用的钻头直径要根据钻孔安装管的直径大小和钻孔 表土层的稳定性而定。
云南381矿床，砂岩稳定，且钻孔深度浅（40m左右）， 用φ150mm钻头开孔，一钻到底，下 φ75×6 mm PVC套管； 新疆某矿床：孔深200m左右。空气提升时，φ200mm三牙轮钻 头开孔→穿过表土层-→ φ168mm矿层顶板-→φ128mm终孔。 在矿层部位用稀泥浆护垫。潜水泵提升时，φ244mm三牙轮钻 头开孔，并同径钻至终孔深度（下6“潜水泵）。
钻孔间距：钻孔间距要视矿层的渗透性而定（先做小试 验），如间距过小，容易发生潜蚀通道，造成溶浸液“短路”； 间距过大，单元生产时间拖得长，且试剂消耗量增加，经济效 益差。
4.3 钻孔结构
国内外普遍使用的地浸工艺钻孔可分为两大类： ①填砾结构——过滤器部位充填砾石过滤层为主要特征； ②裸眼结构——过滤器周围不充填过滤物质，而靠矿层
• 3.5 地质构造
要查清矿床是否存在断层、溶洞、地下阴沟等构造，不然 会造成溶浸液流失，既污染环境，又达不到浸矿目的，溶浸范 围无法控制。
我国地浸采铀技术的现状与发展
我国地浸采铀研究现状与发展阙为民，王海峰，谭亚辉，姚益轩（核工业北京化工冶金研究院，北京，101149）摘要：在对我国地浸铀矿山生产和试验研究状况介绍的基础上，对我国地浸采铀技术研究和发展中存在的问题进行了分析，指出了我国地浸采铀技术研究的方向。
关键词：地浸采铀研究现状发展方向引言地浸采铀是一种在天然埋藏条件下，通过溶浸液与矿物的化学反应选择性地溶解矿石中的铀，而不使矿石产生位移的集采、冶于一体的新型铀矿开采方法。
通过多年的试验研究，地浸采铀已成为我国铀矿采冶的重要方法，主要工艺技术指标达到国际水平。
形成了一套以地浸铀资源评价、溶浸液配方和使用方法、地浸钻孔结构与施工工艺、钻孔排列方式和钻孔间距的确定、溶浸范围控制、浸出液处理工艺技术、地浸矿山环境保护等为主体的地浸采铀技术体系。
但是，无论从地浸技术本身研究的深度和广度，还是从现有矿山生产规模，劳动生产率、自动化程度，与国外先进国家相比，都存在一定的差距。
1 发展历史[1]我国地浸采铀技术的研究始于七十年代初，三十年来，地浸采铀技术获得了飞速发展，其发展历程可划分为三个阶段：第一个阶段为探索研究阶段（1969～1981年）：核工业六所科技人员在收集和了解国外地浸采铀技术研究情况的基础上，提出了开展地浸采铀技术研究的设想，并于1970～1973年首先在广东河源砂岩铀矿床进行了地浸采铀探索性试验；1978～1981年在黑龙江501矿床开展了地浸采铀试验；这两次试验虽然均因某些原因没能取得较为理想的结果，但却积累了许多有益的经验，为下一步地浸采铀试验的开展打下了坚实的基础。
第二阶段为地浸采铀试验阶段（1982～1995年）：核工业六所在总结以往试验的基础上，于1982年至1984年在云南381矿床继续进行地浸采铀条件试验，获得了令人满意的结果，标志着我国已初步掌握了地浸采铀技术，填补了国内空白。
1986～1990年开展了381矿床地浸采铀扩大试验，1991年建成了我国第一座小规模地浸采铀试验矿山。
酸法和碱法地浸采铀技术现状
酸法和碱法地浸采铀技术现状核工业北京化工冶金研究院溶浸采矿研究所2002.11报告编写人：王海峰胡柏石姚益轩霍建党目录1 概述 (1)2 地浸采铀技术的发展及应用 (2)2.1 酸法地浸采铀技术的起源 (2)2.2 碱法地浸采铀技术的起源 (2)2.3 酸法地浸及碱法地浸的对比 (3)2.4 酸法地浸采铀技术的应用 (3)2.5 碱法地浸采铀技术的应用 (4)3 地浸采铀技术上的突破 (5)4 国外地浸采铀技术水平 (5)4.1 美国地浸采铀技术水平 (5)4.2 独联体国家地浸采铀技术水平 (6)5 我国地浸采铀技术的起源及发展 (6)5.1 我国地浸采铀技术的起源 (6)5.2 我国酸法地浸矿山生产 (7)5.3 我国碱法地浸技术的研究及开发 (10)5.4 我国地浸采铀技术水平 (11)6 我国地浸采铀技术的应用 (11)6.1 硝酸盐淋洗 (11)6.2 溶浸范围控制及井场自动监控 (12)6.3 钻孔施工及成井工艺 (13)6.4 潜水泵提升 (14)6.5 地浸铀矿床评价 (14)7 地浸矿山经济效益分析 (14)7.1新疆737地浸矿山经济效益分析 (14)7.2 新疆511地浸工程经济效益分析 (15)7.3 地浸铀矿山生产成本分析 (15)8 酸法及碱法地浸科研投入 (15)8.1 “九五”科研投入 (15)8.2 “十五”科研投入 (18)9 存在问题 (19)9.1 实验室及试验设备 (19)9.2 技术人员专业配备 (19)9.3 试验基地 (20)9.4 可地浸砂岩铀矿床 (20)9.5 国际交流 (21)9.6 新技术的引进 (21)10 “十五”及“十一五”科研规划 (21)10.1 概述 (21)10.2 酸法浸出技术研究及开发 (22)10.3 碱法浸出技术研究及开发 (25)1 概述原地浸出采铀(地浸采铀)作为一种采矿方法的分支，从研究、开发、应用至今已有几十年的历史。
我国铀矿开采技术成就与发展对策
原地爆 破 浸 出开 采是 借助爆 破手段 将矿 体原
地破 碎为 一定 块度 的矿 石 后 ， 用浸 出剂 有 选择 地
ｌ 我 国铀 矿 开 采 取 得 的技 术 成 就
１ １ 原地 浸 出开采 ．
浸 出有 用成 分 ， 将 其抽 至 地 表 ， 水 冶处 理 ， 并 经 回 收金 属 的方 法 。原地 爆破 浸 出开采与地 下 常规开 采无 本质 区别 ， 是 常 规 开 采 的矿 石 １ ０ 运 出 只 ０
万 吨砂 岩型铀 资 源 得 以有 效 开 发利 用 ， 现 了铀 实
术 。尤其 ２ ０世纪 ９ Ｏ年代初 以来 ， 原地 爆 破浸 出 、 原地 浸 出开采 技 术 取得 了重 大 突 破 ， 已应 用 于工
矿采 冶技 术水 平 、 资源利 用范 围 、 产能力 ３个提 生
升， 对铀 矿 冶 降低 生 产成 本 ，ห้องสมุดไป่ตู้约建 设 投 资 ， 护 节 保
我 国铀 矿业 是 ２ Ｏ世纪 ５ Ｏ年代末 期初 创并 发 展 起来 的 ， 过 ５ 经 ０年 的发 展 ， 成 了从 科 研 、 形 设 计、 施工 、 产 、 役等 一套 完整 的体 系 ， 有 了完 生 退 拥
全 适应 中 国铀矿 特 点 的 、 比较 完整 的铀 矿 开 采 技
计技 术 和地浸 作业 自动 控制技 术［ 。 １ ］ 地 浸采铀 新 技术 的运 用 ， 原来 不 能 开 采 的 使 低 品位砂 岩铀 矿 床 得 以开 发 利 用 ， 我 国北 方数 使
２１ ０ １年 １ １月
铀 矿 冶
Ｕ ＲＡ Ｎ Ｉ Ｍ Ｉ Ｉ Ｇ Ｎ Ｄ ＥＴ Ａ ＬＬＵ ＲＧ Ｙ Ｕ Ｍ Ｎ Ｎ Ａ Ｍ
原地浸出采铀多场多过程耦合动力学数值模拟
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ — ｉｕ ｌａ ｈ ｎｇ ｏｆｕ ａｎ ｕ ｓａ ｖ ｒ ｏｍ ｐｌｃ ｔ ｄ ｎｏ —ｉ ａ ｎ ｍ ｉ ｙ ｔ ｍ ， ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｓｔ ｅ ｃ ｉ ｒ ｉ ｍ ｉ ｅ ｙ ｃ ｉａ ｅ ｎ ｌｎｅ ｒ ｄｙ ａ ｃ ｓ ｓ ｅ ｉ ｖ ｖ ｎ ｈｅ ｃ ｕｐｌ ｓ ａ ｏｎ ａ ｉ ｓ ｆ ｃ ｏ ｓ ａ ｐ ｏ ｅ ｓ ｓ ａ ｈ ｏｓｔｖ ｎｄ ｎｅ — ｎ ｏｌ ｉ ｇ ｔ ｏ ｉ ｍ ｎｇ ｇ ｖ ｒｏｕ ａ ｔ ｒ ｎｄ ｒ ｃ ｓ ｅ ｎｄ ｔ ｅ ｐ ｉｉ ｅ ａ ｇａ
ｔｖ ｅ ｄ ａ ｋ ａ ｔｏｎ ．Ｉ ｄ ｒｔ ｔ ｙ ｔ ｎ ｌ ｎｃ ｓ ｏｆｒ ｃ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌｍｅ ｈａ ｉ ｓ ａ ｄ ｉ ｅ ｆ ｅ ｂ ｃ ｃ ｉ ｓ ｎ ｏｒ ｅ Ｏ ｓ ｕｄ ｈｅ ｉ ｆｕｅ ｅ ｏ ｋ ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｃ ｎ ｃ ｎ
ｉｓ ｅ ｏ ｕ ｉ ｎ ｌ ｗ ，ｒ ｋ ｄｅ ｏ ｍ ａ ｉ ｎ， ｔ ｙ ｍ ｉ ｖ ｌ ｉ ｎ ｏｆｐｏ ｏｓｔ ｎｄ ｐｅ ｍ ｅ ｂｉｉｙ ｔ ｖ ｌ ｔｏ ａ ｏｃ ｆ ｒ ｔｏ ｈｅ ｄ ｎａ ｃ ｅ ｏ ｕｔｏ ｒ ｉｙ ａ ｒ ａ ｌｔ ｏ ｅ ｃ ｎ ｆｅ ｔ ｏ ｎ ｌａ ｈｉ ｇ ｅ ｆ ｃ ，ａ ｃ ｕｐｌｎ ｏ ｌａ ｄ ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈｏ ｅ ｅ ｆ ｕｎ ｄ ａ ｏｎ ｕｌｉ ｉ ｇ ｍ ｄｅ ｎ ｉ ｌ ｔｏ ｔ ｄ ｗ ｏ ｄｅ ｍ ｇ ｍ ｔ— ｖ ｒａ ｅ ａ ｕ ｔ— ｏ ｅ ｓ ｌａ ｈ ｎｇ ｋ ｎｅ ｉ ｓ ａ － ｓｍ ｕｌ ｔｏ ｒ ｇｒ ｍ ａ ｏ ｐｉｅ ａ ｉｔ ｎｄ ｍ ｌｉｐｒ ｃ ｓ ｅ ｃ ｉ ｉ ｔｃ ， ｎｄ ａ ３ Ｄ ｉ ａ ｉｎ ｐ ｏ ａ ｗ ｓ ｃ ｍ ｌ ｄ
数值模拟研究现状及发展方向
具体就是关于陆相低渗透油藏和海相碳酸盐岩油藏，网格粗化、计算算法、拟合精度、水驱、三采、两相、三相等方面。
主要的研究机构、领军人物、具体研究或公关方向，使用软件的优缺点等等。
近年来，随着计算机、应用数学和油藏工程学科的不断发展，油藏数值模拟方法得到不断的改进和广泛应用。
通过数值模拟可以搞清油藏中流体的流动规律、驱油机理及剩余油的空间分布；研究合理的开发方案，选择最佳的开采参数，以最少的投资，最科学的开采方式而获得最高采收率及最大经济效益。
经过几十年的发展，该技术不断成熟和完善并呈现出一些新的特点。
1 油藏数值模拟发展历史油藏数值模拟从30年代开始，展开理论研究。
40年代主要以解析解为主，研究“液体驱替机理”、“理论物理学中的松弛方法”、“孔隙介质中均质液体流动”、“油层流动问题中拉普拉斯转换”等零维物质平衡法。
50年代期间开展数值模拟。
60年代致力于对气、水两相和三相黑油油藏问题的求解。
70年代发展了由模拟常规递减和保持压力以外的新方法。
到80年代，由于高速大容量电子计算机的问世，硬件系统突飞猛进发展，油藏模拟已发展为一门成熟的技术，油藏模拟进入商品阶段，用于衡量油田开发好坏、预测投资效应、提高采收率、对比开发方案，大到一个油公司，小到一个企业普遍使用。
在模型上，形成一系列可以处理各种各样复杂问题的模型，如常规油气田——黑油模型、天然裂缝模型，凝析气田——组分模型，稠油油藏——热采注蒸汽模型，还有各种三次采油用的化学驱模型、注C02模型等，在此阶段，突出的是注蒸汽和化学驱模型得到实际应用；组分模型得到广泛应用，并在方法上有重大改进。
模型朝着多功能，多用途，大型一体化方向发展。
数值模拟发展重要历史事件如下图所示：2 国内外数值模拟研究现状进入90年代以后，数值模拟技术有了较大发展。
由于计算机的计算速度突飞猛进地增长，使油藏数值模拟技术进行了一次根本性的改造。
主要表现在以下几个方面：2.1模型技术近年来,油藏模型得到不断发展和完善,提出了多孔介质中全隐式热采、多相流线、黑油与组分混合以及非达西渗流等模型，为稠油蒸汽驱精确模拟、同一油藏不同开采方式的模拟提供了技术支持,是对传统模型适应矿场应用方面的重大技术改进。
某地铀矿原地浸出采铀工艺对环境的影响
由表 ２ 数据可以看 出， 井场个别点位 的土壤 放射性水平略高于本底 ， 但未对周 围生活区造成 影响。经分析 ， 对地表土壤层造成放射性污染 的
一
２ — ８
某地铀矿原地浸 出采铀工 艺对环境 的影响 刁春娜
由于 Ａ Ｂ Ｃ矿井 场地 势 平缓 ， 区周 围 除少 、、 矿
测技术规范》 土壤中放射性核素的 ７ 及《 能谱分析
量农 田或牧场外 ， 大部分是戈壁滩 ， 氡不易聚集。 依据《 环境空气 中氡的测量标准方法》 《 ＿及 辐射 ２ 环境监测技术规范》 ］采用 Ｐ３ ｌ， ３ － ０型氡 浓度测量
方法》 ］采用高纯锗谱仪 ， 【， ４ 对铀矿矿井井场及 附
近农 田土壤放射性水平进行 了测量 ， ２中列 出 表 了矿井井场及附近农 田土壤放射性水平 的监测情
况。
仪， 对矿区及周 围环境中氡进行了测量 ， 测量结果 列于表 １ 。由表 １ 可见 ， 区及周 围环境氡 浓度 矿
监测值均在原 国家环保局于 ８ 年代 中期组织的 ０ 全国 ２ 个城市调查室外氡平均浓度 （ ． ～ ８０ ０ ３３ ７ ． Ｂ ／３范 围之 内。 ｑｍ ）
２ 原地浸 出采铀 对环境 的影 响
原 地浸 出采铀 工 艺 的基 本 过 程 是 ： 浸 液 通 溶 过 注 液管 道输 送 到注液 钻 孔 ， 注人 地下 矿层 中 ， 溶 浸 液在 液压 驱 动 下 沿 矿 层 渗 流 ， 化 和 溶 解 矿 石 氧
为集液池 、 蒸发池 ， 集液池的氡气来源于浸出液中 溶解 的氡气释放 ， 蒸发池 的氡气来源于尾液蒸发 及干滩面残渣氡及其子体 的析 出。因而 ， 气态 污 染源主要是氡及其子体 。
原地浸出采铀数值模拟研究现状与发展
路径计算 。Ｖｓａ ＭＩＴ Ｑ是一个化学平衡模拟软件 ， ｉ ｌ ＮＥ ｕ 普遍用 于
水 中溶 解 离 子 形 成 以及 矿 物 质 沉 淀 与 溶 解 、 定 、 附 、 析 和 滴 吸 解
有机 络合 反应 过程的模 拟。ＷＡ Ｅ ４ Ｔ Ｑ Ｆ广泛用于计算离子成分 、 饱和指数 以及氧化还原产物类 型和氧化还原电位。 Ｈ Ｅ Ｑ Ｐ Ｒ Ｅ Ｃ用 于计算 多种低温水 文地球化学反应 ，能够计算物质形成种类 与
应 ， 时 受 到水 动力 因素 的影 响 ， 一 个 典 型 的带 有 化 学 反 应 的 同 是
件用来 分析解 决不 同的地浸问题 ，例如进 行一些正 向模拟计算 或反 向模 拟计 算 ； 拟具有 各种复杂边界 条件的 、 模 非均质 、 向 各
异性 区 域 中的 二 维 或 三 维 、 定 或 非 稳 定 流 ， 行 地 下 水 动 力 学 稳 进 分析 。
２１ 预 测 溶 质 迁 移 ．
和各形式的转换关系、 溶液 中主要组分 的反应 浓度分布 、 计算 铀
应， 是一个加人 了非确定项控制 的水一岩作用模拟 软件 。Ｖｓａ ｉ ｌ ｕ
ＭＯ Ｆ Ｏ 即 Ｍ Ｄ Ｌ Ｗ 的 可 视 化 版本 ，是 三 维地 下水 流动 和 ＤＬ Ｗ Ｏ ＦＯ
污染 物运移模拟实际应用 的比较完整的模拟软件。Ｇ ＭＳ为地下
水模 拟 系 统 ， 一 个 综 合 性 、 能 强 大 的地 下 水 模 拟 图形 界 面 软 是 功
饱 和 指 数 、模 拟地 球 化 学反 演 过 程 、计 算 批 反 应 与 一 维 运 移 反
要控制过程 ，对于边界条件以及参数分布 比较 复杂 的问题可 以
进 行 唯 一 有 效 的计 算 。 数 值 模 拟 已经 成 为 定 量 解 决 地 浸 采 铀 问 题 的一 个 重 要 手段 。
对地浸采铀常用参数的认识及应用
对地浸采铀常用参数的认识及应用----问题和建议王海峰（核工业北京化工冶金研究院，北京 101149）摘要：在无规范和标准的情况下，由于对一些常用概念的理解存在偏差，试验和报告的编写中经常出现异议甚至错误，诸如浸出面积、有效厚度、液固比、渗透率等的计算和换算，这些参数的使用条件等问题尚需斟酌、推敲和改进。
研究认为，浸出面积计算的几何面积法易达成共识；厚度扩散法和系数法计算有效厚度应用广泛，易于对比；受众多因素影响的液固比不宜作为判断矿床浸出状况的参数；渗透率等参数在地浸采铀领域应用时应统一到渗透系数的概念上来。
关键词：浸出面积；有效厚度；液固比；渗透率中图分类号：TL212.12; P634.5 文献标志码：A文章编号：1000-8063（2015）SI-doi:10.13426/ki.yky.2015.SI.000在我国几十年的地浸采铀技术开发和应用中，造就了一批人才，推动了地浸采铀的技术进步，但也应注意到，由于不同工作者对地浸采铀常用参数的认识深度差异，经常在利用这些参数描述矿床地质、水文地质、浸出状态的报告中出现歧义或错误。
为更接近地浸采铀地下浸出的实际情况，将开采单元的几何面积以一定比例放大以代表浸出面积的作法在我国一度盛行。
但是，受准确获得浸出面积的技术限制和各矿床自然条件和浸出工艺的不同，至今无法精确地得出不同矿床不同阶段的浸出面积。
致使在计算中因面积放大比例各异，导致金属量计算出现误差。
在有效厚度计算上，我国通用扩散厚度法和系数法，但直接采用砂体厚度计算液固比的实例不乏列举，打破了相互比较的基础。
长期应用在我国地浸采铀领域的液固比概念，即便不存在计算偏差，因矿床自然条件和浸出工艺的差异，也无法作为判断矿床浸出状态的指标，这一点已被大量实例证实。
在我国地浸采铀领域，渗透率的引进来源于石油部门的测井和实验室岩矿渗透性能的测定。
在实际应用中如何认识渗透率的内涵，怎样换算成易建立起量的概念的渗透系数困扰一些技术人员，亟待规范和统一。
从梦想到现实——新疆地浸采铀前期开发回顾
使得 当年 钻探 ５ ０米 的计划 没能全 ０
部 完成（ 尚差 １ ０米） ５ 。 为了尽 快全面掌握地浸 采铀技
初步形成 １ ５吨 ／ 年的生产能力， 第二 年形成 ３ ０吨 ／ 年的生产能力 ， 第三年 形成 ５ ０吨 ／ 年的生产能力。 申请立项过程 中，为 了争取 时
术 ，新疆 矿冶局派 出刘德 元等 ６位
代 化产 铀 基 地 。
１８ ９ ６年 １ ，新疆矿 ｊ 局和 ２月 台 第 六研究所联 合向部 、 上报 了《 局 新 疆 原地浸 出采铀 工业试验 项 目建议
铀 工厂 ，我 又想起新疆地 浸采铀前 期开发的那段岁月。
书》 提 出了建设 地点 、 ， 试验 内容 、 技
术 经济 指标和建设 规模 （ 三个阶 分
同志参加六所举办的研 讨班 。同时 ， 并将 １ ８ ９ ８年 的 钻探工 程承 包给 了
一
上级拨 款 用在 钻孔等试 验 设施 上 ， 大家发扬一次创业 的精神 ，贯彻修
旧利废的原则 ，来 建设 自己的生 活 和工作设施 。 经过一年 时间的奋战 ， 队员们盖起 了近 ２ ０间的地窝子 。 盖 地 窝子用的檩条 、门窗等 全部是从
开 始 正式 起 步 。
积 极 争 取 立 项
１８ ９ ４年底 ， 我被核 工业部任命
为核 工业新疆矿冶局局长。当时， 新
支持。当时主持汇 报会 的 肖廷 楼副 局 长开玩笑地说 ：看来辛局 长搞铀 “ 的‘ 贼心 不死 ’ 经 与会人 员讨论确 。” 定 ，先在 云南 ３ １矿床进行地 浸扩 ８ 大试 验 ， 得一定 经验后 ， 考虑在 取 再 新疆开展 ：在新疆 先取部分砂 岩样 品 ，带到云南试验 现场进 行室 内分 析试验 。当时 ， 暗暗地 想 ： 我 新疆搞 地浸采铀是早晚的问题 。 回到新疆矿ｊ 局机 关后 ，我立 台
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原地浸出采铀（简称地浸采铀）是通过从地表钻孔注入溶浸 液人为改变矿层的地球化学环境，使矿石的有用组分溶解浸出， 通过抽液工程得到浸出液。再进行加工提炼以获得铀矿。由于地 浸采铀过程发生在地下，不能够直接观赏和检测。所以有必要进 行特殊的实验室研究和过程模拟。但是室内实验与野外矿区条 件存在一定差异，现场试验又面临着复杂的地质环境。相比之 下，数值模拟方式可以近似地同时考虑多个相互作用和若干主 要控制过程。对于边界条件以及参数分布比较复杂的问题可以 进行唯一有效的计算。数值模拟已经成为定量解决地浸采铀问 题的一个重要手段。
对地浸采铀结束后浸出液在地下水中的迁移进行了模拟。高柏 等［４】通过室内溶质迁移试验，运用ＰＨＲＥＥＱＣ进行了模拟计算。 对地浸过程中的溶质迁移规律进行了研究，在整个渗透途径中 划分出不同特征的浸出带。吕俊文等¨１利用Ｖｉｓｕａｌ ＭＯＤＦＬＯＷ 软件建立某铀矿山的三维数学模型，计算污染物浓度的分布．显 示了ＺＦｅ、Ｓ０４ｚ’和铀多年后分别迁移离开采区的距离。谭凯旋 等Ｉ ６】建立了新疆某地浸矿山的二维数值模型，在不同抽出速率 下．模拟预测了ｕ０２２＋和Ｓ０４２一在不同年份的浓度分布，得出抽出 速率与污染物浓度的关系。 ２．２组分形态以及浓度和影响浸出的因素分析 Ｂｏｍｍｅｒ和Ｓｃｈｅｃｈｔｅｌ【，】介绍了一种地浸采铀的计算机模型。 对影响原地浸出反应速率的因素及选择性氧化等进行了探讨。 Ｂｅｒｎｈａｒｄ等【８】运用ＥＱ３／６模拟研究了德国萨克森州３个不同铀 矿区地下水中Ｕ的化学形态，得出不同的地质化学环境下３种 不同的Ｕ络合物的特性。王树德和周泉［９ｊ利用化学平衡原理，建 立了组分存在形式计算的热力学数学描述并进行了求解，计算 某铀矿山含矿含水层的主要成分组分存在形式。彭丁茂等【Ｉ ｏ】研 究了新疆某地浸矿山溶浸液组分的数据，分析了溶浸液中各个 化学成分之间的相互关系，确定了溶浸液中化学成分的来源以 及反应的途径。高柏等ｆＩＩｌ以云南３８１砂岩铀矿钻孔岩心样品为 研究对象，模拟揭示了地浸过程巾溶质迁移的存在形式及各种 形式之间的转化关系，指出地浸生产中产品液铀主要以铀酰和 硫酸铀酰的形式存在。ｚ．Ｓｕｎ等通过对溶质运移和地球化学模拟 实验，揭示了在酸性地浸过程中铀迁移的特性和条件，指出铀的 形态和浓度与水文地球化学条件有关，并将浸出区细分为６个
ＥＱ３，６可进行与水溶液和水系统有关的溶解度计算和反应 路径计算。Ｖｉｓｕａｌ ＭＩＮＴＥＱ是一个化学平衡模拟软件。普遍用于 水中溶解离子形成以及矿物质沉淀与溶解、滴定、吸附、解析和 有机络合反应过程的模拟。ＷＡＴＥＱ４Ｆ广泛用于计算离子成分、 饱和指数以及氧化还原产物类型和氧化还原电位。ＰＨＲＥＥＱＣ用 于计算多种低温水文地球化学反应，能够计算物质形成种类与 饱和指数、模拟地球化学反演过程、计箅批反应与一维运移反 应，是一个加入了非确定项控制的水—岩作用模拟软件。Ｖｉｓｕａｌ ＭＯＤＦＬＯＷ即ＭＯＤＦＬＯＷ的可视化版本，是三维地下水流动和 污染物运移模拟实际应用的比较完整的模拟软件。ＧＭＳ为地下 水模拟系统。是一个综合性、功能强大的地下水模拟图形界面软 件，可进行水流模拟、溶质运移模拟、反应运移模拟，建立三维地 层实体，进行钻孔数据管理、二维（三维）地质统计等［Ｉ】。这些软 件用来分析解决不同的地浸问题，例如进行一些正向模拟计算 或反向模拟计算；模拟具有各种复杂边界条件的、非均质、各向 异性区域中的二维或三维、稳定或非稳定流，进行地下水动力学 分析。
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２．３地浸采铀方式及可行性研究 地浸采铀根据选择的溶浸剂化学性质的不同可分为两类： 酸法地浸和碱法地浸。美国在碱法地浸采铀生产技术与环境管 理方面都处于领先水平，地浸采铀大多数为碱法，并经历了铵 盐、钠盐和Ｃ０２ ３个地浸采铀阶段。碱法地浸采铀环境影响小、成 本低，但其浸出速率与铀回收率比不上酸法地浸。目前针对酸法 地浸和碱法地浸的不足，学者们又进行了中性（或弱酸碱性）浸 出研究。大部分地浸矿山使用碳酸氢盐（同时加入适量碳酸钠） 作为溶浸剂。该方法对地下水治理成本低、比较简单。 Ｎｇｕｙｅｎ等住】对碱法地浸采铀过程进行了简单的数学描述， 主要适用于两种低等级的沥青铀矿。李德平等【Ｉ，】从砂岩型铀矿 床地浸开发工艺着手，建立了计算模型，通过计算地浸指数可定 量地了解待开发矿床或块段的地浸开发适宜程度。分别对伊犁 盆地５１２模型铀矿床、５ｌｌ铀矿床及吐哈盆地十红滩铀矿床的地
２００３
１９（３）１８６—１９２
Ｉ
１４
弓尧地球化学摸式ＰＨＲＥ哪ｃ杠地嵌ｒ艺巾的应用…
Hale Waihona Puke 钠ｒ冶．２００７．２６（２】６７０１ ｔ１５］陶峰，孙占｛．史维艘ＰＨＨＥＥＱＣｌ２ ８枉藩浸利＆涮巾的 应用［Ｊ］铀Ｆ精２００７ ２６｛１）：１００－１０５ 』１６ Ｊ睐振．刘金解水—岩月Ｈ作用∞地球化学模拟研Ａ Ｊ１科 枉情报”＆＋＿经济，２００８，１８１ ２３】：１４４＿ｔ４６ ‘】７］Ｓｃｈｍｉｄｔ
区。
美国矿务局双城研究中心的Ｓｃｈｍｉｄｔ等…建立了碱法地浸
采铀地球化学动力学模型，该模型耦合了３个部分，即水文模 型、物质运移模型和氧化速率模型。Ｌｉｄｄｅｌｌ等【１１］利用Ｈ２０：一 Ｎ｝ｋＨＣ０２一（ＮＩ－Ｌ）：ＣＯ，溶液模拟沥青铀矿和方解石碱法地浸，通 过使用部分均衡模型，计算了矿物之间的转换、组分浓度以及孔 隙度。模拟的结果强调了矿物反应和溶液迁移耦合的重要性。谭 凯旋等州详细描述溶浸采矿中反应—输运耦合动力学、反应一 迁移一力学耦合动力学和生物化学—迁移耦合动力学。阙为民 等ｆ到耦合水动力学模型和化学反应动力学模型，建立铀浸出过 程的溶质运移模型，并将浸出区含矿含水层特性引入溶质运移 模型，建立了地球化学动力学模型。赵春虎等【２ｌｊ在我国某地浸矿 山采区弥散试验基础上，对采区进行三维有限差分数值模拟，耦 合了水动力场与溶质运移过程，并从地下水和水质方面进行了 模型拟合和校正，反演得出场区的水文地质参数，再现了试验过 程中含矿含水层水动力场的动态变化。 ２．５采场地下水修复 在地浸过程中，加入的溶浸液可能向矿区外的含水层弥散。 采矿结束后，含水层中可能还残留浸出液。这会对地下水造成一 定的污染，所以有必要对采场周围的地下水进行修复。美国在碱 法地浸采铀的地下水修复研究中已经有成功的例子，我国的酸 法地浸采铀地下水修复研究还处于探索阶段。 Ｈｉｌｌ｛纠等研究了用铵盐进行碱法采铀的地下水修复问题，建 立了数学模型模拟铵离子的交换吸附过程，确定了地下水中未 修复铵的迁移率。Ｏｓｉｅｎｓｋｙ｛圳等对怀俄明州的两个地浸井场进行 了地下水修复研究，建立了—个分析“随机游动”（Ｒａｎｄｏｍ Ｗａｌｋ） 的溶质运移模型。以此来模拟与井场抽注量有关的质量传输机
科技情报开发与经济
文章编号：１００５－６０３３（２０１ １）０９—０１７７—）４
ＳＣＩ－ＴＥＣＨ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ
２０１ １年第２１卷第９期
收稿日期：２０１ｌ—Ｏｌ一２５
原地浸出采铀数值模拟研究现状与发展
屈慧琼，曾 晟，刘华良
（南华大学核资源与核燃料工程学院，湖南衡阳，４２１００１）
采铀的可行性，利用ＰＨＲＥＥＱＣＩ计算矿区试验的尾液与当地淡 水混合稀释的效果，预测采用充Ｃ０２气体降低ｐＨ值的效果。通 过计算饱和指数和表观饱和指数．确定溶质水解沉淀的水文地 球化学条件的临界值，从而得到地浸方案。陈振和刘金辉ｆ１６】运用 ＰＨＲＥＥＱＩＣ对十红滩砂岩型铀矿床应用传统酸法和碱法浸铀的 可行性进行计算分析，得出酸法浸铀和碱法浸铀过程中不同矿 物饱和指数的变化曲线。 ２．４耦合模型研究
・基金项目：湖南省教育厅资助项目（１０ｃｌｌ３５）。
中浸出液的选择问题，以及预测当碳酸盐浓度、ｐＨ值或ＥｌＩ值改
１７７
万方数据
屈慧琼，曾置，刘华良原地浸出采铀数值模拟研究现状与发展
本刊Ｅ－－ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ
综述
变时溶质溶解度的变化。Ａｈｘａｎｄｅｒ Ｒｏｓｈａｌ和Ｄａｎ
Ｋｕｚｎｅｔｓｏｖ［，】
１数值模拟研究的内容和常用软件
１．１研究内容 地浸采铀是—个复杂的体系和过程，铀的浸出是在地下含 矿含水层中进行，涉及水—岩的相互作用，存在诸多地球化学反 应，同时受到水动力因索的影响。是一个典型的带有化学反应的 流动过程，因此对地浸过程的数值模拟要参照矿床具体的水文 地质条件，建立结合水动力学和化学动力学的溶质反应——输 运耦合模型。数值模拟主要包含铀在地浸各个阶段的化学形式 和各形式的转换关系、溶液中主要组分的反应浓度分布、计算铀 的生产量并预测未来的矿区铀含量、铀的浸出与时间空间的关 系、地球化学条件改变对铀浸出的影响、分析影响矿物浸出反应 速率的因素、反演钻孔布置以及反演获得场区水文地质参数、对 采区地下水进行环境修复等。 １．２常用的模拟软件 地浸采铀应用比较广泛的软件有：ＥＱ３／６，Ｖｉｓｕａｌ ｍＮＴＥＱ， ＷＡａＸＱ４Ｆ，ＰＨＲＥＥＱＣ，Ｖｉｓｕａｌ ＭＯＤＦＬＯＷ，ＧＭＳ。
１２
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ｖ
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Ｐｉｎｄｅｒ，Ｗ
ｓｌｔｕ
ｍｉｕｉｎｇ！Ｊ］Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｗ“ｏｇ
Ｎ…ｃ■
Ｓｃｉｖｎｅｅ，１９８３．３８（】Ｉ）：１８５５一１８６２
；１３：半镍｝觏连婵Ｉ鼓砂。目目Ｆ球地收地质ｒＺ性能综
音定精Ⅳ价指标——地＆桁＆的设汁与应用［Ｊ。目矿地质．
２国内外研究现状
２０世纪６０年代早期美国和前苏联都进行了地浸采铀试验 性研究，随后很多国家开展了地浸采矿工作。我国地浸采铀开始 于２０世纪７０年代，原核工业部和所属的第六研究所等单位进 行了试验，于８０年代后期掌握了酸法浸出工艺，现在我国已经 建立了多座地浸铀矿山。大量试验性研究为数值模拟分析提供 了数据依据。许多学者发表了论文和著作对地浸采铀数值模拟 技术进行了深入的研究。 ２．１预测溶质迁移 Ｔｗｅｅｔｏｎ等【２ｊ利用地球化学模式ＷＡＴＥＱＦ讨论了地浸过程