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。

在云南地浸采铀试验成功的基础上，1985年开展了新疆512矿床地浸采铀室内试验研究，1986～1990年完成了512矿床地浸采铀条件试验，1991～1993年进行了新疆512矿床地浸采铀半工业性试验；此外，还开展了云南382矿床、新疆511矿床等的地浸采铀试验。

第三阶段为工业试验和工业生产阶段（1995～）：1995年新疆512矿床地浸采铀国家重点工业性试验工程开始建设，1996年建成并投入运行，1998年工程顺利通过国家验收，主要工艺技术指标接近国际先进水平； 2000年新疆地浸二期扩建工程建成并投产；2002年511矿床地浸试验矿山建成。

2000年以来先后还开展了吐哈、松辽和鄂尔多斯等盆地的地浸采铀试验。

新疆地浸技术工业性应用的成功，标志着我国地浸采铀已实现从试验研究向工业生产的飞跃；地浸采铀成为我国铀矿采冶的重要方法。

2. 地浸铀矿山生产和试验研究状况[2]我国已建成并正在运行中的酸法地浸采铀工程3个，援建国外碱法地浸采铀工程2个。

建成了云南381试验矿山、新疆737地浸矿山和511矿山。

在30年的科研与生产中，我们不断地探索，初步形成了一套以地浸铀资源评价、钻孔结构与施工工艺、井型与井距的确定、抽注系统的优化、溶质运移监控和井场自动化控制、浸出液处理工艺技术等为主体的地浸采铀技术体系。

正是这些新技术与生产融合在一起，使我国地浸采铀生产蒸蒸日上。

2.1 矿床地浸开采地质和水文地质条件评价技术影响原地浸出采铀的矿床条件是多方面的，用单一的或某几个条件很难正确地评价，只有通过矿床地质、水文地质、浸出工艺和外部开发条件等的综合评价，才能对矿床地浸开采的技术经济可行性作出客观评价。

在总结多年地浸采铀试验研究和生产经验的基础上，研制开发了“铀矿床地浸开采评价专家系统”（ESILU）、“地浸铀矿资源经济评价数学模型和计算机系统软件”(EEISLU)，运用系统软件对影响地浸采铀产品成本的地质工艺因素作了敏感性分析和优化，对我国已探明的地浸铀矿资源进行了经济评价和分类。

此外，还根据矿山需要研制了“地浸工艺信息系统”（GTSILU），推动了我国地浸矿山现代化管理的进程。

2.2 地浸钻孔结构和施工工艺原地浸出采铀钻孔是地浸工艺系统的主要环节。

地浸开采时钻孔不仅是揭露矿层的唯一工程，溶浸液的注入与浸出液的抽出都是通过钻孔来实现的。

通过多年的研究，研制了地浸钻孔新型过滤器，改进和完善了填砾式钻孔结构和施工工艺，研发了逆向灌浆技术、可更换式过滤器技术等，使地浸钻孔结构和施工工艺技术水平进一步提高。

钻孔抽注液能力提高20～30%，钻孔成井合格率大于95%，钻井工程成本降低20%。

2.3 地浸采铀钻孔合理井网布置技术原地浸出采铀是通过在平面上按一定方式和间距布置的钻井井网来实现的，钻井的布置形式和间距（井网密度）就其作用来说相当于地浸法开采时矿床的开拓方式。

在一个新的矿床投入开发时，合理确定适合于矿床地质特点的开拓方式（井网布置）是科学开发可地浸砂岩铀矿床的重要内容。

通过研究建立了井型与井距的优化模型，确定了酸法地浸溶浸剂最佳浓度的选择及使用方法、地下水动力学优化浸出的方案；实现了浸出液浓度的有效预测，保证了地浸铀矿山的均衡生产。

2.4 地下浸出工艺技术溶浸液配方和使用方法是地浸采铀关键技术之一，针对我国砂岩铀矿资源的特点开展了酸法地浸和碱法地浸浸出工艺的研究，建成了我国第一个酸法地浸采铀矿山；碱法地浸主要关键技术已经突破。

与此同时，针对酸法和碱法浸出存在的不足，开展了中性(或弱碱性)浸出和低酸浸出工艺的探索性试验研究。

2.5 地下流体控制技术注入矿层的溶浸液要控制在一定的范围内，既不漏失又不被大量稀释，同时又要使控制范围内的所有矿石尽可能与溶浸液接触而不出现"溶浸死角"，由此所采取的一切技术措施统称溶浸范围控制。

通过多年的研究，掌握了地浸溶浸范围控制技术，开发了地浸溶浸范围和污染范围圈定的计算机模拟软件系统，并在新疆512等地浸工程中应用。

通过优化浸出地球化学环境和水动力学环境，做到溶浸液的合理分配，消除了溶浸死角，溶浸液覆盖率大于90%，提高资源回收率2～3%。

通过优化浸出地球化学环境和水动力学环境，进一步优化酸化方案和溶浸液配方与使用方法，降低酸耗10～15%。

2.6 浸出液回收工艺和设备浸出液处理工艺和设备如何适用地浸生产浓度低、流量大特点的需要是我国地浸采铀试验研究和生产中致力解决的问题，也是提高地浸铀矿山工艺与装备水平的形象工程。

地浸采铀技术的发展推动了浸出液处理工艺技术的创新，为了适合于地浸浸出液的处理，研发了密实移动床和大孔树脂、流态化沉淀和饱和再吸附工艺等，并在新疆地浸生产中应用，效果良好。

2.7 地下水污染的防治技术原地浸出采铀与常规采冶相比，环境保护和安防条件好，虽然没有对环境造成污染的尾矿坝和废石场，但是地浸开采同样存在着环境保护与治理方面的问题。

地浸矿山的环境保护与治理主要是地下水污染的防治。

地下水治理的方法通常有地下水抽除法、反渗透法、自然净化法、化学处理和细菌还原法。

针对新疆512矿床地浸开采的特点，开展了地下水治理的实验室膜处理试验和电渗析现场试验。

2.8 地浸井场自动控制系统的研制研制了新疆737地浸矿山井场生产自动监控系统，系统采用先进的自动调节手段和远程遥控功能；实用、经济而又完备的数据采集体系；友好的用户界面；形象、直观、动态的井场生产工艺流程图；准确、全面的历史数据记录、报表曲线打印输出及数据永久保存。

实现了对抽出井抽出量、注入井注入压力、注入量、注液总pH与Eh、压力、注液总量的自动监测；对集液总管pH、Eh、压力的自动监测，集液池、配液池液位显示与报警；对配液池自动配酸的监测与控制及对潜水泵启停控制与工作状态自动监测。

3. 可地浸砂岩铀资源概况砂岩型铀矿床是我国铀矿四大工业类型之一，在我国地浸采铀技术取得突破之前砂岩型铀矿床的找矿勘探和开采活动非常有限。

进入20世纪90年代后，伴随着我国地浸采铀技术的突破和工业应用，以及国外可地浸砂岩铀矿成矿理论与勘探技术的引进，可地浸砂岩型铀矿资源的找矿勘探和地浸开发得到了迅速发展，地勘部门对过去已发现的砂岩铀矿沉积盆地和铀矿点加大了勘探力度，取得了可喜的成果，提交了一批可地浸开发的工业储量。

根据地质部门多年地质勘查的结果，我国可地浸砂岩铀矿资源主要分布在北方地区，少数分布在滇西地区。

地质研究程度较高的盆地主要有新疆的伊犁盆地、吐哈盆地，内蒙的二连盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地、海拉尔盆地，云南的龙川江盆地等。

伊犁盆地是我国目前可地浸砂岩铀矿找矿勘探和地浸采铀最为活跃的地区。

吐哈盆地和鄂尔多斯盆地正在开展地浸采铀试验和攻关。

4. 地浸采铀技术研究和发展中存在的问题总体看来，我国酸法地浸采铀技术尚处于国外同类矿山90年代的水平，地浸矿山自动化程度和劳动生产率与国外相比还很低，地浸基础理论研究还很薄弱；碱法地浸采铀技术研究还处于起步阶段。

因此，我国地浸采铀技术研究和发展中还存在以下几个方面的问题：4.1 可地浸砂岩铀矿床地质-水文地质条件复杂我国已探明的可地浸砂岩铀矿资源的主要特点是各矿床地质水文地质条件各异，如新疆511矿床36号勘探线以西地下水位埋藏深、水头小；吐哈盆地十红滩矿床地下水矿化度高、Cl—和Ca2+浓度高；鄂尔多斯盆地东胜地区矿石碳酸盐含量较高、渗透性差和承压水头小等。

而且同一矿床不同块段地质-水文条件液也迥然不同（如层间氧化带型砂岩铀矿床的卷头矿体和翼部矿体），因此，为了合理利用我国可地浸砂岩铀矿资源，在进行地浸开采时必须针对各矿床的地质-水文地质特征，研究与之相适应的开采工艺。

4.2 已探明的可地浸砂岩铀资源少地浸采铀技术的研究最终要落实到可地浸砂岩铀矿床上。

开展地浸砂岩型铀矿找矿以来，真正落实为资源基地的只有伊犁盆地南缘，吐哈盆地经过近几年的努力，有希望落实为新的资源基地，鄂尔多斯盆地东胜地区的地质调查表明也很有希望成为新的资源基地。

近些年来，地勘部门已将勘探重点放在寻找可地浸砂岩铀矿床，但是一直未找到大型理想的可地浸砂岩铀矿床。

由于可地浸砂岩铀资源的缺乏，从另一方面，阻碍了地浸采铀技术的研究、开发和应用。

特别是对于碱法浸出，我们已基本掌握碱法浸出主要关键技术，但是因找不到理想的试验点，至今未在我国建成碱法地浸矿山。

因此建议地质勘探部门加大砂岩铀矿区域评价和勘探的力度，落实更多的可地浸砂岩铀矿资源，才能保证地浸采铀技术的可持续发展。

4.3 缺乏地浸采铀中试基地多年来的科研实践我们体会到，一些课题由于在矿山现场开展，在研究过程中有些想法和规划或多或少受到矿山生产的制约，无法完全按照开题计划完成。

解决这一矛盾的唯一途径是建设试验基地，这样一些想法及新技术的开发可先在试验基地开展，既能严格遵循课题研究者的意愿，又不影响矿山生产，新技术开发后再到矿山应用。