我国地浸采铀技术存在的问题

我国地浸采铀技术存在的问题
我国地浸采铀技术存在的问题

我国地浸采铀技术存在的问题

王海峰1肖作学2

(1核工业北京化工冶金研究院,北京 101149,2 新疆天山铀业有限公司739厂,新疆伊宁

835000)

摘要:地浸采铀已是我国主要的天然铀生产方法之一,多年的实践使我国在低渗透、低品位、高承压自涌水、地下水高矿化度砂岩型铀矿床的地浸开采方面的研究和开发处于世界领先地位。但必须认识到,在某些方面与世界先进国家的差距仍然存在。高效,高自动化操作的车载钻机仍属空白;可避免产生混浆段,消除浸出剂与非矿层沟通隐患的逆向注浆工艺无人问津;解决碱法矿山碳酸钙结垢的过滤器更换办法和逆向填砾方法尚未尝试;降低钻孔成本的薄壁套管得不到实践;较有潜力和实用性的压裂封堵建造人工隔水层和压裂增大矿层渗透性的技术无人探索;降低碱法矿山成本的氧气大型液态贮罐未使用;无配液池和集液池的矿山模式未敢触及;地下水污染治理工艺迟迟不能实施;地浸基础理论研究未能深入,矿山规模、整体形象和劳动生产率仍未改善。

关键词:地浸;采铀;技术;问题

1 前言

我国地浸采铀技术的研究和开发可追溯到上世纪70年代初,自那时起,地浸采铀技术获得了飞速发展,无论是科学研究、试验还是生产都取得了长足进步。地浸采铀已成为我国铀矿采冶的重要方法,地浸铀产量逐年增加。在30多年的科研与生产中,研究和开发了成井工艺、浸出液处理、井场监控、实验室试验、铀矿床地浸评价等一系列新技术。在开发新技术的同时,我国地浸生产企业还特别注重引进国外先进技术。在钻孔洗井工艺上,成功使用了脉冲洗井方法,获得良好的效果;在探测地下浸出剂渗流范围上,采用热测井方法,方便准确地掌握溶液流动方向;在浸出液过滤技术上使用管道过滤器,效果显著;在浸出工艺上,开展了碱法试验,并成功建成了碱法地浸矿山;在钻孔过滤器形式上广泛应用外骨架过滤器,同时探索射孔过滤器和裸孔过滤器;在浸出液提升方式上,潜水泵提升已是有条件的地方的首选;在浸出液处理工艺上成功应用密实移动床和饱和再吸附技术,提高了合格液铀浓度;在地浸采铀现场试验技术上多次采用两孔法和九点法,缩短了浸出时间,提高了试验数据的准确性。

但是,也应认识到,无论从地浸技术研究的深度和广度,还是从钻孔施工、成井工艺、矿山生产规模、矿石实验室试验、劳动生产率、基础理论研究、地下水治理等方面,都与国

外先进国家有一定的差距,钻孔施工技术有待改进和提高,实验室试验矿石样品的保存方法可望突破,薄壁套管的应用需要探索,液态氧和二氧化碳的使用应尝试,地下水治理技术的研究和应用应得到应有重视,基础理论研究期望加强。

2 钻孔成井工艺

2.1 钻孔施工

在30多年的地浸采铀研究、试验和生产中,我国钻孔施工速度始终未得到突破性提高。哈萨克斯坦、美国、澳大利亚等的地浸钻孔施工的速度是我国的几倍。在这些国家1台钻机一d平均进尺100m,包括安装在内,2d完成1个钻孔(150~200m)。而在我国一般情况下,200m深的孔需要7d完成,差距较大。这主要因钻机能力小所致(图1)。国外钻机能力很大(图2),且通过砾石层等苛刻岩层的能力强,故障率低,速度快,而且钻孔成本低。再则,国外钻机多为车载式,移动方便。

图1 我国地浸钻机施工图2 美国地浸矿山钻机搬家

但国外钻机投资很大,1台钻机的价格是我国地浸千米钻机的几倍甚至十几倍,这也是为什么我国钻孔施工队伍宁愿使用功效低的国产钻机的原因之一。同时,与国外相比我国地浸矿山规模小,钻孔施工量小,即便是在限定时间内工程量大,也是采用多台国产低效钻机,而不用国外高效钻机。另外,美国等使用的地浸钻机都为柴油发动机驱动,而我国使用的地浸钻机都为电力驱动,再转换为动力。

为推动我国地浸技术的发展和进步,有必要尝试使用效率高、能力大的钻机,并评价其成本和投资的可行性。

2.2 钻孔逆向注浆

地浸矿山主要是通过钻孔来实现生产,钻孔成井质量的好坏直接影响矿山产量与成本。为隔离各含水层,保护钻孔,在钻孔中下入套管后要对孔壁与套管之间的环形空间注水泥浆封孔。我国目前采用的注浆方法为正向注浆,即将水泥浆从上向下注入。这种方法最大弊端是产生混浆段,封孔质量得不到保证。美国地浸矿山广泛使用的是逆向注浆封孔技术,水泥浆从套管内注入,水泥浆经套管上预留的小孔进入孔壁与套管之间的环形空间,排挤掉泥浆,上升至地表。这种注浆方法避免了混浆段的产生。

我国自开展地浸采铀技术研究以来,钻孔施工中一直采用正向注浆方式。2000年起着手逆向注浆的现场试验[1],但目前为止,还未在生产中应用。对于这项关键的钻孔施工技术,需进一步研究。

2.3 钻孔套管切割

为更好地保证钻孔封孔注浆质量,美国在施工中钻孔钻穿矿层部位至终孔深度,然后全段下入套管,成井时整个井的深度内注浆。待水泥浆固结后,矿层段用切割刀具将套管和注浆水泥环一起切掉,形成裸孔过滤器或下入可更换式过滤器。这种方法可保证注浆水泥与套管和孔壁紧密黏结,利于封堵溶液在矿层上下非矿砂岩中的通道,较托盘式和分段注浆的填砾式更可靠。另一种过滤器形成方法是水力穿孔,即在成井时整个井的深度内下入套管,全段注浆,然后在矿层段用高压水穿透套管和管外固结的水泥,深入矿层,形成多孔型过滤器。

目前,在我国地浸采铀领域尚未开展套管和水泥环切割的成井技术以及水力穿孔技术的研究,最主要的原因是缺乏相应设备。虽然在地浸现场开展了射孔成井工艺探索,但采用的是聚能射孔弹,且效果不明显。我国无论是在地浸采铀试验还是生产阶段,普遍应用填砾式或托盘式钻孔,这种结构的钻孔,由于钻井泥浆的渗入,或多或少会影响矿层渗透性。

2.4 逆向填砾与过滤器的更换

套管内插入填砾管的逆向填砾法在美国普遍使用。这种填砾方法工艺过程类似于逆向注浆,填砾过程中砾石从底部向上运动,可保证过滤器周围砾量均匀,密实。

如图3所示,过滤器底端装有2个反向单向阀,在下过滤器前,在地表将填砾管安装好,填砾管要穿过2个单向阀。填砾时,用泵将水和砾石的混合物从填砾管上端注入到矿层位置,一般水和砾石混合物中砾石的质量含量在5%左右,填砾的流速约为1.83m/s。填砾结束后,将填砾管抽出,关闭过滤器下端的2个单向阀,保证过滤器底端既不能出水也不能进水。过滤器下部无沉砂管。

图3 逆向填砾示意图

过滤器是钻井的咽喉[2],如果被破坏或不能正常工作都将不同程度使井失去作用,甚至导致生产中断。在生产过程中,过滤器常发生的问题是堵塞。地浸矿山1个采区的生产一般需2~5a时间,下入井内的过滤器由于受许多因素的影响,有的可以持续到生产结束,而有的则不能保证在整个生产阶段完好无损。特别是在碱法地浸矿山,由于碳酸盐结垢会严重影响过滤器工作性能,使过滤器寿命大大缩短。实践表明,依靠洗孔方法不但影响生产,而且无法从根本上解决问题,而且,在钻孔成井时,还可能发生因注浆管插入过猛而损坏过滤器的事故,所以更换过滤器是唯一有效的途径,既节省资金又节省时间。美国地浸矿山采用的

可更换式过滤器如图4所示。

图4 可更换式过滤器

过滤器更换分破坏性更换和替换性更换。破坏性更换是在孔内下入切割刀具,将过滤器切割成碎片,然后用高压水冲至地表,再下入新过滤器。替换性更换是将已无法正常工作的过滤器从孔内提出,下入新过滤器。

我国尚未尝试逆向填砾法,而正向投砾管投砾或地表直接投砾的方法很难准确控制投砾量和投砾高度。2000年我国在地浸现场开展了可更换式过滤器的试验,取得了初步成功。可更换的过滤器是在叠圈过滤器的顶端接螺纹管,螺纹管上设有环扣,方便下入和取出过滤器。单纯过滤器更换较易实现,特别是对于裸孔结构的井,但是当井采用填砾式结构时,如果不采用逆向填砾方法,过滤器更换便无法实施。过滤器更换迄今为止尚未在生产中应用。我国目前正建设多个碱法地浸矿山,过滤器堵塞现象时有发生,因此,开展过滤器更换技术的研究有重要意义。

3 套管壁厚与套管连接

在地浸实践中,一味追求增加套管壁厚来增加拉力的作法存在一些问题。计算表明,无论是否考虑地下水浮力,壁厚6mm套管的安全系数都等于壁厚15mm套管的安全系数,并非壁厚15 mm的套管更保险。这是因为套管在下放过程中只承担套管本身自重,而无任何外来载荷。但是,同样材质的PVC套管,当长度200m时,壁厚6 mm套管比壁厚15 mm套管节省成本约1万元。

在美国地浸矿山中,薄壁管的使用已较广泛。在Smith Ranch地浸矿山所用套管直径127 mm,壁厚6.55 mm,每根长6 m。这种套管在Christensen和Crow Butte地浸矿山同样

也使用。

在我国,无论是现场试验还是生产绝大多数情况下使用的是厚壁套管,生产矿山全部使用厚壁套管。因此,要在国内开展薄壁套管的研究与应用首先需正确认识薄壁套管的优缺点,突破习惯势力的束缚,纠正长期以来靠增大套管壁厚来增加套管拉力的作法,开展必要的探索性试验。阻碍应用薄壁套管的另一个原因是注浆方式,我国的正向注入水泥浆方式不但保证不了注浆质量,增大套管的径向压力,而且套管外壁与孔壁的环形空间插入直径约40 mm 钢制注浆管,是否会伤害套管也值得商榷。

如果使用薄壁套管,则不可能采用丝扣连接方式。因此,胶结被广泛应用,几十年的实践证明,这种连接方法是完全可行的。在国内,套管连接均采用丝扣方式(图5),如果采用胶结(图6)就必须找到或研制出强度高、凝固时间短的粘合剂,这是能否应用薄壁套管的关键。

图5 我国套管丝扣连接图6 美国套管黏结过程

4 压裂封堵与压裂助渗

4.1 压裂建造人工隔水层

近些年,为拓宽地浸采铀技术的应用范围,对于如何将地浸采铀技术应用于低渗透砂岩开展了大量的研究和试验,但多年的试验仍然无法摆脱矿层渗透性低、钻孔抽注液量无法满足生产需要的困扰。为此,能否借鉴石油开采地层压裂技术增大铀矿层渗透性问题不至一次地被提出。

实际上,在地浸采铀中前苏联已经将压裂技术成功地应用在人工建造隔水层上。某矿床以面积计算20%的地段矿层下部无隔水层,面积130×190m。试验采用压裂方法注入防酸水泥,建造的隔水层面积24600m2。试验中施工压裂孔9个,呈方格布置,间距60m [3]。为检查压裂注入水泥的封堵效果,在该试验块段设置检查孔6个。经检查和实践得出,经压裂

注入的水泥波及半径为12.5~17.5m。人工建造隔水层后,抽注有效厚度由原来的25m减少到7m;注液量和抽浸量为原来的1/3;铀浓度是原来的3.25倍;酸化时间和开采时间是原来的0.67倍。实践证明,在地浸开采中通过压裂技术人工建造隔水层是完全可行的,可显著地改善地下浸出条件。

我国近年来在地浸生产和试验中曾遇到一些矿床含矿含水层厚度大,而矿层厚度小的矿床。对于这样的矿床,浸出过程不单浸出液铀浓度低,同时试剂耗量大。针对这种类型的矿床压裂封堵是值得一试的措施,但至今我国尚未在地浸采铀领域实施压裂封堵技术。为解决此类矿床的地浸开采问题,国内某地浸矿山已着手探索压裂封堵建造人工隔水层技术,方案正在制定之中。

4.2 压裂改变矿层渗透性

石油压裂助渗技术早在上世纪80年代前苏联已在地浸矿山进行试验,并获得较好的效果。1984年,为在凝灰粉砂岩中建造强渗透带改善地浸条件,某矿床采用水力压裂技术进行试验[6]。矿床渗透系数0.01m/d。压裂钻孔呈5点型布置,中心孔与4个对角孔间距15 m,中心孔揭露矿层中部, 2对对角孔分别揭露矿层上部和下部,目的是通过水力压裂建造3条水平延伸的裂缝。压裂使用水砂射孔器,压力17~22 MPa,流量8.3~8.8L/s,砂含量45~135g/L。压裂后注水效率提高4~9倍,抽水效率提高1~2倍。

近几年我国一直在低渗透砂岩铀矿床开展地浸采铀试验,虽然在钻孔施工和成井工艺上采取了多种措施,但因矿层渗透性太低,钻孔抽注效果始终不理想。这种矿床的存在为我们探索压裂增大矿层渗透性提供了试验条件。

5 液态氧的使用

氧气是普通的工业原材料,具有较强的氧化性能,而且,选择性好,无副作用,氧化效率高。因此,一些地浸矿山特别是碱法浸出地浸矿山多用氧气作为氧化剂。以氧气作为氧化剂成本低。据报道,采用氧的费用仅为采用过氧化氢费用的10%~20%。迄今为止,我国地浸领域以氧气作为氧化剂的研究已从实验室走向现场,但是采用液态氧作氧化剂的研究尚未开展。

二氧化碳大量被碱法地浸矿山所使用,通过二氧化碳有助于产生调节溶液pH值的碳酸氢根,既有利于金属铀的浸出又可抑制沉淀的发生。目前,我国碱法地浸矿山均使用二氧化碳。

为降低成本,减小劳动强度,美国碱法地浸矿山多半使用液态氧和二氧化碳。实践证明,使用液态氧和二氧化碳成本低,操作简单,劳动强度低,安全。我国在几个矿山的试验中均

采用钢瓶装的氧气(图7),故生产成本高,而且劳动强度大,大规模生产时难以承受。可喜的是我国某碱法地浸矿山已成功应用液态二氧化碳,受益匪浅,液态氧(图8)也在调研之中。

图7 我国氧气钢瓶使用状况图8 美国液态氧贮存塔我国碱法地浸从开始研究、试验、生产至今尚未探索液态氧的使用,主要受矿山邻近城镇工业基础的限制,不具备生产和提供液态氧的能力。当然,也缺乏这方面经验。但要发展碱法技术,扩大生产规模,开展采用液态氧气技术研究是十分必要的。

6 配液池和集液池的使用

另一项需突破的工艺是配液池和集液池,我国碱法试验现场和矿山都设计有配液池和集液池,与国外碱法矿山形成反差。事实上,我国某碱法试验中曾一度不设配液池和集液池,运行2年,效果很好。实践告诉我们,不设配液池和集液池是完全可行的,并非存在无法解决的问题。

坚持使用配液池和集液池一方面是传统习惯,另一方面是认为抽出的浸出液含有杂质和细颗粒有待过滤。但这绝不是无法取消配液池和集液池的理由,因美国碱法地浸矿山浸出液中同样含有细颗粒或化学堵塞物质,且所有矿山都能不设配液池和集液池,更何况过滤还可采用管道方式(国内矿山已经采用)。另外,一些人担心的各支管汇集主管时产生的冲突,在安装助力泵后也不存在。配液池和集液池的设置固然有其优点,但从投资、占地、环境保护和防止风沙进入出发,其缺点也是无法掩饰的。在某近饮用水系的矿山设计中,为监视泄露而不得不将集液池悬空建设,距地表0.9m左右;在风沙区的某矿山为防止风沙进入,集液池不得不全部封闭,困难显而易见。

总之,他人已应用几十年的工艺在技术上应无可非议。随国内碱法地浸矿山数量的增加,尝试无配液池和集液池的设计,应该是推动井场工艺革新的进步。

我国目前还未建设地浸浸出液吸附卫星厂,即分散吸附集中淋洗(图9)。在这方面不应局限在移动床,事实上国外固定床设卫星厂的例子不胜枚数。当离子吸附塔内树脂饱和后可用清水加压把树脂压出吸附塔进入移动式储存槽,然后送主厂淋洗。

图9 美国卫星厂饱和树脂汽车运输至中心厂淋洗

7 地浸基础理论研究

在地浸基础理论研究方面,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、浸出率与液固体积质量比的关系、浸出率与浸出剂消耗的关系、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;井型与井距的类型及适用条件;地下水水力坡度在井场抽注状态下的变化及对生产的影响;铀矿床地浸评价;水成铀矿床的特性及成因等等方面并出版过大量书籍。

我国在砂岩型铀矿床浸出特性、浸出理论、地下水动力学理论等方面的基础研究做得还很不够,有关地浸采铀过程中注入矿层的化学试剂与矿物和非矿物发生反应,反应的生成物及影响范围,地下水在抽注条件下动力学形态等多年来仅依靠推断,尚未确切掌握。特别是在一些工程的试验中,深深体会到由于基础理论研究跟不上对试验造成的影响。要开展地浸基础理论的研究,还需加强我国现有实验室的装备,充实岩矿研究的仪器与设备,完善模拟地下水流动状态的地下浸出动力学装置。

对地浸基础理论研究一直重视不够,而且忙于工程性的试验和生产,理论研究与现场实践结合的不够。另外,现场发现的问题,无法通过理论解决。因此,应加强地浸基础理论的研究与现场试验的统一协调,使试验中发生的现象、存在的问题得以从根本上解决,不再停留在推测上。

一些基础理论和工艺改进并非要求具有高深理论知识或装备良好的实验室,例如对于钻

孔使用投砾管和不使用投砾管的投砾效果差别完全可以在任何地方模拟试验,获得感性认识;地下浸出后铀与非铀矿物的状态变化可以从检查孔取样,通过岩矿分析得出准确结果,但是,这些工作我们一直重视不够,而诸如岩矿层中矿物成分和化学成分的含量对浸出的影响的量化;浸出液铀浓度的预测及与浸出剂浓度的关系;抽注条件下溶液波及的范围与抽注压力和流量的关系等,这些问题尚需深入探讨和研究。

8 矿山生产规模与管理

8.1 地浸矿山生产规模

与美国、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、捷克、澳大利亚这些地浸采铀生产国相比,我国地浸采铀矿山的生产规模偏小。2006年哈萨克斯坦Akdala地浸矿山产铀1000t、美国Highland-smitch地浸矿山产铀786t,Crow Butte地浸矿山产铀318t,澳大利亚Beverley 地浸矿山产铀699t,已关闭的捷克Straz地浸矿山产铀700t,均比我国地浸矿山规模大。由于规模小,在某种程度上限制了我们在地浸技术和生产管理技术的开发,造成成本高,劳动生产率低。

虽然近些年我国一直加大寻找可地浸砂岩型铀矿床的力度,但毕竟缺乏可建大型矿山的资源量。从目前情况分析,建成年产量超过500 t的地浸矿山条件还不具备。

8.2 劳动生产率

据报道,美国地浸铀矿山由于生产规模大,生产和管理人员少,人均劳动生产率已达到10t U3O8/人·a以上。但在国内,地浸矿山劳动生产率仅为1t U3O8/人·a,虽然井场和水冶厂实施计算机监测和控制减少了一些人员,但是劳动生产率仍然不高。这主要是由矿山规模小,部门繁杂,管理人员多所致。

8.3 地浸矿山整体形象

对于我国已建成的地浸矿山,在建设中对矿山整体形象注重不够,与国外先进国家有一定的差距。西方国家在矿山建设中比较注重矿山形象,井场集中控制室,管路、仪表、阀门排列整齐,进液与出液井场集中控制室管路分别漆不同的颜色,舒适、清晰。采区周围严格按环保要求,圈定不同的区域,重视保护人类与野生动物。我国地浸矿山在建设中也应在强调实用性的同时,考虑形象工程。

8.4 地浸专用设备

一些国家研制开发了地浸铀矿山快速高效的专用设备和装置,如潜水泵提升与下放设备、套管切割设备、射孔设备等,基本实现了地浸现代化,生产效率较高。

我国地浸铀矿山数量有限,规模不大,根本谈不上专用设备的研制与生产,不具备大规模生产的条件。从目前现状来看,社会上不可能有专门生产地浸专用设备的厂家,这方面与

国外先进国家相比差距较大。

9 地下水污染治理

地浸采铀与常规采冶方法相比,虽然没有对环境造成污染的尾矿坝和废石场,但是由于浸出剂的注入,使含矿含水层的地球学环境发生变化,浸出反应在地下进行,注入的浸出剂除了与铀矿物反应外,还会与造岩矿物发生反应,从而导致含矿含水层水质发生变化。因此,无论是酸法还是碱法浸出,都不同程度地污染地下水,这也是地浸采铀最致命的缺点。

美国在多年的地下水治理方面积累了丰富的经验,主要采用清除、反渗透和还原沉淀三种方法,配合深井注入,例如Zamzow和Lamprecht地浸工程,深井约2000m。目前美国各矿山地下水治理时,地下水的抽出处理量约为6个孔隙体积数。其中地下水清除:1~3个孔隙体积数,反渗透处理-再注入:1~5个孔隙体积数,尔后加H2S还原沉淀重金属,Christensen矿和Highland 矿都采用这种方法治理地下水。直到1987年底,在怀俄明州、得克萨斯州、克罗拉多州和新墨西哥州约有30家工业试验和小型试验的地浸采铀井场复原。美国核管理委员会收集了地下水复原的试验数据和有关信息,结果表明,地浸生产对环境没有严重影响,已经证实碱法浸出的地下水复原费用可以接受。

捷克地浸矿山Straz停产后即建造一个污水处理站,主要是通过蒸发方式来处理地下抽出的污染水。1996年6月开始试车,现仍在试运行中。

乌兹别克斯坦在南Букинай矿床1968年开始用地浸法开采,1975年资源回收率达到84%。为探索地浸矿山在开采后地下水中污染物迁移状况,对10号矿体进行监测。11年的监测证实,采区盐扩散面积减小到原来的56.4%,含盐类的总量减少到原盐量的28.1%。地浸采铀区地下的污水,经11年的自净,可将采区被污染的地下水恢复到一定的程度。

针对地下水治理工作我国对地浸矿山的采区进行了监测和治理试验研究,进行了室内和现场试验,研究了电渗析法处理污水技术。但因该方法耗电量太高,地浸矿山难以承受,因而尚未得到应用。随矿山开采的进行,不断有采区退役,更加国家对环境保护的要求日益严格,地浸矿山地下水治理必须列为日事日程。

10 结束语

虽然我国在研究和开发方面存在上述问题,但是,并非意味着我国地浸采铀技术各方面都落后于其它先进国家。相反,我国在低渗透砂岩型铀矿床的地浸开采、高矿化度地下水条件下的碱法浸出、井场和水冶厂生产自动控制、微生物浸出在地浸采铀中的应用、高承压自涌水条件下的注液和抽注平衡控制、低品位矿床的开发等方面的研究和实践完全处于世界先进水平。剖析我国存在问题的目的,正视在某些方面存在的差距,有利于我们有针对性地开

展工作。在条件允许时学习国外先进技术,提高研究水平和生产效率,使地浸技术在我国得到更快发展。

参考文献

[1]王海峰,我国地浸采铀新技术的研究与开发,中国核学会2001年学术年会,武汉,p448-450

[2]王海峰,原地浸出采铀技术的发展,第四届全国矿山采选技术进展报告会,2001年,张家界,p86-91

[3]Н.И.切斯诺科夫,强化地浸的方法,核工业第六研究所,1995,p126-138

The existing problems on in-situ leaching of uranium in China

Wang Haifeng1 Xiao Zuoxue2

(1 Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy, CNNC, Beijing 101149; 2 Plant 739,

Xinjiang Tainshan uranium industry, Ltd. Co., CNNC)

Abstract:It is the in-situ leaching that being one of the major ways to produce uranium in China, many years practice have made China being leading in the world at investigation and development on in-situ leaching of sandstone uranium deposit in poor permeability of uranium bearing aquifer, low grade, high water table of confining aquifer, high TDS of groundwater. It must, however, been know that the gaps still exist in a certain of technologies between China and the advanced countries. It is lack of high efficiency, high automatization wheel drilling rig; the upwards cement grouting which can avoid cement mixed with slurry and eliminate hidden trouble existing between lixiviant and non ore layer has not been touched; replace of drilling hole filter and the technology of upwards gravel filling to solve the problem of carbonate blocking have not been tested; thin wall PVC pipe of casing has not been practiced; building of impermeable layer by artificial pressured sealing and increasing permeability of ore bed have not been investigated; liquid oxygen tank which can reduce the cost of mining has not been used; a new form mine without lixiviant making pond and pregnant solution pound have not been built; restoration of polluted ground water has not been put in practice; study of fundament theory has not been deepened; the capacity, mine visualization and labor efficiency have not been

improved.

Keywords:in-situ leaching;uranium mining;problems;analysis

Reference

[1]Wang Haifeng, Investigation and development of in-situ leaching of uranium technology in China, Chinese nuclear society, Wuhan, 2001, p448-450

[2]Wang Haifeng, Development of in-situ leaching of uranium technology, The 4th meeting on technology of mining and ore processing in China, Zhang Jiajie, 2002,, p86-91

[3]Н.И.Cheskenov, the strengthening procedure of in-situ leaching, 1995,p126-138

科普1原地浸出采铀

原地浸出采铀技术 王海峰 ----什么是地浸采铀 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。

图2 美国Smith Ranch地浸矿山井场 ----地浸采铀工艺的实现 地浸采铀过程是一个与铀的自然沉积作用相反的过程。沉积成矿时,地层中的铀在富含氧的地表水或地下水的长期作用下被氧化,逐渐被淋滤出来,被地下水携带迁移。由于地层中还原性物质的作用,在迁移过程中,地下水中氧化能力逐渐减弱,溶解的铀被还原沉淀,从而产生铀的富集,形成矿石。地浸采铀过程正是要在铀富集的矿层部位,通过注入的化学试剂人为地改变其沉积成矿时的环境,使铀氧化、溶解,形成含铀溶液,通过抽液钻孔提升至地表。因此,利用地浸法开采金属矿床时,在地表得到的不是矿石,而是含金属离子的化学溶液。 ----地浸采铀应用条件及其特点 目前世界上已发现的铀矿床较多,其中,砂岩型铀矿资源占总储量的份额最大,约40%。我国已探明的砂岩型铀矿床占34%。目前,地浸采铀仅限于砂岩型铀矿床,且必须满足以下条件。 (1)矿层赋存在含水层内,地下水水位埋深不能太大(<200m); (2)矿层具有一定渗透性; (3)铀可以被化学试剂浸出来。 上述3点是采用地浸方法开采铀矿石的必要条件。地浸采铀方法与常规的地下和露天采矿方法相比,具有以下特点: (1)建设周期短,生产成本低,劳动强度小; (2)免除了竖井、斜井、平硐及巷道等地下工程,且无需建造尾矿库; (3)省掉了地表矿石分选、破碎、磨矿等工艺; (4)地表环境保护好,基本不破坏农田和山林,地表环境污染大为减轻; (5)全部地表作业,从根本上改变了生产人员的劳动和卫生条件; (6)可经济开采规模小、品位低的矿床; (7)仅能应用于具有一定渗透性的砂岩型铀矿床; (8)存在对地下水环境造成污染的问题,因此开采后需对地下水进行治理。 ----地下水污染治理

DNB和SRB治理地浸采铀矿山污染地下水的研究现状及展望

万方数据

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万方数据

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DNB和SRB治理地浸采铀矿山污染地下水的研究现状及展望 作者:张国奇, 胡鄂明, 丁德馨, 阳奕汉, 蒋小辉, 徐屹群, 王清良, ZHANG Guo-qi,HU E-ming, DING De-xin, YANG Yi-han, JIANG Xiao-hui, Xu Yi-qun, WANG Qing- liang 作者单位:张国奇,胡鄂明,丁德馨,王清良,ZHANG Guo-qi,HU E-ming,DING De-xin,WANG Qing- liang(南华大学铀矿冶生物技术国防重点学科实验室,湖南,衡阳,421001), 阳奕汉,蒋小辉 ,徐屹群,YANG Yi-han,JIANG Xiao-hui,Xu Yi-qun(中国核工业集团公司天山铀业有限公司 ,新疆,伊宁,835000) 刊名: 中国矿业 英文刊名:CHINA MINING MAGAZINE 年,卷(期):2009,18(11) 被引用次数:0次 参考文献(28条) 1.孙世荃中国核工业辐射流行病学研究 1994 2.董慧明反硝化细菌对硫酸盐还原菌的竞争抑制研究 2008(1) 3.沈耀良.王宝贞废水生物除磷工艺中聚磷菌的作用机制及运行控制要点 1995 4.McKenney D J.Drury CF.WangSW查看详情 2001 5.Yoshie S.Ogawa T.Makino H查看详情 2006 6.布坎南 R E.中国科学院微生物研究所.中国农业大学<伯杰细菌鉴定手册>审校组伯杰细菌鉴定手册 1984 7.陈皓文海洋硫酸盐还原菌及其活动的经济重要性 1998(4) 8.张小里.陈志昕.刘海洪环境因素对硫酸盐还原菌生长的影响 2000(4) 9.Postgate J.R The Sulphate-Reducing Bacteria 1984 10.崔高峰.许海洲启动条件对硫酸盐还原菌活性的影响 2000(4) 11.赵宇华SRB及其影响因子 1997(5) 12.俞敦义.彭芳明环境对SRB生产的影响 1996(2) 13.Philip Elliott.SantoRagusa.David Catcheside Growth of sulfate reducing bacteria under acidic conditions in an upflow anaerobic bioreactors as a treatment system for acid mine drainage 1998(12) 14.Tsukamoto T K.Killion H https://www.360docs.net/doc/6a5247272.html,ler G C Column experiments for microbiological treatment of acid mine drainage:low-Temperature,low-pH and matrix investigations 2004(6) 15.赵宇华.叶央芳.刘学东硫酸盐还原菌及其影响因子 1997(5) 16.苏冰琴.李亚新硫酸盐生物还原的影响因素 2006(5) 17.Liang Chen.Liu Ming-Y.Jean Le Gall Characterization of electron transfer proteins 1995 18.王玮.许武林硫酸盐还原菌的污染与防治方法 2000(5) 19.Renze TVan Houten.Look WHulshoff Pol.Gatze Lettinga Biological sulphate reduction using gas-lift reactor fed with Hydrogen and Carbon dioxide as energy and Carbon source 1994(5) 20.胡纪萃废水厌氧生物处理理论与技术 2003 21.刘建.孟运生.郑英用反硝化微生物脱除铀水冶工艺废水中的NO3- 2005(4) 22.林桂炽.黄玲珍不同碳源对冷轧不锈钢废水生物脱氮的影响研究 2007(1) 23.陈晓秦净化地浸残余溶液的微生物方法 1999(2) 24.澹爱丽硫酸盐还原菌治理酸法地浸采铀地下水污染的研究 2007 25.冯颖硫酸盐还原菌与Fe0协同处理含重金属酸性废水的研究 2004

溶浸-采矿

溶浸-采矿

溶浸采矿技术现状与发展趋势 姓名:汪惊奇学号:115514006 专业:采矿工程 摘要:阐述了我国金属矿产资源的三大特点:品位低、复杂难处理、中小型矿多,认为溶浸采矿技术能有效处理二次资源,提高资源综合利用率,缓解我国矿产资源紧缺的局面。主要介绍了废石堆浸、矿石堆浸、地下浸出三类溶浸采矿技术特点,并综述了溶浸技术在国内外铜、金、铀等矿山的应用情况,总结了强化溶浸过程的主要技术措施:浸矿微生物选育、强制通风、物理手段、表面活性剂、金属离子催化等,分析了目前溶浸采矿面临的四大技术问题:矿堆渗透性差、堆内溶液分布不均、堆内氧气浓度低、温度分布不均,并指出了溶浸技术在我国应用趋势及理论研究展望。 关键词:溶浸采矿;应用现状;强化技术;技术问题;发展趋势 我国矿产资源总量丰富,矿种较为齐全,但人均占有矿产资源量相对不足,铜、铁、铝等主要金属资源探明储量严重不足或短缺,我国矿产资源的显著特点是: (1)品位低。我国铁矿平均品位为33.5%,比世界平均品位低10%以上,澳大利亚、巴西等国一般在65%以上;锰矿平均品位22%,世界平均品位为48%;在全国已探明的铜资源中,平均地质品位只有0.87%,远低于智利等主要产铜国,其中品位大于2%的铜矿仅占总储量的6.4%,品位大于1%的铜矿占总储量的35.9%。 (2)复杂难处理。我国80%的有色矿床中都有共伴生元素,尤以铝、铜、铅、锌矿产为多。铜矿床中综合型共伴生矿占了72.8%,我国西部地区赋存丰富的复杂难选铜矿和含砷铜矿,铜金属量在几百万吨以上;金矿总储量中伴生金占28%;银总储量中伴生矿占60%;共伴生的汞、锑、钼则分别占到各自总储量的20%~33%,共生伴生矿因矿石组份复杂,造成选冶难度增加,加大建设投资和生产经营成本。 (3)中小型矿居多。超大型矿床少,中小型矿床多,利用成本高。迄今发现的铜矿900个矿产地,大型矿床占2.7%,中型矿床占8.9%,小型矿床多达到88.4%。在已探明的15000个矿床中,66%为小型,23%为中型,11%为大矿。此外,我国有色金属矿山在采、选过程中产生了大量的表外矿、

我国地浸采铀技术存在的问题

我国地浸采铀技术存在的问题 王海峰1肖作学2 (1核工业北京化工冶金研究院,北京 101149,2 新疆天山铀业有限公司739厂,新疆伊宁 835000) 摘要:地浸采铀已是我国主要的天然铀生产方法之一,多年的实践使我国在低渗透、低品位、高承压自涌水、地下水高矿化度砂岩型铀矿床的地浸开采方面的研究和开发处于世界领先地位。但必须认识到,在某些方面与世界先进国家的差距仍然存在。高效,高自动化操作的车载钻机仍属空白;可避免产生混浆段,消除浸出剂与非矿层沟通隐患的逆向注浆工艺无人问津;解决碱法矿山碳酸钙结垢的过滤器更换办法和逆向填砾方法尚未尝试;降低钻孔成本的薄壁套管得不到实践;较有潜力和实用性的压裂封堵建造人工隔水层和压裂增大矿层渗透性的技术无人探索;降低碱法矿山成本的氧气大型液态贮罐未使用;无配液池和集液池的矿山模式未敢触及;地下水污染治理工艺迟迟不能实施;地浸基础理论研究未能深入,矿山规模、整体形象和劳动生产率仍未改善。 关键词:地浸;采铀;技术;问题 1 前言 我国地浸采铀技术的研究和开发可追溯到上世纪70年代初,自那时起,地浸采铀技术获得了飞速发展,无论是科学研究、试验还是生产都取得了长足进步。地浸采铀已成为我国铀矿采冶的重要方法,地浸铀产量逐年增加。在30多年的科研与生产中,研究和开发了成井工艺、浸出液处理、井场监控、实验室试验、铀矿床地浸评价等一系列新技术。在开发新技术的同时,我国地浸生产企业还特别注重引进国外先进技术。在钻孔洗井工艺上,成功使用了脉冲洗井方法,获得良好的效果;在探测地下浸出剂渗流范围上,采用热测井方法,方便准确地掌握溶液流动方向;在浸出液过滤技术上使用管道过滤器,效果显著;在浸出工艺上,开展了碱法试验,并成功建成了碱法地浸矿山;在钻孔过滤器形式上广泛应用外骨架过滤器,同时探索射孔过滤器和裸孔过滤器;在浸出液提升方式上,潜水泵提升已是有条件的地方的首选;在浸出液处理工艺上成功应用密实移动床和饱和再吸附技术,提高了合格液铀浓度;在地浸采铀现场试验技术上多次采用两孔法和九点法,缩短了浸出时间,提高了试验数据的准确性。 但是,也应认识到,无论从地浸技术研究的深度和广度,还是从钻孔施工、成井工艺、矿山生产规模、矿石实验室试验、劳动生产率、基础理论研究、地下水治理等方面,都与国

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

溶浸采铀

一、名词解释 1、溶浸液——由溶浸剂+氧化剂+水(或尾液)按一定比例配制而成的溶液,用于注入矿层,溶解矿物的液体。 2、溶浸剂——用于溶解矿物的化学试剂。 3、氧化剂——氧化还原反应里得到电子或有电子对偏向的物质。 4、浸出液——溶浸液与矿物充分接触、反应后,将矿物由固相转变为液相进入溶液。 5、孔隙度——孔隙体积占原矿岩体积的百分比。 6、自然安息角——矿石在崩落过程中形成自然矿堆,自然坡面与水平面的夹角称为自然安息角。 7、松散矿岩的块度——组成松散体的固体矿石块的尺寸、形状和它各级矿石块所组成的百分比称为松散介质的块度。 8、扩散——具有浓度梯度的溶液中,发生物质由高浓度向低浓度转移,并达到逐步均匀的现象叫扩散。 9、比表面积——体系内矿岩块表面积之和与体系外表面积之比值。 10、溶浸角——用溶浸液向矿堆淋浸过程中,溶浸液所能湿润和到达矿石堆范围的边界线,该线与水平面的夹角称溶浸角。 11、液固比——矿浆中水溶液质量与固体物料质量的比值。 12、渣计浸出率 如果浸出前后原矿样和渣重量变化不大时, 式中:P t——渣计浸出率(%); C1——原矿铀品位(%); C2——浸出渣铀品位(%)。 如果浸出前后的重量变化较大时, 式中:Q1——原矿样干重量(); Q2——浸渣干重量()。 13、液计浸出率 式中:——液计浸出率(%); n——浸出级数;

——第n级浸出合格液铀浓度(g/L); ——第n级浸出合格液的体积(L); ——原矿石铀品位(%); ——原矿石干重量()。 14、堆置浸矿——对不在原地的矿石或废石堆直接布液进行浸出,并通过一定方式将合格浸出液提取成产品(对铀提取铀化学浓缩物),这就是堆置浸出。 15、制粒堆浸——往粉矿中加入适宜的粘结剂,使其形成较大颗粒,然后喷淋溶浸液进行浸出。 16、就地破碎浸矿——利用露天或井下碎胀补偿空间,通过爆破或地压手段将矿石就地进行破碎,然后进行淋浸,并通过集液系统将浸出液送往提取车间,制成合格产品。 17、原地浸出——矿石处于天然埋藏条件,没有经过任何位移,而是通过注液钻孔将配制好的溶浸液注入含矿层中,溶浸液与铀矿物充分接触,发生氧化、溶解作用,从而将固相铀转变为液相铀汇入含矿含水层液体中,经抽液钻孔抽至地表,进水冶厂处理成所需铀产品。 18、地浸溶浸死角——在溶浸采矿中,溶浸液没有流经到(覆盖)的矿体,叫做溶浸死角。 19、溶浸采铀——是当今世界上最先进的一种铀矿采冶新工艺。它是一种集采(矿)、选(矿)、冶(金)于一体的新型铀矿开采方法。 二、简答题 1、铀的浸出机理和步骤包括哪些? ○1外扩散过程——溶浸液从溶液主体(相对于矿石颗粒表面的液膜而言)经过液膜外面对流扩散和通过液膜内的分子扩散抵达颗粒表面;(溶浸液从液体到固体颗粒表面)○2内扩散过程——溶浸液从颗粒的外表面通过颗粒的毛细孔和裂隙以分子扩散到颗粒内表面;(溶浸液从固体颗粒外表面到内表面) ○3化学反应过程——扩散到内表面上的溶浸液与铀发生化学反应,同时生成反应生成物。此过程包括化学变化和相变化。(化学反应) ○4内扩散过程——生成物从颗粒的内表面扩散到外表面散过程。(浸出液从固体颗粒内表面到外表面) ○5外扩散——生成物从颗粒外表面扩散到溶液主体。 2、酸浸过程中影响化学反应速度的因素 酸浓度、氧化剂浓度、溶浸液流速、淋浸方法和浸矿制度、矿块尺寸、液-固界面面积、矿块本身和矿堆内部渗透性能等。 3、碱浸过程中影响化学反应速度的因素 溶浸液浓度、氧化剂、温度、矿石块度、矿石性能和结构等。 4、酸法浸出铀的化学过程 UO2+H2SO4UO2SO4 +H2O

科普5铀矿床的几种开采方法

铀矿床的几种开采方法 王海峰 铀矿床属于固体矿床,因此,其开采方法与黑色金属矿床、有色金属矿床、煤矿、化学矿床的开采方法基本相同。但是,由于铀矿本身具有的可浸性和天然的放射性,其开采方法又存在特殊性。铀矿床开采方法可归纳如下几种: 采用常规的井下或露天方法开采铀矿床时,在方法上与非铀固体矿床完全相同,可以采用空场法、充填法和崩落法。根据我国铀矿床的特点,井下矿山使用最多的为充填采矿法。 另外,溶浸采铀方法已占我国铀矿床开采的相当份额。这种方法充分利用铀的天然可浸性。溶浸采铀可分为原地浸出采铀、堆浸采铀和原地爆破浸出采铀三种方法。 原地浸出采铀简称地浸采铀,是在矿床天然产状条件下,通过从地表钻进至矿层的注液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。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。 堆浸采铀方法又分为地表堆浸采铀和地下堆浸采铀两种。地表堆浸采铀是通过常规的井下或露天方法将采出的矿石破碎至一定粒度,在地表筑起一定高度的梯形矿堆,通过布置在堆顶面的布液系统将化学试剂均匀地喷洒,化学试剂在渗滤过程中与铀矿物反应,形成的含铀溶液经底部集液系统收集,送水冶厂处理,得到最终产品。地下堆浸与地表堆浸不同之处是将矿堆建在井下。与常规采矿方法相比,堆浸采铀省去了磨矿工艺。 原地爆破浸出是通过爆破手段,将天然埋藏下的铀矿体原地破碎到一定块度,形成矿堆,再用化学试剂与矿堆接触并发生化学反应,有选择地浸出铀至溶液中,最终将含铀溶液收集并输送至水冶厂处理,得到铀产品的一种采矿方法。这种方法大大减少了矿石运输量和尾矿库的容积,有利于环境保护。

地浸采铀新工艺综述

第21卷收稿日期:2012-07-06 作者简介: 张飞凤(1962-),男,研究员级高级工程师,中核集团铀矿采冶重点科技专项总设计师,核工业北京地质研究院总工程师,E- mail :zhangff@https://www.360docs.net/doc/6a5247272.html, 。地浸采铀新工艺综述 张飞凤1,苏学斌2,邢拥国3,苏艳茹4 (1.核工业北京地质研究院,北京100029;2.核工业北京化工冶金研究院,北京101149; 3.新疆中核天山铀业有限公司,新疆伊宁835000; 4.中核集团地矿事业部,北京100013)摘要: 结合我国大量的疏松砂岩铀资源的特点,为了经济回收及利用铀资源,铀矿冶积极开发地浸采铀新工艺、新技术。近年来,我国在低渗透、低品位、高碳酸矿石、高矿化度地下水等复杂砂岩型铀矿床地浸开采技术取得了重要进展。本文重点总结和归纳了我国地浸采铀技术主要成果。 关键词:铀矿;地浸;新工艺 中图分类号:TD868文献标志码:A 文章编号:1004-4051(2012)zk-0009-04 New progresses on in-situ leaching of uranium deposit ZHANG Fei-feng 1,SU Xue-bin 2,XING Yong-guo 3,SU Yan-ru 4 (1.Beijing Research Institute of Uranium Geology,China National Nuclear Corporation,Beijing 100029,China; 2.Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy,China National Nuclear Corporation,Beijing 101149,China; 3.Tianshan Uranium Corporation ,China National Nuclear Corporation,Xinjiang 835000,China ; 4. Department of Geology and Mining,China National Nuclear Corporation,Beijing 100013,China ) Abstract:The main method to sandstone uranium mining is in-situ leaching (ISL).In recent years,the great progress have been made in in-situ leaching of complicated sandstone uranium deposits with low permeability,low grade,high carbonate ore or high mineralized underground water in China.This paper makes summary and conclusions on in-situ leaching of uranium combined with its characteristics in china. Key words:uranium deposit;in-situ leaching;new progresses. 1地浸采铀工艺简介 1.1工艺过程 “原地浸出采铀”简称“地浸”,是指矿石处于天 然埋藏状况下,没有经过任何位移,用溶浸液直接 从天然埋藏条件下的非均质矿石中选择性地浸出 有用组分的集采、冶于一体的新型铀矿开采方法; 地浸技术大大简化了传统矿冶工业系统的工艺过 程;采出来的不是矿石,而是含有用组分的溶液,这 种溶液称为浸出液,当其达到一定浓度就成为产品 溶液。原地浸出采铀工艺是将溶浸液通过注入钻 孔注到地下含矿层,与矿石反应形成含铀浸出液; 通过抽出钻孔将浸出液抽到地表并进行加工处理 的采铀工艺过程。地浸采铀工艺流程如图1所示。 图1地浸采铀工艺流程示意图原地浸出采铀由矿体浸出和浸出液处理两大部分组成,前者是用溶浸液使矿石中的铀从固相转移至液相,形成浸出液的过程;后者则是对浸出液进行处理,最终形成铀浓缩物产品的一系列化工单元操作过程。1.2地浸采铀的适应条件第21卷增刊 2012年8月中国矿业CHINA MINING MAGAZINE Vol.21,zk August 2012

哪些因素影响地浸采铀的矿层渗透

世界核地质科学 WorldNuclearGeoscience Vol.25,No.3Sep.2008 第25卷第3期2008年9月 [收稿日期]2007-10-11; [修回日期]2007-12-08 [作者简介]吉宏斌(1983—),男,山西大同人,硕士研究生,研究方向:溶浸水文地质。 E-mail:20084219840109x@163.com 影响地浸采铀的矿层渗透因素 吉宏斌,刘金辉,殷蓬勃 (东华理工大学,江西 抚州 344000) [摘要]通常认为砂岩型铀矿含矿层的渗透性是地浸开采技术是否可行的重要条件。因此,研究地浸采铀的可行性和提高砂岩型铀矿含矿层渗透性成为重点。系统探讨了影响砂岩型铀矿含矿层渗透性的主要因素,即:碳酸盐、黏土矿物、夹层、隔层、地下水矿化度等。这为进一步研究砂岩渗透性提供了依据,同时对地浸采铀的浸出率和资源回收率也有着重要的理论意义和实际价值。 [关键词]砂岩型铀矿;地浸采铀;渗透性;影响因素[中图分类号]P619.14;P641.2 [文献标识码]A [文章编号]1672-0636(2008)03-0180-03 Influencesofpermeabilitiesofore ̄bearinglayer onthein ̄situleachingofuranium JIHong ̄bin,LIUJin ̄hui,YINPeng ̄bo (EastChinaInstituteofTechnology,Fuzhou,Jiangxi344000,China) Abstract:Thepermeabilityofore ̄bearinglayerinsandstone ̄typeuraniumdepositisconsideredasthedecisiveconditionwhetherthein ̄situleachingtechnologyforuraniumdepositisfeasibleornot.Itisquitesignificanttostudythefeasibilityofin ̄situleachingforuraniumdepositsoastoimprovethepermeabilityofthesandstone ̄typeuraniumdeposit.Thepapersystematicallysummarizesthatthemajorfactorsinfluencingthepermeabilityofore ̄bearinglayer, i.e.carbonate, clayminerals, impermeablebed,intercalatedbed,gradeofsalinityofthegroundwater.Theresultsprovideatheoreticalbasisforthefurtherstudyonimprovingthepermeabilityofsandstone.Thisistheoreticallysignificantandpracticallyvaluabletoimprovetheleachingrateofuraniumandtherecoveryofresources. Keywords:sandstone ̄typeuraniumdeposit;in ̄situleaching;permeability;influencingfactors 原地浸出采铀技术始于20世纪60年代,70年代发展到集采、选、冶于一体的针对砂 岩型铀矿的开采方法,其工艺流程大体可概述为:溶浸液的选定→溶浸液注入到铀矿体→溶浸液与矿混合浸泡→抽浸出液→饱和树脂吸附铀→淋洗→沉淀→压滤干燥→产品 装运。含矿层的渗透性能是影响地浸采铀的关键指标,根据国内、外地浸采铀的生产和试验资料,可按以下5个参数对渗透系数k进行分类[1]:(1)渗透性极弱,k<0.1m/d,不宜采用地浸法;(2)渗透性弱,k=0.1~1.0m/d,可采用地浸法;(3)渗透性中强,k=1.0~5.0m/d,

地浸采铀技术科普知识

地浸采铀技术科普知识 地浸采铀(是原地浸出采铀的简称),是一种通过钻孔工程,借助化学试剂,从天然埋藏条件下把矿石中的铀溶解出来,而不使矿石产生位移的集采、冶于一体的铀矿开采方法。在整个采矿过程中,不需要开凿巷道或揭开覆盖层去采出和运输矿石,基本不破坏地貌和地表景观,全流程地表作业和控制。地浸采铀是一种安全、绿色、环保的铀矿采冶新工艺。 酸法地浸采铀过程见下图。 酸法地浸采铀过程形象图 根据配制浸出剂的酸碱度不同,井场浸出工艺分为酸法、碱法和中性浸出三种:(1)酸法地浸:工程上通常采用工业浓硫酸和双氧水 配制浸出剂,酸化后浸出液pH在1.5-2.5之间;溶液与矿石的化学 反应强烈,浸出率和浸出液铀浓度高,原材料消耗偏高,设备材料耐

腐蚀性要求高;矿石中碳酸盐矿物含量高的矿床不能用酸法浸出。(2)碱法地浸:工程上通常采用碳酸钠、碳酸氢钠或碳酸铵、碳酸氢铵等配制溶浸液,浸出液pH在9-10之间;因含矿层化学沉淀和结垢现象突出,钻孔产能低而被废弃。(3)中性地浸:工程上通常采用CO2和O2配制浸出剂,浸出液pH在6.5-8.0之间,溶液与矿石的化学反应温和,浸出率和浸出液铀浓度偏低,原材料消耗低;矿石中铀的浸出性能不好,含矿层地下水承压水头<100m,不能用中性浸出。 地浸采铀过程是一个与铀的自然沉积作用相反的过程,地浸开采应具备的基本条件包括:1)矿石具有一定的渗透性,一般要求渗透系数>0.1m/d;2)含矿层富水,且具有连续稳定的隔水顶、底板;3)矿石中铀的存在形式与赋存状态适宜于浸出。 我国于20世纪70年代初开始地浸采铀试验研究。经过几代地浸科研人的不懈努力,目前我国已掌握了酸法地浸、第三代天然铀生产的核心技术,成功实现了酸法浸出和CO2+O2浸出的工业化应用,建成了一定规模的地浸采铀生产矿山,多数工程技术经济指标接近或达到国外先进水平。

原地浸出采铀合理井型与井距研究

原地浸出采铀合理井型与井距研究 The research of reasonable well spacing and well pattern on in-situ leaching of uranium 苏 学 斌1,2 王海峰2 韩青涛2 Su xuebin W ang Haifeng Han qingtao (1.中国地质大学(北京),北京 100083;2.核工业北京化工冶金研究院,北京 101149) (1. China University of Geosciencs (Beijing ),Beijing 100083; 2.Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy,CNNC ,Beijing 101149) 摘要:选择合理的井网布置是原地浸出采铀研究重要内容。本文通过对矿体埋藏深度、矿石渗透性、矿体形态、矿石平米铀量、单孔抽液量及抽注液量比值等多种因素的分析, 提出了确定原地浸出采铀的井型与井距的原则。通过运用溶浸液运移的模拟和技术经济比较等方法,指出了选择合理井型时,应根据砂岩铀矿床的具体条件而选择与之相适应的井型;当确定了井型时,应选取吨金属成本较低或经济效益最大时的井距作为合理的井距。 关键词:原地浸出采铀 井型 井距 溶浸液运移 Abstract: It is important that the well pattern and well spacing are detemined reasonably during in-situ leaching mining of uranium.This paper analyzes various factors that inf luence the pattern and spacing of well, f or example: the depth of mineralization, the permeability of ore, the f orms of orebodies, uranium contents per square meter, the rate of pumping well and the ratio of the pumping to injecting, etc.. The reasonable principles of well pattern and well spacing are brought f orward: by the simulations of lixiviant transport models and the compares of technique economy, the appropriat e well patterns based on the actual conditions of the uranium deposits are pointed out; when reasonable well patterns are chosed, the reasonable well spacing may be detemined by the biggest economic benef its or the lower cost products. Key words: in-situ leaching of uranium; well pattern; well spacing; lixiviant transport; echnique economy 前言 原地浸出采铀是通过钻孔工程,借助化学试 剂,从天然埋藏条件下把矿石中的铀溶解出来的 集采、选、冶于一体的铀矿开采方法。由于原地 浸出采铀技术具有投资少、生产成本低,劳动强 度小等优点,因而该技术自20世纪70年代取得 成功以来,已引起了世界铀矿业界的极大关注。 井网布置包括井型与井距两个方面,在其研 究的过程中,一直存在矛盾问题:从矿床地质、 水文地质特点看,目前我国可地浸砂岩铀矿床渗 透性为0.1~1.0m/d ,该条件下应采用较小的井距 和多个注液孔的井型才能取1得较好的开采效果, 但因井距小导致投资较大,最终影响企业的经济效 作者简介:苏学斌(1968—),男,湖南常德人,研究员,长期从事地浸采铀工艺研究与设计,中国地质大学(北京)在读博士研究生。 图1 确定井型与井距方案框图 Fig.1 Sketch of studying on well pattern and well spacing

科普3什么叫地浸采铀

什么叫地浸采铀 王海峰 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注液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。浸出液处理厂内设有吸附塔、淋洗塔、沉淀槽、压滤机等设备。 地浸采铀仅限于砂岩型铀矿床,且矿层赋存在含水层内,地下水水位埋深不能太大(<200m);矿层具有一定渗透性;铀可以被化学试剂浸出来。这3点是采用地浸方法开采铀矿床的必要条件。浸采铀方法与常规的地下和露天采矿方法相比,建设周期短,生产成本低,劳动强度小;免除了地下工程,且无需建造尾矿库;省掉了地表矿石分选、破碎、磨矿等工艺;地表环境保护好,全部地表作业,从根本上改变了生产人员的劳动和卫生条件;可经济开采规模小、品位低的矿床;但地浸采铀方法仅能应用于具有一定渗透性的砂岩型铀矿床且存在对地下水环境造成污染的问题。

较为系统地开展地浸采铀试验研究始于20世纪60年代初,在美国和乌克兰同时展开,90年代成为世界天然铀生产的主要方法。目前,世界上拥有地浸生产矿山的国家有美国、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、澳大利亚、中国、巴基斯坦、俄罗斯、乌克兰等。地浸采铀产量占世界天然铀总产量逐年增加,2012已达45%。迄今为止,我国已有地浸采铀生产矿山5座,产量占我国天然铀总产量的27%。

溶浸采铀知识点汇总

练习题 一、名词解释 1 溶浸液; 2 浸矿剂; 3 氧化剂; 4浸出液; 5 孔隙度; 6 自然安息角; 7 松散矿岩的块度; 8扩散; 9 比表面积; 10 溶浸角; 11 液固比; 12液计浸出率; 13 渣计浸出率; 14 堆置浸矿; 15 制粒堆浸; 16 就地破碎浸矿; 17 原地浸出; 18 地浸溶浸死角; 19 溶浸采铀; 20 地下钻孔原地浸矿 二、简答题 1.铀的浸出机理和步骤包括哪些? 2.酸浸过程中影响化学反应速度的因素有哪些? 3.碱浸过程中影响化学反应速度的因素有哪些? 4.酸法浸出铀的化学过程是什么? 5.碱法浸出铀的化学过程是什么?

6.金银的浸出特点是什么? 7. 细菌浸矿原理有哪几种说法?简要回答。 8. 用于浸矿的细菌有哪些特征? 9. 细菌浸矿有什么意义? 10. 哪些因素影响细菌浸出效果? 11. 堆置浸矿的工艺过程特点是什么?与常规水冶相比,有哪些优点? 12. 何谓堆浸法?它分几类?分类原则及各类的主要技术内容有哪些?何谓浸前工作? 13. 国外堆浸技术发展有哪些特点? 14. 堆浸与常规采矿的关系是什么? 15. 筑堆浸出的基本工艺流程是什么? 16. 什么是制粒堆浸?其应用条件是什么? 17. 堆浸前期的试验研究内容有哪些?分别进行简单叙述。 18. 堆浸的技术控制指标有哪些? 19. 我国铀矿山堆浸技术控制指标有哪些? 20. 就地破碎浸矿法与堆浸法相比的特点有哪些? 21. 就地破碎法浸矿的工艺流程是什么? 22. 原地破碎的淋浸方法有哪些?分别进行简述。 23. 原地破碎浸矿法可划分为哪几个阶段? 24. 就地破碎浸矿法的关键技术有哪些?为什么? 25. 什么是就地破碎浸矿法?它与地表堆浸法和井下堆浸法有何异同点? 26. 地浸法有哪三大关键技术?它们在地浸法中的地位和作用是什么? 27. 地浸法的基本工艺流程是什么? 28. 地浸的适用范围有哪些? 29. 地浸法的优点有哪些? 30. 地浸法的缺点有哪些? 31. 地浸矿床条件的评价内容有哪些? 32. 地浸矿山生产矿量的保有标准有哪些? 33. 什么是地浸中的溶浸死角?怎样消除? 34. 地浸中浸出液的提升方式有哪些?并进行简单叙述。

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