爆破作用对低渗砂岩铀矿增渗效果的影响

为探明不同因素对地浸效果的影响规律与机理,建立地浸采铀渗流模型,并用响应面法探究各因素对地浸效果影响的显著性。在此模型中,将具备高效流速的溶浸范围定为有效溶浸范围,通过有效溶浸范围和流量分析爆破范围、注采井压差和井距对地浸效果的影响。研究表明：利用爆破改善矿层渗透性可高效提升地浸效果;在较小爆破范围下增大抽注液井压差,地浸效果提升缓慢,在较大爆破范围中,提升效果较显著;随着井距的增大,有效溶浸范围呈先增后降趋势,流量则是呈逐渐降低趋势;抽注井压差对地浸具有良好的提升效果,流量随压差增大近似呈线性增长,有效溶浸范围根据不同井距具备不同的增长趋势。三种因素对流量的影响较为显著,爆破范围和井距比压差对地浸范围影响更显著,爆破范围和井距的相互作用相比于其他两种对流量的影响更为显著。     

鄂尔多斯某砂岩铀矿试验开采过程中地下水流场时空特征

砂岩型铀矿原地浸出过程中,需要向含矿含水层注入溶浸液,抽取含铀地下水,创造一个人工局部流场。该流场控制溶浸液迁移和溶浸范围,因此掌握地下水流场特征有利于地浸采铀井场工艺调控。以鄂尔多斯盆地某地浸铀矿山一个试验开采区为例,分析80口生产井工作8年的地下水流场的时空特征,得出以下结论：1）在研究区中,30个抽注单元抽液流量总体上约等于注液流量,抽注基本平衡。2）C8-1单元抽水能力最大,水位最低。研究区内水位在1 186~1 344 m,水流方向主要是由注水井流向相邻抽水井。3）C7-10单元抽井与左上角注井井距过大,造成抽注井之间出现溶浸死角。4）如果各抽注单元流量均衡,各抽注井距相差不大,抽注单元易形成流速适中的流场,溶浸死角较小;如果井场中各井抽或注流量差异大,易形成溶浸死角,且不合理的井距会增加溶浸死角的范围。     

“无试剂”地浸采铀浸出液吸附树脂及淋洗剂选择试验

某砂岩型铀矿床成功采用"无试剂"地浸开采,通过室内对比试验选择吸附树脂及淋洗剂。结果表明,选用201×7型强碱性阴离子交换树脂可作为该浸出液的吸附树脂,100g/L NaNO_3+5g/L Na_2CO_3作为上述饱和树脂的淋洗剂。     

某铀尾矿场附近稻田土壤对铀的吸附性能试验研究

研究了某铀尾矿场附近的稻田土壤对U(Ⅵ)的吸附性能,借助X射线衍射仪(XRD)对稻田土壤进行表征,考察了初始U(Ⅵ)质量浓度、固液质量体积比、溶液pH、吸附时间和温度等对稻田土壤吸附U(Ⅵ)的影响,分析了吸附反应动力学和热力学。结果表明:在溶液初始U(Ⅵ)质量浓度10 mg/L、固液质量体积比0.8 g/L、溶液pH=5.5、吸附时间120 min条件下,稻田土壤对U(Ⅵ)的吸附效果最佳,吸附量为8.3 mg/g;稻田土壤对U(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层化学吸附,吸附反应自发吸热,为不可逆熵增反应;吸附动力学更符合准二级动力学模型。     

高岭土对酸性水中铀的吸附试验

黏土矿物的吸附作用是铀矿酸法地浸体系铀的迁移影响因素之一。采用高岭土与pH 2.0、铀浓度55mg/L的酸性含铀溶液在17℃恒温条件下开展了不同液固比的吸附试验。结果表明,经与高岭土作用97.5h后,不同液固比条件下液相铀浓度依次降至0.06～48.76mg/L,铀浓度与液固比正相关。铀浓度下降不仅因吸附作用,铀的水解沉淀是重要原因、甚至是主要原因。液固比越小,溶液pH上升幅度越大,铀水解沉淀越显著,pH=2.8～2.9是溶解铀开始发生明显沉淀的临界值。酸性条件下高岭土对铀的吸附量较小,且主要发生在初期短时间内,吸附反应进行0.5h时不同液固比试验吸附量为44.8～57.04μg/g,随后出现解吸的现象,解吸平衡后的铀吸附量总体与液固比正相关。解吸过程的发生与溶解铀水解沉淀导致液相铀含量降低、高岭土分子结构和表面电荷变化、以及水化学组分变化等多因素综合影响有关。     

地浸采铀中过氧化氢氧化性能研究

以过氧化氢作为氧化剂溶浸新疆某砂岩型铀矿石,考察溶浸条件对铀浸出率的影响。结果表明,碳酸氢铵为溶浸剂时,过氧化氢可有效氧化浸出矿石中四价铀。铀浸出总量随着过氧化氢加入量的增加而增加。当溶解氧加入总量为600mg/L时,5回次溶浸的铀浸出总量为76.40%,能满足地浸采铀工艺要求。     

地浸采铀工艺分类方法的探讨

随着地浸技术的发展,一些新工艺很难简单地用传统的酸、碱分类方法进行界定,出现工艺归类与地浸实际工作状态不一致的现象,也造成了技术交流的不便。在综述目前主要地浸工艺及其铀迁移原理的基础上,对地浸采铀工艺分类方法进行了探讨,提出了分别以地浸工作液pH和浸出铀的迁移形式为依据的分类方法。     

某铀矿井场抽注液控制的数字化技术应用

在地浸采铀生产过程中,控制抽注液平衡和高效识别抽注液异常状态是保障浸出效能和井场的安全重要措施。以内蒙古某铀矿为例,介绍了该铀矿抽注液平衡联动控制与抽注液异常监测方面数字化技术的应用情况,探讨了应用数字化技术前后该铀矿山抽注液管控效能的变化。结果表明,应用数字化技术进行抽注液平衡控制能有效解决抽注液调控过程中人工控制所存在的劳动强度大、调控不及时和精度不足的问题;合理的模型设计能够高效识别抽注液异常状态。建立抽注液数字化管控体系有助于实现精益化管控、提升井场生产效能、降低安全风险。     

某高矿化度砂岩型铀矿地浸开采堵塞机理的研究

新疆某高矿化度地下水分布区砂岩型铀矿采用酸法和碱法地浸时易出现堵塞,采用地球化学模式PHREEQCI模拟和实验研究的方法对堵塞进行了探讨。结果表明,堵塞主要是因为地下水的矿化度(TDS)、Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-浓度过高,分别为8～12g/L、386.17～775.95 mg/L、250.83～377.21mg/L、2 036.47～2 436.08mg/L、108.66～527.55mg/L,方解石和石膏临近饱和状态;采用酸法和碱法地浸工艺分别会产生石膏和方解石沉淀而引起化学堵塞。该砂岩型铀矿适合采用稀释或水处理—弱碱性地浸工艺。     

模拟降雨条件下不同磷酸盐对土壤吸附铀的影响

以铀矿山尾矿库周边的土壤为研究对象,通过不同磷酸盐作用下的淋滤试验,研究土壤吸附放射性核素铀的机理,以及铀在土壤中迁移、转化的规律和赋存形态的影响。结果表明,随着淋滤时间的增加,因磷酸二氢根与羟基在土壤中发生交换解吸反应,体系中富含OH-,渗滤液pH均不断升高;土壤中添加磷酸盐后,渗沥液中铀浓度低于矿山废水排放标准,淋滤后土壤中铀含量随深度增加而降低,土壤中残渣态铀含量增加明显,表明磷酸盐可以在一定程度上固定土壤中的铀,其中磷酸二氢钾的效果最佳。FTIR分析得知,土壤中吸附铀的官能团主要有—OH、COO—、C—O和—NH2。     

某砂岩型铀矿CO2+O2地浸采铀试验

为探索CO2+O2地浸采铀工艺在西北某砂岩型铀矿床应用的技术可行性,开展了地浸采铀现场条件试验。试验表明,向矿层水中注加O2,浸出液残留的溶解氧含量明显增加,但浸出液c(U)未见明显升高;在矿层水中原始c(HCO3-)为300 mg/L的条件下,向矿层水中同时注加CO2+O2,浸出液中c(HCO3-)仅上升至300~350 mg/L,c(U)未见明显升高;补加NH4HCO3使浸出剂中c(HCO3-)达到1 000 mg/L时,浸出液的c(U)随c(HCO3-)上升呈直线上升态势,c(U)峰值达到31.5 mg/L,c(U)与c(HCO3-)相关系数达0.95,呈强正相关性。研究表明,该砂岩型铀矿仅采用CO2+O2进行浸出,不能获得满足地浸工业要求的c(U);通过补加NH4HCO3并保持浸出液中c(HCO3-)达到800 mg/L时,浸出液c(U)出现明显上涨（峰值31.5 mg/L,平均25 mg/L以上）。该矿床技术可行的浸出工艺为“CO2+O2+NH4HCO3”地浸。     

钱家店矿床分散低品位铀资源地浸工艺研究

内蒙古钱家店铀矿床具有多层矿、品位低、渗透性差、碳酸盐含量高、矿床规模大、分散小矿体多等特点,从而造成地浸开采时采区设计困难,经济性难以确定。经过对资源现状的研究,并借鉴近些年的开采经验认为,针对这类矿体首先应研究CO_2+O_2原地浸出工艺特点,总结浸出工艺的经济技术指标,提出最低可采品位和最低经济可采平米铀量。结果表明,采取上述措施后,分散状低品位矿体浸采效果良好,吨金属试剂消耗未随着矿体品位的降低而增加。     

基于渗流-化学-应力多场耦合的砂岩型铀矿CO2+O2地浸开采的数值模拟

为探明不同影响因素对CO2+O2地浸采铀效果的影响规律和影响机理，首先建立了适合CO2+O2地浸的渗流-化学-应力多场耦合数值模型，其次，结合实际现场工况，开展了注液速率、渗透率、O2配加浓度、HCO3－配加浓度和铀矿石平均品位对CO2+O2地浸采铀影响的数值模拟研究。研究表明：CO2+O2地浸过程中，抽液井铀浓度呈现“缓慢上升-快速上升-缓慢下降-趋于稳定”的阶段性变化趋势；矿层渗透率、铀矿石平均品位、O2配加浓度、HCO3－配加浓度与抽液井铀浓度呈现线性正相关关系，溶浸液的注入速率与抽液井铀浓度呈现线性负相关关系；CO2+O2地浸过程中应该选择初始渗透率大且铀品位高的矿层，同时应该适当加大O2和HCO3-的配加浓度，并控制好溶浸液注入速率，可实现铀资源的高效开采。本研究对CO2+O2地浸矿层的选择和地浸工艺的优化具有重要的指导意义。     

基于流固耦合作用的砂岩地浸采铀效果数值模拟分析

为探究低渗砂岩铀矿在不同因素下的产量变化情况,根据储层有效应力与渗流特性的关系,建立有效应力-渗流数值模型。通过日产水量分析流固耦合作用下储层的产量变化规律,并结合变异系数法分析注入压力、初始渗透率和井间距对产量的影响。研究表明：考虑流固耦合作用下的储层产量会更快进入稳定状态,产量更高;应力敏感性系数越大,有效应力减小对地层渗透率影响越明显。注入压力越大,地层有效应力减小区域下降幅度增大,使地层渗透率增大区域升高幅度增大,导致产量逐渐增多;流固耦合作用下产量随着初始渗透率增大而增多且增长速度较快;流固耦合作用下,随着井间距的增大,注采井间有效应力减小的影响减弱,注采井间渗透率增大趋势也在下降,导致产量逐渐降低。结合各因素变异系数变化可得,注入压力对产量效果影响更明显。本研究有助于建立完整的砂岩铀矿地浸采铀生产方案。     

某铀矿床淡化少试剂地浸关键技术及工艺参数研究

某铀矿床地下水矿化度高,在地浸时容易产生化学堵塞。在室内研究基础上,进行淡化少试剂现场浸出试验,得出该工艺的关键技术和最佳参数。结果表明,淡化技术、氧化技术、酸化技术、加助溶剂技术是本工艺的关键技术。最佳技术参数为:地下水矿化度小于4g/L、溶解氧浓度250³50mg/L、溶液pH小于6.9、HCO3-浓度600350mg/L、溶液pH小于6.9、HCO3-浓度600⁸00mg/L。     

某砂岩铀矿酸法地浸溶质运移与酸化进程分析

为分析某砂岩铀矿酸法地浸试验初期的酸化进程,对与地浸水岩作用密切相关的SO42-、H+、Ca2+、Mg2+、Fe2+和Fe3+等溶质离子运移特征进行了研究。结果表明,下注溶液最快8d抵达抽液孔,40d形成由注液控制的稳定渗流场;H+在水岩作用过程中被部分消耗,其运移羽前沿扩散至抽液孔的时间晚于SO42-离子13d,由H+溶蚀出来的Ca2+、Mg2+则与SO42-同步运移;66d地浸流场实现H+的补给与消耗平衡并形成稳定的浸铀化学场,但需进一步增加注液酸度以达到酸化要求。Fe2+、Fe3+的运移受H+的控制和氧化还原作用的影响,运移与H+基本同步。持续增高的SO42-导致大部分时间内硫酸钙处于过饱和状态,引起浸出液Ca2+浓度和抽液流量的下降。     

浸铀菌株选育及生理生化特征研究

为充分利用有限的菌液生产量进行地浸采铀生产,需开展地下原位植菌生物地浸技术研究,其关键技术之一是地浸中浸铀菌株的铁氧化活性是否能满足地下浸铀的要求。对采集于新疆某铀矿床岩心与地下水样品分离纯化得到的具有铁氧化活性的Acidithiobacillus ferriooxidans菌株(512SCK-Af-17),在20℃的低温环境和地浸尾液中铁氧化活性及其生理生化特征进行了系统研究。结果表明,经过连续培养和逐级驯化,菌株的铁氧化活性明显增强,可在20℃低温环境30h将体系内5g/L Fe~(2+)完全氧化;该菌种在Fe~(2+)浓度为3g/L,初始pH为1.8,温度30℃的尾液培养环境中最短生长周期为16h,且菌株在接种量20%,起始pH=1.8,Fe~(2+)浓度5～10g/L的培养环境中Fe~(2+)氧化速率最快。研究成果对砂岩型铀矿原位植菌生物地浸技术的应用提供了科学依据。