砂岩型铀矿浸出研究进展

随着经济快速发展对能源需求的增加,当前我国南方硬岩型铀矿床开采量已经大不如前,砂岩型铀矿已成为天然铀供给的主力。砂岩型铀矿开采方式主要为原地浸出,按照溶浸剂的不同可以将其划分为酸法浸出、碱法浸出、中性浸出以及生物浸出等不同工艺。阐述了砂岩型铀矿的特点、总结了各种浸出方式的优点及应用条件、对浸出机理做了简要介绍,并对砂岩型铀矿开采的发展提出了展望。     

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。     

砂岩型铀矿地浸开发的地质保障—— 含矿含水层微观非均质性研究

随着当前国内砂岩型铀矿床的大规模开发,含矿含水层的非均质性对地浸采铀的影响逐步显现。针对砂岩型铀矿的矿层非均质性,应用岩心CT扫描、铸体薄片、SEM等分析手段,以国内两大典型砂岩型铀矿层为例,从定性和定量两个方面剖析了含矿层的矿物成分非均质性及对地浸采铀的影响。研究表明,二连盆地赛汉组下段含矿层适合酸法地浸,地层胶结弱,孔隙性、渗透性好,有利于地浸液在矿层充分运移。鄂尔多斯盆地直罗组矿层的空间主要以连通性较好的粒间孔隙为主,由于埋藏较深,矿层较赛汉组致密,地层渗透性差于赛汉组。最后,总结了微观实验方法带来的非均质性分析局限性,对宏观非均质性分析手段进行了展望。     

岩金地下开采技术进步与展望

改革开放２０多年来,岩金地下采矿技术不断进步,尤其是充填采矿法不断完善,各种技术经济指标不断提高,展望２１世纪岩金采矿技术,将面临更大的挑战。     

某砂铀矿地浸单元酸浸初期溶质运移与溶液渗流关系

采用水文化学分析及数值模拟方法,对新疆某砂岩铀矿地浸单元酸法地浸初期SO_4~(2-)、H~+、Ca~(2+)等主要溶质离子的运移与溶液渗流之间的关系进行了探讨。SO_4~(2-)前锋用时8d运移至抽孔,40d后抽、注液SO_4~(2-)浓度开始同幅变化,表明大部分溶液已渗流至抽孔,根据渗流模拟计算,在流向抽液孔的溶液中,最快的可在5~6d抵达,40d时83%的溶液抵达;H~+在水岩作用过程中被部分消耗,其前锋21d运移抽液孔,而由H~+溶蚀出来的Ca~(2+)、Mg~(2+)则与SO_4~(2-)同步运移;66d地浸流场达到H~+的补给与消耗平衡,表明绝大部分溶液已经达到抽液孔,而根据计算,这一比例已经达到94%。水文化学分析与水动力计算结果吻合。     

中国砂岩型铀矿勘探开发现状调研

以大量的国内外文献调研为基础,联系基础地质知识,对关于我国各盆地砂岩型铀矿的勘探开发现状等内容进行了系统梳理分析和总结.明确了我国各种类型砂岩型铀矿的成因类型;详细总结了当前我国的砂岩型铀矿在各个盆地的勘探及开发状况,认识当前我国在铀矿勘探开发工作中所面临的问题,并结合我国当前砂岩型铀矿工作中存在的问题及不足提出了几点...     

世界铀矿开采状况

·世界铀矿山产量的一半以上来自加拿大、澳大利亚和哈萨克斯坦。·增加的产量来自地浸矿山。·矿山产量在连续约10年的下降后，从1993年开始逐渐增长，目前可满足核电需求的64％。     

砂岩铀矿CO_2+O_2地浸初期流场模拟及水化学验证

以新疆某砂岩型铀矿床"六注两抽"的地浸单元为研究对象,采用数值模拟与水化学分析相结合的方法,对CO_2+O_2中性地浸初期流场形成进程及其与溶质运移的关系进行了研究。结果表明,在以抽孔和注孔连线为轴线的纺锤形地浸流场中,地浸溶液前锋用时15d抵达抽液孔。SO_4~(2-)和HCO_3~-浓度变化对地浸初期前锋溶液渗流的反应灵敏而精准,是判断CO_2+O_2中性地浸最初阶段溶液前锋运移理想的天然示踪剂。地浸初期Ca~(2+)、Mg~(2+)的碳酸盐都处于过饱和状态,其运移滞后于溶液渗流并与pH的变化密切同步。渗流模拟、水文地球化学模式计算结果以及实际水化学监测数据之间存在良好的互证性,这些方法的综合应用可使地浸流场分析更为客观和可靠。     

某铀矿地浸浸出液主要组分计算及其关系分析

应用地球化学模式PHREEQC计算某铀矿淡化少试剂地浸新工艺现场试验浸出液的主要组分铀、碳酸衍生物的存在形式和条件。结果表明,H_2CO_3、HCo_3~-和CO_3_~(2-)是碳酸衍生物在水中主要存在形式,UO_2(CO_2)_2~(2-)、UO_2(CO_3)_3~(4-)、UO_2CO_3为六价铀的主要存在形式。讨论了中性条件下主要组分各种存在形式之间的转换、出铀浓度与碳酸衍生物之间的关系,揭示了地浸过程中水岩作用机理。     

高碳酸盐型铀矿床微酸中性地浸采铀试验

某砂岩铀矿碳酸盐含量高,为避免常规酸法或碱法地浸的化学堵塞,开展了微酸中性地浸试验。以0.3g/L的硫酸溶液为溶浸剂,双氧水、氧气为氧化剂。浸出体系pH控制在6.1~6.7避免了碳酸钙沉淀;Ca~(2+)、SO_4~(2-)分别不超过900mg/L和2 100mg/L,硫酸钙沉淀得到有效控制。酸液与矿石碳酸盐反应可获得400~450mg/L的HCO_3~-作为浸铀剂,在双氧水氧化条件下可使浸出铀浓度达到24~31mg/L,改用300~350mg/L的氧气则使铀浓度进一步升高到48~62mg/L。与常规酸法和碱法工艺相比,微酸中性工艺更有利于在浸铀的同时对硫酸钙和碳酸钙沉淀进行有效控制。     

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。     

地浸采铀水岩作用数值模拟研究进展

砂岩型铀矿原地浸出已成为国内外铀资源开发的主要方式之一,在对地浸复杂水岩作用过程的研究中,数值模拟作为重要方法,被越来越广泛应用。详细介绍了数值模拟技术在地浸采铀的应用、成果及进展,并对存在的主要问题和地浸数值模拟研究的发展方向进行了分析。     

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。     

新疆洪海沟矿床酸法地浸采铀试验

洪海沟矿床是我国新疆千吨铀矿大基地的重要后备资源。为确立该矿床开发的适宜浸出工艺,在前期实验室研究基础上,开展了“四注一抽”规模的酸法地浸采铀试验。结果表明：该矿床微酸和低酸浸出均未达到预期浸出效果,采用3.0~4.0 g/L酸度酸化、7.0~7.5 g/L酸度浸出是适宜工艺;300 mg/L剂量的H2O2能加速铀的浸出,但受限于溶出的Fe含量较低,氧化剂效能受限;尽管矿床碳酸盐含量不高,但浸出液Ca2+、SO42-持续增加易形成石膏沉淀导致抽注流量下降,需要在后续生产中予以关注。     

砂岩型铀矿石无氧化剂碱法浸出特征

为研究无氧化剂条件下砂岩铀矿碱法溶浸水岩作用过程及铀浸出特征,在实验室开展了蒸馏水浸泡和无氧化剂碱法浸出试验。结果表明,无试剂的水岩作用盐离子综合体及水中天然溶氧作用,可使铀向水中弱迁移;无氧化剂碱法浸出铀迁移强度与HCO3-浓度正相关,HCO3-浓度700～900mg/L是对浸铀影响相对显著的区间;UO2(CO3)22-和UO2(CO3)34-是无试剂和碱法浸出溶解铀的主要存在形式,两者占比与HCO3-浓度和pH相关。缺少氧化作用的碱法浸铀强度较弱,液固比1.5∶1浸出40d铀回收率17.17%～22.37%,且浸出速度衰减较快,这与矿石中的铀以四价占优有关。尽管如此,在碱性地下水体系尤其是碱法地浸退役采区,长时间内铀的迁移仍不可忽视。     

黏土矿物在铀矿采冶及富铀环境治理过程中的作用

黏土矿物广泛存在于铀矿石中,具有层间离子交换容量大、层间电荷高、片层径厚比和比表面积大等特征,在整个铀生产过程中有不可忽视的影响。黏土矿物颗粒细小,遇水膨胀,会造成采冶系统的堵塞,对铀矿浸出产生不利影响。同时利用黏土矿物对各种金属离子、放射性金属、原油及有机质的强吸附作用,可对采铀过程造成的污染,包括铀元素的泄漏,以及其他重金属如铅、铜、镉污染进行治理。当前黏土矿物的利用主要集中在实验室研究层面,缺乏大规模应用。今后研究应用过程中,需要进一步探究铀矿浸出过程中黏土的产生机理,避免浸矿过程中大量黏土的生成,并扩大黏土在矿山环境修复方面的使用范围,在铀矿山环境修复过程中可以考虑有效利用地层中广泛存在的黏土矿物,对铀矿开采过程中造成的环境污染开展原位修复。     

某砂岩铀矿石CO_2+O_2柱浸试验

在实验室开展了某砂岩铀矿石CO_2+O_2浸出工艺的柱浸试验。当液固体积质量比达到5.20(mL/g)时,铀浸出率可达到67.05%;HCO_3~-浓度是影响铀浸出浓度的关键因素,保持HCO_3~-浓度不低于800mg/L时浸铀效果较理想;浸出中后期铀浓度随矿石中铀的消耗而降低;溶浸液与矿石中碳酸钙、黄铁矿相互作用导致浸出液中Ca~(2+)、SO_4~(2-)浓度升高,pH在6.6以上时方解石和白云石都处于过饱和状态,为避免发生沉淀,应将pH控制在6.6以下;试验中石膏虽未达到饱和,但地浸实践中应关注Ca~(2+)、SO_4~(2-)浓度持续升高趋势,避免发生石膏沉淀堵塞。