溶浸采鈾（礦）

第一章概述

1、溶浸采鈾的內(nèi)涵及分類

2、國內(nèi)外溶浸采鈾的發(fā)展及現(xiàn)狀

3、鈾礦物的特性及種類

4、溶浸采鈾相關(guān)名詞及專業(yè)術(shù)語1.1溶浸采鈾的內(nèi)涵溶浸采鈾是當今世界上最先進的一種鈾礦采冶新工藝。它是一種集采（礦）、選（礦）、冶（金）于一體的新型鈾礦開采方法。它涉及的學(xué)科多，包括水文、地質(zhì)、采礦、化工、分析、冶金、機電、自動化等。該新工藝具有強勁的競爭力和旺盛的生命力。其優(yōu)點突出：投資少、工藝簡單、生產(chǎn)成本低、投資見效快、資源利用率高和環(huán)境污染小等。1.2溶浸采礦法的分類由于溶浸采礦（鈾）是一種新工藝，所以對其稱謂沒有完全統(tǒng)一，根據(jù)其溶浸機理及地點因素可分為“溶解法”和“溶浸法”兩大類。溶解法：顧名思義，即在浸出過程中不改變物質(zhì)成分，只是通過簡單的物理溶解作用，將礦物溶解轉(zhuǎn)入液體而抽出地表。如巖鹽、芒硝（Na2SO4）、鉀堿等的開采。溶浸法（浸出法）：將含有化學(xué)試劑的溶浸液注入含礦層（或噴向礦堆），化學(xué)溶液與礦物充分接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（氧化、溶解等作用），從而將礦物溶解（在地下水中）進入溶液，將其抽出地表，然后加工處理成所需產(chǎn)品。溶浸采礦法

按其浸出機理和方法不同分為四種堆浸法地浸法原地破碎浸出法聯(lián)合浸礦法（1）堆浸法采用常規(guī)方法采出礦石，進行筑堆浸出金屬。堆浸法按其工藝特點又分為兩種：a.新筑堆浸出法——向露天排矸場或廢石直接噴淋浸出；b.筑堆浸出法——即要對礦石先進行筑堆，然后再噴淋浸出。筑堆浸出法又分為：地表堆浸法和井下堆浸法兩種。（2）原地浸出法（地浸）所謂原地浸出采鈾（礦），是指礦石處于天然埋藏條件，沒有經(jīng)過任何位移，而是通過注液鉆孔將配制好的溶浸液注入含礦層中，溶浸液與鈾礦物充分接觸，發(fā)生氧化、溶解作用，從而將固相鈾轉(zhuǎn)變?yōu)橐合噔檯R入含礦含水層中，經(jīng)抽液鉆孔抽致地表，進水冶廠處理成所需鈾產(chǎn)品。（3）原地破碎浸出法在露天或井下，利用補償空間采用爆破手段將礦體崩落、破碎至合適塊度，即形成自然礦堆，再對礦堆進行布液、噴淋、浸出，浸出的含鈾溶液經(jīng)集液系統(tǒng)收集后，送到水冶廠加工處理成鈾產(chǎn)品。（4）聯(lián)合浸礦法除用堆浸法以外的兩種或兩種以上的浸礦法（即地浸法和原地破碎浸出法）聯(lián)合開采一個礦塊的方法叫聯(lián)合浸礦法。2國內(nèi)外溶浸采鈾的發(fā)展史和現(xiàn)狀2.1國外60年代初，世界各國競相研究原地浸出采鈾技術(shù)，并獲得迅速發(fā)展，首先是美國和前蘇聯(lián)開始研究。美國1957年，美國一位學(xué)者提出用地浸法開采鈾礦床的想法，較系統(tǒng)地開展地浸采鈾試驗研究是20世紀60年代初；1961年，美國猶他州建筑公司和采礦公司（UtarConstructionandMiningCo.）首先在懷俄明州的一個鈾礦床用地浸法進行了半工業(yè)試驗，并于1963~1968年組織了小規(guī)模生產(chǎn)，月產(chǎn)U3O8達3.63t；1963~1970年，美國用地浸法生產(chǎn)U3O8達675t。1975年，已步入商業(yè)性生產(chǎn)階段。70年代后期，地浸采鈾在美國得克薩斯州、懷俄明州、科羅拉多州、新墨西哥州及內(nèi)布拉斯加州等地迅速發(fā)展。90年代后，地浸法已成為美國鈾業(yè)生產(chǎn)的主要手段，許多常規(guī)礦山不斷關(guān)停，轉(zhuǎn)入用地浸法開采。1993年，美國只剩下4座地浸礦山在生產(chǎn)，常規(guī)鈾礦山全部關(guān)停。其中：①核電公司的海蘭礦，生產(chǎn)U3O8340t;②Uranerz公司的克薩巴特礦生產(chǎn)U3O8281t;③Cogema公司的艾爾梅斯奎特礦生產(chǎn)U3O8181t;④Cogema公司的艾里加里克斯廷森礦生產(chǎn)U3O8181t。這4座礦山共生產(chǎn)983tU3O8，占美國年鈾總產(chǎn)量（1542t）的60%以上，其余鈾產(chǎn)量來自磷酸廠的副產(chǎn)品。1996年，地浸法生產(chǎn)的鈾產(chǎn)量已占美國年鈾總產(chǎn)量的93%（1739t/1967t）。獨聯(lián)體國家60年代初開始進行地浸采鈾試驗研究；70年代相繼進行工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。特別是哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦等加盟共和國，由于其具有極為豐富的適于用地浸法開采的砂巖鈾礦資源，并且具有良好的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件。因此，地浸采鈾技術(shù)發(fā)展相當快，獨聯(lián)體國家已成為全球的主要產(chǎn)鈾大國。1993年，哈薩克斯坦用地浸法生產(chǎn)U3O81500多t，占該國年鈾總產(chǎn)量的54%；烏茲別克斯坦用地浸法生產(chǎn)U3O81950t，占該國年鈾總產(chǎn)量的75%。烏茲別克斯坦下設(shè)5個礦務(wù)局：北方、南廣、中部、扎拉夫山和第五礦務(wù)局；3個水冶廠：1#水冶廠位于諾瓦依，2#水冶廠位于扎拉夫山，3#水冶廠位于烏丘庫杜克。諾瓦依是一個以鈾礦冶和黃金采冶為主的大型聯(lián)合企業(yè)，其年總產(chǎn)值占該國國民經(jīng)濟年總產(chǎn)值40%左右，烏丘庫杜克年產(chǎn)U3O81000多t。捷克斯洛伐克1967年開始進行地浸采鈾半工業(yè)試驗；1995年，地浸井場面積已達800萬㎡左右，日抽液量為12萬m3，1995年用地浸法生產(chǎn)U3O81000t左右；保加利亞70年代末開展地浸采鈾試驗。在該國南部的某砂巖鈾礦床用地浸法開采。滲透系數(shù)K=0.3~0.8m/d，U品位為0.02~0.07%，回收率達75%，1990年用地浸法生產(chǎn)的U占年總產(chǎn)量的70%，成本為常規(guī)法的1/2。其它國家巴基斯坦、澳大利亞、埃及，也都相繼進行了各種類型的地浸采鈾試驗研究，并收到了較好的效果。2.2我國原地浸出采鈾研究歷史及現(xiàn)狀我國原地浸出采鈾研究始于1969年，原核工業(yè)第六研究所是我國最早研究地浸采鈾技術(shù)的單位，經(jīng)過近20年的艱辛研究，終于在1986年獲得成功。廣東1969年在廣東河源縣砂巖鈾礦進行小型探索性試驗，施工7個鉆孔，建立了水冶設(shè)施，但由于抽液量太小，U濃度也只有10多mg/L，于1973年停止試驗。東北1978~1981年，原核六所王西文、丁桐森等人在黑龍江牡丹江501礦床開展地浸采鈾條件試驗，也是由于鉆孔抽量太小而中止試驗，但在試驗方法、裝置等方面積累了許多經(jīng)驗。云南1980年，原核工業(yè)第六研究所所長王西文從云南騰沖381礦床取回礦樣開始室內(nèi)實驗。1982年10月進行現(xiàn)場條件試驗，在原十一軍35101部隊化工廠的大力支持與配合下，試驗獲得成功。1987年1月通過部級鑒定，榮獲部科技進步一等獎。1991年后連續(xù)生產(chǎn)幾年，每年產(chǎn)U3O82~3t。新疆1987~1989年在新疆伊犁512礦床開展地浸采鈾條件試驗；1991年進行20t/a規(guī)模的半工業(yè)性試驗，1992年6月投產(chǎn)，當年生產(chǎn)U3O89t多，1993年產(chǎn)量達20t，1994年達40t；1995年進行50t/a工業(yè)試驗，當年生產(chǎn)U3O8100多t，建成了我國第一座地浸采鈾礦山。至今為止，每年U產(chǎn)量都保持在200t左右；511礦床1995年開始試驗，現(xiàn)年產(chǎn)U3O830t；1998年，在新疆吐魯番盆地開展條件試驗，但由于該礦床地質(zhì)條件復(fù)雜，環(huán)境惡劣，試驗進展緩慢，目前有所突破，準備建廠。展望由于溶浸采礦法在我國同樣具有旺盛的生命力，因此，目前我國鈾礦山常規(guī)開采法基本上都已停止，轉(zhuǎn)入用溶浸法開采。我國的新疆、內(nèi)蒙、黑龍江、云南等地都有適合于地浸法開采的鈾資源，所以，原地浸出采鈾技術(shù)在我國具有廣闊的前景。3鈾礦物的特性及種類

3.1鈾礦物的化學(xué)特性及分布形式鈾廣泛分布在地球的巖石和海水中，地殼中平均含量為4g/t，在海水中達3.3μg/L。鈾的化學(xué)活性好，能與很多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

鈾的價態(tài)鈾在自然界中一般認為有三價、四價、五價、六價四種價態(tài)，而較穩(wěn)定的只有四價鈾和六價鈾兩種。鈾的氧化物

鈾屬親氧元素，其氧化物較多，主要有UO2,U3O8,UO3。鈾酰離子及絡(luò)合物礦石中的鈾都是以鈾酰絡(luò)離子的形式轉(zhuǎn)入浸出液中。

3.2鈾在地殼中有三種存在形式形成鈾礦物

如內(nèi)生礦床中的晶質(zhì)鈾礦、瀝青鈾礦、沉積巖中的鈾石；呈吸附狀態(tài)存在

以鈾酰離子UO22+被有機質(zhì)、磷灰石、粘土等物理吸附或化學(xué)吸附，或以超顯微粒狀的鈾礦物混入礦物中。與非鈾礦物呈類質(zhì)同象存在

以U4+置換其中離子半徑大致相等的元素，如在獨居石、磷灰石、鈦酸鹽等礦物就有鈾的類質(zhì)同象存在。

3.3鈾礦物的種類

由于各礦床的成因不同，因此，鈾礦物的成份復(fù)雜的，種類也相當繁多。因此，只介紹幾種鈾礦物：①簡單氧化物類

a.鈾氧化物類：如瀝青鈾礦、鈾黑等；

b.鈾釷氧化物：如晶質(zhì)鈾礦、方釷石等；②復(fù)雜氧化物類如含鈾的鈦、鈮、鉭等稀土元素礦物，它們在高溫條件下形成；③氫氧化物類在酸性條件下，低價鈾被氧化成U6+；在堿性條件下，UO22+離子則形成次生鈾礦；④硅酸鹽類以鈾的硅酸鹽或硅酸鈾酰形成存在于氧化帶中；我國主要的鈾礦石有：瀝青鈾礦、鈾石、鈣鈦鈾礦、鈣鈾云母、銅鈾云母等。分為：氧化鈾礦（六價鈾）、原生鈾礦（四價鈾）、次生鈾礦（六價鈾）。溶浸采鈾的常用名詞及專業(yè)術(shù)語

溶浸采鈾在我國鈾礦冶是一種新工藝、新技術(shù)，人們對該技術(shù)中所涉及的一些名詞和專業(yè)術(shù)語叫法不一，容易造成誤解，為便于工作的開展和學(xué)術(shù)上的交流，現(xiàn)將溶浸采鈾中的名詞、術(shù)語解釋如下：①溶浸劑——用于溶解礦物的化學(xué)試劑，如：H2SO4、NaOH等。②溶浸液——由溶浸劑+氧化劑+水（或尾液）按一定比例配制而成的溶液，用于注入礦層，溶解礦物的液體。③浸出液——地浸中，溶浸液在礦層與礦物充分接觸后，將礦物由固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合喽鴧R入地下液中，經(jīng)抽液孔抽出地表，且富含鈾金屬的液體叫做浸出液；堆浸則時為淋浸下來的含鈾液體。

④淋洗劑——用于淋劑富含鈾的飽和樹脂的液體：H2SO4+NaCl+H2O；⑤沉淀劑——用于沉淀淋洗下來的金屬鈾的試劑：如NaOH；⑥滲透系數(shù)——指液體中的水在單位時間內(nèi)所流經(jīng)的距離：m/d；⑦單孔抽液量——單個鉆孔在單位時間里抽出的水量；⑧溶浸死角——在溶浸采礦中，溶浸液沒有流到（覆蓋）的礦體，叫做溶浸死角；⑨原巖礦孔隙度——孔隙體積占原礦巖體積的百分比即nu=（Q2-Qk

）/Q2×100%

式中：n