大流量、低濃度地浸采鈾浸出工藝試驗

1、1大流量、低濃度地浸采鈾浸出工藝試驗大流量、低濃度地浸采鈾浸出工藝試驗王海峰（核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京101149）摘要摘要：討論了影響地浸采鈾浸出液鈾濃度和鉆孔抽液量的因素，結(jié)合現(xiàn)場試驗在我國首次探索大流量、低濃度浸出工藝，并對其可行性提出看法。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：大流量；低濃度；地浸采鈾；浸出工藝1大流量、低濃度浸出工藝的提出1957年美國學者提出地浸法開采鈾礦床的想法，但是較為系統(tǒng)地開展地浸采鈾試驗研究始于20世紀60年代初[1]

2、。1961年，美國猶他州建筑和采礦公司首先在懷俄明州ShirlyBasin的一個鈾礦床采用酸法進行了半工業(yè)試驗，并于1963年至1968年間組織了小規(guī)模的生產(chǎn)，從而拉開了地浸采鈾工業(yè)生產(chǎn)的序幕。在此時期，烏克蘭也同時開展了地浸采鈾試驗。地浸采鈾技術(shù)試驗得到成功后，它的應(yīng)用便迅速在世界范圍內(nèi)擴展，美國、捷克、保加利亞、哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦等都不同程度地應(yīng)用地浸采鈾技術(shù)開發(fā)鈾礦床。我國也在上世紀70年代初開展地浸采鈾試驗。在這些國家的地

3、浸礦山生產(chǎn)中，鉆孔抽液量一般在4m3h左右，浸出液鈾濃度在40mgL以上，這些指標或多或少成為設(shè)計依據(jù)。本世紀初，烏茲別克斯坦專家來中國工作時，針對濃度低的某礦床，建議增大抽液量來彌補，以保證單孔月產(chǎn)金屬量，即所謂大流量、低濃度的浸出工藝，這也是我國地浸工作者首次引入大流量、低濃度浸出工藝的概念。大流量、低濃度的浸出工藝雖然尚無確切的定義，但它畢竟是針對目前絕大多數(shù)地浸礦山生產(chǎn)時的抽液量和濃度指標提出的。因此，可以理解為抽液量在8m3h

4、以上，浸出液鈾濃度在40mgL以下。2流量與濃度概念的內(nèi)涵這里提及的流量是指鉆孔抽液量，濃度指浸出液鈾濃度。在地浸采鈾工程中，諸如浸出液鈾濃度、鉆孔抽液量、礦層滲透系數(shù)、井距、礦體埋藏深度、礦石品位與平米鈾量、礦石礦物成分和巖石化學成分及液固比等，都是影響地浸礦山經(jīng)濟效益的因素。鉆孔抽液量在自然條件上直接決定于礦層滲透系數(shù)，在工藝上與鉆孔結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)、過濾器性能有關(guān)。浸出液鈾濃度取決于礦石品位、平米鈾量、井距和浸出劑濃度。無論是實驗室

5、試驗還是現(xiàn)場試驗均已證實，礦石品位與浸出液鈾濃度成正比。平米鈾量概念中包括礦石品位，它是礦石品位、礦石密度和礦層厚度的乘積，是地浸采鈾的專有名詞。以礦層厚度作為惟一的因素決定浸出液鈾濃度的高低，目前尚無充分證據(jù)。只是在含礦含水層厚度相等的情況下，礦層厚度大，浸出液鈾濃度高，實質(zhì)上是礦層厚度與含礦含水層厚度的比值大。而礦石密度在平米鈾量計算中，以正因子形式出現(xiàn)，即礦石密度越大平米鈾量越高。但是，3波動大。特別是地下水水位埋深大、或地下水靜

6、水位與礦層頂部距離小的條件，生產(chǎn)時必須嚴格控制抽注平衡，確保動水位不低于礦層。3.2工藝因素3.2.1過濾器直徑所謂工藝因素主要指地浸鉆孔設(shè)計和施工中所形成的，對鉆孔抽液量有影響的因素，諸如過濾器直徑、過濾器長度、過濾器孔隙率等。對于抽液鉆孔，其過水面積也即過濾器過水面積。而過濾器過水面積等于其直徑、長度和孔隙率的乘積。因此，過濾器直徑的大小直接影響鉆孔抽液量。為增大抽液量，增大過濾器直徑是最直接的辦法之一。雖然鉆孔抽液量隨過濾器直徑的

7、增大而增加，但是，兩者之間并非呈線性關(guān)系，當鉆孔直徑增大到一定數(shù)值時，涌水量的增大梯度逐漸減少，如圖1所示[2]。鉆孔涌水量小，抽液量一定小。圖1過濾器直徑與鉆孔涌水量的關(guān)系3.2.2過濾器長度與過濾器直徑因子的功能相同，過濾器長度與鉆孔抽液量正相關(guān)，在一定水位降深的條件下，抽液量隨過濾器長度增加而增大，但大到一定值時，抽液量不再增加，如圖2[3]。從圖中看出，當過濾器長度超過14m時，鉆孔涌水量增大梯度變緩，超過20m時趨于零。言外之