大流量、低濃度地浸采鈾浸出工藝試驗(yàn)

1、1大流量、低濃度地浸采鈾浸出工藝試驗(yàn)大流量、低濃度地浸采鈾浸出工藝試驗(yàn)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(chǎng)試驗(yàn)在我國(guó)首次探索大流量、低濃度浸出工藝，并對(duì)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(guó)學(xué)者提出地浸法開(kāi)采鈾礦床的想法，但是較為系統(tǒng)地開(kāi)展地浸采鈾試驗(yàn)研究始于20世紀(jì)60年代初[1]

2、。1961年，美國(guó)猶他州建筑和采礦公司首先在懷俄明州ShirlyBasin的一個(gè)鈾礦床采用酸法進(jìn)行了半工業(yè)試驗(yàn)，并于1963年至1968年間組織了小規(guī)模的生產(chǎn)，從而拉開(kāi)了地浸采鈾工業(yè)生產(chǎn)的序幕。在此時(shí)期，烏克蘭也同時(shí)開(kāi)展了地浸采鈾試驗(yàn)。地浸采鈾技術(shù)試驗(yàn)得到成功后，它的應(yīng)用便迅速在世界范圍內(nèi)擴(kuò)展，美國(guó)、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(kāi)發(fā)鈾礦床。我國(guó)也在上世紀(jì)70年代初開(kāi)展地浸采鈾試驗(yàn)。在這些國(guó)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(biāo)或多或少成為設(shè)計(jì)依據(jù)。本世紀(jì)初，烏茲別克斯坦專家來(lái)中國(guó)工作時(shí)，針對(duì)濃度低的某礦床，建議增大抽液量來(lái)彌補(bǔ)，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(guó)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(wú)確切的定義，但它畢竟是針對(duì)目前絕大多數(shù)地浸礦山生產(chǎn)時(shí)的抽液量和濃度指標(biāo)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(xué)成分及液固比等，都是影響地浸礦山經(jīng)濟(jì)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(guò)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(wú)論是實(shí)驗(yàn)室

5、試驗(yàn)還是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)均已證實(shí)，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(wú)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(shí)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(jì)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(dòng)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(shí)必須嚴(yán)格控制抽注平衡，確保動(dòng)水位不低于礦層。3.2工藝因素3.2.1過(guò)濾器直徑所謂工藝因素主要指地浸鉆孔設(shè)計(jì)和施工中所形成的，對(duì)鉆孔抽液量有影響的因素，諸如過(guò)濾器直徑、過(guò)濾器長(zhǎng)度、過(guò)濾器孔隙率等。對(duì)于抽液鉆孔，其過(guò)水面積也即過(guò)濾器過(guò)水面積。而過(guò)濾器過(guò)水面積等于其直徑、長(zhǎng)度和孔隙率的乘積。因此，過(guò)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(guò)濾器直徑是最直接的辦法之一。雖然鉆孔抽液量隨過(guò)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(dāng)鉆孔直徑增大到一定數(shù)值時(shí)，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(guò)濾器直徑與鉆孔涌水量的關(guān)系3.2.2過(guò)濾器長(zhǎng)度與過(guò)濾器直徑因子的功能相同，過(guò)濾器長(zhǎng)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(guò)濾器長(zhǎng)度增加而增大，但大到一定值時(shí)，抽液量不再增加，如圖2[3]。從圖中看出，當(dāng)過(guò)濾器長(zhǎng)度超過(guò)14m時(shí)，鉆孔涌水量增大梯度變緩，超過(guò)20m時(shí)趨于零。言外之