科普原地浸出采铀

原地浸出采铀技术

王海峰

----什么是地浸采铀

地浸是原地浸出的简称，也被称为“化学采矿”、“无井采矿”或“地质工艺采矿”。利用原地浸出的方法来开采铀矿床则称为“原地浸出采铀”，简称“地浸采铀”。

地浸采铀是在矿床天然产状条件下，通过从地表钻进至矿层的钻孔将配制好的化学试剂注入矿层，与矿物发生化学反应，溶解矿石中的铀，随后将含铀的溶液抽至地表，送进回收车间进行离子交换、淋洗、沉淀、压滤，干燥，最终得到合格产品，地浸工艺流程如图1所示。这种铀矿开采方法不移动矿石和围岩，将矿石的开采、选矿、水冶集于一体。

图1 地浸采铀工艺系统图

地浸采铀矿山分为井场和浸出液处理厂两大部分。井场包括一系列钻孔，集中控制室、泵房和管路系统，有的矿山还建有配液池和集液池、见图2。浸出液处理厂内设有吸附塔、淋洗塔、沉淀槽、压滤机等设备。

图2 美国Smith Ranch地浸矿山井场

----地浸采铀工艺的实现

地浸采铀过程是一个与铀的自然沉积作用相反的过程。沉积成矿时，地层中的铀在富含氧的地表水或地下水的长期作用下被氧化，逐渐被淋滤出来，被地下水携带迁移。由于地层中还原性物质的作用，在迁移过程中，地下水中氧化能力逐渐减弱，溶解的铀被还原沉淀，从而产生铀的富集，形成矿石。地浸采铀过程正是要在铀富集的矿层部位，通过注入的化学试剂人为地改变其沉积成矿时的环境，使铀氧化、溶解，形成含铀溶液，通过抽液钻孔提升至地表。因此，利用地浸法开采金属矿床时，在地表得到的不是矿石，而是含金属离子的化学溶液。

----地浸采铀应用条件及其特点

目前世界上已发现的铀矿床较多，其中，砂岩型铀矿资源占总储量的份额最大，约40%。我国已探明的砂岩型铀矿床占34%。目前，地浸采铀仅限于砂岩型铀矿床，且必须满足以下条件。

（1）矿层赋存在含水层内，地下水水位埋深不能太大（＜200m）；

（2）矿层具有一定渗透性；

（3）铀可以被化学试剂浸出来。

上述3点是采用地浸方法开采铀矿石的必要条件。地浸采铀方法与常规的地下和露天采矿方法相比，具有以

下特点：

（1）建设周期短，生产成本低，劳动强度小；

（2）免除了竖井、斜井、平硐及巷道等地下工程，且无需建造尾矿库；

（3）省掉了地表矿石分选、破碎、磨矿等工艺；

（4）地表环境保护好，基本不破坏农田和山林，地表环境污染大为减轻；

（5）全部地表作业，从根本上改变了生产人员的劳动和卫生条件；

（6）可经济开采规模小、品位低的矿床；

（7）仅能应用于具有一定渗透性的砂岩型铀矿床；

（8）存在对地下水环境造成污染的问题，因此开采后需对地下水进行治理。

----地下水污染治理

地浸采铀虽然具有地下和露天开采无法比拟的优点，无对环境造成污染的尾矿坝和废石场，但长期注入的化学试剂使含矿含水层的地球化学环境发生变化，注入的试剂除与铀矿物反应外，还会与非铀矿物发生反应，导致含矿含水层水质发生变化，造成地下水污染。因此，地浸开采后地下水治理便成为地浸采铀工艺的重要部分。

地下水治理方法很多，主要有地下水清除法、反渗透法、还原沉淀法等。清除法通过不断地抽出污染的地下水，让清洁水涌入取代污染的地下水，从而使污染区水质逐渐恢复的方法，抽出的污染水另行处理；反渗透法是将污染的地下水抽出至地表经反渗透装置进行净化处理，渗滤的清水重新注入井场；还原沉淀法是将强还原剂注入含水层，有效地还原和沉淀一些有害元素，尤其是重金属元素。