哪些因素影响地浸采铀的矿层渗透
世界核地质科学ＷｏｒｌｄＮｕｃｌｅａｒＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅＶｏｌ．２５，Ｎｏ．３Ｓｅｐ．２００８第２５卷第３期２００８年９月
［收稿日期］２００７－１０－１１；［修回日期］２００７－１２－０８［作者简介］吉宏斌（１９８３—），男，山西大同人，硕士研究生，研究方向：溶浸水文地质。Ｅ－ｍａｉｌ：２００８４２１９８４０１０９ｘ＠１６３．ｃｏｍ影响地浸采铀的矿层渗透因素
吉宏斌，刘金辉，殷蓬勃
（东华理工大学，江西抚州３４４０００）
［摘要］通常认为砂岩型铀矿含矿层的渗透性是地浸开采技术是否可行的重要条件。因此，研究地浸采铀的可行性和提高砂岩型铀矿含矿层渗透性成为重点。系统探讨了影响砂岩型铀矿含矿层渗透性的主要因素，即：碳酸盐、黏土矿物、夹层、隔层、地下水矿化度等。这为进一步研究砂岩渗透性提供了依据，同时对地浸采铀的浸出率和资源回收率也有着重要的理论意义和实际价值。［关键词］砂岩型铀矿；地浸采铀；渗透性；影响因素［中图分类号］Ｐ６１９．１４；Ｐ６４１．２［文献标识码］Ａ［文章编号］１６７２－０６３６（２００８）０３－０１８０－０３
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｏｒｅ￣ｂｅａｒｉｎｇｌａｙｅｒ
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｏｒｅ￣ｂｅａｒｉｎｇｌａｙｅｒｉｎｓａｎｄｓｔｏｎｅ￣ｔｙｐｅｕｒａｎｉｕｍｄｅｐｏｓｉｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓ
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ｉｓｑｕｉｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｉｎ￣ｓｉｔｕｌｅａｃｈｉｎｇｆｏｒｕｒａｎｉｕｍｄｅｐｏｓｉｔｓｏａｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｎｄｓｔｏｎｅ￣ｔｙｐｅｕｒａｎｉｕｍｄｅｐｏｓｉｔ；ｉｎ￣ｓｉｔｕｌｅａｃｈｉｎｇ；ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ
原地浸出采铀技术始于２０世纪６０年代，
７０年代发展到集采、选、冶于一体的针对砂
岩型铀矿的开采方法，其工艺流程大体可概
述为：溶浸液的选定→溶浸液注入到铀矿
体→溶浸液与矿混合浸泡→抽浸出液→饱和
树脂吸附铀→淋洗→沉淀→压滤干燥→产品装运。含矿层的渗透性能是影响地浸采铀的
关键指标，根据国内、外地浸采铀的生产和
试验资料，可按以下５个参数对渗透系数ｋ
进行分类［１］：（１）渗透性极弱，ｋ＜０．１ｍ／ｄ，不宜
采用地浸法；（２）渗透性弱，ｋ＝０．１～１．０ｍ／ｄ，
可采用地浸法；（３）渗透性中强，ｋ＝１．０～５．０ｍ／ｄ，第３期
最适合采用地浸法；（４）渗透性强，ｋ＝５．０～１０．０
ｍ／ｄ，地浸法亦可适用；（５）渗透性极强的，
ｋ＞１０．０ｍ／ｄ，溶浸液可能形成渠流，不适合采
用地浸法。但在我国西北地区，尤其是新疆、
内蒙古等地砂岩型铀矿含矿层的渗透性很低，
鄂尔多斯盆地北缘的砂岩型铀矿渗透系数甚
至低于０．１ｍ／ｄ，而且这样的铀矿床广泛存在。
所以对砂岩渗透性的影响因素进行系统研究，
在获得成果资料的基础上采取相应措施减轻
不利因素的影响，对低渗透性砂岩型铀矿的
地浸开采意义重大。
我国已探明的可地浸砂岩型铀矿床中，
绝大部分是低渗透砂岩型铀矿床，综合观察
分析可发现砂岩型铀矿床矿层结构十分复杂，
有的矿床矿层中含有黏土夹层或钙质胶结体
将矿层分割，导致浸出时水力学特征更加复
杂，不渗透的夹层占整个矿层２０％以上；有的
矿床矿体中黏土含量高，黏土质量分数达３０％
以上；还有的矿床矿层各向渗透性差异较大，
高品位矿石往往赋存于渗透性较差的岩层中，
并有钙质胶结层控矿和泥岩层控矿的现象。
综合以上情况，对地浸工艺中常见的影响含
矿层渗透性的因素详述如下。
１碳酸盐（ＣａＣＯ３）的影响
在地浸过程中经常会发生ＣａＣＯ３堵塞现
象。酸法地浸采铀，溶浸液在矿体孔隙介质
中渗透时，通常会产生气体堵塞和化学堵塞，
从而严重影响含矿层的渗透性能，降低含矿
层的渗透系数。气体堵塞通常是由于硫酸与ＣａＣＯ３反应在矿体孔隙空间中生成自由气体
（多为ＣＯ２），并充满孔隙的空间，造成气堵。
气堵严重影响岩石的渗透性，当气体充填达
到５０％的孔隙空间时，其渗透性下降到初始值
的１０％，即降低了９０％［２］；化学堵塞是硫酸溶
液与ＣａＣＯ３作用生成的石膏沉淀而引起的。
石膏堵塞孔隙空间的程度，取决于岩石中ＣａＣＯ３的含量。当ＣａＣＯ３的质量分数从０．２５％
增加到５％时，含矿层渗透系数要减少６０％［３］，
化学堵塞造成的岩石渗透性降低不可再恢复，
也是地浸工艺中值得重视的问题；石膏堵塞
的另一种表现形式为：在含矿岩石颗粒表面
上生成一层薄膜，造成孔隙自动闭合，这样，溶浸液无法向含矿岩石内部渗透，降低了含矿层的渗透性。
碱法地浸采铀是采用碳酸盐或碳酸氢盐
等作为溶浸剂。在碱法地浸中碳酸盐沉淀现
象主要发生在注液过程中。注液时，向溶浸
剂中补加碳酸氢铵或吸附尾液时因泵循环产
生空气搅动，溶液ｐＨ值会升高，此时碳酸
钙、碳酸镁被沉淀析出，对含矿层造成堵塞。
２含矿层周边的钙质透镜体的影响
含矿含水层中的碳酸盐对砂岩型铀矿床
的地浸开采影响较大，含矿含水层中碳酸盐
的产出特征大致可分为两类：致密钙质砂
（砾）岩（为高碳酸盐胶结）、疏松砂（砾）岩
（低碳酸盐类型）［４］。
大部分矿区砂体中不同程度地都有钙质
层产出，钙质层产出一般呈断续分布的串珠
状透镜体或不规则团块，致密坚硬，顺层理
发育，岩性包括各种粒度的砂砾岩。通常这
些钙质层在成矿砂体中形成隔层，且在隔层
中以钙质透镜体居多［５］，主体表现为可影响含
矿层渗透性，从达西定律角度来讲，是减小
了渗流断面。且其成分主要为碳酸盐，从而
消耗溶浸试剂，并影响溶浸液在矿床中的流
动，容易导致众多溶浸液无法迅速到达的死
角。对工业化规模开采和生产效率和效益产
生重大影响。
３黏土矿物的影响
灰色疏松、次疏松砂岩型铀矿床（体）的
特点是孔隙式胶结，填隙物非常少，填隙物
多为黏土，其次为碳酸盐。黏土矿物主要为
高岭石、伊利石、绿泥石、蒙脱石等，对不
同的铀矿床这些成分的含量有所不同。矿石
及围岩中的黏土含量的多少，以及黏土胶结
物成分的多少，在很大程度上都影响着砂岩
含矿层的渗透性。
以蒙脱石为主的黏土矿物，在黏土表面
容易发生离子置换作用，从而引起含矿层的
堵塞。由于一价金属离子置换出黏土颗粒晶
格中的两价阳离子，黏土颗粒膨胀，砂岩的
渗透性大为降低，降低５０％或５０％以上［６］。例
如，在酸法地浸过程中，当用硫酸做溶浸剂
时，大量进入溶液的Ｈ＋离子置换出黏土颗粒
扩散层中离子半径较小的Ｃａ２＋离子，促使黏吉宏斌，等：影响地浸采铀的矿层渗透因素１８１世界核地质科学第２５卷
核工业西北地质局．可地浸砂岩型铀矿找矿方法技术文献汇编［Ｇ］．西安：核工业西北地质局，１９９４．王海峰．原地浸出采铀技术与实践［Ｍ］．北京：原子能出版社，１９９８．别列茨基ВН，博加特科夫ЛК．地浸采铀手册［Ｍ］．衡阳：核工业第６研究所科技情报室，２００１．
乔海明，贾恒．西北７３８铀矿床碳酸盐产出特征及成因机制探讨［Ｊ］．华东地质学院学报（现名：东华理工大学学报），２００２，２５（２）：１２８—１３１．赵希刚，吴汉宁，柏冠军，等．砂岩型铀矿床含矿层中隔层、夹层物性特征识别［Ｊ］．铀矿地质，２００６，２２（１）：４４—４９．
姚益轩．新疆某矿床酸法地浸采铀现场试验［Ｊ］．铀矿冶，２００４，２３（３）：１１９—１２４．史维浚，孙占学．应用水文地球化学［Ｍ］．北京：原子能出版社，２００５．４４—４６．土膨胀并缩小孔隙空间，直接影响到砂岩的
渗透性，置换还可以间接地影响砂岩渗透性，
由于离子置换作用而进入溶液的钙离子与硫
酸根离子结合而引起不可逆的石膏堵塞。据
测算，增加２％的水黑云母、高岭石或者蒙脱
石，原始石英矿砂的渗透性相应地降低５８．３％
和９０％，而增加２０％的这些微粒，则渗透性相
应地降低９９／１００，４９９／５００和９９９／１０００［７］。
４夹层和隔层的物理性质
在层间氧化带型砂岩铀矿地浸开采过程
中，流体发挥着重要作用。含矿含水层作为
一个承压的流动单元，其中的隔层、夹层是
影响流体运动的主要因素之一。隔层即分割
流动单元或控制流体运动方向的非渗透层，
也称隔水层、遮挡层或阻挡层；夹层是指流
动单元内所分布的相对非渗流体，分布不稳
定、不连续，不能有效地阻止或控制储矿层
中液体的通过。
夹层一般为透镜状钙质岩层和泥岩，大
的夹层也可以形成局部隔水层。特别是钙质
砂岩在铀矿地浸过程中，对流体流动单元产
生较大的影响：（１）对流动单元流体流动产生
影响，改变流体的流动方向和流域以及波及
范围；（２）碳酸盐岩在酸法地浸开采中易形成
严重的气堵（ＣＯ２）和化学堵塞（ＣａＳＯ４），降低
渗透率。
隔、夹层的物性导致局部孔隙度、渗透
率降低，影响流体流动的流动方向和流域以
及波及范围，从而影响砂岩型铀矿含矿层的
渗透性。
５地下水矿化度的影响
按照独联体的标准，含矿含水层地下水
矿化度小于５ｇ／Ｌ的砂岩型铀矿床才可以被认
为是可地浸砂岩型铀矿床。地下水的溶解和
沉淀作用，可用地下水水化学研究中应用最
多的一个指标———饱和指数（ＳＩ）来判断。为了
研究地下水、天然水与矿物的平衡状态，帕
希思１９７２年提出不平衡指数，后人称其为饱
和指数，其计算公式如下［７］：
ＳＩ＝ｌｏｇ（Ｑ／Ｋ）
式中：Ｋ———平衡常数；Ｑ———水中离子活度
积。对各种景观地下水中碳酸盐不平衡指数
及其与矿化度的关系进行分析可知：碳酸钙
在矿化度较低的天然水中经常处于不平衡状
态，当矿化度大于０．６ｇ／Ｌ时，碳酸盐不平衡
指数将小于零，即，将发生碳酸盐沉淀，从
而降低含矿层的渗透性。
６结论
综上所述，可以推断出对低渗透性砂岩
型铀矿，碳酸盐、黏土矿物、夹层和隔层的
物性是影响砂岩渗透性的主要因素，其次地
下水矿化度对渗透性也有一定的影响。
碳酸盐在地浸工艺中主要以碳酸钙的
形式造成含矿层的堵塞，矿石及围岩中的
原地浸出采铀几个基本问题的探讨
第２５卷 第２期 ２００６年５月 铀矿 冶 ＵＲＡＮＩＵＭ ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＩ Ｉ ＵＲＧＹ Ｖｏ１．２５ ＮＯ．２ Ｍａｖ ２００６ 原地浸出采铀几个基本问题的探讨 阙为民 （１．天津大学化丁学院，天津３０００７２；２．核工业北京化工冶金研究院，北京１０１１４９） 摘要：地浸采铀是集采、选、冶于一体的新型绿色采冶方法，矿体的开拓和采准ｌＴ程是钻孔；地浸开采可划分为 开拓和回采２个阶段，对应提供开采的矿石工业储量分别为：开拓矿量和备采矿量；开采单位划分为矿区、采区 和开采单元。矿山均衡稳定生产主要取决于多个采区间生产的合理调配。 关键词：地浸采铀；二级矿量；开采顺序；均衡生产 中图分类号：ＴＬ ２１２．１２ 文献标识码：Ａ文章编号：１０００—８０６３（２００６）０２—００５７一Ｏ４ 引言 原地浸出开采是一种在天然埋藏条件下，通 过溶浸剂与矿物的化学反应选择性地溶解矿石中 的有用组分，而不使矿石产生位移的集采、冶于一 体的新型开采方法。它一改过去常规矿山的生产 模式，没有昂贵而繁重的井巷或剥离工程，也没有 矿石运输、选矿、破碎和尾矿坝建设等工序；被采 的是矿石，但采出的是含有有用组分的溶液，因 此，被认为是世界采矿史上的一次重大技术革命， 代表着人类所期待的未来采矿。原地浸出开采将 采、冶有机的结合在一起，具有工艺简单，基建投 资少、生产成本低、环境保护和安防条件好，资源 利用率高等优点，这一采矿新领域已受到世界采 矿业的普遍关注。目前原地浸出法已运用于铀、 金、铜、稀土等金属矿床的开采，应用最广泛的是 铀矿床的开采，称为原地浸出采铀 。原地浸出 开采作为一种非常规的采矿方法，在采矿的基本 问题上，既要遵循常规开采方法（地下开采和露天 开采）的一般理沦，而又有它的“特殊性”。在此， 根据常规开采的一般理论，结合原地浸出采铀的 实践，就地浸铀矿山建设和生产中的几个基本问 题进行讨论。 １ 开采单位 原地浸出采铀的开采单位通常划分为：矿区、 采区和开采单元。 １．Ｉ 矿区 在地浸开采的铀矿床中，有的铀矿床成为独 立的矿山企业，有的隶属于有关厂矿（或公司）。 划归独立矿山企业或有关厂矿（或公司）开采的地 浸铀矿床叫“矿区”，如新疆伊梨盆地Ｉ矿床、Ⅱ矿 床和Ⅳ矿床。 Ｉ．２ 采区 采区（俗称井场）是矿区的基本开采单位，需 用一套独立的生产设施对其进行开采 在设计和 生产中，根据矿床地质水文地质条件、开采技术 条件和开采工程布置等，常常将矿区划分为若干 个采区。在划分地浸开采采区时，要充分考虑各 块段矿石的渗透性，矿石中碳酸盐质量分数，矿体 埋藏深度，含矿含水层原始水位，矿块每ｍ 铀储 量大小等因素；要把存在显著差异的块段划分成 不同的采区。要尽可能使同一采区内矿石的渗透 系数、矿体厚度、矿石品位、矿石组成等条件基本 相同，以便使采区内各开采单元的工作状况大致 相同，这样既便于操作和管理，又可获得较高的资 源回收率和较好的经济效益。 １．３开采单元 开采单元是采区的一部分，是最小的开采单 位。原地浸出采铀是通过在平面上按一定方式和 间距布置的钻井井网来实现的，在地浸开采的采 区中，把一个抽出井所开采的范围称为开采单元， 由一个抽出井与周围若干个注入井组成。一个开 采单元的平面形状有正方形、矩形、三角形和六角 形等多种，每一种形式都各具独特的水动力学特 收稿日期：２００５—０６—０４ 作者简介：阙为民（１９６５一－），男，湖南安化人，研究员级高级工程师，从事地浸采铀研究工作，在职博十研究生。
新疆某铀矿床天然成因试剂地浸条件评价
第２６卷 第４期 ２００７年１１月 铀 矿 冶 ＵＲＡＮＩＵＭ ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｖｏ１．２６ ＮＯ．４ ＮＯＶ．２００７
新疆某铀矿床天然成因试剂地浸条件评价
苏学斌 ，刘乃忠 ，马新林。，韩青涛
（１．中国地质大学（北京），北京１０００８５；２．核工业北京化工冶金研究院，北京ｌＯ１１４９；３．中国核工业集团 公司金原铀业公司新疆子公司，新疆伊宁８３５０００）
摘要：在论述天然成因试剂地浸基本原理和适用条件的基础上，通过分析新疆某铀矿床的地质与水文地质条 件，提出了该矿床采用天然成因试剂地浸采铀的可能性。同时室内浸出试验结果表明：在空气预氧化和氧气作 氧化剂的条件下，用天然含矿含水层的地下水可以成功浸出矿石中的铀。 关键词：化学堵塞；天然成因试剂；地浸采铀 中图分类号：ＴＬ ２１２．１２ 文献标识码：Ａ文章编号：１０００—８０６３（２００７）０４—０１７４—０６
一一 源提供基础和依据。 刖置
天然成因试剂地浸工艺是在低酸地浸和弱碱
地浸基础上发展起来的一项新的地浸工艺。该工
艺在最小程度地改变地下水环境的条件下，能达 到有效浸出矿石中铀的目的，因而，该工艺对地下
水矿化度高、矿石渗透性低和钙质含量高等条件
复杂的砂岩性铀矿床有良好的浸出效果，具有试 剂消耗少、对地下水环境影响小、对仪器设备及材
料的腐蚀性小、浸出液铀浓度稳定、不破坏矿石的
天然渗透性等优点。该工艺已在乌兹别克斯坦国
得到了广泛的应用。 新疆某铀矿床（Ｎｏ ２）是我国近年来新发现
的疏松砂岩型铀矿床。因矿石中碳酸钙含量较
高，地下水矿化度高，地下水中Ｃａ 、Ｃ１一和
ＳＯ 等离子含量高等多种因素的影响，该矿床
在采用常规酸法和碱法进行地浸采铀试验时，出
现了含矿层化学堵塞严重、钻孔抽注液能力下降、
浸出液铀浓度低等问题。由于天然成因试剂地浸 工艺与常规酸碱法地浸相比具有独特的优点，因
此，该矿床有望通过采用天然成因试剂浸出工艺
东北某铀矿床地浸开采水文地质条件评价
第２７卷第５期 ２００６年５月 湖南科技学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖ０１．２７ Ｎ０．５ Ｍａｙ．２００６
东北某铀矿床地浸开采水文地质条件评价
刘江 苏学斌 姚益轩ｚ霍建党２杨勇
（１．南华大学建筑工程与资源环境学院，湖南衡阳４２１００１；２．核工业北京化工冶金研究院，北京１０１１４９）
摘要：矿床水文地质条件是决定一个矿床是否适宜地浸开采的最重要条件之一。在研究东北莱铀矿床区域水文地质每
件的基础上，进行了现场水文地质试验，进而对矿床水文地质条件做出了地浸开采评价。
关键词：铀矿床；地浸开采；水文地质试验
中图分类号：ＴＤ８７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－２２１９（２００６）０５—００８８—０４
引言
地漫采铀中涉及的矿床水文地质条件主要包括矿石渗透性、地下水位、含矿含水层厚度与矿层厚度之比、隔水顶底板连 续性等，它们是评价矿床能否采用地浸开采的关键 。东北某铀矿床是近年来发现的较大型砂岩铀矿床，为尽早开发该铀
矿，评价地浸开采的可行性和确定具体开采方案，现场进行了水文地质试验。
ｌ区域水文地质特征
１ １舍辞舍捧珐 含矿含水层岩性以灰白色细砂岩、中细砂岩为主，较疏松，透水性中偏低，平均渗透系数为０．１４ｍ／ｄ。含矿含水层厚度
一般大于１０ｍ，以１５￣３０ｍ最为普遍，平均厚度２４．５ｍ。
１．２矿石渗透性 含矿含水层沿垂向方向从上到下岩石颗粒逐渐变粗，至含水层下部，岩性多为含砾的砂岩。矿石按渗透性能可分为三类：
第１类，主要以中粗粒疏松砂岩为主，渗透系数大于０．５ｍ／ｄ；第Ⅱ类，主要以中纲、细砂岩为主，胶结较疏松，分选性好，
渗透系数在０．１～０．５ｍ／ｄ；第Ⅲ类，主要以粉细砂岩为主，岩石胶结好，致密，渗透系数小于０．１ｍ／ｄ。矿床铀矿化主要赋存
于第Ⅱ类岩石中，少部分赋存于第１、Ⅲ类岩石中。
第15章 地浸采铀
东华理工学院 应用水文地球化学 第十五章 地浸采铀 2004
1
1 第十五章 地浸采铀
第一节 地浸采铀的经济价值
地浸采铀与常规采矿相比，具有如下优点：（1）基建投资少，建设周期短，生产成本低，劳动强度小；（2）不必建造和管理尾矿堆及尾矿库；（3）环境保护好，基本不破坏农田和山林，环境污染大为减轻；（4）从根本上改变了生产人员的劳动和卫生保护条件；（5）使繁重的采矿工作“化学化”、“工厂化”、“全自动化”；（6）能充分利用资源，例如，对于那些规模小、埋藏深、品位低的矿体，采用常规开采时可能不经济，或技术上不可行，而采用地浸法却是经济可行的。
虽然地浸采铀具有以上优点，但是作为一种特殊的铀矿开采方法，它的应用有一定的局限性，因此也存在一些缺点：（l）只适用于具有一定地质、水文地质条件的矿床；（2）如果矿化不均匀，矿层各部位的矿石胶结程度和渗透性不均匀或矿石中部分有用成分难以浸出，这些都将影响开采的技术经济指标；（3）存在对地下水环境造成污染的问题，因此需要对地下水进行治理。
一、地浸产品成本
对生产天然铀而言，地浸产品成本一般要比用其它采冶方法生产的产品成本低30－50％以上。地浸产品成本低的主要原因是：地浸法避免了昂贵而繁重的井巷工程或剥离工程，不再有凿岩爆破工序，还没有矿石运输和破碎等工序，也不再建筑尾矿坝。
美国地浸产品成本为每磅U3O8 l2－17美元，其中包括资源费、土地费和污染治理费等，可谓全成本。前苏联乌兹别克1991年地浸产品成本为每公斤天然铀（以黄饼形式）为20美元，不包括土地费、资源费和污染治理费，是地浸场的直接生产成本。1994年中国地浸产品的直接生产成本为每公斤天然铀（以黄饼形式）为180元人民币。保加利亚和捷克的地浸产品的成本很高，且不包括污染治理费。
地浸产品生产成本的结构（各项费用的百分数），因矿床条件不同而不完全相同，大致如下：
地浸采铀技术中的几个问题
第２６卷第２期 ２００７年５月 铀矿 冶 ＵＲＡＮＩＵＭ ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｖｏ１．２６ ＮＯ．２ Ｍａｙ ２００７ 地浸采铀技术中的几个问题 王海峰 （核工业北京化工冶金研究院，北京１０１１４９） 摘要：根据多年地浸采铀实验室和现场试验研究的结果及生产经验，讨论了地下水流向对钻孔布置的影响，沉 砂管的设置及利弊，ＣＯ ＋Ｏ 两孔法现场试验的适用性等问题。 关键词：地浸采铀；地下水流向；沉砂管；两孔法 中图分类号：ＴＬ ２１２．１２ 文献标识码：Ａ文章编号：１０００—８０６３（２００７）０２—００５７—０４ 在多年的地浸采铀技术研究与开发的实践 中，一些问题已成为该领域工程技术人员争论的 话题，并一直受之困扰，如地浸井场抽出井是否应 布置在地下水流向的下游；钻孑Ｌ套管底部沉砂管 的作用及长度；采用ＣＯ ＋Ｏ 作为溶浸剂时两孑Ｌ 法适用性如何，等等。这些问题并非会对地浸采 铀试验与生产起颠覆性作用，但它们却影响着技 术进步。 在收集、分析国内外资料的基础上，结合笔者 多年的地浸技术研究与开发的经验，针对上述问 题，提出了一些认识，仅借此文与同行交流。 １地下水流向对钻孔布置的影响 １．１地下浸出溶浸剂流动分布特征 在地浸矿山，井场因抽注产生水力坡度，迫使 溶浸剂遵循一定规律，从注入井流向抽出井。溶 浸剂流动速度、方向随着在井场中的位置不同而 改变，无论地下水的流向如何，都不可能对所有孑Ｌ 产生有利或有害的影响。以五点式正方形井网为 例进行流场模拟（图１），中心为抽出井，四周为注 入井口］。图中每条流线可近似地看作从注入井出 发的一个质点的流动轨迹。质点在不同的流线上 其流动速度以及路径的长短不同，内部流线路径 最短，流动速度最快。由里向外，质点路径逐渐变 长，流速变慢。同一流线上，在不同的位置其质点 运动速度也不同，质点从注入井出发其速度逐渐 变慢，并达到最低值（图２中４ ｍ以内）。尔后，随 着靠近抽出井，流速加快，而到达抽出井时达到最 高值，如图２所示。
十红滩矿床含矿含水层地下水水质对于地浸采铀的影响
ＣＨＮ０Ｌ００Ｙ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 工程技术
十红滩矿床含矿含水层地下水水质对于地浸采铀的影响
袁若思 刘金辉 李于冰 （东华理工大学土木与环境工程学院 江西抚州 ３４４０００）
摘要：高矿化度地下水分布区地浸采铀工作是一项世界性的难题，目前试验主要存在浸出试剂用量受到限制的问题：本文主要从溶浸液 选择的角度上，对于传统的酸法 碱法不适用于十虹滩地浸采铀的原因进行分析，并提出解决方案。 关键词：溶浸液 高矿化度地下水 ＣａＣＯ。．ＣａＳＯ 沉淀 矿层地下水淡化 中图分类号：Ｐ６１ ９．１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－３ ７９ｌ（２０１０）０６（ｃ）一００３６—０１
位于吐鲁番坳陷南部的艾丁斜坡带上
的十红滩矿床，从水文地质因素上分析基
本上都有利于地浸。但是十红滩矿床含矿
层地下水中矿化度很高（８～１２．１６ｇ／Ｌ），氯
离子、钙离子和镁离子质量浓度高，其水质
类型以Ｃ１・ＳＯ４－－Ｎａ型为主地下水中各成分
已达到过饱和状态，地浸过程中易产生各
种沉淀，此外，矿化度和氯离子浓度太高，
不仅严重影响树脂的吸附能力，增加浸出
液处理工序和难度，还会降低产品的质量。
氯根有强烈的腐蚀作用，能大大降低潜水
泵、孔口和溶液输送管道上的阀门、流量计 以及、化工泵等金属部件的使用寿命，增加
设备更新维修费用和产品成本…。因此，含
矿含水层地下水水质直接影响地浸开采的
浸出效率及地浸开采井点系统的正常运
行，是决定十红滩铀矿床开采成败的关键
因素。该问题不加以解决，最终将使地浸工
作难以继续进行。
１ 溶浸过程中ＣａＣＯ 、ＣａＳＯ 沉淀的两个
基本水文地球化学原理
１．１碳酸钙（ＣａＣＯ ）
重碳酸根和碳酸根离子是天然水化学
成分极重要的组成部分，均由碳酸衍生而
来。在溶液中碳酸和它们之间存在着一定
的数量关系 。根据理论计算得出的碳酸各
组分问的平衡与ＰＨ之间关系。因为Ｈ，ＣＯ
一Ｈ，０＋ＣＯ ，故在酸性水中，碳酸以及碳酸
地浸采铀新工艺综述
第21卷
收稿日期：2012-07-06作者简介：张飞凤（1962-），男，研究员级高级工程师，中核集团铀矿采冶重点科技专项总设计师，核工业北京地质研究院总工程师，E-mail：zhangff@。地浸采铀新工艺综述
张飞凤1，苏学斌2，邢拥国3，苏艳茹4
(1.核工业北京地质研究院，北京100029；2.核工业北京化工冶金研究院，北京101149；
3.新疆中核天山铀业有限公司，新疆伊宁835000；4.中核集团地矿事业部，北京100013)
摘要：结合我国大量的疏松砂岩铀资源的特点，为了经济回收及利用铀资源，铀矿冶积极开发地浸采铀新工艺、新技术。近年来，我国在低渗透、低品位、高碳酸矿石、高矿化度地下水等复杂砂岩型铀矿床地浸开采技术取得了重要进展。本文重点总结和归纳了我国地浸采铀技术主要成果。关键词：铀矿；地浸；新工艺中图分类号：TD868文献标志码：A文章编号：1004-4051（2012）zk-0009-04
Newprogressesonin-situleachingofuraniumdeposit
ZHANGFei-feng1,SUXue-bin2,XINGYong-guo3,SUYan-ru4（1.BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,ChinaNationalNuclearCorporation,Beijing100029，China;2.BeijingResearchInstituteofChemicalEngineeringandMetallurgy,ChinaNationalNuclearCorporation,Beijing101149，China;3.TianshanUraniumCorporation，ChinaNationalNuclearCorporation,Xinjiang835000，China；4.DepartmentofGeologyandMining,ChinaNationalNuclearCorporation,Beijing100013，China）
地层高含铀的原因
地层高含铀的原因
地层高含铀的原因主要有以下几个方面：
1. 地球化学性质：铀是地球上的一种自然元素，它在地球中的含量相对较高，但大部分是以不活跃的形式存在。地壳中的铀含量相对较低，平均每吨地壳物质中仅含有约2.5克铀。尽管含量低，但铀的化学性质使其可以在特定的地质条件下被富集。
2. 地质条件：地层高含铀与特定的地质条件有关。例如，某些地区的地质构造活动可能促使铀的富集。此外，地下水的活动也可以影响铀的分布和富集。
3. 成矿过程：铀的富集通常发生在成矿过程中。当岩石受到压力和温度的影响时，铀可以从中分离出来并被富集在特定的地质环境中。例如，在一些沉积岩中，铀可以在粘土层或有机质层中被富集。
4. 生物作用：某些微生物可以氧化还原铀，从而改变其在地层中的分布和富集。
总的来说，地层高含铀的原因涉及到地球化学性质、地质条件、成矿过程以及生物作用等多种因素的综合作用。不同地区的地层高含铀的原因可能不同，因此具体的情况需要结合该地区的地质背景进行分析。
大流量低浓度地浸采铀浸出工艺试验
第５９卷第５期 有 色金属（矿山部分） ２００７年９月
大流量低浓度地浸采铀浸出工艺试验
王海峰
（核工业北京化工冶金研究院）
摘要：讨论了影响地浸采铀浸出液铀浓度和钻孔抽液量的因素，结合现场试验在我国首次探索大流量、低 浓度浸出工艺，并对其可行性提出看法。 关键词：大流量低浓度地浸采铀浸出工艺 中图分类号：ＴＤ８６８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—４１７２（２００７）０５—００９—０５
Ｉｎ－ｓｉｔｕ Ｌｅａｃｈｉｎｇ Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｕｒａｎｉｕｍ ｗｉｔｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｈｉｇｈ
Ｐｕｍｐｉｎｇ Ｖｏｌｕｍｅ ａｎｄ Ｌｏｗ Ｕｒａｎｉｕｍ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
Ｗａｎｇ Ｈａｉｆｅｎｇ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＣＮＮＣ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｏ ｕｒａｎｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｕｍｐｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ ｔｏ ｉｎ－ｓｉｔｕ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ ｕｒａｎｉｕｍ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｕｍｐｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｕｒａｎｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ｆｉｒｓｔｌｙ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｓｈ ｐｕｍｐｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ；ｌｏｗ ｕｒａｎｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；ｉｎ－ｓｉｔｕ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ ｕｒａｎｉｕｍ；ｌｅａｃｈｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
１ 大流量低浓度浸出工艺的提出
１９５７年美国学者提出地浸法开采铀矿床的想
地浸采铀技术中的几个问题 2
1 地浸采铀技术中的几个问题
王海峰
(核工业北京化工冶金研究院，北京 101149)
摘要： 根据多年地浸采铀技术研究、实验室试验、现场试验及生产经验，讨论了地下水流向对钻孔布置的影响，沉砂管的设置及利弊， CO2+O2两孔法现场试验的适用性等问题。
关键词：地浸采铀； 沉砂管； 两孔法; CO2+O2
1 前言
在多年的地浸采铀技术研究与开发的实践中，一些问题已成为该领域工程技术人员争论的话题，并一直受之困扰,如地浸井场抽出井是否应布置在地下水流向的下游；钻孔套管底部沉砂管的作用及长度；采用CO2+O2作为溶浸剂时两孔法适用性如何。这些问题并非对地浸采铀试验与生产起颠覆性作用，但它们却影响着技术进步。
在收集、分析国内外资料的基础上，结合作者多年的地浸技术研究与开发的经验，针对上述问题，提出了一些认识，仅借此文与同行交流。
2 地下水流向对钻孔布置的影响
2.1 地下浸出溶浸剂流动分布特征
在地浸矿山，井场因抽注产生水力坡度，迫使溶浸剂遵循一定规律，从注入井流向抽出井。溶浸剂流动速度、方向随着在井场中的位置不同而改变，无论地下水的流向如何，都不可能对所有孔产生有利或有害的影响。以五点式正方形井网为例进行流场模拟（图1），中心为抽出井，四周为注入井[1]。
图中每条流线可近似的看作从注入井出发的一个质点的流动轨迹。质点在不同的流线上其流动速度以及路径的长短不同，内部流线路径最短，流动速度最快。由里向外，质点路径
图1 五点式正方形井网流场模拟 2 逐渐变长，流速变慢。同一流线上，在不同的位置其质点运动速度也不同，质点从注入井出发其速度逐渐变慢，并达到最低值。尔后，随着靠近抽出井，流速加快，而到达抽出井时达到最高值，如图2所示。
图2 流线上质点在不同位置上的流动速度
图2 注入井与抽出井溶浸剂流速随距离变化关系
2.2 地下水流动对溶浸剂流动的影响