用。这一模式对于应用研究院所来说，无疑是可行的。 9.4 可地浸砂岩铀矿床
地浸采铀技术的研究最终要落实到可地浸砂岩铀矿床上。近些年来，我国地勘部门已将勘探重点放在寻找可地浸砂岩铀矿床，但是一直未找到大型理想的可地浸砂岩铀矿床。由于可地浸砂岩铀矿床的缺乏，从另一方面，阻碍了地浸采铀技术的研究、开发和应用。特别是对于碱法浸出来说，我们已基本掌握碱法浸出的实验室试验技术和现场试验技术，但是，因找不到理想的试验点，至今未在我国建成碱法地浸矿山。 9.5 国际交流
地浸采铀技术酸法以独联体国家为代表，近些年，我们多次派人前往独联体国家学习参观，同时也多次邀请专家来我国讲学或指导工作。这些都为提高我国酸法地浸采铀技术起到了促进作用，特别使我们还从这些国家购进了地浸生产所需的设备及材料，学到了我们原来不掌握的技术。
对于碱法浸出，世界上以美国为代表，可近些年我们与美国的交流不多。在新疆738工程碱法试验中，由于缺乏碱法试验的经验，只能在不断地探索中前进。今年9月份国际原子能机构在北京召开的地浸采铀学术交流会使我们感到，要开展碱法浸出和美国进行学术交流也许是捷径之一。但在近些年，我们只是从资料上了解美国碱法地浸的进展，既未引进专家，也未派人学习或参观，无法亲身体会美国碱法地浸技术实践的经验。 9.6 新技术的引进
在地浸采铀领域，有些技术依赖于设备的先进性，特别是钻孔设备表现得特别突出。美国地浸矿山成熟的套管切割技术和逆向注浆技术完全取决于施工设备，但由于我国地浸数量少，立足于国内开发，市场不广阔；从国外引进先进设备，企业受到资金的制约，这些原因阻碍了新技术的开发与应用。
另外，我国工业基础也是地浸采铀技术开发的根基，在某些地区，由于工业基础薄弱，使新技术的应用受到限制。在新疆738工程现场碱法试验中，课题人员多次探讨使用氧气做氧化剂可行性，但由于当地无法找到大型液态氧气罐，因此，氧气做氧化剂的试验至今未能开展。
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10 “十五”及“十一五”科研规划
10.1 概述
经几十年的努力和辛勤劳动，我国无论在酸法地浸还是碱法地浸上都取得了令人瞩目的成绩。研究和试验造就了一批具有理论基础和实践经验的科研队伍，他们不但能将我国地浸采铀技术逐步进入世界先进水平行列，而且也具有设计酸法和碱法地浸矿山的能力。
全面分析我国地浸采铀现状，我们认为，在酸法地浸上，应进一步学习国外先进国家的技术与经验，开发适应我国铀矿床特点的技术，提高我国地浸技术水平。目前，切实可行，能解决我国实际问题的技术有：逆向注浆技术、过滤器更换技术、套管切割技术和空气作氧化剂技术；需我国自行研究开发的技术有地下水治理技术和翼部矿体开采技术。
在碱法地浸上，应尽快找到适合碱法浸出的矿床，开展室内试验和现场试验，结合试验或生产开发二氧化碳加氧气浸出剂的使用、氧气作氧化剂的使用和地下水治理技术，同时开展中性浸出的研究与应用。 10.2 酸法浸出技术研究与开发 10.2.1 地下水污染治理试验
地浸生产过程中由于向含矿含水层中注入了大量硫酸，矿层中铀被浸出的同时，其它元素也相继被溶解出来，致使地下含矿含水层中形成了酸、放射核素以及其它重金属的严重污染。
目前，云南、新疆地浸矿山的一些矿块、采区已经进入闭井地下水治理阶段，如不及时进行地下水的治理，采区的地下水污染水体，在天然流场的驱使下，不断地想四周扩散运移、污染范围逐渐扩张，威胁着下游地下水资源。因此，对酸法地浸矿山地下水进行治理，保护周围的地下水资源是一项亟待解决的课题。
国内的研究院、所和生产单位对云南的381和新疆512的1#采区的地下水治理工作进行了许多监测和试验研究工作。污水的净化在室内和现场进行了试验。从试验结果来看，用电渗析方法来处理污水可以达到净化的目的。但耗电量太高，若仅用电渗析方法或主要依靠电渗析方法来治理地下水，目前地浸矿山还难以承受这样的经济费用。因此，摆在我们面前的任务是寻找出技术可行、经济合理的适合我国情况的地下
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水治理方法。
酸法浸出地下水污染治理试验主要研究内容如下
(1) 酸法地浸矿山地下水污染元素的种类、强度以及存在形式； (2) 酸法地浸矿山地下水中主要污染元素的稳定与沉淀条件研究；
(3) 地下水中主要污染元素在地下水运移中的阻滞、吸附、迁移变化规律研究；
(4) 地下污水净化处理工艺的室内试验； (5) 地下水综合治理的现场试验；
(6) 制定酸法地浸矿山地下水治理的综合方案及方案的技术、经济评估。 10.2.2 逆向注浆封孔方式
地浸矿山主要是通过钻孔来实现生产，钻孔成井质量的好坏直接影响矿山产量与成本。为隔离各含水层，保护钻孔，在钻孔中下入套管后要对孔壁与套管之间的环形空间注水泥浆封孔。我国目前采用的注浆方法为正向注浆，即将水泥浆从上向下注入。这种方法最大弊端是产生混浆段，封孔质量得不到保证。正在研究逆向注浆方法，是将水泥浆从套管内注入，水泥浆经套管上预留的小孔进入孔壁与套管之间的环形空间，排挤掉泥浆，上升至地表。这种注浆方法避免了混浆段的产生。 10.2.3 过滤器的更换
过滤管是钻井的咽喉，如破坏或不能正常工作都将不同程度失去井的作用，重者导致生产中断，轻者影响生产能力。在生产中过滤管常发生的问题是堵塞。地浸矿山一个采区的生产一般需2～5年时间，下入井内的过滤管由于受许多因素的影响，有些可以持续到生产结束，而有些则因种种原因不能保证采区生产阶段完好无损。近些年开发的换过滤管更换技术是解决这一问题最根本的方法。
我们于2000年在地浸现场开展了可更换式过滤管的试验，并获得了初步成功。这种过滤管是在叠圈过滤管的顶端接螺纹管构成，螺纹管上设有挂钩，以便下入和取出过滤管。 10.2.4 套管切割
为更好地保证钻孔封孔注浆质量，国外流行钻孔施工后，在成井时整个井的深度内全段注浆，然后将矿层段用切割刀具将套管和注浆水泥一起切掉的方法。这种方法可保证注浆水泥与套管和孔壁紧密黏结，较填砾式和托盘式更可靠。这种方法需专用切割刀具，目前在我国地浸采铀领域尚未开展研究。
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10.2.5 中性浸出的研究与试验
针对酸法和碱法浸出存在的不足，美国、乌兹别克斯在浸出剂的使用方面开展了中性(或弱碱性)浸出的研究，浸出条件为pH=6.5～8.0范围，实际上是使用碳酸氢盐浸出。目前美国所有的地浸矿山均使用CO2+O2作为浸出剂，这种浸出环境下的地浸开采除了具有正常碱浸的优点外，最显著的优越性就是地下水治理比较简单，费用低。特别是对于碳酸盐含量较高的矿床，开发中性浸出研究更有实际意义。
90年代我们开始这方面的工作，并对中性浸出的理论基础通过实验室进行研究，掌握了它的浸出机理与试验方法。2000年针对738地浸工程矿床碳酸盐含量高的特点，开展了现场探索性试验。我国适合中性浸出的地浸铀矿床在新疆、内蒙等地均有发现，研究此技术是利用地浸法开采这类矿床的重要途径。 10.2.6 翼部矿体开采技术研究
已探明或有远景的层间氧化带型砂岩铀矿床储量总计约25000吨，根据层间氧化带型砂岩铀矿床的成矿特点，有相当数量的矿床储量分布在矿体的翼部，如果按占40%计算，翼部矿体资源量为10000吨左右。
翼部矿体主要特点为渗透性差；主要为难溶的四价铀化合物，从而造成翼部矿体的铀难以浸出；矿体厚度较薄；平米铀量较小。由于这些特点，造成翼部矿体地浸生产中出现浸出液浓度低，浸出液流量小，回收率低，生产成本高。
512矿床翼部矿体储量占整个512矿床储量的50%以上，若翼部开采上述问题不能解决，不但企业效益将受严重影响，737矿的开采年限将缩短50%。层间氧化带砂岩型铀矿在我国分布较广，翼部矿体顺利开采的问题都将受到影响，同时也将成为我国地浸技术提高与发展的严重阻力。目前新疆512矿床保有储量的大部分位于翼部，因此如何针对翼部矿体的特点，合理开发利用翼部铀资源，成为地浸开采亟待解决的问题。
10.3 碱法浸出技术研究与开发 10.3.1 概述
目前我国已探明的及正在勘查的砂岩铀矿资源，有相当一部分分布在经济较发达，人口较稠密的地区；有的碳酸盐含量较高，只适宜于碱法地浸开采。因此，为了缩小与国外碱法地浸采铀工艺技术的差距，充分合理地利用我国可地浸砂岩铀矿资源，降低环境污染程度，减少地浸铀矿山退役治理的难度和费用，有必要开展碱法地
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浸采铀工艺技术的研究。
近年来，地勘部门加大了可地浸砂岩型铀矿资源的勘查，相继在新疆伊犁、吐哈、准葛尔、二连、海拉尔及松辽盆地等发现探明了有勘查开发前景的砂岩型铀矿化和铀矿床十余处。据有关资料，发现正在勘探的砂岩型铀矿资源中，有部分矿床分布于人口稠密、经济较发达的地区；由于酸法地浸硫酸溶液对铀的选择性差，地下水污染治理难度相对较大，采用酸法地浸技术必然受到局限，尤其是部分铀资源的碳酸盐含量高(如二连盆地的苏崩、努和廷矿床，吐哈及松辽盆地钱家店矿床)也不宜采用酸法地浸工艺开采，为填补我国碱法地浸采铀技术的空白，减少地浸采铀对环境造成的影响，经济合理地开发利用我国可地浸砂岩铀矿资源，碱法地浸采铀有着广阔的发展前景。 10.3.2 浸出剂的使用方法研究
碱法地浸和酸法地浸的根本区别是浸出剂种类不同，在碱法浸出过程中，矿石中
-的6价铀与碳酸盐或碳酸氢盐(重碳酸盐)中的CO2-从而将铀从固相转移3或HCO3络合，
到液相，生成碳酸铀酰。可作为碱性浸出剂的化学试剂主要有碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠等。为防止浸出中已溶解的铀再沉淀，碱法浸出一般是碳酸盐和碳酸氢盐配合使用。
碱法地浸常用的浸出剂有铵盐浸出剂((NH4)2CO3+NH4HCO3)、钠盐浸出剂(Na2CO3+NaHCO3)等。铵盐浸出剂对矿层渗透性无损害作用且成本低，在美国一些地浸矿山最初使用广泛。但后来由于意识到这种浸出剂产生的NH4+对地下水污染严重，而且后期治理困难。因此，美国地浸矿山逐渐不再使用铵盐浸出剂。钠盐浸出剂可有效地控制粘土膨胀且消耗少。另外，钾盐和镁盐浸出剂也作为碱性浸出剂尝试过。 我国尚无工业生产的碱法地浸矿山，缺乏如何针对不同类型矿床选择浸出剂的经验，特别是针对我国已发现铀矿床，渗透性差，钙含量高的特点如何选择浸出剂更值得研究。在对巴基斯坦Isa Khel地浸矿床试验和新疆738地浸试验中，我们曾使用过一些浸出剂，积累了一定经验，但毕竟对碱法地浸矿山生产中针对出现的问题如何调整浸出剂缺乏经验。因此，亟待从室内及现场试验中摸索，为碱法工业生产浸出剂的使用打下基础。
10.3.3 氧气的使用方法研究
氧气是普通的工业原材料，它具有较强的氧化性能，因此，一些地浸矿山特别是碱法浸出地浸矿山多用氧气作为氧化剂。氧气成本低，据资料报道，氧气作为地浸氧
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化剂的费用仅是H2O2的10%～20%左右。另外，氧气选择性好，无副作用，氧化效率高。铀矿石中的FeS2在氧气的作用下将Fe2+氧化成Fe3+，生成的Fe3+氧化矿石中的U4+，反应生成的Fe2+又被氧气氧化成Fe3+，如此不断循环使反应连续进行。
由于氧气作为氧化剂的明显优点，美国所有地浸矿山均使用氧气作为氧化剂，在美国，氧气使用有成熟的经验。
迄今为止，我国在地浸领域的氧气应用仅限于实验室试验，缺乏现场使用氧气作氧化剂的经验。要开展碱法浸出，就必须掌握使用氧气的技术。目前，在新疆738的现场试验中，我们使用铵盐浸出剂，过氧化氢氧化剂。从试验中已感受到，过氧化氢的消耗占生产成本的较大比例。为降低生产成本，使将来的生产产品在市场中有竞争力，必须考虑使用氧气作氧化剂，这是最好的途径。为此，开展氧气使用的研究应立即进行。
10.3.4 地浸钻孔技术的开发与改进
在地浸钻孔结构上虽然已经有了较大的改进，但许多先进而有用的技术难以实现，如孔底切割套管技术、孔内射孔技术、水平孔钻进技术、水力压裂技术等，这些先进的工艺和技术可以为解决渗透性弱的砂岩铀矿床或地表有障碍物(如江、河、文物等)时的地下铀矿床的开采问题。但技术的引进和吸收、设备和工具的引进或开发需要大量的研究经费、并投入较大的人力和物力才能实现。新疆512矿床56号勘探线以西的红海沟河床下蕴藏着一定量的铀金属，511矿床16号勘探线至8号勘探线也被河流所阻碍，研究水平孔钻进等技术具有十分重要的现实意义。 10.3.5 浸出液流宏观控制技术
浸出液流在空间是以三维流动形式运动的，并且这一运动过程伴随着化学反应过程。由于每一矿床的各个定位点的地质、水文地质条件不同，浸出液的运动速度和化学反应速度皆不相同，这是一个化学动力学过程，为了宏观地预测浸出液铀浓度的变化规律、基本准确地圈定地下浸出污染的面积和范围、减少或消灭井场内溶浸液的浸出死角，以此提高矿山金属回收率，必须运用数学、化学和计算设备对矿山的开采过程进行模拟和跟踪，在新开采的区段进行系统的科学调查和深入研究，从浸出的本质出发，探索在一定的工艺制度下的宏观控制模式。
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