中国核工业抓科技进步 促铀矿冶发展

铀矿工业

中国核工业抓科技进步 促铀矿冶发展

近 10 年来 , 由于积极研究并坚持不懈的大力推广应用地浸、堆浸和原地破碎浸出工艺技术 , 我国的铀矿冶工业有了很大进步 , 正迅速改变落后状况 , 开始步入世界先进铀矿冶之林。在国庆 50 周年之际 ,特写此文 , 介绍我国铀矿冶近 10 年的变化情况 , 以示对关心和支持我国铀矿冶事业的同志们的感谢。

1 铀矿冶的新发展

我国的铀矿冶工业, 是在毛主席、周总理的亲切关怀和领导之下从 50 年代末期开始建设和发展起来的。在不长的时间内 , 在全国十几个省市和自治区 ,先后建设了几十座铀矿山和铀水冶工厂 , 以及研究所、设计院和机修厂等机构 , 形成了完整的铀矿采冶体系。我国的铀矿冶工业 , 为原子弹、氢弹和核潜艇及时提供了充足的核原料 , 为壮大国威、军威、打破 帝国主义核垄断和核讹诈作出了历史性的贡献 , 同时还为核电的发展打下了坚实的基础。 放射性铀矿属国家特定矿种 , 在其采冶工艺流程中 , 要严格控制损失和贫化 , 要采取严格的放射性安全防护措施 , 特别强调防氡和通风除尘。我国早期开采的铀矿床规模一般都不大 , 铀矿石的品位大都不高 , 铀矿体小而分散 , 矿体各部位矿石的物质成分、粒度和孔隙裂隙率变化较大。铀矿床的开采分地下开采与露天开采 , 露天开采中山坡露天居多 , 地下开采中充填采矿法占 60 %以上。铀矿石的加工处理 , 一是采用放选 , 二是采用水冶。水冶流程: 原矿 →破磨→浸出 →吸附 →淋洗 →沉淀 →压滤和干燥。水冶工序

的最终产品为 UO 或 U O 。铀矿的采冶工艺 , 与有2 3 8色和稀有金属矿的传统采冶工艺有不少相似之处 , 但又具有放射性等一系列特殊之处。

我国的铀矿冶工业 , 到 70 年代末、80 年代初的时候 , 由于种种原因 , 已显得较为落后 ———采冶工艺老套 , 仪器设备陈旧 , 机械化和自动化程度不高 , 生产效率低 , 经济效益差。

80年代 , 已是改革开放和以经济建设为中心的年代; 企事业单位 , 包括军工企事业单位 , 都要讲经中国核工业抓科技进步 促铀矿冶发展济效益。面对新形势 , 铀矿冶行业深感压力很大 , 而主要出路 , 就是深化企业改革和广泛采用新技术。铀矿床条件和科研实践表明 , 运用地浸、堆浸和原地爆破浸出工艺技术 , 改革铀矿冶的传统采冶工艺 , 达到降低生产成本和提高经济效益等目的是完全可能的。于是 , 从 1984 年起 , 在长期科研基础上 , 一场用先进采冶工艺代替传统采冶工艺的改革 , 在整个铀矿冶行业中逐步铺开; 经过十多年坚持不懈的努力 , 终于取得了巨大成绩。下面 , 介绍铀矿冶行业由于运用先进采冶工艺而改变落后状况的情况。

111 新疆七三一矿运用地浸技术的情况

核工业新疆矿冶局原有的两个铀矿和一个铀水冶工厂 , 共有职工 4700 多人 , 由于传统采冶工艺的生产效率低和生产成本高等原因而于 1985 年全面关停转产。在核工业总公司各级领导的高度重视和具体安排部署下 , 在核工业第六研究所等兄弟单位的大力帮助下 , 新疆七三一矿从 80 年代末期到 90 年代在疏松砂岩铀矿床推广运用地浸采铀工艺技术取得成功 , 一举改变了原采冶工艺上落后状况。与过去两矿一厂的传统采冶工艺技术相比 , 地浸企业的年产量比过去两矿一厂的年产量高 4 倍 , 但职工人数却只有 200 人 ,是原职工人数的 1/20; 生产成本比原两矿一厂时期生产成本低 48 %; 地浸采铀企业的基建投资比两矿 一厂基建投资减少 65 %; 生产自动化程度高; 安全防护条件好; 环境保护条件好 , 用传统采冶方法生产1t 铀金属会产生数百吨以上的放射性固体废渣 , 而用地浸法生产 1t 铀金属只产生 1～2kg 放射性固体废渣。

新建成投产的新疆七三一矿地浸采铀企业的出现 , 引起了国内外矿冶界人士的关注。继云南地浸采铀之后 , 地浸采铀工艺在新疆又一次成功运用 , 是我国矿冶发展史上的一次重大革命 , 将对我国矿冶现代化产生深远的影响。

铀矿工业

1．2 江西七一九矿运用堆浸技术情况

七一九矿为花岗岩型铀矿, 80 年代初期建成投产。1980 年开始堆浸试验 , 1985 年堆场矿石规模为5000t , 1987 年堆场矿石规模达 10000t ; 到 1989 年七一九矿已完全省去了传统水冶工序 , 成为全堆浸型矿山。由于简化了生产工序 , 硫酸耗量降低 66 %树脂耗量降低 70 %, 水耗量减少 80 %, 煤和电的消耗减少 85 %, 生产成本降低 34 %, 劳动生产率提高了 2 倍 , 资源回收率达到 88 %, 提高 1 %。

1．3 陕西七九四矿运用原地爆破浸出的情况

七九四矿为破碎花岗岩型铀矿。矿床开采条件欠佳 , 矿石需外运 , 采用传统的采冶工艺 , 不但生产成本高 , 而且环保问题严重。在 80 年代中期 , 七九四矿曾被列为关停转产企业。1987 年该矿运用堆浸工艺之后 , 矿石不再外运 , 劳动生产效率提高 2 倍 , 原材料消耗减少 60 %, 动力消耗降低 70 %, 生产成本降低 60 %。1993 年 , 该矿在核工业第六研究所的帮助下 , 试验运用了原地爆破浸出工艺 , 使 80 %～85 %的矿石不再运出地表 , 而留在原地作浸出处理这不但大大简化了生产工序 , 而且进一步减少了矿石和废水对地表环境的污染。由于采用了这一新工艺原材料和动力消耗进一步降低 , 生产成本在堆浸成本的基础上再下降了 1/3。1994 年 , 七九四矿一举摘掉了亏损企业的帽子 , 开始变成盈利企业。由于原地爆破浸出工艺技术日益完善 , 该矿至今已连续 5 年保持盈利企业称号 , 为国家作出了重大贡献。

除了上述三个企业之外 , 在整个铀矿采冶行业80 %以上的铀矿山都已经不同程度不同规模采用了地浸、堆浸或原地爆破浸出工艺技术 , 运用地浸、堆浸和原地爆破浸出工艺技术的年生产量占整个铀矿行业年生产总量的百分比在逐年增加 , 1990 年为 1016 %1992 年为 15 %、1993 年为 23 %、1994 年为 37 %1998 年为 70 %。

总之 , 从 80 年代以来 , 由于狠抓了科技进步大力推广运用了采冶新工艺新技术 , 从事铀矿采冶生产的人员大大减少 , 生产成本已大为降低 , 整个铀矿冶行业面貌一新 , 获得了重大发展。

2 新工艺新技术得以推广运用的原因

地浸、堆浸和原地爆破浸出工艺技术之所以能在铀矿冶系统全面迅速地推广运用 , 主要有如下四个方面的原因:

211 新工艺新技术的先进性

(1) 地浸又称原地浸出 , 是一种将溶浸液通过钻孔输送到地下 , 从天然埋藏条件下的矿体中把金属铀溶解出来 , 又通过钻孔将溶解了铀金属的浸出液排到地表 , 进行加工处理的开采过程 , 是一种新型的集采、选、冶于一体的铀矿开采工艺 , 或者说是使铀金属的成矿环境与过程发生反向变化的铀矿开采新工艺。由于它采出的是含铀溶液 , 避免了昂贵、繁重、 造成严重污染的工序 , 因此 , 生产工艺十分简单 , 基建投资省、劳动效率高、环境保护好、生产成本低、安全防护条件好。地浸工艺技术历史虽然不太长 , 但在生产规模、劳动生产率、生产自动化程度和技术理论研究方面 , 已经达到较高水平。

一个矿床是否适合于地浸 , 从技术上讲 , 决定性的条件是矿床是否具有一定的渗透性。从经济上讲 ,重要条件是矿石的品位和物质成份 , 矿层厚度与埋深。地浸采铀涉及一系列专门技术 , 注液钻孔与抽液钻孔的结构与施工、溶浸液的配制和使用方法 , 以及溶浸范围的圈定与控制是地浸采铀的三大重要技术 ,也是保证地浸采铀能够成功的基本技术。此外 , 地浸 铀资源的评价、井型与井距的确定、浸出液处理、井场及水冶厂自动控制与计算机应用、环境保护及地下水治理是与地浸采铀相配套的重要技术。

美国、法国、独联体的哈萨克、乌兹别克、乌克兰以及保加利亚等国是世界上主要地浸采铀的国家 ,前苏联 70 年代初地浸年产天然铀金属量超过 3000t ,美国在 70 年代初地浸采铀年产天然铀金属量也达到过2000t 左右。90 年代以来 , 在世界铀市场上天然铀价格一降再

铀矿工业

降的情况下 , 常规开采的铀矿山纷纷关闭 , 世界上一些地浸开采的铀矿仍繁荣如旧 , 保持较高的生产记录 , 表现出惊人的抗风险能力。

(2 )堆浸 , 又称堆置浸出 , 是在预先铺设好的底

板上将一定块度的矿石筑成堆 , 把配制好的溶浸液通

过喷管喷头间断式地喷淋于矿堆表面 , 溶浸液在矿堆

内渗透过程中 , 借助于毛细和分子扩散作用而浸出铀

金属。含铀浸出液输送到水冶工厂加工处理。

堆浸的主要技术有底垫铺设、矿石破碎、筑堆、溶浸液配制和喷淋等 , 有时还有造粒。 与传统的水冶工艺相比较 , 堆浸的流程短、工序少、设施简便、物耗低、基建投资少、生产成本低。

( 3)原地爆破浸出 , 即通过爆破手段将坚硬密实矿体在原地爆破成具有一定块度的矿块 , 之后注液浸出。它是在地浸与堆浸的基础上所发展和形成的。

原地爆破浸出的关键技术有两项: 一是合理利用和人为制造“补偿空间”, 二是通过一次大规模的爆破能获得大量的具有一定块度而适于浸出的矿块。

由于 80 %左右的矿石不出采场 , 减少了运搬工作量 , 以及减少了对地表环境的污染; 由于与矿体靠近的表外矿石很容易与矿体一道浸出 , 从而可以提高资源回收率; 生产成本在堆浸基础上可再降低 1/3 左右。原地爆破浸出在一定条件下它兼有地浸和堆浸的优点 , 是很有运用前景的铀矿采冶工艺方法。

依上所述 , 地浸、堆浸和原地爆破浸出工艺 , 由于确实具有生产成本低和经济效益好等一系列优点 ,所以深受基层铀矿冶企业的欢迎和运用。

2．2 我国有适于地浸、堆浸和原地爆破浸出的丰富铀资源

根据多年的实践证明 , 花岗岩型、火山岩型铀矿床是非常适合堆浸工艺的 , 而我国现有的铀矿床中 ,花岗岩型的占 41 %, 火山岩型的占 20 %, 砂岩型的占21 %, 碳硅泥岩等型占 13 %, 其它 5 %。由此可见 , 我国一半以上铀矿床 , 从技术可行性讲都适于堆浸和原地爆破浸出。地浸对矿床的水文地质条件要求较严 , 矿体要疏松 , 渗透性能好; 上下盘围岩隔水性能好 , 对地下水埋藏深度和水流量都有一定要求。在我国的云南龙川江盆地、新疆伊犁盆地和内蒙等地有一批适于地浸的疏松砂岩型铀矿床 , 保证了我国地浸采铀试验成功与首批地浸矿山顺利建成。近年来 , 地勘部门在西北、华北和东北地区又查找到一批适于地 浸的疏松砂岩铀矿 , 远景储量十分可观 , 为我国地浸的发展创造了十分美好的前景。 213 有一支愿为国防建设长期艰苦奋斗的科技队伍

60 岁左右的同志还能清晰地记得, 中国的核工业是在国外敌对势力严密封锁的条件下 , 依靠自力更生建设起来的。为了我国原子弹、氢弹早日爆炸成功 , 为了第一批铀矿冶企业如期建成投产 , 铀矿冶的职工 , 都是把工场当成战场 , 从工艺试验研究到设计、施工、生产运行 , 克服了大量的技术难题 , 经历了无数艰难险阻 , 实干苦干拼命干。

地浸、堆浸和原地爆破浸出工艺技术 , 是 80 年代中期开始大力推广运用的。但在 20～30 年之前 ,从60～70 年代开始 , 铀矿冶科技人员就在为地浸、堆浸工艺技术的试验 , 几十年如一日战斗在边疆、戈壁滩和林海雪原。为了地浸、堆浸和原地破碎浸出工艺技术能在铀矿冶系统推广运用 , 他们长期承受着极其艰苦的工作条件与生活条件 , 从无怨言。他们也丝 毫没有由于地、堆浸所取得的成绩而骄傲。相反 , 不断探索如何提高地、堆浸的工艺技术水平 , 扩大其使用范围 , 如所进行的火山岩铀矿床地浸试验 , 老矿山井下钻孔取铀工艺试验 , 为适应地浸开采流量大浓度低浸出液处理中的新设备、新材料的试验 , 拌酸熟化 室内堆浸试验 , 黄金堆浸试验 , 铜矿堆浸试验等 , 这些试验有的早已用于工业生产 , 有的正在进行。

由于有了这样一批政治觉悟高 , 技术水平高 , 为国防事业无限忠诚的科技人员队伍 , 不

铀矿工业

仅保障了铀矿冶工业能在白手起家的条件下顺利建成 , 地浸堆浸能够推广应用 , 而且能够推动铀矿冶工艺技术水平、地浸堆浸技术的不断提高与发展。

2．4 领导的重视与支持

中核总公司领导及其所属有关司局的领导, 对于铀矿推广运用地浸与堆浸工艺技术十分重视与大力支持。他们一致认为推广地浸与堆浸适合于铀矿冶工艺实际情况 , 也是铀矿冶工业进行调整、改革 , 技术进步的重要措施。所以推广地浸与堆浸一直被列入中核总公司重点工作 , 设立专门推广地浸与堆浸的组织机构 , 成立中核总公司地堆浸领导小组 , 由一名公司领导任组长 , 下设地堆浸办公室 , 专门负责协调处理地堆浸推广的有关问题; 根据外国对核工艺封锁严密和索要高价的情况 , 总公司明确提出“当前必须立足自己努力 , 有针对性的引进部分技术与专家”的方针 ,打消了部门同志争取完全引进的设想 , 争取了建设时间 , 正确引导地浸堆浸工作的开展; 根据我国地浸采铀发展速度 , 对可地浸砂岩铀矿资源迫切要求 , 总公司协调好各方关系 , 果断地集中核工业地质勘探队伍的人力与物力 , 专攻可地浸砂岩铀矿床的勘探; 为加快三北地区地浸铀矿床的开发 , 总公司决定集中核工 业系统内的地质、矿冶两部门优势力量 , 联合成立“北方地浸联合体”, 统一组织对三北地区地浸开发工作; 及时解决地、堆浸试验与建设中所出现的各种问题 , 尤其想方设法筹集资金 , 保证新疆七三一矿 737地浸工程建设资金按时到位; 深入基层、狠抓落实 ,1985年云南 381 矿床地浸试验刚刚起步 , 总公司有关领导 , 就深入试验现场调查研究 , 协调关系 , 及时处理试验中的多种问题 , 并组织厂矿院所共同规划地浸采铀在云南的蓝图。根据云南地浸进展情况 , 1986年提出尽早开展新疆伊犁盆地砂岩铀矿床的地浸试验 , 为新疆地浸拉开了序幕。总公司及其各司局很多领导多次赴第一线检查督促地堆浸工作 , 还多次邀请国家有关部委的同志前往检查与指导工作 , 从而对地浸堆浸技术推广起了重大推动作用。例如 , 新疆七三一矿 737 地浸试验工程全体职工团结奋斗、艰苦努力 , 从 1990 年到 1996 年连续顺利完成了现场条件试验、半工业试验、工业试验 , 并建成投产。从 1993年到 1996 年地浸年生产能力出现了连续 4 年翻番的好形势。实践证明 , 对于像地浸、堆浸、原地爆破浸出这类综合性很强、涉及面很广的工艺技术的推广使用 , 必须要有领导集体的正确决策 , 并长期不懈地抓 , 才能逐步取得成效。

3 今后的努力方向

由于抓了科技进步、推广应用了新技术 , 我国铀1矿冶工业上了一个新台阶 , 有了新的发展; 为了谋求更大的发展 , 今后一段时间内 , 还应抓好如下几项工作。

( 1)进一步完善、提高地浸、堆浸、原地爆破浸出采铀工艺的技术水平。不论是实际运用 , 还是理论成果的总结 , 上述技术都取得了一定的成绩。由于发展时间不长 , 如地浸中的溶浸范围控制 , 地下水治理 , 浸出液的处理 , 计算机应用等的一些重要技术 ,堆浸中的筑堆技术 , 原地爆破中的块度控制等比较关键的环节都有待迅速完善。随着国家对环境保护、资 源有效利用 , 以及对企业经济效益要求越来越严与越来越高 , 地浸、堆浸、原地爆破浸出必须要进一步提高工艺技术水平适应形势的要求。为了尽快缩短我们与国外的差距 , 在尽快完善已有工艺技术的基础上 ,我们还必须下大力气探求新的发展途径等。浸出是关键 , 这是我们多年工作得到的可贵结论 , 地浸、堆浸、原地爆破浸出均是如此。围绕如何提高矿石浸出率的问题加强工作 , 尤其是对浸出机理认识与浸出工艺完善 , 要下大力气谋求有新的突破。

( 2)针对采用地浸、堆浸所取得的技术经济参数 , 对已有的铀矿床 , 包括未采的正在开采的和已采完的铀矿床所保有铀金属储量 , 进行一次全面系统的技术经济评价与分类 , 使以上工艺技术与国家铀资源都能得到充分利用。

(3 )加强普查和勘探适于地浸的疏松砂岩铀矿。

(4 ) 努力扩大地浸、堆浸工艺技术的使用范围 ,并认真组织人员培训 , 提高技术干部和管理

铀矿工业

干部水平。

〔作者简介〕 陈肇博 全国政协委员 中国矿业协会副会长 中国核工业总公司常务副总经理 教授级研究员

李开文 中国矿协常务理事 副秘书长 中国核工业总公司 矿冶局副总工程师 教授级高级工程师

王西文 中国核工业总公司六所 名誉所长 地浸专家 研究员级高级工程师

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/eop4.html