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【中國鈾資源新圖景3】創(chuàng)新鈾礦冶技術 支撐大基地建設
時間:2016年01月12日 來源:《中國核工業(yè)》雜志 作者:曾毅君 點擊量: 分享:
  目前我國已經(jīng)成為世界上在建核電規(guī)模最大的國家。根據(jù)IAEA 統(tǒng)計,中國2013年度核電運行所消耗的天然鈾已經(jīng)達到4200噸,并預計2015 年的需求將達到6450 噸,至2035 年將超過20000噸。
  與核電發(fā)展對天然鈾的需求相比,我國天然鈾供需存在較大缺口。因此需要采取必要的措施,提高我國天然鈾的鈾礦采冶技術水平,以減少天然鈾的供需缺口。

  我國鈾資源的稟賦特性
  從世界范圍看,我國是一個鈾資源大國,探明提交的可靠鈾資源量一直位居世界的前列。但是,由于我國鈾資源稟賦較差,開發(fā)利用的難度大,對于鈾礦采冶技術的要求也相應較高。
  我國鈾資源的稟賦特性主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
  一是鈾礦資源種類多,礦性復雜。我國鈾資源按礦性分類主要有砂巖型、花崗巖型、火山巖型、碳硅泥巖型以及其他多種礦化物類型。礦石種類多,礦性復雜。大部分礦床中的鈾與其它元素伴生,并且與礦物連生的圍巖性質(zhì)多變,甚至同一礦體中也存在著兩種或多種礦性的礦石。
  二是鈾礦資源品位總體偏低。在我國的鈾礦資源中,礦床平均品位低于0.3%的鈾礦資源占總資源儲量的96%以上,含鈾品位小于0.1%的鈾資源占鈾資源總量的50%以上,這些低品位鈾礦床在其他產(chǎn)鈾國家大多被列為不考慮開采的邊界經(jīng)濟儲量或次經(jīng)濟儲量。
  三是礦床規(guī)模普遍偏小。在我國目前已探明提交的300 多個鈾礦床中,硬巖鈾礦床的平均規(guī)模不到500 噸,70%以上硬巖礦床的鈾儲量小于1000 噸。由于礦床的規(guī)模小、資源分散,致使我國鈾礦開發(fā)建設的投資普遍較高,并且單一礦床難以形成較大的生產(chǎn)規(guī)模。
  四是礦體埋藏深、礦床巖性多變,建礦條件差。
  此外,在我國目前探明的鈾資源中,可采用地浸技術經(jīng)濟開采的砂巖鈾礦占比不到24%,大多必須進行地下開采,這也是造成我國天然鈾生產(chǎn)點多面廣、勞動生產(chǎn)率低、成本壓力大的主要原因。

  我國鈾礦冶發(fā)展戰(zhàn)略
  為了盡快提升中國的天然鈾產(chǎn)能、確保中國核電事業(yè)的高效發(fā)展,中國核工業(yè)集團公司提出了“內(nèi)外結(jié)合,積極開發(fā)國內(nèi)資源、充分利用國外資源,適度超前發(fā)展”的天然鈾產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,確定了建設我國鈾礦大基地的發(fā)展思路,并將其確定為實現(xiàn)我國天然鈾產(chǎn)能快速提升的核心舉措。
  一是實施鈾礦大基地戰(zhàn)略。鈾礦大基地是指以科技先行為基礎,采用集約化理念,在全國形成若干個鈾資源儲量可觀、生產(chǎn)規(guī)模較大、服務年限較長的天然鈾生產(chǎn)基地,改變目前我國鈾礦冶生產(chǎn)規(guī)模小、戰(zhàn)線長、布局分散的狀況。
  二是實施“龍騰2020”科技創(chuàng)新計劃。為了全面實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略,加快推進科技創(chuàng)新、推進科技成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化進程,促進我國核工業(yè)新一輪快速發(fā)展,中核集團發(fā)布實施了“龍騰2020”科技創(chuàng)新計劃,安排了一批包括鈾礦大基地科技攻關在內(nèi)的重大科研項目。按照突破關鍵技術—提升行業(yè)總體技術水平—建設示范工程—科技成果轉(zhuǎn)化與推廣應用的研究發(fā)展思路,“龍騰2020”科技創(chuàng)新計劃在鈾礦冶科研領域先后在“重點科技專項”研究計劃中部署了“鈾礦大基地采冶技術研究”課題,在“核心能力提升”研究計劃中安排了“鈾礦勘查采冶技術研究”課題,以及針對撫州鈾礦大基地建設專門設立了“龍燦科技創(chuàng)新示范工程”,相關研究工作次第開展,相互銜接,并彼此促進。
  目前,“鈾礦大基地采冶技術研究”課題的研究工作已經(jīng)完成,“鈾礦勘查采冶技術研究”課題以及“龍燦”工程的研究工作正按計劃順利實施,研究攻關工作全面取得突破,在砂巖鈾礦地浸以及硬巖鈾礦提取兩大研究領域均取得了顯著的創(chuàng)新成果。我國鈾礦冶技術

  取得創(chuàng)新成果
  基于我國鈾資源的稟賦特性,圍繞我國鈾礦冶發(fā)展戰(zhàn)略,立足于鈾礦冶技術的創(chuàng)新與突破,多年來,我國鈾礦采冶不斷取得新成果,為滿足我國鈾資源發(fā)展需求做出了貢獻。
  在砂巖鈾礦地浸技術成果方面,一是采用低滲透砂巖鈾礦地浸技術,通過開發(fā)低密度流體鉆進技術、高能復合射孔技術以及酸化解堵技術,實現(xiàn)了低滲透砂巖鈾礦的地浸開采。二是采用疏干型砂巖鈾礦地浸技術,通過開發(fā)人工水力帷幕地浸技術,人為抬高生產(chǎn)采區(qū)地下水的水位,為疏干型砂巖鈾礦的地浸開采提供了技術基礎。三是采用多含礦含水層砂巖鈾礦同步地浸技術,通過在鉆孔成井、浸出液抽注等兩個方面取得系列技術突破,使得多含礦含水層砂巖鈾礦得以同步地浸開采。四是采用CO2+O2中性地浸技術,通過大量關鍵技術的突破,實現(xiàn)了CO2+O2地浸提鈾技術的大規(guī)模工業(yè)應用,并使之成為我國目前最具推廣前景的地浸采鈾工藝。五是采用大埋深砂巖鈾礦地浸技術,成功解決了大深度鉆孔施工、高壓注液等技術難題,極大地降低了大埋深砂巖鈾礦的地浸提鈾成本。
  在硬巖鈾礦提取技術成果方面,一是實施精細化堆浸提鈾技術。該技術成果主要包括鈾礦石細粒級堆浸技術、串聯(lián)堆浸技術、高酸強化堆浸技術、活化浸出技術、表面活性劑助滲浸出技術、復雜鈾礦石的滲濾浸出技術等。二是攻克難浸硬巖鈾礦石預處理技術,通過對礦石進行分級分選、對致密包裹型鈾礦石進行解離、對含泥低滲透礦石進行制粒等,極大地提高了鈾礦石的浸出效率。三是開發(fā)聯(lián)合浸出提鈾技術。采用開發(fā)的堆浸—攪拌浸出、堆浸—壓力浸出等聯(lián)合浸出提鈾技術,既降低了常規(guī)攪拌浸出(壓力浸出)的投資及消耗,又改善了堆浸礦堆的滲透性能,提高了堆浸提鈾的效率。四是采用就地浸出提鈾技術,解決了礦體爆破擠壓破碎、高礦堆布液浸出、天然漏斗集液防滲、井下封閉空間作業(yè)職業(yè)安全以及浸出尾渣井下就地處置等關鍵技術,形成了原地爆破浸出提鈾與井下破碎堆浸提鈾等兩個系列的就地浸出提鈾技術。五是實施含鈾伴生資源綜合回收技術,通過技術研究,我國鈾礦冶已經(jīng)實現(xiàn)了膠硫鉬礦致密包裹型鈾礦、含磷鈾礦、含鈾鐵礦、含鈾石煤釩礦以及鉬鎳鋅釩多金屬伴生鈾礦等資源的綜合回收。
  近些年在其他方面還取得了很多可喜的成果。一是通過“龍騰2020”科技創(chuàng)新計劃的實施,我國鈾礦冶近年來已先后獲得了70 余項技術專利,其中發(fā)明專利超過30 項,形成了我國鈾礦冶技術核心專利群。二是隨著一大批研究成果以及技術專利的獲得,我國鈾礦冶從基礎研究、試驗驗證到工程化實施的技術體系得到了進一步的補充完善。三是研究成果的工程化應用,使得一批探明提交并多年閑置的鈾資源得到了有效的開發(fā)或已經(jīng)具備了開發(fā)利用的技術基礎,大量的鈾資源得到了盤活。四是由于砂巖鈾礦地浸提鈾技術的系統(tǒng)性突破,中國地浸提鈾的產(chǎn)量占比已經(jīng)超過了60%,中國天然鈾生產(chǎn)的整體成本得到了有效的控制,我國鈾礦冶的產(chǎn)能結(jié)構(gòu)日益改善。五是技術的進步推進了鈾礦大基地的建設,改善了中國鈾礦冶生產(chǎn)規(guī)模小、戰(zhàn)線長、布局分散的狀況,不僅有效降低了天然鈾生產(chǎn)成本、提升了經(jīng)濟效益,而且極大地降低了周邊生態(tài)環(huán)境的輻射影響,經(jīng)濟效益突出、環(huán)境效益明顯。
  到目前為止,伊犁鈾礦基地已經(jīng)基本建成,目前具備了年產(chǎn)500 噸以上天然鈾的能力。撫州鈾礦基地、東勝鈾礦基地、二連鈾礦基地以及通遼鈾礦基地正在進行生產(chǎn)線的建設,近期將形成新的產(chǎn)能突破。川甘鈾礦基地建設所需的關鍵技術已經(jīng)突破,下一階段的現(xiàn)場擴大試驗驗證工作正在籌備之中。贛南、粵北等其他鈾礦基地建設的技術攻關工作已經(jīng)按計劃逐步展開,有望為中國天然鈾產(chǎn)能的提升提供新的補充。(作者系核工業(yè)北京化工冶金研究院副院長)

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