准噶尔盆地西部车排子地区已发现砂岩型铀矿点,其中新近系沙湾组铀矿化分布较广。前人对该地区铀成矿潜力和找矿方向进行了研究,但铀成矿条件尚不明确。砂岩型铀矿的形成是水-岩相互作用的结果,研究铀成矿水文地质条件非常重要。笔者通过古水文地质演化分析铀成矿的水动力条件,通过水化学组分分析地下水水文地球化学特征,并通过铀矿勘探和石油资料分析岩石地球化学特征、砂体特征、沉积相特征、古层间氧化带的发育特征和油气改造作用,揭示了沙湾组一段3个砂组的铀成矿水文地质条件和铀成矿有利地段。研究表明,在扇三角洲前缘与辫状河三角洲前缘水下分流河道交汇处、断裂带两侧,128团地段砂体厚度稳定、连通性好,铀成矿作用持续时间长,具有最有利于铀矿富集的水文地质条件;塔岔口次之,126团的铀成矿条件最弱。各砂组中,以3砂组最好、1砂组次之,2砂组较差。

总结了松辽盆地拜泉地区上白垩统姚家组沉积相类型和沉积特征,研究认为拜泉地区姚家组可分为上下两段,其中姚家组上段发育曲流河相、三角洲相沉积;姚家组下段为辫状河相、三角洲相沉积。通过研究进一步划分出6种亚相和10种沉积微相。姚家组下段辫状河相砂体厚度大,已发现良好的铀异常显示,具有较好的铀成矿潜力,是今后铀矿找矿的有利地区。

纳米比亚罗辛铀矿矿石品位低、矿山年处理量大,采出的矿石夹杂部分废石,磨矿和浸出成本较高。针对这一问题,研究了矿石粒度及铀品位分布规律,统计并计算了代表性矿样的放射性显明度,绘制了放射性可选性曲线。根据边界品位确定理论分选指标:当边界品位为0.01%时,原矿石铀品位为0.032%,精矿铀品位为0.047%,尾矿产率为33.95%,尾矿铀品位为0.002 8%,总回收率为96.37%。结果表明,纳米比亚罗辛铀矿采用放射性选矿效果较好,矿石的可选性较高;放射性选矿主要适用于粗粒级、极低品位矿石抛尾。放射性显明度可作为罗辛铀矿放射性选矿的理论依据。

以新疆蒙其古尔P0线以西的矿床为研究对象,针对其矿体变化系数大、埋藏深、赋存条件复杂、规模化开发困难等问题,采用勘探钻孔与生产钻孔相结合的“探采结合”一体化模式,使勘探钻孔的利用率达到了61%,节约了钻孔投入成本,提高了资源质量,缩短了矿床建设周期,减少了植被破坏,做到了矿山绿色可持续发展。该技术经济效益及环境效益显著,为复杂砂岩地浸铀矿开发提供了新思路、新方法。

掌握中性地浸采铀全流程溶液中颗粒大小,对调控浸出过程、优选过滤器、确定除固位置、缓解矿层堵塞、恢复抽注液量和减轻树脂床层板结等具有指导意义。以内蒙古纳岭沟矿床中性地浸采铀全流程溶液为对象,基于激光粒度仪测试数据,获取了全流程溶液中颗粒粒径分布规律。结果表明,浸出液中颗粒粒径频率分布曲线呈非对称性,累计分布曲线呈“S”型,粒径分布范围窄,最大颗粒粒径<100 μm;树脂床层对颗粒物有较强的过滤作用,吸附尾液过滤器的滤袋精度应根据树脂粒径大小和系统压力确定;中性体系中加入的O₂或CO₂对颗粒粒径影响微弱;淋洗合格液和沉淀罐中母液的颗粒粒径频率分布曲线均呈“双峰”型,贫液中颗粒粒径频率则呈正态分布;母液槽中颗粒最大粒径约为40 μm。建议该矿床原液袋式过滤器的滤袋精度选用10~50 μm,同时在母液槽与淋洗剂配制罐之间增加10~20 μm精度的过滤器。

地浸采铀技术是中国砂岩型铀矿开采所使用的重要技术。地浸工艺钻孔是地面连通地下矿层的唯一通道,在地浸采铀中发挥着重要作用,其施工效率影响整个铀矿山的建设和发展。以某铀矿山为研究对象,统计分析了2019—2020年地浸工艺钻孔施工效率及存在的问题。结果表明,与岩芯钻机相比,水井钻机在施工中优势明显;泥浆泵配置、钻孔深度、后勤管理和保障均对钻孔施工效率有影响。对施工效率的影响因素提出了相应改进建议,以达到降本增效的目的。

为提升二氧化铀产品品质,分析了铀纯化新老生产线二氧化铀产品的堆密度,发现铀纯化老生产线产品堆密度均高于新生产线产品的堆密度。分析其主要原因是新生产线结晶剂浓度波动较大,导致三碳酸铀酰铵的结晶效果变差,晶体粒径变小,进而影响了晶体煅烧效果和二氧化铀产品堆密度。通过将新老生产线碳酸铵配制岗位合并,统一、就近供应结晶剂,对回收的碳酸铵溶液进行增浓,并用蒸汽冲洗输送管道,解决了新生产线结晶效果波动问题,使新生产线二氧化铀产品平均堆密度提升了5.71%,平均每桶产品净重提升了4.73%,并提升了二氧化铀的产品品质。

泵轴断裂、泵体腐蚀导致潜水电泵损毁率高。通过理论计算和ANSYS数值模拟,对六棱轴和圆柱轴结构的强度、刚度等力学特性进行了对比,并开展了304、316L、904不锈钢材料的耐腐蚀现场对比试验。结果表明:在同等载荷和等效直径条件下,圆柱轴的圆截面所受剪切应力为六棱轴的64.95%,且扭转角度仅为六棱轴的56.25%;模拟结果显示圆柱轴联轴器最大环向形变为六棱柱轴最大环向形变的68.4%,圆柱轴结构的抗扭性能更优;904不锈钢抗腐蚀性能最佳,但304和316L不锈钢对酸性介质具有类似抗腐蚀性能。综合考虑耐腐蚀余量和制造成本,建议在地浸采铀专用潜水电泵研发过程中选用圆柱泵轴结构,沿用现有316L不锈钢作为主材的选材方案。

放射性去污是保障核工业可持续发展的重要技术手段。放射性去污不仅关系到核电站和放射性矿产资源开发等设施运行管理过程的综合成本,还关系到人员安全与社会环境安全,应引起足够重视。在对国内外核设施退役与检修过程常用放射性污染清除技术总结的基础上,分析了物理去污、化学去污、电氧化去污、微生物去污以及熔炼去污技术的使用条件和优缺点,提出了放射性去污的技术痛点与发展方向。

辽宁凤城硼铁矿是大型硼、铁、铀共生的多金属矿床,采用露天开采—选矿—冶金工艺得到铁精矿、五水硼砂和重铀酸盐产品,生产过程中产生采矿废石、选矿尾矿、水冶尾渣等多种不同性质的固体废物。对全流程工艺过程、产品和固体废物的放射性特征进行了调查,并对固体废物资源化利用进行了计算分析。结果表明,铁精矿、硼砂产品的放射性达标,铀产品为天然放射性物质;采矿废石、选矿尾矿、碎石、粗砂和硼泥可作为普通固体废物处理处置,其中碎石和粗砂可作为建筑砂石料使用;硼泥掺量不超过50%的亚纳米硅晶石,满足《建筑材料放射性核素限量》(GB 65660—2010)规定的不同建筑材料放射性核素限量要求,其使用不受限制;水冶尾渣属于极低放废物,应建立独立的尾矿库进行处置。

地浸采铀矿山洗井工艺是提高钻孔水量的重要手段,但洗井废水中的大量泥砂等杂质导致袋式过滤器及吸附塔塔压升高,间接影响了生产进度。运用离心力作用原理,研制了一种地浸采铀矿山洗井废水除砂装置,并在某地浸采铀矿山进行了应用研究。结果表明,其可降低袋式过滤器压力及吸附塔塔压,减少过滤袋更换频次,提升吸附水量,增加产能。该洗井废水除砂装置在地浸采铀矿山钻孔洗井工艺中有一定的推广价值。

黏土是伴生放射性废渣覆盖层的重要组成部分,对其屏蔽性能的研究意义重大。通过自行设计的试验装置,开展了有关黏土屏蔽氡的性能研究,包括黏土类别、黏土水含量、乳液类别、黏土+土工膜等对屏蔽氡的影响。结果表明,蒙脱土是屏蔽能力较好的黏土,25%含水量蒙脱土的性能优于其他含水量的蒙脱土,蒙脱土+聚氨酯乳液、蒙脱土+土工膜均可获得理想的屏蔽效果。本研究结果为黏土用于屏蔽氡提供了一定的基础数据和理论指导。

稀土资源开发利用过程产生的部分废渣属于伴生放射性固体废物,安全、有效处置该类废渣是当前稀土行业发展亟待解决的问题。采用调研分析方法,按照稀土类型及来源,对稀土采选过程产生废渣的种类、产率、产量和放射性核素活度水平分别进行了统计,结合稀土行业发展规划,初步估算了典型省(自治区)的稀土废渣存量和增量;梳理了当前稀土伴生放射性废渣处理处置现状及存在的问题,提出了区域填埋处置策略;建议全国实行7+x形式,参照内蒙古自治区包头市的处置形式,建设稀土废渣库,集中收集处置本省(自治区)的稀土伴生放射性废渣。基于废渣存量及增量估算,本研究给出了各省(自治区)稀土废渣处置规模建议。

在内蒙古某“CO₂+O₂”地浸铀矿山引入精细化管理模式,对影响产品质量的吸附、淋洗、酸化沉淀等工序进行精细管理。淋洗剂配制由“沉降母液+碳酸氢钠+盐酸+氯化钠”优化为“沉降母液+碳酸氢钠+清水”,维持淋洗剂pH为9.5~10.0,降低了系统氯离子积累;提升淋洗合格液中铀质量峰值浓度,并将其维持在80~130 g/L;自动控制酸化过程的盐酸添加量,精准控制pH在4.5~4.6,进一步降低合格液中的碳铀比;调整淋洗合格液的流量,保持淋洗合格液平均铀质量浓度为30~70 g/L,降低合格液铀质量浓度对产品质量的影响;控制浆体沉淀时间,提升浆体压滤效果。优化生产参数后,产品水分降低了8.50%,铀含量提升了2.88%,产品质量整体提升。

对防城港核电厂外围31个监测点位进行了γ辐射累积剂量率监测和γ辐射空气吸收瞬时剂量率监测,并对辐射水平监测结果进行分析,以掌握核电厂外围陆地辐射水平的长期变化状况。结果表明:2018—2023年,防城港核电厂外围环境γ辐射累积剂量率监测值为62.5~141.3 nGy/h,平均值为99.1 nGy/h;瞬时剂量率为55.0~119.5 nGy/h,平均值为93.7 nGy/h;防城港核电厂3台机组商运前后,外围陆地环境辐射水平保持一致,γ辐射累积剂量率、瞬时剂量率均保持在正常水平,核电运行期间气载流出物的排放对外围环境的辐射水平没有产生影响。不同点位的γ辐射累积剂量率变化较大,且随季节性变化呈冬季偏高、夏季偏低的现象,说明γ辐射累积剂量率受环境因素影响较大。

针对硝酸体系低浓度铀的吸附问题,以氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯共聚物为骨架,以三氯化磷为功能化试剂,通过傅克烷基化反应及淬灭-水解/醇解反应,将长链羟基及烷基接枝到树脂上,从而得到分别含有磷酸和磷酸酯基功能基团的提铀树脂。通过红外光谱、元素分析、热重分析,对树脂进行了结构表征;在树脂制备过程中,考察了不同工艺参数对树脂含磷量及铀吸附性能的影响,确定了树脂合成的最优工艺参数。通过静态试验考察了pH、平衡铀浓度、吸附时间对树脂材料吸铀性能的影响,并进行了解吸剂的筛选和树脂重复使用性能的验证。结果表明:制备的磷酸酯基提铀树脂对于模拟溶液(1 mol/L HNO₃+1 mol/L NaNO₃)中的低浓度铀(<20 mg/L)具有较好的吸附效果,该树脂对铀的饱和吸附容量为21.9 mg/g干树脂,吸附后残余尾液中的铀质量浓度<0.05 mg/L;以0.4 mol/L NaHCO₃与0.1 mol/L Na₂CO₃作为复合解吸剂,铀的解吸率为98.3%。制备的磷酸酯基提铀树脂可用于酸性硝酸体系中低浓度铀的吸附分离。