鄂尔多斯盆地北部巴音青格利铀矿床赋存于直罗组下段下亚段中，矿体平均铀品位为0.057 1%，平均平米铀量为6.69 kg/m²；但其渗透系数仅为0.065 m/d，属典型低渗砂岩型铀矿。在常规地浸开采中，易出现抽注液量低、生产不经济等问题。为提高该矿床矿层的渗透性，选取注液能力较差的Z5井开展高能气体致裂增渗试验，同时使用微地震法在Z5井周围对高能气体压裂产生的裂缝发育情况进行监测。试验结果表明，致裂后Z5井注液量得到明显改善，平均注液量增加了126.34%，微地震监测事件点的纵向跨度在3.8~4.5 m，未破坏含矿含水层顶底板。高能气体致裂增渗技术能够使近井地带渗透能力得到改善，且方便实施，成本较低。

基于地浸采铀钻孔浸采效率问题,研发了新型开窗切割式钻孔;通过填砾式钻孔与开窗切割式钻孔的现场施工和溶浸效果对比,分析了两种钻孔结构的优缺点。研究表明,开窗切割式钻孔施工质量可控,钻孔运行稳定时间长,溶浸效果好,浸出液铀浓度上升快,回采率高。两种结构钻孔的对比使用,为地浸采铀矿山的开采提供了重要的理论依据与实践经验,开窗切割式钻孔有助于提高铀资源开发利用率。

某试验采区运行约200 d,注液井注液压力提高至1.65 MPa,平均注液量下降了51.87%,周边含矿层堵塞严重。计算表明,当由天然流场条件转变为抽注浸出流场条件时,地下水流速可快速提高几十、上百倍,水力冲刷作用是抽液井周边含矿层中碎屑析出的动力学条件;浸出液经地表过滤、树脂床吸附后,尾液中含有的矿物碎屑和化学沉淀物在注液井周边含矿层中再沉积,是导致含矿层堵塞的直接原因;矿层堵塞以机械堵塞为主,化学堵塞为辅。根据含矿层最大孔喉直径的研究结果,结合井下电视观察以及浸出液、洗井水中颗粒物粒度、洗井水沉降干渣化学组成分析,确定矿物碎屑主要是黏土粉砂粒级碎屑,化学沉淀物主要有CaCO₃、MgCO₃、Fe(OH)₃及少量FeCO₃。以“防堵”为切入点,增设了水力旋流器,耦合“自然沉降—旋流分离—机械筛滤”地表固液分离系统,取得了明显防堵效果。

针对棉花坑矿井的急倾斜破碎薄矿体,提出了无间柱分段深孔爆破连续采矿法。根据该方法的工艺特点提出了“倒台阶形”+上下向布孔分段连续回采、“正台阶形”+上向布孔分段连续回采和“正台阶形”+顶柱+上向布孔分段连续回采方案。通过GRA-AHP和云模型相结合的方式对3种回采方案进行了评价优选,得出“正台阶形”+顶柱+上向布孔分段连续回采方案相对安全、高效。研究结果为棉花坑矿井破碎矿体的开采提供了可行的技术方案。

为降低项目建设和征地成本,缩短项目建设周期,某地浸铀矿山采用准闭路循环系统;与传统地浸采铀矿山相比,准闭路循环系统取消配液池,将集液池改为集液罐。配液泵作为准闭路循环系统的主要动力来源,当其运行不稳定时,易发生冒罐事件,导致循环系统抽注液量不平衡,影响矿区生产进度。通过采用自动化实时监测及优化配液泵调节方式等措施,有效提高了配液泵在地浸采铀准闭路循环系统中的运行稳定性。

利用低温氮气吸附—脱附法测定水杨酸螯合树脂的比表面积、孔径;考察了水杨酸螯合树脂的热力学稳定性;研究了溶液pH、ρ(Cl^-)对水杨酸螯合树脂铀吸附性能的影响,以及树脂的吸附等温线、吸附动力学及解吸性能。结果表明:水杨酸螯合树脂的比表面积为32.34 m²/g,孔径为32.08 nm,当温度低于180 ℃时,水杨酸螯合树脂具有良好的热稳定性;在pH为7~9时,树脂吸附性能较好,铀吸附量达14.1 mg/g(以干树脂计,下同);Cl^-的存在会降低树脂对铀的吸附量,当ρ(Cl^-)为3.0 g/L时,铀吸附量降低约9.9%;当铀溶液的平衡浓度为400 mg/L时,树脂的铀吸附量达到最大,为153 mg/g;吸附20 h,吸附过程达到平衡。酸性解吸剂与碱性解吸剂对树脂均具有良好的解吸性能,解吸率均在94%以上。在ρ(U)=21.2 mg/L、ρ(Cl^-)=3.36 g/L的真实铀浸出液中吸附24 h,水杨酸螯合树脂的铀吸附量达14.7 mg/g,具有较好的铀吸附性能。

在独居石碱转滤液的精细过滤生产中,采用铁板框压滤机压滤存在过滤效果差、自动化水平低、过滤后温度下降多等问题。对现有精细过滤工序进行改进,研究了表面过滤器作为碱转滤液精细过滤设备的适用性。结果表明,滤芯为PP、PTFE膜材质的表面过滤器,其1.0 h后过滤截留率均高达93%;明显高于铁板框压滤机的截留率。与铁板框过滤相比,表面过滤器过滤效果好、自动化水平高、溶液保温效果好,可较好地应用于独居石碱转滤液的精细过滤中。

建立了氢化物发生-原子荧光光谱法同时测定铀矿石中As和Hg的方法,考察了消解温度、消解时间、载流体系、KBH₄浓度、铀含量对检测结果的影响。结果表明:在125 ℃条件下,用(1+1)王水消解铀矿石60 min、以(5+95)盐酸为载流、2.0%的KBH₄溶液为还原剂时,测定结果最优,该方法对As和Hg的检出限分别为0.006、0.001 μg/g,相对标准偏差分别为2.46%和4.22%,加标回收率分别为98%~103%和97%~106%。该方法准确性和精密度较高,可满足铀矿石中As和Hg的测定要求。

萃余水相中的酸浓度、铀浓度一般需分开检测,操作步骤繁琐,工作量大。本研究建立了连续测量萃余水相中酸浓度和铀浓度的新方法:先以强碱为滴定剂,通过指示剂的变色指示滴定终点,检测酸浓度;再加入硫酸和偶氮胂Ⅲ溶液,使溶液显色,在650 nm处测量显色溶液的吸光度。结果显示,酸浓度测量的精密度为1.53%,示值误差为1.69%;铀质量浓度测量精密度为1.13%,示值误差为1.52%。在实际水样测量中,本方法和实验室现行方法测量数据基本一致,酸浓度测量的加标回收率为97.0%~102.5%,铀质量浓度测量的加标回收率为97.0%~102.0%,本方法可准确、快速、连续监测萃余水相中的酸浓度和铀浓度。

研究并建立了退役铀矿山周边地表水中²¹⁰Po的检测方法(铜片自沉积法),调查了铀矿山周边地表水中²¹⁰Po的活度水平。铜片自沉积法以氢氧化铁为载体,吸附水样中的²¹⁰Po,在盐酸-氯化钠体系中使²¹⁰Po自沉积于铜片上,并在低本底α、β测量仪上测量,方法检出限0.001 Bq/L,精密度优于10%,加标回收率为93.4%~106.6%。研究结果表明,退役铀矿山周边地表水中²¹⁰Po活度浓度为0.001~0.223 Bq/L,存在通过饮用水和食物链转移到人、致居民内照射剂量升高的风险,需加强对铀矿山周边地表水的监测和公众照射的评价。

大观霉素(Spectinomycin)是一种碱性水溶性氨基糖苷类抗生素,由壮观链霉(Actinospectacin)发酵产生。在用D152树脂提纯大观霉素过程中,引入EDTA-2Na预洗工艺,通过选择合适的预洗液浓度、pH和流速,实现高纯度盐酸大观霉素的提取,并确定了EDTA-2Na的回收工艺。研究得到了最佳预洗工艺参数:EDTA-2Na洗液浓度为0.015 mol/L,预洗液pH为7.5~8.0,流速为1.0~2.0 BV/h。该工艺简便易行、成本低、回收率高,保证了D152树脂的吸附收率,实现了绿色提取。

铀是一种重要的战略资源,同时也是一种具有化学毒性和放射性毒性的重金属元素。目前,对铀矿山地下水中铀的高效修复仍是环境保护和生态安全面临的巨大挑战。采用三聚磷酸钠对纳米零价铁改性,成功制备了三聚磷酸钠改性纳米零价铁(STPP-nZVI),研究了溶液pH、STPP-nZVI用量、温度、时间、U(Ⅵ)浓度和干扰离子对STPP-nZVI修复地下水中U(Ⅵ)的影响,并采用FTIR、SEM-Mapping和XPS探讨了STPP-nZVI修复铀污染地下水的机理。结果表明,STPP-nZVI适合处理弱酸性和碱性铀污染地下水,在pH=5.0时,STPP-nZVI对U(Ⅵ)的最大吸附量达102.72 mg/g,对U(Ⅵ)的吸附为自发的吸热过程,STPP-nZVI对铀的去除主要归功于吸附和还原作用。STPP-nZVI材料对于处理弱酸性和碱性铀污染地下水具有一定的应用前景。

独立通路在通风网络中具有重要的作用,寻找一种能够快速搜索复杂网络独立通路的算法具有重要意义。采用通路法进行网络调节可以优化通风网络的调节效果。传统的通路搜索算法搜索的通路一般较长,无法处理特殊网络的搜索问题且无法同时保证通路的独立性和完备性。为了解决传统通路搜索算法存在的问题,系统研究了独立通路搜索的关键技术,在分析传统通路搜索算法局限性的基础上,提出了1种改进的独立通路搜索算法。该算法处理了网络中的割边、割点问题,避免了算法陷入死循环或异常中断;结合BFS法改进了通路搜索的性能,便于控制通路中关键分支的搜索;分析独立通路完备性搜索失败的原因,并通过记忆搜索策略解决了含有单向回路的通路搜索问题。利用改进的独立通路搜索算法,提出了1种自适应通路调节法,该方法可以获得1棵具有最优调节位置的最佳通路调节树,从而得到一组最优增阻调节解。

以某酸法地浸铀矿山为对象,开展了酸法地浸采铀源项氡浓度、氡释放量,以及环境氡迁移扩散趋势等释放特征研究。采用E-Perm驻极体探测器法、固体径迹探测器法、RAD7静电收集测氡法,对地浸铀矿山抽液孔、集液罐、水冶厂通风口、蒸发池源项及周边环境的氡浓度进行了监测。结果表明,该地浸铀矿山氡释放量约为1.75 TBq/a,水冶厂通风口和集液罐是重要的氡释放源项,其年氡释放量分别占地浸铀矿山年氡释放量的58%和39%;抽液孔和蒸发池的年氡释放量约占地浸铀矿山年氡释放量的3%;集液罐开口处氡浓度水平最高,其对环境影响范围不超过500 m;抽液孔氡浓度水平最低。该酸法地浸矿山归一化氡释放量远小于地下矿山排风井的归一化氡释放量。

尾矿库溃坝的主要原因有渗流破坏、坝坡失稳、地震液化和超高堆坝等,尾矿坝内浸润线过高可能产生渗流破坏,严重的将造成坝坡失稳、破坏甚至溃坝。降低坝体浸润线的常用方法存在施工难度大、人工维护成本高、设备维护管理复杂等问题,采用水平排渗方式在接近水平的排渗盲沟内装设水平滤管,以达到降低浸润线的目的。本工程采用在坝体内部打设水平孔,并在孔内安装渗水管形成水平排渗体,排渗管通过坝体外的集水总管形成排渗网;坝体内的水渗入排渗管,然后汇至集水总管,最终通过自流排至坝外。该法具有造价低、能耗小、便于管理等优点,是降低尾矿坝浸润线的切实可行的方法。

北山高放废物地质处置地下实验室是中国首个研究高放废物地质处置的地下实验室。在该地下实验室-560 m的主试验水平内布置了起重量为5 t的电动单梁起重机岩壁吊车梁。本研究以相关设计规范为依据,阐述岩壁吊车梁的计算方法及设计步骤,并提出了对于起重机吨位较小的岩壁吊车梁的优化设计方案。优化方案可有效节省岩壁吊车梁的材料和宝贵的地下空间,本研究结果对小吨位起重机岩壁吊车梁设计有借鉴意义。

研究了无人机巡检技术在某地浸铀矿山的应用方法。采用无人机、红外热成像和激光扫描等先进技术,实现对矿山运行情况的无人机巡检和监测,由无人机巡检取代了传统的人工巡检。结果显示,采用红外热成像技术对孔口、架空线路等情况进行动态监测,能实时发现异常情况;利用负载镜头实现激光扫描技术,能够对矿山地表物理特征结构进行精准扫描。无人机巡检提高了矿山的巡检水平和效率,降低了矿山巡检和监管的人力和物力成本,研究结果可为相关领域提供参考。

针对铀矿山井下有线网络铺设费用高、重复利用率低,以及无线网络覆盖范围小、干扰多等问题,对铀矿现有网络系统进行深入调研;并结合实际情况进行需求分析,根据对井下人员、设备的信号无线传输、定位、远程监控等要求,以无线局域网全覆盖为目标,在统一网络传输协议的基础上,开展了5G、Wi-Fi等无线网络传输技术井下适用性分析,遴选出了合适的设备和工作频段,并搭建网络测试平台进行了无线信号传输速率、延时实验,验证了井下无线网络技术的适用性。研究结果可指导铀矿井下网络建设,为井下生产设备监控、环境监测、定位、通信等重要数据传输提供可靠网络支撑。

随着网络技术不断发展,无线通信技术得到广泛应用,并受到铀矿山企业的高度关注。对多种主流无线通信技术的发展现状进行了分析,对常用的几种短距离无线通信技术进行了综合性能比较,阐述了现阶段铀矿网络建设情况;结合中国铀矿山工业设施分布特点及网络需求,选取Wi-Fi、GPRS、ZigBee无线技术在现场开展应用研究,实现了移动集控室自动控制、洗井车远程监控、井口装置泄漏报警、设备巡检信号的网络传输。