过刊目录植物纤维因其来源丰富、可生物降解,已成为最具经济性的海水提铀材料之一;然而材料的生物污损问题仍是海水提铀面临的挑战之一。为了开发兼具良好铀吸附性能和抗菌性能的吸附材料,从铁树叶中提取植物纤维,通过两步法(氰基化和肟化)对其进行偕胺肟基改性,再通过原位还原制备载银偕胺肟基功能化铁树叶纤维(Ag@AO-CLF),通过批量铀吸附试验、抑菌圈试验及FT-IR、SEM-EDS、XPS表征手段研究其吸附性能、抗菌性能和吸附机理。结果表明,0.2 g/L的Ag@AO-CLF在pH=5.0、初始铀质量浓度为5 mg/L的溶液中对铀的吸附容量为24.6 mg/g,在含有多种竞争离子的环境下对U(Ⅵ)仍然表现出高达98%的吸附率;在pH=8.15、铀质量浓度为5 mg/L 的模拟海水中,该吸附剂对铀的吸附率和吸附容量分别为98.4%和23.67 mg/g;其对E.coli和S.aureus的抑菌圈直径分别为(12.8±0.2)mm、(11.0±0.5)mm,抗菌性能良好。经过5次吸附-脱附循环后,Ag@AO-CLF对U(Ⅵ)的去除率和脱附率均保持在90%以上,再生性能良好,稳定性强,对海水提铀具有很好的适用性。同时,XPS结果表明Ag@AO-CLF对U(Ⅵ)的吸附作用主要归因于偕胺肟基团上的C═N键和N—O键。
沽源-红山子地区是中国北方重要的铀成矿带,红山子岩体位于沽源-红山子铀成矿带北段。在红山子岩体东部上伙房地区,采用地质、地球化学、地球物理多学科综合信息找矿方法开展了找矿工作。利用土壤地球化学和氡气测量手段圈定化探异常并缩小了找矿范围,结合激电异常中高阻高极化特征和地面高精度磁测异常形态,解译了上伙房地区构造格架展布;激电测深进一步揭示了深部异常空间展部形态,可控源音频大地电磁测深解译出更深部成矿有利空间,有效预测了铀钼矿体空间定位,经钻探验证发现多条铀钼矿体。依据勘查结果对各方法进行探索,建立了上伙房地区地质-地球化学-地球物理综合找矿方法及找矿模式,为本地区铀多金属矿勘查提供了找矿方向。
在不同岩层倾角下岩体内部地下水渗流特征的数值研究中,较少考虑渗流场对内部孔洞、节理等缺陷的影响,渗流场对岩体稳定性的影响,以及渗流场-地应力场耦合下岩体失稳机制等问题。通过定义流体域,可利用离散元软件PFC模拟地下水的渗流,分析岩体工程地应力场-渗流场耦合作用下的流体-固体耦合渗流演化与岩体破坏行为,并从宏观和微观角度对耦合作用下的岩体失稳机制进行研究。高应力场-低渗流场的耦合仿真研究结果表明,渗流场可能诱导非均质或含缺陷岩体薄弱区域产生裂纹,尖端裂纹的产生可导致岩体破坏,但耦合作用下岩体的破坏演化和破坏模式与其在单独应力场中的情况存在差异。对于预设的裂纹,渗流水压会抑制裂纹尖端拉裂纹的发展,预设裂纹尖端破坏区域主要为压坏区域。在低水压渗流场下,若水压不足,破坏区域则停止扩张;若破坏区域的渗流场已达到稳定状态,破坏将会停止。由于渗流场的分布是非均匀的,裂纹更可能在较高渗流水压区域出现。
针对某矿山在采用分段空场嗣后充填法二步骤回采铜金矿体过程中存在的矿体累积损伤情况,采用声波检测技术对采场爆破前以及爆破回采过程中的矿体进行声波数据采集,并利用矿体完整性系数结合FLAC3D软件对采场回采过程进行数值模拟分析。结果表明:采场爆破回采前,矿体完整性属于Ⅲ级,经过3~4次爆破回采后,距离爆源4排(8.8 m)范围内的采场矿体累积损伤程度较大,完整性由Ⅲ级变为Ⅴ级;采场前区和采场后区的应力安全系数均大于1.5,表明顶板和充填体整体稳定;采场后区回采后,空区顶底板及两端围岩和侧帮充填体塑性变形区域显著扩大,建议回采后及时充填,以降低围岩和充填体垮落的风险。
方解石是砂岩型铀矿床中重要的碳酸盐矿物,其溶解-沉淀行为直接影响矿床的渗透性。为了深入理解砂岩型铀矿床“CO2+O2”地浸采铀过程中渗透性下降机制,采用不同分压CO2对方解石开展高压反应釜搅拌浸出研究。结果表明:CO2分压越高,溶液的pH 越低、浓度越高,对方解石的溶蚀作用越显著,但溶蚀过程中产生的Ca2+会导致次生方解石沉淀的产生;方解石表面出现了差异性溶蚀,产生了明显的溶蚀坑;方解石的孔隙结构发生了明显改变,表现为微孔消失、孔隙减少以及平均孔径变大。基于上述发现,针对地浸现场提出了“高压疏通-低压维持”的动态调控策略,为优化“CO2+O2”地浸采铀工艺提供了理论依据和工程指导。
传统的槽式间歇溶解铀浓缩物方式已难以满足铀纯化智能发展的需求,智能溶解技术主要以铀浓缩物溶解反应机理及适宜溶解条件为基础,通过精确控制方式实现。采用试验测定和理论计算方式,研判八氧化三铀(U3O8)硝酸溶解所发生的主体化学反应,确定溶解化学反应过程,阐明溶解反应变化趋势;通过试验考察了硝酸浓度、温度、搅拌强度等因素对U3O8溶解效果的影响,确定了U3O8硝酸溶解的适宜条件,实现了U3O8在硝酸溶液中的高效溶解,并测得了溶解动力学曲线。对比研究了不同来源U3O8的硝酸溶解性能,验证了溶解参数的可靠性。研究结果表明,在初始硝酸浓度6 mol/L、温度60 ℃、搅拌转速200 r/min、溶解时间60 min条件下,U3O8溶解率达98%。该结果可作为U3O8连续溶解的基础依据,也可为重铀酸盐及过氧化铀、三氧化铀、二氧化铀等铀氧化物的硝酸溶解提供借鉴。
稀土冶炼渣中铅的浸出毒性高。以3家四川省稀土企业的稀土冶炼渣(S1、S2、S3)为研究对象,通过开展室内浸出试验,探究磷基材料与碱性物质单独及联合作用下对稀土冶炼渣中铅的固定效果,筛选并优化磷基材料与碱性物质的用量及配比。结果表明,单独添加磷基材料可显著降低废渣中铅的浸出质量浓度,加入废渣质量分数5%的过磷酸钙可使S1中铅的浸出质量浓度从485 mg/L降至70.2 mg/L,但会导致废渣的pH降低,可能引发次生污染;单独添加碱性物质亦可显著降低废渣中铅的浸出质量浓度,但过量投加易造成pH过高;联合应用磷基材料与碱性物质可协同调控废渣pH至9~10,同时降低铅的浸出质量浓度,效果显著优于单一处理。磷基材料-碱性物质在降低铅迁移风险的同时减少了药剂过量投加引发的环境隐患,研究结果可为稀土冶炼渣的多金属复合污染治理提供理论依据和技术参考。
在地浸采铀工艺中,旋流器受压降、能耗限制,推广难度较大。为此,基于相似模化方法,综合分析影响地浸采铀旋流器压力降的结构参数、操作参数和物性参数,结合旋流器试验数据和相关引文数据,建立了描述旋流器性能与其影响因素关系的相似准数模型。该模型计算值与实验值的误差在15%以内,可用于预测铀矿山浸出工艺中旋流器的压力降。利用Fluent模拟了旋流器内部流场,分析了压降产生机制,研究结果可为地浸采铀的旋流器结构优化、工况优化提供理论依据。
探讨水力喷砂射孔对不同材质套管的冲击影响及玻璃钢套管在地浸采铀中的应用前景。以UPVC套管和玻璃钢套管为研究对象,在喷枪和喷嘴布置方式相同的条件下,使用水砂比为10%~15%磨料悬浮液,进行可靠性试验。通过改变喷射压力和时间,分析套管的射穿情况和内壁变形情况。结果表明,在一定压力下,玻璃钢套管可以被射穿并形成满足水量要求的射孔;与UPVC套管相比,玻璃钢套管具有更好的耐高压性能,能满足水力压裂技术对套管抗压的需求,在地浸开采领域具有较好的应用前景。
矿山采掘设备的可购性评价是矿山企业设备选型决策中的关键问题。针对传统评价方法单一、系统性不足等问题,提出了一种基于GRA-AHP-云模型的综合评价方法,先构建了包含生产平台、适配性、功能性和成本四个维度的评价指标体系;再利用层次分析(AHP)确定各评价指标的权重,并结合灰色关联分析(GRA)计算设备各指标与理想值间的综合关联度;最后,通过云模型形成设备的可购性评价数学模型,从而实现评价结果的模糊性量化表达。以某矿井采矿台车选型为例进行了实例验证,结果表明该方法能有效评估设备的综合价值。
铀矿冶作为核燃料循环的源头产业,其辐射防护技术研究对于保障核能安全具有重要意义。通过系统梳理中国铀矿冶辐射防护技术的现状与进展,分析存在的问题及发展方向;发现中国铀矿冶辐射风险主要来源于氡及其子体的内照射和γ辐射的外照射,具有多源复合、路径交织的特征。近年来,中国辐射防护技术在监测技术数字化、防护设计优化以及废物治理创新等方面取得了新进展;但仍面临氡通风防护技术局限、健康风险评估方法不完善、监测网络覆盖不足,以及防护材料和设备性能不足等问题。未来,中国铀矿冶辐射防护需构建智能化安全管控平台,发展多学科融合的氡迁移模型,并完善标准体系;通过加强防护意识、优化防护技术与网络,在铀矿冶辐射防护领域实现从“风险控制”到“风险预防”的跨越,为全球铀资源开发提供安全技术支撑,助力核能可持续发展。
草酸盐修饰可抑制纳米零价铁(nZVI)团聚,还可通过表面配合作用增强对U(Ⅵ)的吸附-还原协同效能,是一种绿色高效的nZVI修饰方法。通过液相还原法制备了草酸钠改性纳米零价铁(OA-nZVI),在纳米零价铁表面包覆草酸钠减少因磁相互作用与范德华力引起的团聚现象;同时研究了草酸钠改性对nZVI形貌结构的影响,并探讨了其对修复铀污染地下水的行为和内在机理。研究结果显示,经过草酸钠改性后,nZVI由不规则球形转变为更为规则的圆球状,且Fe0矿物相含量有所增加。在pH=5的条件下,OA-nZVI对U(Ⅵ)展现出最优的去除效率,当投加量为0.5 g/L时便可实现高效去除。OA-nZVI能够有效去除U(Ⅵ),得益于OA与nZVI的协同作用:其中,羧基配合作用增强了对铀酰的吸附,Fe0核则提供电子将U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ);氧化生成的FeOOH的矿物相为针铁矿(α-FeOOH),同时生成的FeOOH可通过羟基配位进一步固定铀。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型,最大理论吸附量可达196.31 mg/g。然而,在实际应用过程中,需要特别关注Al3+和的抑制作用。本研究可为开发高效的铀污染修复材料提供理论依据和技术参考。后续应针对复杂的地下水环境,进一步探究包覆材料在高盐(
共存等)、宽pH(3~10)及腐殖酸作用下的稳定性,并采用动态柱实验模拟地下水流速及离子交换对性能的影响,以期将研究成果更好地应用于实际工程。
露天矿自卸卡车在载重突变时,滑模变结构控制会引发液压制动系统抖振,该现象会导致自卸卡车与障碍物的包围盒重叠判断困难,延长碰撞监测系统的检测响应时间。对此问题,提出基于激光雷达与改进AI算法的露天矿自卸卡车防撞技术。该技术采用单束激光点云空间邻域联合分割法,在栅格地图中区分出自卸卡车周边障碍物和地面点,并通过坐标变换矩阵标定激光雷达与矿卡位置。采用AI算法中的包围盒算法,在栅格地图中进行自卸卡车与障碍物的碰撞检测,通过改进的混合层次包围盒算法对自卸卡车与障碍物的包围盒重叠进行碰撞检测判断,快速排除不可能发生碰撞的检测对象;若可能产生碰撞,则使用级联制动的停车策略主动停车,实现自卸卡车的防撞操作。实验结果表明:利用该技术,自卸卡车能在短时间内有效躲避周边障碍物并到达目标点,且碰撞检测响应时间降低至35.4 ms,有效降低了露天矿自卸卡车的碰撞风险。
随着南泥湖钼矿采场条件变化和生产流程的调整,原有的配矿系统和卡车调度系统在矿石品位控制和运输安全等方面暴露出功能单一、协同性不足等问题。为优化南泥湖钼矿生产调度流程,提出了一套智能调度系统升级方案,方案涵盖采场调度模式切换、矿石装运卸管控、挖机权限管理及基于矿石品位控制的二次配矿调度算法。通过构建“班前静态配矿+二次配矿修正”双层框架,设计了基于目标挖机影响系数模型的二次配矿方法,实现品位均衡与运输效率的协同优化,将日品位波动范围压缩至±0.003%。此外,提出了多系统协同联动机制,通过RFID定位、权限配置与数据反馈,有效解决了外运车辆违规作业与交通冲突的问题。应用结果表明,该系统使南泥湖钼矿的日平均出矿量稳定在1.5万吨(波动±0.1万吨),出矿品位满足选厂需求。研究结果为复杂场景下矿山智能化升级提供了动态响应与多目标协同技术方案。
梳理了中国地浸铀矿山蒸发池防渗结构现状,指出了当前防渗结构存在的防渗冗余不足、检漏功能单一且抗干扰能力一般、保护层过厚致使退役废物增多等问题。通过调研国内外各行业蒸发池的防渗结构设计规范及工程实践,探讨各类蒸发池防渗结构的优缺点,并结合地浸铀矿山蒸发池的特点,提出“冗余防渗-智能检漏-废物减量”三位一体优化建议,可为规范地浸蒸发池防渗结构设计提供参考。
某铀尾矿库坝体沉积结构复杂、排渗设施设置不足,导致浸润线最小埋深小于规范限值。基于GeoStudio软件开展了尾矿坝渗流及稳定性数值模拟分析,系统分析了正常水位、设计水位、特殊水位下,采取排渗加固措施前后坝体浸润线、抗滑稳定安全系数的变化规律。结果表明:未采取排渗加固措施时,正常、设计、特殊水位下浸润线最小埋深分别为1.74、0.93、0 m,特殊水位下浸润线自140.9 m平台上部的堆积坝坡逸出;相应的坝体安全系数分别为1.329、1.321、1.291;设置水平排渗管进行排渗加固后,坝体浸润线埋深增加3.48~4.59 m,正常、设计、特殊水位下的安全系数分别增至1.431、1.425、1.402,增幅达7.68%~8.59%。排渗加固措施可有效改善尾矿坝渗流条件,显著降低坝体浸润线高度,提高坝体稳定性,渗流控制效果较好。研究成果可为尾矿坝排渗加固设计提供强有力的技术支撑,为尾矿库安全稳定运行提供参考。
地浸铀矿山吸附过程中产生的放射性尾液一般通过自然蒸发方式进行消纳。主动蒸发的加速技术能耗损失大,运行费用高,规模化应用受限;被动加速装置一般对蒸发能力的提升程度有限。提出了一种具有多个水平蒸发面的框架结构新型蒸发塔,将蒸发塔通过矩阵形式均匀布置在蒸发池内,各蒸发塔间通过塔顶废水管道进行串联,形成协同立体的蒸发面结构,极大提升了蒸发空间的利用层次,使原蒸发池的蒸发能力提高。通过开展小型模拟试验,拟合得到的蒸发塔矩阵系统的蒸发能力经验公式,可实现对该立体蒸发系统的精细化和定量化设计。该方法具备环保、高效、无能耗的优点,适用于干燥、少风地区,可有效节约土地资源和工程投资。
矿产资源储量数据库是矿产资源管理的基础和依据,是矿产资源管理的重要抓手。为解决矿产资源储量数据库运行多年以来,存在的数据登记错误、数据不自洽、数据缺失、数据重复、数据冗余、遗漏登记等问题,河南省开展了全省储量数据库的清理工作,探索出从数据库基本信息清理、报告信息清理、资源储量数据清理、坐标及坐标系核实、矿产地清理并结合矿产资源国情调查和年度储量统计工作进行清理的技术方法,最终形成了储量库问题清单。研究结果为将来更新储量数据库打下了坚实基础,为更好地进行矿政管理提供了有力支撑。