采用层流型恒界面池法研究了(2-乙基己基)胺基甲基膦酸二(2-乙基己基)酯(代号Cextrant 230)与三烷基氧化膦(代号Cyanex 923)二元混合体系从盐酸介质中萃取钍的动力学。作为对比,同时研究了Cextrant 230单一体系萃取钍的动力学。系统地考察了搅拌速度、反应温度、比界面积,以及萃取剂浓度、酸度、氯离子浓度等因素对萃取速率的影响。结果表明,Cextrant 230单一体系和Cextrant 230-Cyanex 923混合体系对Th⁴⁺的萃取分别受化学反应控制和扩散控制,萃取反应速控步骤均发生在水相或有机相本体中;温度对Cextrant 230单一体系的萃取速率无显著影响,而对Cextrant 230-Cyanex 923协萃体系的萃取速率具有促进作用;氯离子浓度和萃取剂浓度与萃取速率呈线性关系,在Cextrant 230单一体系和Cextrant 230-Cyanex 923混合体系中Th⁴⁺的萃取过程均为假一级可逆反应。

随着全球清洁能源需求的持续攀升,铀矿资源开发规模也相应扩大,铀尾矿(渣)的安全处置已成为环境保护与核能可持续发展的关键问题。系统综述了铀尾矿(渣)回填与安全处置技术的研究进展,重点探讨了膏体充填工艺优化与纳米材料固化机制,旨在为铀矿资源绿色开发与放射性废物安全处置提供理论支撑。

低渗透砂岩型铀矿的渗透性差、浸出剂注入难度高,采用传统地浸开采技术难以对其实现经济有效开发。针对目前低渗透铀矿开采难题,分别在常压和高压条件下进行抽注液量测试和示踪剂试验,通过对比试验验证高压注液技术的应用效果,深入探讨高压注液技术在地浸开采领域的应用及其成效。试验结果表明,与常压条件下相比,高压注液技术将注液量提高了6.4倍,抽液量提高了1.05倍,渗流速度提高了33倍。高压注液技术能有效解决低渗透砂岩型铀矿浸出剂注入难题,且该技术在矿场方便实施。

为应对柴油价格上涨带来的矿卡运输成本攀升,以纳米比亚湖山铀矿现有电架线为研究对象,设计“现场两次加油法”,并利用该法测定了矿卡纯油工况和电架线辅助工况下的上坡油耗及电耗。通过系统拆解电架线运行相关成本和收益要素,提出了各要素的合理取值方法;并构建了经济性分析框架,对电架线运行经济可行性进行测算。研究表明,湖山额定载重330 t矿卡在电架线辅助工况下上坡行驶550 m,电耗为62.65 kW·h,爬坡速度为24 km/h;比纯油卡车节省油耗11.25 L,爬坡速度是纯油卡车的2倍。湖山测试段电架线全寿期累计动态收益7 047万纳元,技改投资静态投资回收期小于2年;考虑建造成本情形下,静态投资回收期小于5年。投资敏感性分析显示,项目对油价变化最为敏感,其次为电价和运行成本,项目对资本投入变化最不敏感;但即使当油价降低50%,项目全寿期动态收益仍可达到2 209万纳元,项目具有较强抗风险能力。

针对区域铀矿山矿床开采分散、开拓方式多样、运输系统网络复杂等特征,构建了基于复杂网络规划的区域矿山运输系统优化模型,在区域矿山开采条件下,综合规划开拓运输系统,提升区域矿山运输系统的高效性、经济性与科学有效性。通过分析区域矿山空间地理位置关系以及集约化开发理念,建立了系统网络图,运用网络流理论和灰狼算法,得到区域矿山运输系统全局最优方案。在相山铀矿田区域矿山进行了模型有效性验证,解算出矿山最优的区域运输路径与最低成本方案。结果表明,模型满足区域矿山运输系统的规模化、集约化要求,具有有效的运输系统规划效果。研究结果为相山铀矿田运输系统经济、高效运转提供了技术支撑,也可为其他铀矿大基地运输系统智能化规划提供借鉴。

分析国内外数字矿山建设现状,针对地浸铀矿山“信息孤岛”问题,以内蒙古某地浸铀矿山为研究对象,遵循中核铀业数字地浸铀矿山总体架构,开展了系统集成技术研究,研发了地浸铀矿山数字化集成管控平台。通过分析现场各系统技术架构,自主研发可兼容WebService、OPC和IEC104等标准的数据集成接口,集成管控平台可读取各系统数据库底层数据,实现了地浸铀矿山数字化集成管控平台与OA办公、生产自动化和电力管理等系统的数据汇聚和集中管控。集成管控平台的应用,有效提升了目标矿山数字化管理水平,为中国铀矿采冶数字化从离散控制到统一集控的跨越式发展夯实了技术基础。

以陕西省商洛市丹凤县石煤钒矿为研究对象,采用直接酸浸和硫酸熟化—水浸两种工艺对钒元素的浸出效果进行了研究。结果表明,当磨矿细度45%、浸出剂硫酸质量分数14%、浸出时间6 h、浸出温度80 ℃、Ca(ClO)₂用量3%、CaF₂用量2%、固液比1∶2时,利用直接酸浸工艺可获得的最佳钒浸出率为86.7%;当磨矿细度80%、熟化过程浓硫酸用量20%、浸润水量7.5%、熟化温度110 ℃、保温时间10 h、水浸固液比1∶2、浸出时间120 min、室温浸出时,硫酸熟化—水浸工艺的最佳钒浸出率可达93.5%。硫酸熟化—水浸工艺指标优于直接酸浸工艺指标,研究结果可为陕南地区石煤钒矿清洁提钒工艺设计提供技术支撑。

矿产资源储量数据是矿产资源储量管理的重要抓手,矿产资源国情调查是一项全国性、基础性的矿产资源调查工作。基于目前河南省已全面完成的矿产资源国情调查数据库,提出快速更新矿产资源储量数据库中资源储量数据的方法,以方便矿产资源管理部门高效使用。本方法对于解决储量库中的数据缺失、错误、冗余、时效性低等诸多问题和更好地进行矿产资源管理十分必要。通过设计计算机程序算法,对矿产资源国情调查数据库和矿产资源储量数据库中的资源储量数据记录按照相关字段进行自动对比,查找差异,分情况采取不同的程序代码,对储量库中资源储量数据实施更新。和日常储量管理中常采用的人工更新数据方法相比,本方法能更全面、快速、高效、准确地实现矿产资源储量数据库中资源储量数据的更新。

酸法地浸采铀过程中产生的酸性废水具有低pH、高硫酸盐、含铀(Ⅵ)及重金属离子等特征,对地下水环境构成威胁。针对微生物修复周期长、存活率低及电动修复稳定性不足的问题,提出了一种微电场耦合硫酸盐还原菌(SRB)的酸性废水修复方法。通过模拟废水修复试验,构建三室电化学装置(阳极室、废水室、阴极室),结合电迁移作用与SRB的还原功能,探究修复机制并优化关键参数。结果表明:耦合修复体系显著提升了废水中铀(Ⅵ)的去除率(达98%),同时有效降低了Ca、Mg、Al、Fe等金属离子浓度(去除率>80%)及硫酸盐含量(去除率>90%);铀酰离子在电场驱动下迁移至阴极区,主要被SRB代谢产生的S^2-还原与共沉淀,少量通过电极反应还原为U(Ⅳ)。试验表明,不同的电势梯度可导致阴极室的pH不同,从而影响修复效果,酸性条件(pH<4)下H⁺导致S^2-逸失,碱性条件(pH>9)易形成可溶性铀配合物;当电势梯度为0.2~0.4 V/cm时,可兼顾修复效率(铀快速去除)、微生物活性及经济性。本研究为地浸采铀酸性废水的绿色高效修复提供了理论依据与技术支撑。

地浸采铀工艺套管需兼顾防腐性能和耐压性能。针对致密砂岩型铀矿床复杂的地质条件,对比研究了UPVC、碳钢和玻璃钢三种材质套管的性能。研究表明,UPVC套管防腐性好,但耐压性差;碳钢套管耐压性好,但易腐蚀且成本高;玻璃钢套管防腐性、耐压性和拉伸强度优异。在固井质量方面,玻璃钢套管、碳钢套管、UPVC套管与水泥的胶结强度分别为1.80、2.91、0.32 MPa,玻璃钢套管与水泥的胶结强度表现出明显优势。玻璃钢套管是致密砂岩型铀矿床地浸采铀工艺的最佳选择,能够满足防腐性能和耐压性能的双重要求,可保障钻井质量和使用寿命。