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。

放射性分选处理的矿石为破碎后的矿石,矿石形状随机性大,这会直接影响矿石品位检测的准确度。为提高放射性分选检测的准确度,通过制作铀矿石标准样品,开展铀矿石形状对探测效率的影响试验,探明矿石形状系数与探测效率变化系数的关系,建立基于矿石形状的探测效率修正算法,提出适用于铀矿石放射性检测的矿石形状量化方法。通过实际矿石的分选试验,验证了建立的探测效率修正算法的有效性;使用该算法后,超过70%试验组的铀矿石品位检测误差小于5%,显著降低了矿石形状对探测效率的影响,提高了铀矿石品位检测的准确度。

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。

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。

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。

洗井是地浸采铀矿山提高钻井水量、增加产能的重要途径。随着安全环保要求的不断提高,传统的洗井方式已不能满足安全环保的发展需要。近年来,某地浸采铀矿山通过开展空压机并联洗井技术研究、洗井加酸方法改进研究,以及洗井废水循环利用研究等进行洗井工艺安全环保优化,进一步提高了洗井效率,实现洗井效果最大化,确保了地浸采铀矿山洗井工艺安全环保风险受控。

采用碱性材料对酸性废渣进行中和处理,设置敞开、封闭试验环境,以及不同投加比和pH等条件,通过监测中和渣上清液中pH、U、$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$变化,并借助XRD分析中和渣的矿物组成,研究CO₂对酸性废渣中和过程中U稳定性的影响。结果表明,中和处理时周围空气中的CO₂会影响中和渣pH与U的稳定性,中和渣在碱性条件下对CO₂的固定是个酸化过程,随着中和渣pH下降,在空气中固定的CO₂向$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$转变,$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$逐渐累积,使中和渣中已稳定的U重新浸出。U与pH无明显相关性,U大量浸出的pH区间为7.68~8.41,此区间$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$大量积累;U与$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$成正相关关系,相关系数(R²)为0.95,$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$的产生是影响中和渣中U稳定性的关键因素。Ca(OH)₂投加过量时,中和渣中会有次生矿物CaCO₃生成;随着CO₂固定,中和渣pH下降,CaCO₃会部分溶解转变为$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$。敞开试验环境中,仅有2.5%Ca(OH)₂试验组和2.5%Mg(OH)₂试验组维持极低的U浸出水平,中和处理后中和渣pH较低,在空气中固定的CO₂极少,影响U稳定的$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$基本不产生。

随着开采深度的增加,某硬岩铀矿矿性发生变化,在矿石堆浸过程中出现矿堆板结现象。为了解决矿堆板结问题,研究了淋浸剂酸度、喷淋强度、装柱高度、粒度等对矿堆板结的影响。结果表明,在淋浸剂酸度50.0 g/L、喷淋强度40.0 L/(m²·h)、浸出周期30 d条件下,柱浸试验后无板结,-10 mm矿石的铀浸出率达83.40%。800 t矿石的中试试验结果证实,在浸出剂酸度高、喷淋强度大时,矿堆无板结现象,铀浸出率可达86.57%。

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。

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。