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。

为了提高移动床吸附塔提取铀的效率,运用Fluent、Edem软件对移动床吸附塔提取铀的过程进行了仿真模拟。通过调整入口流量,观察移动床吸附塔内树脂颗粒的运动情况、分布状态及饱和树脂的沉降情况,分析得到最佳入口流量。通过搭建实验平台,验证仿真结果的准确性;将实验数据与数值模拟结果进行对比分析,证实了两者结论的一致性,从而验证了仿真模型的准确性和适用性。结果表明,当入口流量为4 m³/h时,铀酰离子的提取效率最大。研究结果可为移动床吸附塔的设计提供重要参数。

铀矿冶地浸废水水量大,呈酸性,具有低放射性;部分铀矿冶企业的蒸发池满足不了扩大生产的需求。对比分析了减压蒸发、三效蒸发、MVR(Mechanical Vapor Recompression)蒸发等强制蒸发技术处理地浸废水的优缺点,发现在长期使用前提下,MVR技术效能更高、废气排放量少、能量消耗少,相对更适用于地浸废水。基于MVR技术设计并搭建了可以集成控制的强制蒸发系统,依据废液组分确定了设备各阶段的加热温度和相应设备材质。搭建的现场试验装置实现了系统的温度、压力、液位自动控制及连续循环蒸发,实际测试表明装置的蒸发量和效能系数与蒸发温度正相关。

在地浸采铀工艺中,抽、注液量下降问题严重影响着铀矿浸采效率。通过物理、化学、联合洗井等技术可解决钻井周围的堵塞问题;但洗井效果维持时间短,影响半径小,不能从根本上解决流量下降问题。液流空化技术在油田上可有效提高抽油井产量、降低注水井压力。基于液流空化技术,通过优化空化器结构,以及在地面试验中改进地浸采铀钻井的井口装置,进而开展了液流空化试验。试验过程中作业排量达2 m³/min,压力在21 MPa左右,试验验证了液流空化技术在地浸采铀工艺中的可行性,为提高铀矿渗透率提供了新思路。

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。

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。

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。

根据国家将发展绿色矿业、建设绿色矿山作为转变矿业发展方式、提升矿业整体形象、促进矿业安全健康持续发展的重要平台和抓手,以及国家安全总局开展“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动等要求,公司在完成“机械化”改造之后,接续进行智能矿山建设。针对劳动强度大、作业环境差、安全风险大等安全生产痛点问题,开展了包括电机车无人驾驶、铲运机远程遥控、破碎机远程遥控、通风排水自动化等智能矿山建设内容,通过“数字化”“智能化”等改造提升,逐步实现井下“少人化”或“无人化”,在改善作业环境、降低劳动强度的同时,进一步提高了硬岩铀矿开采的本质安全度。

在核燃料元件生产过程中会产生铀质量浓度较高的含铀氢氟酸溶液,根据国家核安全局文件(国核安发〔2023〕158号)要求,铀质量浓度低于0.2 mg/L的氢氟酸溶液可解控。为满足国家监管部门要求,采用一种耐氢氟酸腐蚀的带功能基团树脂,在静态和动态条件下研究了其对氢氟酸溶液中铀的吸附性能,考察了该树脂的耐氢氟酸腐蚀性能、饱和吸附容量、解吸性能和循环使用性能。结果表明,经此树脂吸附后氢氟酸中的铀质量浓度小于0.2 mg/L,达到了解控水平,且经10个吸附-解吸循环后该树脂对铀的吸附能力未见明显下降。研究结果为后续大规模的工程应用奠定了基础。