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。

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。

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。

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。

传统天然铀贮存采用人工叉车或吊车卸货入库,存在劳动强度大、工作效率低、人员受照剂量大、危险系数高、库房利用率低、盘存效率低、准确性无法保证等缺点。为此,设计采用智能化立体库,以实现立体高效仓储、自动存取、实时查询、快速盘存等目的。与堆垛机+穿梭车方案相比,双伸位堆垛机方案在盘存效率、网络传输、设备可靠性、检修方式和货架结构要求等方面均更优。在对天然铀智能化贮存工艺分析和相关设备优选的基础上,研究并设计了用于天然铀贮存的智能化立体库方案。

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。

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。