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。

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。

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。

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。

铀转化生产过程主要包括氟化、氢氟化、电解制氟工序,其中电解制氟工序和氟化工序是影响产能和连续稳定运行的主要因素。通过对电解制氟的原理和现状分析,针对性研究了氟化氢加料、碳板运行维护、电解质运行参数等对电解制氟工艺运行的影响,分析得到少量连续加料、炭板电流稳定控制的关键点,通过优化氟化氢补加方式、去极化处理工艺、炭板电流监测、定期更换电解质等措施,使电解制氟工艺运行更加稳定高效。

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。

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。

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。