中国铀矿冶放射性废物管理战略研究

回顾了铀矿冶的发展历程,介绍了铀矿冶放射性废物管理体系和废物处理处置现状,分析了当前铀矿冶放射性废物管理中存在的问题,提出了铀矿冶废物管理的基本思路、工作目标、重点任务和保障措施,旨在为今后铀矿冶废物的科学管理提供指导。

地浸采铀注液井小直径潜水泵抽水洗井试验

某地浸采铀试验采区注液井周边含矿层堵塞严重。注液井套管内径仅有80 mm,在常规空压机抽水洗井结束后,在3口注液井中开展了小直径潜水泵抽水洗井试验。初始抽水量均在4.5 m_(3)/h左右,期间最小抽水量为3.4 m_(3)/h,其中2口井的第1股最浑浊洗井水的含砂量分别为4.36、5.19 kg/m_(3)。粒度、电镜扫描和化学组成分析显示,洗井水沉降干渣中的矿物碎屑主要为粉砂、细砂碎屑,少量黏土碎屑;化学沉淀主要是CaCO_(3)、MgCO_(3)和FeCO_(3);潜水泵抽水洗井累计运行约27.5 h,未出现任何故障。试验表明,小直径潜水泵抽水洗井可行且投资少、成本低、安全性高、实施方便。

《铀矿冶》第二届青年编委

为充分发挥青年学者的思维创新优势,助推《铀矿冶》成为更专业、更有影响力的学术交流平台,经招募、遴选,66名优秀学者入选《铀矿冶》第二届青年编委会,青年编委名单如下(按姓氏笔画排序):。

铀矿冶设施场址土壤^(226)Ra本底补充调查方法研究

部分铀矿冶设施在建矿前未开展土壤^(226)Ra本底调查工作,使得该部分设施土壤治理去污管理限值难以确定,给铀矿冶退役治理工程造成一定困难。通过分析土壤^(226)Ra比活度的影响因素得出,自然因素决定了场址土壤^(226)Ra比活度本底值,人为因素造成了场址土壤^(226)Ra比活度的升高,这导致难以直接在污染场地进行补充调查。为减少人为因素的影响,从铀矿冶设施周围土壤环境入手,提出了补充调查监测布点原则、最小样本量和土壤^(226)Ra比活度统计和表征方法,并以某铀矿山为例验证了补充调查方法的可行性。研究结果可为铀矿冶退役治理工程设计和实践提供支持。

萃余水相中酸和铀的连续测量方法

萃余水相中的酸浓度、铀浓度一般需分开检测,操作步骤繁琐,工作量大。本研究建立了连续测量萃余水相中酸浓度和铀浓度的新方法:先以强碱为滴定剂,通过指示剂的变色指示滴定终点,检测酸浓度;再加入硫酸和偶氮胂Ⅲ溶液,使溶液显色,在650 nm处测量显色溶液的吸光度。结果显示,酸浓度测量的精密度为1.53%,示值误差为1.69%;铀质量浓度测量精密度为1.13%,示值误差为1.52%。在实际水样测量中,本方法和实验室现行方法测量数据基本一致,酸浓度测量的加标回收率为97.0%~102.5%,铀质量浓度测量的加标回收率为97.0%~102.0%,本方法可准确、快速、连续监测萃余水相中的酸浓度和铀浓度。

铀矿井下无线网络技术适用性分析

针对铀矿山井下有线网络铺设费用高、重复利用率低,以及无线网络覆盖范围小、干扰多等问题,对铀矿现有网络系统进行深入调研;并结合实际情况进行需求分析,根据对井下人员、设备的信号无线传输、定位、远程监控等要求,以无线局域网全覆盖为目标,在统一网络传输协议的基础上,开展了5G、Wi-Fi等无线网络传输技术井下适用性分析,遴选出了合适的设备和工作频段,并搭建网络测试平台进行了无线信号传输速率、延时实验,验证了井下无线网络技术的适用性。研究结果可指导铀矿井下网络建设,为井下生产设备监控、环境监测、定位、通信等重要数据传输提供可靠网络支撑。

无线通信技术在铀矿山的应用研究

随着网络技术不断发展,无线通信技术得到广泛应用,并受到铀矿山企业的高度关注。对多种主流无线通信技术的发展现状进行了分析,对常用的几种短距离无线通信技术进行了综合性能比较,阐述了现阶段铀矿网络建设情况;结合中国铀矿山工业设施分布特点及网络需求,选取Wi-Fi、GPRS、ZigBee无线技术在现场开展应用研究,实现了移动集控室自动控制、洗井车远程监控、井口装置泄漏报警、设备巡检信号的网络传输。

基于最优独立通路的通风网络调节位置优化

独立通路在通风网络中具有重要的作用,寻找一种能够快速搜索复杂网络独立通路的算法具有重要意义。采用通路法进行网络调节可以优化通风网络的调节效果。传统的通路搜索算法搜索的通路一般较长,无法处理特殊网络的搜索问题且无法同时保证通路的独立性和完备性。为了解决传统通路搜索算法存在的问题,系统研究了独立通路搜索的关键技术,在分析传统通路搜索算法局限性的基础上,提出了1种改进的独立通路搜索算法。该算法处理了网络中的割边、割点问题,避免了算法陷入死循环或异常中断;结合BFS法改进了通路搜索的性能,便于控制通路中关键分支的搜索;分析独立通路完备性搜索失败的原因,并通过记忆搜索策略解决了含有单向回路的通路搜索问题。利用改进的独立通路搜索算法,提出了1种自适应通路调节法,该方法可以获得1棵具有最优调节位置的最佳通路调节树,从而得到一组最优增阻调节解。

水杨酸螯合树脂对铀的吸附性能

利用低温氮气吸附—脱附法测定水杨酸螯合树脂的比表面积、孔径;考察了水杨酸螯合树脂的热力学稳定性;研究了溶液pH、ρ(Cl^(-))对水杨酸螯合树脂铀吸附性能的影响,以及树脂的吸附等温线、吸附动力学及解吸性能。结果表明:水杨酸螯合树脂的比表面积为32.34 m^(2)/g,孔径为32.08 nm,当温度低于180℃时,水杨酸螯合树脂具有良好的热稳定性;在pH为7~9时,树脂吸附性能较好,铀吸附量达14.1 mg/g(以干树脂计,下同);Cl^(-)的存在会降低树脂对铀的吸附量,当ρ(Cl^(-))为3.0 g/L时,铀吸附量降低约9.9%;当铀溶液的平衡浓度为400 mg/L时,树脂的铀吸附量达到最大,为153 mg/g;吸附20 h,吸附过程达到平衡。酸性解吸剂与碱性解吸剂对树脂均具有良好的解吸性能,解吸率均在94%以上。在ρ(U)=21.2 mg/L、ρ(Cl^(-))=3.36 g/L的真实铀浸出液中吸附24 h,水杨酸螯合树脂的铀吸附量达14.7 mg/g,具有较好的铀吸附性能。

地浸采铀用潜水电泵泵轴结构与材料优选

泵轴断裂、泵体腐蚀导致潜水电泵损毁率高。通过理论计算和ANSYS数值模拟,对六棱轴和圆柱轴结构的强度、刚度等力学特性进行了对比,并开展了304、316L、904不锈钢材料的耐腐蚀现场对比试验。结果表明:在同等载荷和等效直径条件下,圆柱轴的圆截面所受剪切应力为六棱轴的64.95%,且扭转角度仅为六棱轴的56.25%;模拟结果显示圆柱轴联轴器最大环向形变为六棱柱轴最大环向形变的68.4%,圆柱轴结构的抗扭性能更优;904不锈钢抗腐蚀性能最佳,但304和316L不锈钢对酸性介质具有类似抗腐蚀性能。综合考虑耐腐蚀余量和制造成本,建议在地浸采铀专用潜水电泵研发过程中选用圆柱泵轴结构,沿用现有316L不锈钢作为主材的选材方案。

地浸过程中蒙其古尔铀矿床地下水位变化特征及影响因素

矿床的地下水位一般随季节变化而变化,但在采区外围进行铀矿勘探时,发现地下水位与季节变化的联动不明显,这与前人对该矿床地下水天然流场的认识存在较大差异。通过收集矿床勘探阶段的水文地质资料,并结合实际测量结果,分析了地浸开采对蒙其古尔矿床地下水系统产生的影响。结果显示,地浸采区上游未受地浸开采影响,采区内部地下水位出现缓慢下降现象,采区下游地下水位呈持续下降趋势。

辽宁凤城硼铁矿全流程固体废物放射性特征

辽宁凤城硼铁矿是大型硼、铁、铀共生的多金属矿床,采用露天开采—选矿—冶金工艺得到铁精矿、五水硼砂和重铀酸盐产品,生产过程中产生采矿废石、选矿尾矿、水冶尾渣等多种不同性质的固体废物。对全流程工艺过程、产品和固体废物的放射性特征进行了调查,并对固体废物资源化利用进行了计算分析。结果表明,铁精矿、硼砂产品的放射性达标,铀产品为天然放射性物质;采矿废石、选矿尾矿、碎石、粗砂和硼泥可作为普通固体废物处理处置,其中碎石和粗砂可作为建筑砂石料使用;硼泥掺量不超过50%的亚纳米硅晶石,满足《建筑材料放射性核素限量》(GB 65660—2010)规定的不同建筑材料放射性核素限量要求,其使用不受限制;水冶尾渣属于极低放废物,应建立独立的尾矿库进行处置。

磷酸/磷酸酯基功能材料的制备及提铀性能研究

针对硝酸体系低浓度铀的吸附问题,以氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯共聚物为骨架,以三氯化磷为功能化试剂,通过傅克烷基化反应及淬灭-水解/醇解反应,将长链羟基及烷基接枝到树脂上,从而得到分别含有磷酸和磷酸酯基功能基团的提铀树脂。通过红外光谱、元素分析、热重分析,对树脂进行了结构表征;在树脂制备过程中,考察了不同工艺参数对树脂含磷量及铀吸附性能的影响,确定了树脂合成的最优工艺参数。通过静态试验考察了pH、平衡铀浓度、吸附时间对树脂材料吸铀性能的影响,并进行了解吸剂的筛选和树脂重复使用性能的验证。结果表明:制备的磷酸酯基提铀树脂对于模拟溶液(1 mol/L HNO_(3)+1 mol/L NaNO_(3))中的低浓度铀(<20 mg/L)具有较好的吸附效果,该树脂对铀的饱和吸附容量为21.9 mg/g干树脂,吸附后残余尾液中的铀质量浓度<0.05 mg/L;以0.4 mol/L NaHCO_(3)与0.1 mol/L Na_(2)CO_(3)作为复合解吸剂,铀的解吸率为98.3%。制备的磷酸酯基提铀树脂可用于酸性硝酸体系中低浓度铀的吸附分离。

探采结合技术在蒙其古尔铀矿床P0线以西的应用

为了提高矿山企业的生产效率、降低生产成本,选择蒙其古尔铀矿床P0线以西地区作为试点,进行探采结合工程的布设原则以及施工工艺应用研究。实践表明,与传统施工流程相比,探采结合工程既达到了地质勘探目的,又满足了矿冶生产需要,做到了时间效益、经济效益、环保效益的优化。

高温矿井深部热源分析与降温措施模拟研究——以南方某硬岩铀矿井为例

在全球能源需求不断增长的背景下,各类型矿产资源的开采速度正在加快。然而随着开采深度的增加,高温热害问题逐渐凸显。高温热害问题不仅影响各类机械设备的正常运行,还对矿井安全生产构成了严重威胁。笔者以南方某硬岩铀矿井为例,分析了矿井热害问题的产生原因及影响;通过数值模拟等方法,深入研究了该矿井的围岩热物性参数、矿井地温场及深部热环境等,分析了该矿井目前存在的问题,并提出降温技术方案。

750kV单回并行输电线路电磁辐射环境研究

采用《环境影响评价技术导则输变电》(HJ 24—2020)附录C、D推荐的计算模式对750 kV单回并行输电线路电磁辐射环境进行计算与预测。结果表明,经过耕地、园地、牧草地、畜禽饲养地、道路等场所,当导线对地最小高度为15.5 m时,单回并行线路下的工频电场强度最大值超过10 kV/m;需将导线对地最小高度提至16.5 m,才能满足4 kV/m控制限值要求。750 kV单回并行输电线路产生的工频磁场强度小于公众曝露控制限值(100μT),一般情况下不会成为线路建设的环境制约因素;但其产生的工频电场是电磁环境影响的主要因素,电场强度控制限值(4 kV/m)是线路建设的环境制约因素,同时也是输变电电磁环境重点控制因素。现场实测结果与理论预测结果符合性较好,表明采用的预测模式具有较好的应用性,研究结果可为750 kV单回并行输电线路的建设和环境监管提供支持。

“CO_(2)+O_(2)”地浸采铀含矿层防堵技术研究

某试验采区运行约200 d,注液井注液压力提高至1.65 MPa,平均注液量下降了51.87%,周边含矿层堵塞严重。计算表明,当由天然流场条件转变为抽注浸出流场条件时,地下水流速可快速提高几十、上百倍,水力冲刷作用是抽液井周边含矿层中碎屑析出的动力学条件;浸出液经地表过滤、树脂床吸附后,尾液中含有的矿物碎屑和化学沉淀物在注液井周边含矿层中再沉积,是导致含矿层堵塞的直接原因;矿层堵塞以机械堵塞为主,化学堵塞为辅。根据含矿层最大孔喉直径的研究结果,结合井下电视观察以及浸出液、洗井水中颗粒物粒度、洗井水沉降干渣化学组成分析,确定矿物碎屑主要是黏土粉砂粒级碎屑,化学沉淀物主要有CaCO_(3)、MgCO_(3)、Fe(OH)_(3)及少量FeCO_(3)。以“防堵”为切入点,增设了水力旋流器,耦合“自然沉降—旋流分离—机械筛滤”地表固液分离系统,取得了明显防堵效果。

放射性去污技术应用特点与发展方向

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。

纳米比亚罗辛铀矿放射性显明度研究

纳米比亚罗辛铀矿矿石品位低、矿山年处理量大,采出的矿石夹杂部分废石,磨矿和浸出成本较高。针对这一问题,研究了矿石粒度及铀品位分布规律,统计并计算了代表性矿样的放射性显明度,绘制了放射性可选性曲线。根据边界品位确定理论分选指标:当边界品位为0.01%时,原矿石铀品位为0.032%,精矿铀品位为0.047%,尾矿产率为33.95%,尾矿铀品位为0.0028%,总回收率为96.37%。结果表明,纳米比亚罗辛铀矿采用放射性选矿效果较好,矿石的可选性较高;放射性选矿主要适用于粗粒级、极低品位矿石抛尾。放射性显明度可作为罗辛铀矿放射性选矿的理论依据。

某酸法地浸铀矿山氡释放特征研究

以某酸法地浸铀矿山为对象,开展了酸法地浸采铀源项氡浓度、氡释放量,以及环境氡迁移扩散趋势等释放特征研究。采用E-Perm驻极体探测器法、固体径迹探测器法、RAD7静电收集测氡法,对地浸铀矿山抽液孔、集液罐、水冶厂通风口、蒸发池源项及周边环境的氡浓度进行了监测。结果表明,该地浸铀矿山氡释放量约为1.75 TBq/a,水冶厂通风口和集液罐是重要的氡释放源项,其年氡释放量分别占地浸铀矿山年氡释放量的58%和39%;抽液孔和蒸发池的年氡释放量约占地浸铀矿山年氡释放量的3%;集液罐开口处氡浓度水平最高,其对环境影响范围不超过500 m;抽液孔氡浓度水平最低。该酸法地浸矿山归一化氡释放量远小于地下矿山排风井的归一化氡释放量。