探采结合技术在新疆砂岩型铀矿中的应用

以新疆蒙其古尔P0线以西的矿床为研究对象,针对其矿体变化系数大、埋藏深、赋存条件复杂、规模化开发困难等问题,采用勘探钻孔与生产钻孔相结合的“探采结合”一体化模式,使勘探钻孔的利用率达到了61%,节约了钻孔投入成本,提高了资源质量,缩短了矿床建设周期,减少了植被破坏,做到了矿山绿色可持续发展。该技术经济效益及环境效益显著,为复杂砂岩地浸铀矿开发提供了新思路、新方法。

新疆洪海沟矿床酸法地浸采铀试验

洪海沟矿床是我国新疆千吨铀矿大基地的重要后备资源。为确立该矿床开发的适宜浸出工艺,在前期实验室研究基础上,开展了“四注一抽”规模的酸法地浸采铀试验。结果表明:该矿床微酸和低酸浸出均未达到预期浸出效果,采用3.0~4.0 g/L酸度酸化、7.0~7.5 g/L酸度浸出是适宜工艺;300 mg/L剂量的H_(2)O_(2)能加速铀的浸出,但受限于溶出的Fe含量较低,氧化剂效能受限;尽管矿床碳酸盐含量不高,但浸出液Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)持续增加易形成石膏沉淀导致抽注流量下降,需要在后续生产中予以关注。

不同结构地浸钻孔在新疆铀矿山的应用及运行效果评价

基于地浸采铀钻孔浸采效率问题,研发了新型开窗切割式钻孔;通过填砾式钻孔与开窗切割式钻孔的现场施工和溶浸效果对比,分析了两种钻孔结构的优缺点。研究表明,开窗切割式钻孔施工质量可控,钻孔运行稳定时间长,溶浸效果好,浸出液铀浓度上升快,回采率高。两种结构钻孔的对比使用,为地浸采铀矿山的开采提供了重要的理论依据与实践经验,开窗切割式钻孔有助于提高铀资源开发利用率。

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。

新疆昭苏盆地砂岩型铀矿成矿潜力分析

分析昭苏盆地砂岩型铀矿成矿潜力,为伊犁盆地提供后备矿产基地。以近年来在昭苏盆地开展的铀矿地质调查为基础,以构造、岩性岩相、层间氧化带等砂岩型铀矿控矿因素为研究内容,分析评价了昭苏盆地砂岩型铀矿成矿条件。研究表明,昭苏盆地构造活动较强,但在构造活动地区存在相对稳定地段,具备形成层间氧化带砂岩型铀矿床成矿条件;含矿建造侏罗系广泛发育,分布在阿登套山以北的盆地北部坳陷带,侏罗系西山窑组、头屯河组砂体和层间氧化带较为发育,且发现有丘拉克梅斯等铀矿化或铀异常点。阿登套山北侧以及乌宗布拉克北部山前地段发育砂体、层间氧化带和铀矿化且埋深相对较浅的,可作为下一步探索评价工作的优选地段。

微孔曝气加氧技术在地浸采铀中的应用

新疆某砂岩铀矿床采用“CO_(2)+O_(2)”中性浸出采铀工艺,存在含矿含水层渗透性差、水量小的采区。在该类采区采用单孔加氧方式,存在气堵、氧气流量计返水、维修工作量大、氧气溶解度低等问题。以5^(#)采区为对象,采用微孔曝气加氧技术进行的研究显示,单孔浸出液余氧量平均提升了226.85%,浸出液铀浓度平均提升了43.29%,吨金属氧气单耗降低了30.77%,采区开拓加氧设施成本降低了96.09%。微孔曝气加氧技术解决了“CO_(2)+O_(2)”中性浸出过程氧气配加难度大的问题,为砂岩铀矿地浸开采氧气配加提供了参考。

硫酸盐还原菌利用玉米发酵液为碳源还原地下水中的硫酸盐

将玉米发酵液作为微生物硫酸盐还原体系的碳源,可大幅降低还原成本,对实现硫酸盐废水经济、高效处理具有重要意义。探究了复合碳源比例、碳硫比(C S)和pH等对硫酸盐还原菌(SRB)还原硫酸盐的影响。结果表明:在初始SO_(4)^(2-)浓度为(1000±50)mg L时,5种复合碳源比例均能获得较好的硫酸盐还原效果,剩余SO_(4)^(2-)浓度均小于地下水质量标准Ⅳ类水质350 mg L要求;当初始C S=0~3.5时,随C S比升高,SRB的硫酸盐还原速率增加,但碳源的硫酸盐还原利用效率下降;在初始pH接近7.0时SRB硫酸盐还原活性最佳。反应体系pH和ORP值的变化可准确指示细菌活性变化。

新疆某铀矿床CO_2+O_2中性浸出试验研究

针对新疆某矿床矿石碳酸钙含量高的特点,开展了地浸采铀工艺试验,试验表明:中性浸出工艺是一种温和的浸出工艺,浸出的选择性好,浸出过程中对地下水化学成分影响较小,并且CO2可以调节溶浸液的pH值,避免地下水中钙镁等离子的化学沉淀,防止矿层堵塞。试验过程中,浸出液铀浓度随着HCO3-浓度的上升而增涨,浸出液铀浓度达到峰值并持续稳定在60mg/L左右,表明CO2+O2中性浸出工艺的应用取得较好的效果,浸采成本低,是适合该矿床开采经济合理的浸出工艺。

细菌快速氧化新疆地浸采铀吸附尾液中Fe^2+现场扩大试验研究

为了节省酸法浸铀过程中氧化剂用量,以多孔耐酸陶粒作载体固定耐冷嗜酸硫杆菌,在新疆某酸法地浸采铀矿山构建了高7.0 m、内径2.0 m、总容积17.8 m^3的新型高效生物反应器,进行快速氧化地浸采铀吸附尾液中Fe^2+扩大试验研究。研究结果表明,在现场温度为5~24℃、吸附尾液中Fe^2+浓度为200~300 mg/L、通气量为59.0 m^3/h时,生物反应器的最大流量可达28.2 m^3/h,Eh(氧化还原电位)大于570 mV,尾液中Fe^2+在低温环境下可被快速完全氧化。该试验结果为细菌代替氧化剂氧化吸附尾液中Fe^2+的拓展应用提供了借鉴意义。

伊犁蒙其古尔铀矿床含矿层砂岩中黄铁矿形成机制及对铀成矿的指示意义

蒙其古尔铀矿床为伊犁盆地南缘大型层间氧化带砂岩型铀矿床,为查明该矿床含矿层中黄铁矿成因及其形成机制,探讨微生物参与铀成矿过程。文章对含矿层砂岩中黄铁矿与铀矿物矿物学特征、黄铁矿S同位素与碳酸盐胶结物的C-O同位素开展细致研究。研究表明:①蒙其古尔铀矿床中铀主要以铀矿物与吸附铀形式存在,吸附铀主要为有机质吸附铀,铀矿物以沥青铀矿为主,多与黄铁矿、炭屑共生;②蒙其古尔铀矿床含矿层砂岩中黄铁矿主要以自形晶、草莓状和不规则状集合体产出,多与沥青铀矿、碳酸盐胶结物共生,其中黄铁矿S同位素(δ34SV-CDT=-68.4‰~22.1‰)与碳酸盐胶结物的C-O同位素(δ13CV-PDB=-10.2‰^-7.4‰,δ18OV-PDB=-9.6‰^-5.8‰)分析表明黄铁矿具有细菌硫酸盐还原(BSR)与有机物热解2种成因,并探讨了这2种不同成因黄铁矿的形成机制。③结合前人研究成果,认为硫酸盐还原菌(SRB)参与蒙其古尔铀矿床铀成矿过程,以间接还原方式为主,在有机质、黏土矿物与颗粒表面吸附U(Ⅵ)的基础上,通过硫酸盐还原菌(SRB)还原SO4^2-产生的H2S将U(Ⅵ)被还原成U(Ⅳ),形成铀矿物。

反硝化细菌生物反应器去除地浸采铀矿山退役采区地下水中NO_3^--N的试验研究

地浸采铀矿山退役采区地下水的NO3--N污染是一备受关注的问题。本文通过对取自某地浸采铀矿山退役采区的污泥进行驯化,得到了能去除地浸采铀矿山退役采区污染地下水中NO3--N的反硝化细菌,自行设计了上流式固定床反硝化细菌生物反应器,研究了pH值、C/N比和水力停留时间(HRT)对反硝化细菌生物反应器去除地浸采铀矿山退役采区污染地下水中NO3--N的影响。研究结果表明:当进液pH值为6.50、NO3--N浓度为1 000mg/L、HRT为2.3h时,NO3--N的去除率和去除速率分别达97%和388mg/(h.L),生物反应器处理废水的能力达0.35m3/(h.m3);当进液NO3--N浓度为550mg/L、HRT为1.4h时,NO3--N的去除率和去除速率分别达96%和368mg/(h.L),生物反应器处理废水的能力达0.62m3/(h.m3);反硝化细菌生物反应器适宜的运行条件是pH值为5.00～8.00,C/N比为0.6～0.8。

耐冷嗜酸硫杆菌快速氧化地浸采铀吸附尾液中Fe^(2+)

为解决中温菌在低温吸附尾液中作氧化剂时生长繁殖慢、氧化Fe^(2+)速率低等问题,实验结合新疆某酸法地浸采铀现场生产实际,选取耐冷嗜酸硫杆菌作为氧化剂,以生物陶粒为挂膜载体,在生物反应器内对细菌进行固定化培养,研究了细菌快速氧化吸附尾液中Fe^(2+)规律。实验结果表明,选用的生物陶粒具有高孔隙率、高透水性、高吸附性和高比表面积等特点,对细菌有较好的吸附固着效果,有利于细菌的生长繁殖,提高了细菌氧化Fe^(2+)速率;生物陶粒在pH 1.6~1.7的吸附尾液中具有较强的耐酸性和稳定性;当通气量为20L/h、吸附尾液温度为17~19℃、流量为500L/h时,生物反应器连续氧化Fe^(2+)速率达到0.85g/(L·h);与H2O2作氧化剂相比,可以节约费用约72.6%,为实现细菌作氧化剂的工业化应用提供了有力依据。

地浸采铀过程中的矿层解堵增渗技术及现场应用

针对某矿床CO_2+O_2地浸采铀过程中有碳酸盐与黄铁矿被大量浸出造成浸出液中Ca^(2+)、Fe^(2+)/Fe_总及SO_4^(2-)浓度过高,钻孔抽、注液量较低的现状,初步分析了主要堵塞物及常规方法洗孔效果不佳的原因,研究了活化剂、综合解堵剂、防膨胀顶替液解堵增渗效果,并在生产中加以应用。试验结果表明:解堵剂中加入表面活性剂及氢氟酸进行化学洗孔,可有效解决矿层堵塞问题,并可防止地层受到二次伤害,钻孔恢复运行后抽、注液量均高于正常水平,效果维持时间达130d左右。

某铀矿地浸采铀钻孔施工中缩径卡钻原因分析及解决措施

针对某砂岩铀矿床地浸采铀钻孔过程中发生的缩径卡钻事故,分析钻孔施工中缩径和卡钻的原因,根据工程现场的地质条件和施工技术水平,结合地浸工艺钻孔施工特点,提出了改进施工技术、调整泥浆配比、配置大功率泥浆泵、减少施工间断时间等解决措施。实践验证明,这些措施能够有效地控制钻孔缩径卡钻事故的发生。

新疆某铀矿床淡化地下水碱法地浸试验研究

在淡化地下水的条件下,研究了某砂岩铀矿床近中性条件下碱法地浸时,溶解氧和HCO3-质量浓度及影响因素对铀的浸出关系。研究结果表明:铀的浸出浓度、浸出速率与HCO3-质量浓度关系密切,HCO3-质量浓度高,铀的浸出浓度亦高,浸出速度快;但存在最佳HCO3-质量浓度和HCO3-质量浓度阈值的限制条件,超出最佳HCO3-质量浓度,浸出方法不是最经济,超过阈值条件,存在堵塞隐患;HCO3-质量浓度还受碳酸钙沉淀因素制约,与溶浸剂的pH值关系密切;溶解氧能影响浸出浓度和铀浸出率,溶浸剂中溶解氧含量增大,铀浸出率提高。

DNB去除地浸铀矿山污染地下水中NO_3^-的研究

针对地浸铀矿山污染地下水,开展了溶液pH、ρ(COD)/ρ(NO3-)、不同碳源及温度等因素对反硝化细菌(DNB)去除地浸铀矿山污染地下水中NO3-的影响研究。研究结果表明,DNB去除NO3-最适宜的pH为6~8,pH≤5时NO3-的去除率明显下降,随着NO3-去除过程的进行,溶液趋于中性;ρ(COD)/ρ(NO3-)≥1时,NO3-的去除率可达到90%以上,ρ(COD)/ρ(NO3-)<1时,DNB脱氮受到抑制,适宜的ρ(COD)/ρ(NO3-)为1~1.5;碳源影响DNB脱氮速率,乳酸钠、甲醇、乙酸3种碳源中乳酸钠效果最好;氧化还原电位在-50^-200 mV时,电位绝对值越大DNB脱氮速率越快;溶解氧(DO)对DNB去除NO3-影响较大,(ρDO)<1 mg/L时,DNB脱氮进行顺利;温度对DNB去除NO3-效果影响较大,温度高,DNB去除NO3-速度快,当温度为17℃时,DNB对NO3-仍能保持较好的去除效果。

地浸铀矿山钻井施工中钻井设备对钻速的影响

对新疆某地浸铀矿山钻孔施工中使用的不同型号钻机、钻具和泥浆泵的主要参数及技术钻速进行总结和分析,以研究钻井施工设备对技术钻速的影响规律.结果表明,在钻孔深度为350～500 m的条件下,转盘式钻机的技术钻速略高于立轴式钻机.为了获得较快的技术钻速,建议采用额定功率高于90 kW的钻机和泥浆泵,且泥浆泵的额定流量不低于850 L/min,配套的钻铤直径在156 mm以上、长度不小于9.5m,钻杆直径在89 mm以上、长度不小于9.6m.

地浸采铀中单位面积酸耗概念及其应用

针对由常规搅拌浸出试验计算出的酸耗明显小于现场实际酸耗的问题,提出了单位面积酸耗的概念;论述了该酸耗的计算方法;结合实例对单位面积酸耗进行了应用分析,对其结果进行了讨论。结果表明,单位面积酸耗可以较准确地代表矿床地浸采铀的实际酸耗。

新疆某矿床酸耗高、浸出液铀浓度低的原因分析

新疆某矿床运行6年多,浸出液铀浓度一直处于较低水平;但酸耗却很高,且抽液量下降明显。通过对3个酸法采区生产状况和运行数据的统计分析,以及施工检查孔、岩心样品和矿层水的化学分析和酸耗对比试验研究,查明了导致酸耗高、抽注液量下降和铀浓度低的原因。研究发现:围岩的酸耗是矿体的2.2倍,是引起酸耗高的主要因素;酸化期长,浸出液pH下降缓慢,浸出过程在矿层生成的Fe(OH)_3、Al(OH)_3和水合二氧化硅胶体会造成化学堵塞,同时夹带铀沉淀,是抽注液量下降和浸出液铀浓度低的主要原因;含矿含水层厚度大,受地下水稀释严重,多层矿中间夹杂薄泥岩层,抽注孔之间水力联系差、渗透性能不均匀,也是造成浸出液铀浓度低的原因。

地浸铀矿山自动化数据中间件系统设计与实现

针对地浸铀矿山生产的自动化控制程序,研制一款WinCC数据中间件系统。系统基于VB.Net语言开发,可将WinCC加密归档的历史数据自动转化为数据库标准数据。根据地浸铀矿山生产工艺和现场实际需求设计转存数据库结构,并开发了采区编辑功能。