基于卷积和长短期记忆网络的地浸开采铀浓度预测研究

文章通过集成经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)、卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)、长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)、傅里叶变换,提出了一种新型地浸单元浸出液铀浓度预测方法。该方法将浸出液铀浓度监测值时间序列使用EMD进行分解,分解为趋势项、周期项和随机项。通过构建CNN+LSTM网络,并结合傅里叶变换和多项式拟合对铀浓度趋势项、周期项和随机项进行预测,3者预测之和作为铀浓度预测结果。实证结果表明:EMD能够有效分解铀浓度时间序列,模型拟合度比未进行EMD分解的模型提升超50%;基于EMD、CNN+LSTM和傅里叶变换的集成方法预测精度良好,预测的平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)为0.348,与LSTM、反向传播(Back Propagation,BP)和门控循环网络(Gate Recurrent Unit,GRU)等模型相比最高提升超80%。文章提出的集成方法能够准确预测浸采单元铀浓度变化,解决了原有方法和模型无法对非线性、非平稳铀浓度序列进行准确预测的问题,从而为地浸矿山生产规划提供技术支持,并有助于提升中国铀矿山的数字化、信息化程度。

内蒙古芒来铀矿石酸法柱浸试验

为获得溶浸液在不同硫酸质量浓度条件下的铀浸出特征及试验参数,探究内蒙古芒来铀矿床矿石酸法浸出的可行性,开展了不同硫酸质量浓度(5、10、15、20 g/L)的溶浸液下室内柱浸浸铀试验。试验结果表明,随着溶浸液硫酸质量浓度的增高,浸出液铀质量浓度及铀浸出率随之增高,浸出周期缩短,故酸法工艺适合该矿床铀浸出。试验后期浸出液流量降低与长石类矿物的黏土化蚀变有关。针对铀平均品位为8.8×10^(-5)的矿石,铀浸出率为49.80%~54.35%,从浸出率、防堵塞及浸铀成本等方面综合分析,认为质量浓度为10 g/L的硫酸溶浸液较适合该铀矿酸法地浸开采。

中国铀业信息化建设总体蓝图

为适应全球数字化发展需求,中国铀业组织开展了信息化顶层设计。以中国铀业信息化发展现状、存在问题和发展需求为背景,以“数字中铀”为发展总体战略,确立了“十四五”5项具体目标和2035年远景目标。文章全面阐述了中国铀业信息化业务架构、应用架构、数据架构、技术架构等,明确了保障措施,形成了中国铀业信息化建设总体蓝图,成为中国铀业信息化建设与发展的基本遵循。

溶液制样—波长色散X射线荧光光谱法测定天然铀产品中的铀含量

采用溶液制样,以碳酸锶为内标物,建立了用波长色散X射线荧光光谱法测定天然铀产品(U_(3)O_(8))中铀含量的方法。样品称样质量为1.00 g,内标物碳酸锶称样质量为0.600 g,采用15 mL磷酸和2 mL硝酸消解样品,定容至200 mL后,用磁力搅拌混匀,采用一次性塑料吸管和电子秤控制取液体积。仪器测量条件选择特征X谱线:U-L_(α1),Sr-K_(α1),通道面罩34 mm,初级准直器150μm。该方法工作曲线的线性相关系数为0.999 8,相对标准偏差(RSD)为0.031%~0.050%,精密度较好;测定结果与标准物质推荐值之间的相对误差不劣于0.034%,准确度较好。与电位滴定法对比,该法绝对偏差为0.010%~0.126%,结果准确可靠,能够满足天然铀产品快速批量分析的要求。

西昆仑铀成矿远景带多因子融合预测方法研究

西昆仑铀成矿远景带铀矿地质工作程度总体较低,铀矿找矿工作进展缓慢,急需一种快速、高效缩小铀成矿有利区范围的找矿技术方法。以西昆仑铀成矿远景带为研究区,基于遥感(RS)和地理信息系统技术(GIS),挖掘出该区各种与铀成矿有关的多源信息(地质、航磁、地球化学和遥感等),优选地质断裂、富铀岩体、铀异常点、遥感解译断裂、铁染蚀变、羟基蚀变、航磁推断侵入体、航磁推断断裂、地球化学氧化钾异常及地球化学铀元素异常等10个与花岗岩型铀成矿关系密切的预测因子,对其进行矢量转栅格、多重缓冲区分析及再分类等预处理;其次,基于层次分析法,通过构建层次结构模型及判断矩阵,计算各预测因子对目标层的权重系数;最后,基于GIS平台对预处理后的10个预测因子与确定的权重信息进行整合与计算处理,优选出3片铀成矿远景区。结果表明:基于RS和GIS技术的多源信息铀成矿预测能够快速高效预测铀成矿远景区,可为下一步铀矿找矿工作部署提供依据。

面向铀矿地质应用的航空高光谱数据与伽马能谱数据协同应用研究

充分挖掘赋存于地学数据中的有用信息服务于铀矿勘查是地学信息技术应用领域研究的关键。高光谱遥感作为反映地物光谱特征内在物理属性的一种重要技术手段,能用于基岩裸露区岩性、矿物及蚀变识别,但岩石和矿物通常不完全裸露,单一的高光谱遥感数据无法满足矿物、岩石识别高精度的要求。伽马能谱数据不受植被覆盖的影响,能够反映浅地表及地下不同岩石、地物的放射性强度,在区分岩性和钾化蚀变信息方面效果好,弥补了高光谱数据受植被干扰的影响。高光谱数据和伽马能谱数据能够分别反映地物的光谱信息、空间信息及放射性信息,及其表征的岩石、矿物及蚀变特征,因此两种数据各具优势、能够互相补充。文章提出了基于航空高光谱和伽马能谱数据信息挖掘的铀矿控矿要素。首先,对两种数据分别进行矿物、断裂构造与伽马能谱放射性异常等多元信息提取,以二者数据的优势互补效应为基础,从空间相关性、内在地质规律的关联性进行协同应用。结果表明,研究提出的多源数据信息协同应用技术能够有效克服单一数据源分析结果的不足,可以提高铀成矿要素遥感解译和信息提取的精度。

高光谱数据与航空伽玛能谱数据在砂岩型铀矿勘查中的应用

高光谱数据和航空伽玛能谱数据具有覆盖面广、数据获取速度快、测量效率高、成本低、信息量大等优势,在铀矿区域地质调查研究中发挥着重要作用。高光谱数据具有“图谱合”的特点和优势,可以很好的表征地物的光谱特性及空间纹理信息,在基岩裸露对矿物和岩性成分的识别与分类、蚀变带的划分具有明显的优势(张昭等,2022)。

基于COMSOL-PHREEQC的CO_(2)+O_(2)地浸采铀反应运移数值模拟

铀资源是的世界上重要的战略资源,如何安全高效开发利用铀资源,对保障国家能源供应和国家战略安全意义重大。CO_(2)+O_(2)地浸采铀是砂岩型铀矿采冶的主要方式,研究CO_(2)+O_(2)溶浸过程中水动力场和化学场的耦合机制是预测地浸采铀过程中铀动态浸出的关键核心。以内蒙古某煤铀共存矿床为对象,通过COMSOL构建地浸过程中溶质运移的对流与弥散模型,通过PHREEQC构建砂岩型铀矿CO_(2)+O_(2)溶浸过程的热力学数据库,利用iCP平台(Interface COMSOL-PHREEQC)建立COMSOL-PHREEQC耦合框架的CO_(2)+O_(2)地浸采铀的反应运移数值模型,模拟了CO_(2)+O_(2)地浸过程中铀矿动态浸出过程。同时,基于参数敏感性分析定量比较了不同参数对铀浸出效果影响的重要性程度。研究结果表明,本模型能够模拟预测CO_(2)+O_(2)溶浸过程中铀的反应运移过程。模拟结果发现CO_(2)+O_(2)地浸采铀过程中,抽、注液孔周围水动力强,溶浸液与铀矿物发生强烈的化学反应,形成高浓度的铀区;在水动力作用弱的地方,溶浸液不能及时到达,形成低浓度铀区。浸出铀的运移过程主要受对流和弥散作用控制。浸出铀可以通过下部煤层采动裂缝进入采煤工作面和采空区内,影响煤矿安全开采活动。参数敏感性分析结果揭示抽液流量、CO_(2)和O_(2)体积分数是铀浸出率的关键控制因素,而铀的浸出率与地层渗透率、地下水流速之间并不是呈单调的递增关系。研究结果对砂岩型铀矿CO_(2)+O_(2)地浸开采具有一定的指导作用。

中国铀矿地质勘查信息化建设现状及“十四五”发展思路

“十三五”期间,中国铀矿地质勘查初步实现了数据采集、综合编图、三维建模等数字化。基于大数据、人工智能、云计算等新一代信息技术,按照“顶层谋划、分步实施,需求导向、注重实效,资源共享、保障安全,建用并举、引进技术”的原则,文章提出了“十四五”铀矿地质勘查信息化的发展思路、总体架构及重点任务,阐述了数据采集、数据汇聚、智慧勘查、决策支持、标准规范、基础设施等6个方面发展方向,为铀矿勘查“十四五”信息化建设提供参照和指引。

从铀铍浮选尾矿中回收铀的工艺研究

为了回收铀铍浮选尾矿中的铀,同时降低铀产品中铍的含量,采用工艺矿物学方法分析了某铀铍浮选尾矿中铀、铍的赋存状态,采用硫酸浸出工艺浸出尾矿中的铀,考察了酸浓度、浸出时间、浸出温度以及液固体积质量比对铀、铍浸出率的影响,并采用阴离子交换树脂探索了从浸出液中回收铀的可行性。研究表明,铀铍浮选尾矿中的铀较易被硫酸浸出,铍不易被浸出,采用离子交换法能够回收铀并实现铀铍分离。

含夹层砂岩铀矿床可浸出资源量计算及储层改造影响分析

鄂尔多斯某砂岩铀矿床含矿层中钙质夹层的铀矿品位高、夹层厚度大,是否考虑钙质夹层对于计算整个矿层的储量和可浸出资源量影响显著。基于试验井测井解释资料,描述了含钙质夹层铀矿床矿层特征,识别了钙质夹层主要测井响应特征,通过线性插值方法,计算了铀矿层的储量。结果显示,钙质夹层储量占总储量的25.2%。结合柱浸试验和岩心样品试验数据,构建了含夹层砂岩型铀矿床可浸出资源量计算方法,应用结果表明,中性浸出条件下,在不考虑夹层时,该单元可浸出资源量为16978 kg。考虑夹层的储量及CO_(2)增渗效果时,可浸出资源量为17210 kg,较不考虑夹层时提高了1.36%,其中钙质夹层中铀矿浸出率为2.37%。定量考虑了多种增渗技术对可浸出性的影响,酸法和超声波增渗技术约能分别提高钙质夹层浸出率到7.84%和9.42%,该单元可浸出资源量较不考虑夹层时分别提高了4.51%和5.43%。理想条件下爆破增渗可实现钙质夹层的最大化开采,但会抑制常规矿层的高效浸出。研究表明,含夹层铀矿床中钙质夹层的铀矿能否有效浸出对总浸出量影响较大,对夹层采取一定的矿层增渗技术可显著提高浸出量。

独居石优溶渣浸出过程研究

独居石是典型伴生铀、钍的稀土矿资源,通过现有的碱溶转化、优溶等步骤提取稀土后,所得优溶渣是富含铀、钍、稀土的重要二次资源。为与稀土提取保持一致的盐酸体系,研究优溶渣的盐酸浸出过程对整体回收工艺十分关键。采取单因素试验考察浸出过程条件对铀、钍、稀土浸出率的影响。结果表明,使用下述优化参数:盐酸浓度6 mol/L、浸出时间1.5~2 h、浸出温度60℃、液固体积质量比3 mL/g时,优溶渣中铀、钍、稀土的浸出率分别可达90%~95%、92%~93%、>60%,实现了较高的资源回收率。浸出渣的工艺矿物学分析表明,其主要由锆石、钍化合物和石英等脉石矿物组成。剩余的稀土组分则主要集中在未分解的独居石中,其余为少量磷钇矿和褐钇铌矿。试验结果可为独居石优溶渣的综合回收技术提供基础数据和支撑。

天然铀存储库辐射屏蔽计算方法优化研究

为实现天然铀存储库辐射屏蔽最优化,以天然铀存储库屏蔽体外剂量率设计限值为参考控制目标,在分析现有屏蔽计算方法准确性的基础上,利用Microshield软件对天然铀存储库辐射屏蔽计算方法及源项模型进行了优化,该方法以单个存储桶体源模型为基础,重点考虑铀子体及多个存储桶叠加的影响,其计算结果与实际监测结果接近,计算方法可靠,能够为天然铀存储库辐射屏蔽方案设计提供有效支撑。

铀矿退役治理工程的结构检测与评估

对铀矿退役治理工程设施的质量与安全,定期开展科学的检测与评估,是弥补工程缺陷和不断改进治理措施的重要活动,将有助于确保铀矿放射性废渣与生态环境的长期有效隔离。采用现场观测、原位强度检测、隐蔽工程探测等方法,首次完成了对中国已竣工20~30年的部分铀矿退役治理工程设施结构的检查,通过调查与分析其受损原因,建立了铀矿退役治理设施工程质量评估方法。结构检测与评估结果显示,退役治理设施工程质量现状较好,抵抗自然应力的影响是有保障的,开展持续和积极的监护工作是必要的,并对今后退役工程设计、施工、管理等方面提出了建议。

鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿作用和前景分析

鄂尔多斯盆地为我国大型油气、煤炭和铀多种能源矿产产出盆地。新世纪以来铀矿成矿理论技术研究和勘查取得了系列重大突破,对推进砂岩型铀矿找矿具有重要意义。文章概要分析了鄂尔多斯盆地的构造沉积演化9大阶段、基本特征及其区域控矿作用;从全盆尺度论述了砂岩型铀矿的时空分布特征;阐述了盆地东北部地区、西缘宁东地区、西南部国家湾地区、东南部店头地区的铀矿化特征,在此基础上提出了该4片地区砂岩型铀矿的成矿模式,对找矿实际发挥了重要的指导作用;最后,基于矿床模型综合地质信息预测技术,对全盆地不同找矿层位的铀成矿远景进行了定量预测,为后续找矿提供了依据。

辽东古元古代热液铀矿床形成的大地构造背景

辽东半岛是胶-辽-吉古元古代造山带的一部分,经历了古元古代早期裂谷作用和古元古代末期碰撞造山过程。裂谷阶段形成了A型花岗岩(2.09~2.18 Ga)、辽河群沉积(2.05~1.93 Ga)。1.90~1.93 Ga期间裂谷闭合碰撞造山,辽河群遭受强烈变形、变质。1.83~1.90 Ga造山带构造折返,伴随垮塌、软流圈地幔上涌,发生区域退变质作用,形成造山后环斑花岗岩、斑状花岗岩、碱性正长岩和花岗伟晶岩。1.83 Ga辉绿岩的出现标志地壳进入伸展张裂阶段。尽管辽东地区古元古代铀矿化的类型多样,包括单铀型(3075铀矿床、410铀矿床)、铁-铀型(405铀矿床)、铁-硼-铀型(翁泉沟含铀铁硼矿床),但是铀的成矿时代一致,集中在1.83~1.90Ga。辽东地区古元古代末期的铀成矿作用形成于太古宙龙岗地块与狼林地块碰撞造山之后的伸展环境,可能与碰撞造山晚期俯冲陆块的构造折返和/或造山带垮塌及软流圈地幔上涌加热下地壳有关。

数字地浸铀矿山顶层设计研究

分析了数字矿山的起源,辨析了数字矿山与智能矿山和智慧矿山的区别,描述了矿山数字化发展不同阶段的特征,介绍了数字铀矿山的内涵和发展目标,通过研究ISA95模型,设计了数字地浸铀矿山系统架构。

基于COMSOL-PHREEQC的砂岩型铀矿浸出性能模拟分析技术

砂岩型铀矿原地浸出过程包含复杂的物理-化学作用,因此铀矿浸出性能通常难以量化评价。鉴于此,本研究基于有限元理论的COMSOL Multiphysics多物理场模拟软件,建立了原地浸出过程中的渗流场和流体颗粒运移场模型,并进一步利用地球化学模拟软件PHREEQC对复杂地球化学反应进行反演分析,最后提出了适用于砂岩型铀矿浸出性能的评价指标并对新疆某铀矿的C16-1、C16-2采区进行应用计算。结果表明,矿石品位较低但渗透性能较好的C16-2采区的浸出性能明显优于高品位、低渗透的C16-1采区,这与矿山现阶段出现的生产问题一致,其原因在于C16-2采区粗砂、中砂含量集中成片以及连续性较好,而C16-1采区则相反。因此,矿山在采矿设计中应当综合考虑矿层位置、深度、厚度和矿石品位以及地层渗透性能等地质属性因素,并作为砂岩型铀矿布置原地浸出钻孔和过滤器的依据。研究结果对于促进砂岩型矿床铀矿资源的综合利用、提高矿山的经济效益具有十分重要的现实意义。

数字铀矿勘查系统(QuantyU)的发展与应用

数字铀矿勘查系统(QuantyU)是一款适用于铀矿地质勘查、具有铀矿地质特色的专业化软件,实现了铀矿勘查工作主流程的数字化、信息化、网络化和三维可视化。数字铀矿勘查系统的总体结构采用三维可视化地质信息系统平台QuantyView的架构,是一种技术方法与应用模型层叠式复合的结构。软件功能在逻辑上划分为10个子系统,在实际应用过程中大幅提高了技术人员的工作效率和勘查资料的数字化程度。数字铀矿勘查系统的建设与应用,进一步创新了我国铀矿勘查工作手段,完成了勘查生产主流程数字化的实质性转变,为铀矿地质勘查信息化发展奠定了坚实基础。

基于砂岩型铀矿原状岩心的渗流特性试验研究

为研究不同围压、不同组合形式下疏松砂岩的渗透率变化规律,以砂岩铀矿原状岩心为试验对象,采用自行研制的HKY-1型长岩心渗流试验仪进行了应力-渗流耦合试验。笔者分别从围压、排列次序和长度占比三个方面开展试验研究,结果表明:1)梯度围压条件下,两段岩心组合后的整体渗透率与围压呈负相关,符合二次多项式函数衰减规律;2)围压梯度递增,多段岩心组合中不同岩性试样孔隙尺寸的差异逐渐减小,细砂岩的排列次序对整体渗透率的影响也随之减弱;3)5 MPa围压作用下,当两种试样长度占比为1∶1时,组合试样的整体渗透率与目标试样长度占比之间的变化规律符合幂指数分布,粗砂岩组递增,细砂岩组递减,中砂岩组为近似水平分布。