开拓进取持续引领铀矿采冶技术发展——核工业北京化工冶金研究院原地浸出采铀创新团队

天然铀是国家战略核力量建设和核能发展需要的最重要的物质资源,核能的安全、高效、经济发展离不开天然铀的持续稳定安全供给.我国核电的快速发展对天然铀资源的需求与日俱增,但我国铀矿规模小、品位低,资源禀赋差,传统的地下开采-搅拌浸出工艺经济性差、本质安全度低.为满足国家重大战略需求和突破铀资源开发技术瓶颈,解决传统技术无法利用的疏松砂岩铀矿安全高效开采重大技术难题,1993年中国核工业总公司批准建设溶浸采矿技术重点实验室,标志着原地浸出采铀创新团队的正式创建.

胺基改性壳聚糖吸附材料的制备及其对铀的吸附性能研究

研究了采用水热法制备壳聚糖微球(HTCC),再通过环氧化-胺化改性法制备胺基改性壳聚糖吸附材料(AHTCC)并用于吸附废水中的低浓度铀。利用红外光谱仪、元素分析仪、热重分析仪等对AHTCC的结构、组分和热稳定性进行表征,并考察了AHTCC对铀的吸附、解吸性能。结果表明:在pH=5~8条件下,AHTCC对溶液中铀的吸附效果较好;铀吸附平衡质量浓度为120 mg/L左右时,吸附量达最大,为151.6 mg/g;铀吸附速率在反应最初60 min较快,180 min时达到吸附平衡;以80 g/L Na_(2)CO_(3)+20 g/L NaHCO_(3)作解吸剂,铀解吸率为97.5%;对于含杂离子浓度较高的实际含铀废水,经AHTCC单次吸附,铀的去除率可达95.6%。

金湿法冶金尾矿及流出液处理研究与生产实践

序言 随着湿法冶金过程在黄金提取工业中的应用,其产生的尾矿及流出液对环境的污染日益引人注意,各国对此进行了多项研究并在工厂进行了生产实践。 最初多年应用的Merrill-Crowe过程为碱性氰化物浸出,然后用锌沉出金。

氯离子体系铀溶液中铁、钍、稀土的去除研究

采用复盐沉淀法,用硫酸钠同时去除氯离子体系铀溶液中的铁、钍、稀土杂质离子,并研究了硫酸钠用量、反应温度、反应时间、体系pH等对除杂效果的影响。结果表明,反应的最佳条件为:硫酸钠用量为理论量的160%、反应温度95℃、反应时间2 h、体系pH=0.75~1.25。在此优化条件下,铁、钍和总稀土的平均去除率分别达到99.62%、99.42%和98.27%,铀的平均回收率为99.87%。方法具有除杂效果好、铀损失率低、易分离等优点。

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。

基于载铀树脂饱和再吸附-淋洗一体化工艺的U型塔设计研究

针对部分酸法地浸铀矿工艺在浸出中后期存在的浸出液铀浓度偏低、HSO_(4)^(-)离子竞争吸附、吸附饱和树脂容量低、固定床淋洗合格液铀浓度低等问题,设计了一种离子交换设备U型塔,研究了采用饱和再吸附与淋洗一体化工艺处理载铀树脂,考察了处理后淋洗液中铀浓度的变化。结果表明:经U型塔一体化工艺处理后,淋洗合格液中铀质量浓度升至43~50 g/L;U型塔运行稳定,树脂运移顺畅,塔内铀浓度梯度分布合理。该设备适用于地浸采铀浸出液处理过程,有一定的推广应用价值。

湿法冶金中矿浆流变性质的研究

介绍了使用流化床压力式粘度计对5种火山岩类型的铀矿石和金矿石的矿浆流变性质的研究结果。固体质量浓度小于5％的矿浆完全属于牛顿流体,固体质量浓度5—20％的矿浆仍可视作牛顿液体,固体质量浓度大于20％的矿浆呈非牛顿流体特性。该类矿浆的粘度与矿浆中固体含量的关联式可用lgμm=AW-B表示。

难浸金矿预氧化工艺的研究和应用

本文系统概述了近几年来国内外处理难浸金矿的三种预氧化工艺，包括加压氧化、细菌氧化和焙烧氧化工艺。着重介绍国外预氧化工艺的应用情况及国内预氧化工艺的研究成果。

电絮凝法深度处理石化工业废水的研究

采用电絮凝工艺深度处理石化工业废水,结果表明,影响COD去除率因素电极材料、电流密度、极板间水流速度,通过单因素分析得出,电絮凝工艺采用"铁-碳"电极,电流密度为44mA/cm2,极板间的水流速度6mm/s,CODcr、石油类的去除效率均在50%以上。

从某高品位金矿石中选冶金试验研究

研究了采用重选—重选尾矿浮选—浮选尾矿浸出联合工艺从某石英脉型高品位金矿石中回收金。结果表明:经过选冶联合处理,金回收率达99.35%,浸出渣中金品位降至0.21 g/t;其中,重选金回收率为44.59%,浮选金回收率为46.85%,浸出金回收率为7.91%,回收效果较好。

某独居石优溶渣二段逆流浸出试验研究

针对某独居石优溶渣,研究了采用一段常规浸出—二段逆流浸出工艺浸出铀、钍、稀土。考察了各因素对浸出效果的影响。结果表明:采用一段常规浸出法时,适宜条件下的铀、钍、稀土浸出率分别为98.66%、95.37%、64.23%;采用二段逆流浸出法时,铀、钍、稀土浸出率均可提高0.5%~1.0%,浸出液余酸降低50%以上,矿浆固液分离性能得到了一定改善。

铀矿井降氡优势通风方式研究

本文以矿井通风网络入风段和用风段氡析出规律为出发点,由铀矿通风降氡基本方程导出不同通风方式下铀矿降氡需风量的计算公式,并由入风段有效供风能力导出优势通风方式评价指标,给出铀矿通风降氡方式的判别方法。

钼的靶向吸附材料合成及其性能研究

研究了采用真空灌注法将α-安息香肟(α-BO)固载在多孔甲基丙烯酸酯聚合物载体(PMMA-DVB)中制备钼的靶向吸附材料(α-BO/PMMA),通过红外光谱、元素分析、热重分析及光学显微镜等手段对其进行结构表征,并考察了酸种类、H^(+)浓度、接触时间及吸附平衡时溶液中MoO_(2)^(2+)浓度对α-BO/PMMA吸附性能的影响。结果表明:α-BO/PMMA对钼的吸附受酸度影响较大,在0.1 mol/L的盐酸介质中吸附量最高,最大吸附量为29.8 mg/g,该材料可有效分离提取钼。

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。

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。

地浸采铀工艺中电潜泵内流场数值模拟研究

电潜泵是我国地浸采铀工艺中实现浸出液有效提升的主要装备,但目前针对介质举升状态下电潜泵水力部件内部流场作用机制的研究较少。试验以叶轮-导叶内部结构为研究对象,应用CFD方法对介质流动特性开展非定常分析,研究了叶轮和叶轮出口段内部的压力脉动变化规律,并利用瞬态流场数据对叶轮截面压力流场进行动模态分解(DMD)与压力流场重构,揭示了介质举升状态下由动静干涉引起的压力脉动周期性变化规律与动静部件距离对动静干涉强度的影响规律。结果表明,叶片通过频率值与快速傅里叶变换(FFT)频率值基本一致。试验结果可对减少由压力脉动引发的泵体无效震动、优化电潜泵水力部件结构参数和提升系统效率提供一定理论参考。

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。

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。

CO2+O2地浸矿山固定床树脂清洗解毒一体化工艺研究

在对内蒙古某铀矿CO2+O2地浸矿山固定床树脂垢层、树脂污染物分析的基础上,研究得到树脂清洗、解毒一体化试剂,可将树脂清洗、解毒过程合二为一。结合树脂解毒、清洗过程,研制出一套树脂清洗解毒设备,与一体化试剂形成全新的树脂清洗解毒一体化工艺。试验表明,树脂清洗解毒一体化工艺有效地提高了树脂清洗和解毒效果,提高了设备的利用率和操作人员的工作效率,提升了中国铀水冶工艺技术和装备的水平,可为铀矿大基地建设提供技术支撑。