1.4　我国铀矿采冶工艺

在我国铀矿采冶技术发展过程中，先后研发了铀矿常规采冶、铀矿堆浸、原地爆破浸出、原地浸出等工艺技术，这些技术均在生产中得到应用。

1.4.1　常规采冶

我国铀矿开采技术在过去近60年时间里通过移植、改进、推广、独创的过程逐步得到提高。20世纪50年代铀矿山建设起步时，采掘技术主要是移植有色金属矿山及煤矿的工艺及设备。60年代中期，为了提高速度、效率和产量，结合铀矿特点，进行了采矿工艺的改进和小型机械化的推广，采掘技术有了提高。70年代后期，推广国际上的新工艺、新技术，引进了无轨开采设备，同时开始推广应用全面质量管理、网络技术、线性规划、计算机应用等科学管理方法。在80年代又推行了矿石按质计价、合理选用边界品位、资源经济评价等技术及经济管理工作，提高了矿山生产的经济效益。通过这些工作，铀矿山的开采技术及技术管理有了进一步的发展。

常规水冶主要采用搅拌浸出工艺，搅拌浸出顾名思义就是磨细的矿石与浸出剂在槽中进行充分地搅拌混合。常规搅拌浸出适合于各种不同类型的铀矿石，根据矿石性质可选择酸法浸出和碱法浸出。但搅拌浸出水冶厂的建设周期长，投资大，生产成本高，特别是磨矿费用在搅拌浸出中占有很大的比重，对某些矿石的固液分离也是一个比较难的问题。因此，在20世纪80～90年代，为了简化流程，节省投资，一般不采用搅拌浸出。目前为了充分利用有效资源又开始进行了搅拌浸出的研究，一般在矿石铀含量比较高的情况下大多采用搅拌浸出工艺。虽然它的磨矿和固液分离费用所占的比重较大，但由于铀的回收率比其他几种浸出方法的浸出率高出近10%，所以搅拌浸出仍然是高品位铀矿浸出的优选方法。

1.4.2　铀矿堆浸

堆浸是堆置浸出法的简称，是将配制好的溶浸液喷洒到预先堆置好的矿石堆上，选择性地溶解浸出矿石中的目标成分，形成离子或络合离子并使之转入溶液，以便进行进一步的提取或回收的浸出方法。堆浸的矿石仅需粗碎即可，溶液在矿堆中处于非饱和流状态。我国堆浸提铀技术研究始于20世纪60年代，经过几代铀矿冶科技工作者的不断探索，已经在许多技术领域取得了突破，一大批科研成果已成功应用于堆浸提铀工业生产，并且取得了显著的经济效益。堆浸提铀工艺是我国铀矿冶生产的主要工艺之一，工艺流程示意如图1-1所示。

（1）浓酸熟化-高铁淋滤堆浸

该技术的特点是首先将破碎矿石进行浓酸熟化预处理，使矿石中的二价铁氧化为三价铁，铀大部分转化为可溶性盐，然后采用含硫酸高铁的清水进行淋浸。此工艺既缩短了矿石的浸出周期，也提高了浸出合格液的铀浓度。

（2）低渗透性矿石制粒堆浸

低渗透性含泥矿石化学黏合进行酸法制粒，该黏合剂通过参与化学反应，可在矿粒内部形成以水化物晶核为基础的结晶结构网，从而大幅度提高了矿堆的渗透性。

（3）串联堆浸

为了尽可能提高矿石堆浸合格液铀浓度，降低原材料消耗，针对多种铀矿石进行了系统的串联堆浸技术试验研究，开发了计算矿石串联堆浸各阶段操作参数的数学模型。

（4）细菌氧化堆浸

我国细菌氧化堆浸提铀技术的研究始于20世纪60年代，主要是利用氧化亚铁硫杆菌对矿石中的黄铁矿或吸附尾液中的Fe2+进行氧化，使Fe2+转变成Fe3+，从而完成对矿石中低价铀的氧化浸出。细菌氧化堆浸工艺流程如图1-2所示。

（5）渗滤浸出

对于一些铁、镁、钙、铝等杂质含量高的复杂铀矿，常规堆浸过程中，堆内溶液的酸度随着溶液的运移会不断消耗，导致铁、镁、钙、铝在堆内不断迁移-积累-沉淀，使矿堆板结，降低了矿堆的渗透性。渗滤浸出工艺由于改变了溶液与矿石的接触方式，可保持溶液酸度的相对稳定，有效地避免矿堆板结。

（6）伴生铀矿综合堆浸回收

目前已探明的铀矿资源中铀钼共生矿床占有一定的比例，此类型矿床在常规浸出时往往浸出时间长、浸出率低，且浸出液中铀钼的分离效果不够理想。

1.4.3　原地爆破浸出

原（就）地爆破浸出开采是利用井巷工程和挤压爆破技术，就地崩落矿石，构筑矿石微细裂隙发育、级配合理、孔隙度均匀适度、渗透性良好的采场矿堆，然后向矿堆布洒溶浸剂，有选择性地浸出矿石中的有价金属，浸出的含金属溶液被收集转输至地面加工回收金属，矿渣留采场就地处置，兼有地浸与堆浸的优点，是在地浸与堆浸的基础上发展起来的。其特点是：80%左右的矿石留在原采场就地布液浸出，20%左右的矿石出窿地面堆浸；采切工程量少，废石、尾渣排放量少，是一种少废料的矿床开采方法；减少了矿石搬运和破碎工作量，减少了放射性对地表环境的污染；由于与矿体靠近的表外矿石很容易与矿体一道浸出来，从而可以提高资源回收率；生产成本在堆浸的基础上还可降低1/3。

原地破碎工艺流程示意如图1-3所示。

我国20世纪60年代末开始在铀矿山开展3000t级的浅孔落矿筑堆的原地爆破浸出开采试验研究，80年代末在爆破落矿筑堆、采场布液浸出和集液防渗堵漏三大关键技术及相关理论有所突破之后，在陕西某铀矿进行了万吨级的中深孔爆破落矿筑堆的原地爆破浸出开采工业性试验，并将该矿山建成我国第一座全溶浸型原地爆破浸出开采矿山。

1.4.4　原地浸出

原地浸出简称地浸，是一种在天然埋藏条件下，通过溶浸液与矿物的化学反应选择性地溶解矿石中的铀，而不使矿石产生位移的集采、选、冶于一体的新型铀矿开采方法。它改变过去常规矿山的生产模式，没有昂贵而繁重的井巷或剥离工程，也没有矿石运输、选矿、破碎和尾矿坝建设等工序；被采的是矿石，但采出的是含有有用组分的溶液。地浸采铀具有工艺简单、基建投资少、生产成本低、环境保护和安防条件好、资源利用率高等优点，已受到世界采矿业的普遍关注。

地浸采铀是通过从地表钻进至含矿层的注液井将按一定比例配制好的溶浸液注入矿层，注入的溶浸液与矿石中的有用成分接触发生化学反应，生成的可溶性化合物在扩散和对流作用下离开化学反应区进入沿矿层渗透迁移的溶液液流中形成浸出液；浸出液经过矿层从抽液井提升至地表，抽出的浸出液输送至回收车间进行离子交换等工艺处理，最后得到合格产品。原地浸出采铀原理如图1-4所示。

地浸采铀技术的成功不仅有效地降低了我国天然铀生产的投资和成本，提高了生产效率，而且扩大了我国铀矿资源的开发利用范围，拓展了我国可供开发的铀资源量。但是，随着核电对天然铀需求持续增长、铀矿开采难度加大、成本上升，以及铀资源的分布特点，我国对地浸采铀的工艺技术、生产规模、劳动生产率等提出了越来越高的要求。新疆铀矿基地和内蒙古铀矿基地均采用地浸开采工艺，从目前掌握的情况来看，地浸基地建设条件虽然已基本具备，但一些关键技术和流程还需要突破。因此，只有依靠地浸采铀技术、设备、材料的不断进步，才能逐步拓展我国可供开发的铀资源量，提高我国砂岩型铀矿资源利用率，实现基地建设，提高地浸采铀生产能力，改善我国天然铀生产结构。2015年地浸采铀产量占比达到50%，预计2020年占比将达到80%。

我国地浸采铀技术的研究始于20世纪70年代初，通过40多年的试验研究与生产实践，地浸采铀技术已成为我国铀矿开采的重要技术手段，其主要工艺技术水平和指标已达到或接近国际先进水平。现已形成了一套以地浸铀资源评价、溶浸剂配制和使用方法、地浸钻孔结构设计与施工工艺、钻孔排列方式和钻孔间距的优化确定、溶浸范围模拟与控制、浸出液处理工艺技术、地浸矿山环境保护等为主体的地浸采铀技术体系。

地浸采铀技术的成功应用为北方砂岩铀矿的开发提供了技术保障；地浸采铀技术先后经历了酸法、碱法浸出的研究与实践，尤其是酸法地浸采铀工艺在新疆、内蒙古得到了良好的推广应用。近年研发出的CO2+O2地浸采铀工艺已成功实现工业化应用，作为绿色开采工艺的示范，于2015年获得国家科技进步二等奖。