酸法和碱法地浸采铀技术现状核工业北京化工冶金研究院溶浸采矿研究所2002.11报告编写人：王海峰胡柏石姚益轩霍建党目录1 概述 (1)2 地浸采铀技术的发展及应用 (2)2.1 酸法地浸采铀技术的起源 (2)2.2 碱法地浸采铀技术的起源 (2)2.3 酸法地浸及碱法地浸的对比 (3)2.4 酸法地浸采铀技术的应用 (3)2.5 碱法地浸采铀技术的应用 (4)3 地浸采铀技术上的突破 (5)4 国外地浸采铀技术水平 (5)4.1 美国地浸采铀技术水平 (5)4.2 独联体国家地浸采铀技术水平 (6)5 我国地浸采铀技术的起源及发展 (6)5.1 我国地浸采铀技术的起源 (6)5.2 我国酸法地浸矿山生产 (7)5.3 我国碱法地浸技术的研究及开发 (10)5.4 我国地浸采铀技术水平 (11)6 我国地浸采铀技术的应用 (11)6.1 硝酸盐淋洗 (11)6.2 溶浸范围控制及井场自动监控 (12)6.3 钻孔施工及成井工艺 (13)6.4 潜水泵提升 (14)6.5 地浸铀矿床评价 (14)7 地浸矿山经济效益分析 (14)7.1新疆737地浸矿山经济效益分析 (14)7.2 新疆511地浸工程经济效益分析 (15)7.3 地浸铀矿山生产成本分析 (15)8 酸法及碱法地浸科研投入 (15)8.1 “九五”科研投入 (15)8.2 “十五”科研投入 (18)9 存在问题 (19)9.1 实验室及试验设备 (19)9.2 技术人员专业配备 (19)9.3 试验基地 (20)9.4 可地浸砂岩铀矿床 (20)9.5 国际交流 (21)9.6 新技术的引进 (21)10 “十五”及“十一五”科研规划 (21)10.1 概述 (21)10.2 酸法浸出技术研究及开发 (22)10.3 碱法浸出技术研究及开发 (25)1 概述原地浸出采铀(地浸采铀)作为一种采矿方法的分支，从研究、开发、应用至今已有几十年的历史。
在这几十年中，各国专家、学者、工程技术人员不遗余力、执着追求，使地浸采铀技术不断发展完善，也正是他们对新技术的这种锲而不舍的精神，让地浸采铀技术得以生存、发展。
目前，美国、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、俄罗斯、乌克兰、捷克、巴基斯坦、保加利亚、澳大利亚都在应用或曾应用过地浸技术开采铀矿床，并相继获得成功。
特别是20世纪80年代以来，受一直低迷的国际市场铀价格的影响，这一低成本的采铀方法更加受到各国经营者的青睐。
近些年来，土耳其、德国、埃及、蒙古等国也都不同程度地开展地浸采铀的研究及试验。
从目前国际市场铀价格的形势来分析，地浸采铀现阶段仍将是铀矿床开采的主导方法之一。
地浸产铀量近些年已占世界铀总产量13～15%，下表给出了当今世界主要应用地浸开采铀国家的生产现状。
从表中看出，前苏联是地浸采铀大国，其次为美国。
世界主要地浸采铀国生产状况2 地浸采铀技术的发展及应用2.1 酸法地浸采铀技术的起源1962年，在乌克兰的Devladovo矿床和乌兹别克斯坦Uchkuduk矿床开展地浸采铀试验。
Devladovo矿床在试验成功的基础上于1975年投入工业生产；Uchkuduk矿床地浸试验获得成功，并于1972年投产。
2.2 碱法地浸采铀技术的起源1957年美国学者提出地浸法开采铀矿床的想法，但是较为系统地开展地浸采铀试验研究始于20世纪60年代初。
1961年，美国犹他州建筑和采矿公司首先在怀俄明州Shirly Basin的一个铀矿床采用酸法进行了半工业试验，并于1963年至1968年间组织了小规模的生产，最高月产量为3.63t U3O8。
1963年至1970年采用地浸法共回收675t U3O8，从而拉开了地浸采铀工业生产的序幕。
虽然美国最初使用酸法进行地浸采铀试验，但掌握了地浸技术后，美国所有工业生产的矿山都采用碱法。
2.3 酸法地浸及碱法地浸的对比2.3.1 酸法地浸特点地浸采铀按所使用的溶浸剂类型的不同可分为酸法地浸和碱法地浸。
碱法地浸采铀是采用碳酸盐或碳酸氢盐等作为溶浸剂的地浸采铀工艺。
酸法地浸采铀是用硫酸配制浸出剂，由于酸法地浸中浸出剂及矿石的化学反应强烈，因而铀的浸出速度快，浸出液铀浓度高，块段浸出周期短，但是由于酸法地浸时，试剂消耗和浸出液杂质含量较高，浸出液处理流程较碱法要复杂一些，介质的pH值为1～2，设备材料必须耐腐蚀，因此设备投资相对较大，操作成本也要高一些；同时由于硫酸及矿石反应强烈，溶液的TDS值较高，浸出结束后地下水治理难度相对较大。
2.3.2 碱法地浸特点及酸法地浸相比，碱法地浸具有选择性强、浸出液杂质含量低、试剂消耗少、载铀树脂容量高、对仪器设备及材料的腐蚀性小、操作安全、流程简单，因此碱法地浸设备投资相对要少，运行成本低；浸出液中杂质(特别是重金属离子)含量低、地下水污染小，浸出结束后地下水治理相对容易等优点。
2.4 酸法地浸采铀技术的应用前苏联的一些加盟共和国，特别是哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦，由于其具有极为丰富的适于地浸的疏松砂岩型铀矿资源，且具备良好的地质、水文地质条件，地浸采铀规模和技术得到了迅速发展，已成为全球主要地浸采铀国。
从1972年开始，前苏联曾先后建设了10个地浸铀矿山，分布在哈萨克斯坦的有4个，乌兹别克斯坦的有3个，在乌克兰和俄罗斯的共有3个。
目前运行的仅有7个地浸矿山，主要集中在中亚地区。
哈萨克斯坦1993年地浸法产铀1500t，占总产量的54%，乌兹别克斯坦1993年用地浸法生产铀1950t，占总产量的75%。
原捷克斯洛伐克地浸采铀始于1965年，国家企业公司DIAMO在Straz矿床进行现场条件试验，并获得成功，1967年正式开始工业地浸采铀生产，矿山生产能力为每年800t铀。
1967年，在保加利亚东南的Drlov Dol 矿床是第一个应用地浸技术开采的铀矿床。
此后，在保加利亚有17个矿床用地浸方法开采，2个在常规开采之后用地浸法继续开采。
1990年保加利亚地浸生产的铀占该国铀总产量的70%。
2000年，澳大利亚在Beverly 矿床建成酸法地浸矿山，投入生产。
另外，南部的Honeymoon 矿床的生产准备也在紧张准备中。
2.5 碱法地浸采铀技术的应用美国的地浸采铀1981年产量达到最高峰，2020t U 3O 8，此时共有14个地浸矿山在运作。
1991年到1995年地浸产量虽不高，但地浸产量及总产量的比例却较高，这说明在天然铀价格很低的条件下，地浸矿山仍然有较强的生命力。
70年代后期，地浸采铀在美国的得克萨斯州、怀俄明州、科罗拉多州、新墨西哥州、内布拉斯加州等地迅速发展。
进入90年代以后，由于常规采铀矿山的不断关停，地浸法已成为铀生产的重要方法。
至1992年，美国已关闭所有的常规采铀矿山，地浸法生产的铀占总产量的比例继续增加。
目前地浸采铀正以其低成本的经济优势在美国采铀工业中居支配地位，地浸法生产的铀产量将会占据更大的比例。
美国最早的碱法地浸采铀是使用碳酸铵和碳酸氢铵作为溶浸剂、过氧化氢作为氧化剂的浸出工艺，由于铵盐对地下水造成的污染难以进行治理，因而在地浸采铀实践中禁止使用铵盐作为溶浸剂，取而代之是碳酸钠和碳酸氢钠以及二氧化碳气体。
同时为了降低生产成本，采用廉价易得的氧气代替H 202作为氧化剂。
回收工艺采用强碱性离子交换树脂吸附，淋洗剂用氯化钠加碳酸钠，合格液用酸中和后沉淀。
含氯污水经反渗透浓缩后注入地下1000～2000米的含卤水层中。
巴基斯坦1988年产生用地浸法开采Isa Khel 铀矿床的想法，1989年开展了矿石的酸法和碱法实验室试验，1990年开展现场条件试验，1992年该矿生产U 3O 8约10t ，1993年设计能力36t/a U 3O 8。
2000年，巴基斯坦又在Nagar Nai铀矿床实现了地浸开采。
3 地浸采铀技术上的突破随着地浸采铀技术的不断成熟，其应用条件不断拓宽，初始认为不适宜地浸开采的矿床，今天也成功地进行了尝试。
在开采深度上，哈萨克斯坦第六采矿公司在平均埋深550m的铀矿床使用地浸法开采，目前生产能力为300t/a，矿石平均品位0.06%，平米铀量5kg/m2，矿层平均厚度6m，采用空气提升；在人工建造隔水带上，捷克Stráˇz矿床开辟了成功的先河；在地下水含盐量上，澳大利亚Beverly和Honeymoon矿山成功地在地下水矿化度高达12g/L和20g/L的条件下开采；在增大矿层渗透系数和堵塞过渗透的非矿层上，使用的水力压裂和裂隙充填方法也有大的突破；在浸出剂使用上，提出了中性浸出，并积累了生产经验；在成井工艺上，逆向注浆、套管切割、过滤器更换等新技术的应用保证了井的质量及寿命；在氧化剂使用上，展开了微生物氧化剂的研究及试验。
这些无疑为地浸采铀注入了活力。
地浸方法不但在采铀上大有作为，而且也在其它金属矿床开采上一展身手。
美国矿务局在亚利桑那州开展了地浸采铜的探索及现场试验；澳大利亚对金矿床地浸开采做了大量工作。
另外，美国、法国还对花岗岩地浸进行尝试，试图突破地浸采铀仅能用于砂岩型矿床的限制。
4 国外地浸采铀技术水平4.1 美国地浸采铀技术水平原地浸出采铀技术研究始于六十年代初，美国和独联体国家拥有大量的砂岩型铀矿资源，这在客观上促成了他们对这些资源的开发研究和大规模工业生产。
地浸采铀技术发展至今，虽然只有三十多年的历史，但在国外已成为成熟的新型采冶工艺，其研究和工业生产美国和独联体走在前列。
美国是最早开展碱法地浸研究的国家，其研究和开发应用走在世界最前列，代表着当今世界碱法地浸采铀的最高水平。
在美国，进入九十年代后，常规矿山相继关停，地浸法已成为铀生产的重要方法。
美国在多年地浸采铀试验和矿山生产过程已形成了一整套完善的地浸采铀钻孔施工安装工程技术，包括钻孔逆向灌浆成井技术、井下水泥柱切割(下向扩孔)技术、井下过滤器更换技术、浸出剂的选择及使用技术、地下流体的监测及控制技术、地下水污染治理技术、地浸矿山优化设计技术等。
专用钻探设备、综合物探测井设备的应用及相关钻进技术的研究提高了地浸钻孔施工效率，保证了钻孔工程质量。
美国地浸铀矿山井场设计已实现了计算机化和最优化，可以根据矿体形态、埋深、矿体品位厚度、矿石渗透性等合理选择井型和布置抽注液钻孔，保证了浸出剂的有效循环，提高浸出率和降低原材料消耗。
自动化仪器仪表的研究和应用大大地提高了地浸作业自动控制水平和劳动生产率，降低了工人的劳动强度和产品成本。
据报道，美国Smith Ranch地浸矿山，生产规模约为900t U3O8/a，生产和管理人员65～75人，人均劳动生产率达到12t U3O8/人·年至14t U3O8/人·年。
4.2 独联体国家地浸采铀技术水平哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦，由于其具有极为丰富的适于地浸的疏松砂岩型铀矿资源，且具备良好的开采条件，已成为全球主要地浸采铀国，目前哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦天然铀产品均是采用地浸法生产的。
