地浸采铀基础研究与井场设计
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张飞凤地浸采铀综述[最终版]页数:40
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我国地浸采铀技术存在的问题页数:13
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科普原地浸出采铀页数:2
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地浸采铀新工艺综述页数:4
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科普3什么叫地浸采铀页数:2
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地浸采铀技术科普知识页数:2
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探索分析综合测井在地浸砂岩型铀矿勘查中的应用
探索分析综合测井在地浸砂岩型铀矿勘查中的应用随着经济全球化步伐的加快，世界能源面临着全面性的危机。
高效经济的铀矿资源变得日益短缺，为解决这一问题，加快铀矿资源的勘查变得越来越重要。
经过多次的实践，许多国家已经开始充分利用综合测井技术来完成地浸砂岩型铀矿的勘查。
因此本文主要通过介绍综合测井技术，并试图探索和分析综合测井在地浸砂岩型铀矿勘查中的应用。
标签：综合测井地浸砂岩型铀矿勘查应用由于世界经济的快速发展，使得人民生活水平有了显著提高的同时也面临着能源短缺的局面。
如何解决这一难题并有效缓解能源短缺这一现状成为当前摆在社会各界人士面前急需解决的问题之一。
而在这种能源短缺的社会背景下，我国铀矿勘查技术有了很大的提高，其中综合测井技术就被广泛应用到这一地质勘探领域。
因此本文通过介绍综合测井技术及其特征，再探讨和分析这一技术如何应用在地浸砂岩型铀矿勘查中，从而可以全面提高我国铀矿勘查的整体水平。
1综合测井简介1.1综合测井技术理论基础综合测井是一种集岩石的声、电、磁、化、热、光、核和力学等多个原理于一体的方法。
它通过直接或间接的在井内进行地质的评估和勘查，为我国地质勘测提供准确而又可靠的资料。
近现代，随着我国科学技术的不断发展，使得综合测井不断地向多方法、多智能等方向发展。
1.2综合测井技术主要方法综合测井主要有视电阻率测井、密度测井、声波测井、自然伽玛测井、电法测井、岩性密度、井径、井温、声电成像等方法。
其中，视电阻率测井是通过测定经钻孔揭穿的各地层岩性的视电阻率大小来完成勘察任务;密度测井是通过记录密度探管中放射源所释放的伽玛射线与地层岩石发生康普顿散射后的散射伽玛射线强弱，进而可以根据他们的射线的强弱来完成地层和岩石密度的测量;声波测井是一种广泛应用与岩石或地层孔隙度和参透性等的测量，它主要是通过记录声波在不同介质中传播的不同速度这一事实来完成地质勘探的任务;此外，自然伽玛测井是一种直接测量地层或岩层中天然放射性物质的测井方法，它一方面可以对放射经矿床的经济价值和矿床的基本性质如它们的形态、位置、品位等的评估;另一方面也可以为提供沉积地层中含泥量的信息提供相关的资料，进而为之后进一步的沉积岩系结构层序的研究打下坚实的基础。
地浸采铀井网影响因素分析与评价研究
地浸采铀井网影响因素分析与评价研究
陈梅芳;谭亚辉;张传飞;许影;苏学斌
【期刊名称】《中国矿业》
【年(卷),期】2024(33)3
【摘要】井网布置是砂岩型铀矿地浸开发过程中最重要采矿设计之一,关系到矿山投资、资源回收率和采区服务年限。
井网布置影响因素众多,对于设计过程中哪些是主要因素及因素影响大小等尚未达成共识。
针对井网布置研究现状进行了分析,讨论了井网布置的主要影响因素,采用独立性指标分类方法,构建了地浸采铀井网影响因素的“二层次多因子”指标体系;为比较各指标的相对重要程度,运用层次分析法构建了判断矩阵,研究得到各个指标的重要性排序及对应权重值,其中,矿体埋深、矿体品位、矿体厚度、矿体渗透性和矿体连续性5项为影响井网布置的主要因素,权重累积频率达81.33%。
指标体系的构建和评价权重的确立,为砂岩型铀矿开发设计和井网优化提供了必要依据。
【总页数】6页(P243-248)
【作者】陈梅芳;谭亚辉;张传飞;许影;苏学斌
【作者单位】核工业北京化工冶金研究院;中核内蒙古矿业有限公司;中国铀业股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD868
【相关文献】
1.十红滩矿床地浸采铀主要影响因素分析
2.地浸采铀影响铀浓度的因素研究和对部分工艺的探讨
3.地浸采铀碳酸钙结垢主要影响因素研究
4.地浸采铀定向井施工与成井技术研究
5.地浸采铀过程中抽注液量影响因素分析
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我国地浸采铀新技术的研究与开发
我国地浸采铀新技术的研究与开发王海峰1核工业第六研究所，湖南，衡阳，421001摘要：本文对我国地浸采铀新技术的研究进展进行了评述，着重介绍了成孔工艺、浸出液处理工艺、铀矿床地浸评价、溶浸范围控制与井场自动监控系统。
关键词：地浸采铀；成井工艺；溶浸范围；1 概述我国地浸采铀技术的研究可追溯到60年代末70年代初，自那时起我国一些科研单位的科技人员便投入了该项技术的研究与开发之中。
核工业第六研究所是我国从事地浸采铀研究与开发的最早科研单位，是我国地浸采铀技术的摇篮。
该所的广大科研人员凭着对新技术的执着追求，凭着忘我的努力奋斗，开创了今天我国地浸采铀研究与生产的大好局面。
我国地浸采铀技术的进步，渗透着他们辛勤劳动的汗水，我国地浸采铀生产的跃进，是他们科研成果的结晶。
我国的地浸采铀经历了从无到有，从研究、试验到工业生产的发展。
在科技技术的支撑下，建成了云南381试验矿山和新疆737地浸矿山。
在30年的科研与生产中，我们不断地探索，研究和开发了成井工艺、浸出液处理、井场监控、实验室试验、铀矿床地浸评价等一系列新技术。
正是这些新技术与生产融合在一起，使我国地浸采铀生产蒸蒸日上。
2 浸出液处理工艺2.1 硝酸盐淋洗硝酸盐作为淋洗剂最早用在独联体国家和捷克地浸矿山，硝酸盐不但在淋洗过程中是淋洗剂，但它仅适于酸法地浸[1]。
其优点是硝酸盐既可作为淋洗剂，又可作为饱和树脂氧化剂。
因此，采用硝酸盐作为氧化剂可做到吸附尾液的闭路循环。
使用中硝酸盐首先作为淋洗剂，将树脂上的铀淋洗下来，饱和树脂转变为硝酸根型树脂，然后利用硝酸根型树脂吸附时从树脂中转入吸附尾液的硝酸根作为浸出氧化剂，可不必再另加氧化剂，反应机理如下：2Fe2++NO-3+2H+─→ 2Fe3++NO-2+H2O6Fe2++NO-2+8H+─→ 6Fe3++NH+4+H2O2Fe3++UO2─→ UO22++2Fe2+我国于1996年开发硝酸盐作淋洗剂的工艺流程，并在矿山得到成功地应用，一直至今。
原地浸出采铀合理井型与井距研究
原地浸出采铀合理井型与井距研究The research of reasonable well spacing and well pattern on in-situ leaching of uranium苏 学 斌1,2 王海峰2 韩青涛2Su xuebin W ang Haifeng Han qingtao（1.中国地质大学（北京），北京 100083；2.核工业北京化工冶金研究院，北京 101149）（1. China University of Geosciencs （Beijing ），Beijing 100083； 2.Beijing Research Institute of Chemical Engineering andMetallurgy,CNNC ，Beijing 101149）摘要：选择合理的井网布置是原地浸出采铀研究重要内容。
本文通过对矿体埋藏深度、矿石渗透性、矿体形态、矿石平米铀量、单孔抽液量及抽注液量比值等多种因素的分析, 提出了确定原地浸出采铀的井型与井距的原则。
通过运用溶浸液运移的模拟和技术经济比较等方法，指出了选择合理井型时，应根据砂岩铀矿床的具体条件而选择与之相适应的井型；当确定了井型时，应选取吨金属成本较低或经济效益最大时的井距作为合理的井距。
关键词：原地浸出采铀 井型 井距 溶浸液运移Abstract: It is important that the well pattern and well spacing are detemined reasonably during in-situ leaching mining of uranium.This paper analyzes various factors that inf luence the pattern and spacing of well, f or example: the depth of mineralization, the permeability of ore, the f orms of orebodies, uranium contents per square meter, the rate of pumping well and the ratio of the pumping to injecting, etc.. The reasonable principles of well pattern and well spacing are brought f orward: by the simulations of lixiviant transport models and the compares of technique economy, the appropriat e well patterns based on the actual conditions of the uranium deposits are pointed out; when reasonable well patterns are chosed, the reasonable well spacing may be detemined by the biggest economic benef its or the lower cost products.Key words: in-situ leaching of uranium; well pattern; well spacing; lixiviant transport; echnique economy前言原地浸出采铀是通过钻孔工程，借助化学试剂，从天然埋藏条件下把矿石中的铀溶解出来的集采、选、冶于一体的铀矿开采方法。
提高地浸采铀矿山设计资源利用率的方法
提高地浸采铀矿山设计资源利用率的方法王海峰（核工业北京化工冶金研究院，北京101149）摘要：针对我国目前使用利用系数的方法所计算的地浸采铀矿山设计资源利用率低的问题，经过不同实例的分析，提出加密可地浸砂岩型铀矿床勘查网度、修正一般工业指标合理确定可地浸资源量、考虑一定比例的外围矿化资源回收率或直接提高浸出率的办法，最终实现提高地浸采铀矿山设计资源利用率的目的。
关键词：地浸采铀；资源；利用率；商榷地浸采矿方法以它投资少、成本低和利于环境保护的优势在世界范围内成功应用于砂岩型铀矿床的开采。
特别是近些年，由于国际市场铀价格持续低迷，制约了常规开采方法的发展，而地浸采铀却异军突起，其产量连年增加，从2009年占世界天然铀总产量36%到2013年占46%。
我国地浸采铀的发展与世界形势紧密融合，新建矿山数量增加，规模扩大，产量占我国天然铀总产量份额也连年递增。
技术进步激励了我国地浸采铀技术的发展，形势欣欣向荣，但因规范和标准的缺乏，也不免在设计中造成资源利用率确定方法混乱。
目前，在地浸新建矿山设计中，我国一贯采用资源利用系数的办法折减不同勘查级别的资源，而后考虑浸出率和水冶厂回收率，最终得到资源总利用率。
多年的实践证实，这种方法计算得出的资源利用率低下，甚至低于30%，一度遭到外界人士的质疑。
虽然地浸采铀相比常规开采具有多方面的优点，但如此低的资源利用率势必给非铀行业造成错觉，怀疑地浸方法回收低品位铀资源的可行性，长此以往将制约地浸采铀技术的持续发展。
1 我国地浸矿山资源利用现状1.1 资源利用系数资源利用率的确定是地浸矿山设计中首要面临的问题。
虽然我国从事地浸采铀研究和应用已有40多年的历史，但却未建立地浸采铀矿山设计的标准或规范，特别在资源利用率计算上无章可循，导致矿山资源利用率因人而异。
目前，我国地浸矿山采用资源利用系数的办法折算不同勘查级别的资源，资源利用系数的确定依据《固体矿产地质勘查规范总则GB/T13908-2002》[1]，主要考虑资源的地质勘查程度和可靠性。
测井在地浸砂岩型铀矿勘查中的应用研究
测井在地浸砂岩型铀矿勘查中的应用研究铀是核裂变的主要物质,铀矿石是提炼铀的主要来源,铀矿资源在国家军事、经济、民生中都发挥着重要作用。
在铀矿勘查中,地球物理测井是一项重要的方法技术。
研究区属华北板块次级构造单元,华北北部陆缘增生带与华北地块的交接部位,是在古生代褶皱基底上发育的中新生代断陷盆地。
盆地演化控制了铀源供给→断陷层序以及富铀沉积建造的形成→后生渗入氧化作用的发生→铀的富集、沉淀→砂岩铀矿形成→铀矿二次富集或破坏改造的整个过程,不同的演化阶段对砂岩铀矿的形成具有不同的作用。
本次测井研究工作,共完成基本测井21孔次共计10581.79m,重复测井955.37m,检查测井1302.92m。
本次测井所采用的方法为FD-3019伽玛,密度、三侧向、井径及井斜。
本次工作所用测井系统为上海地研所JHQ-2D型数字测井系统,该系统为数字系统,大部分功能集中在井下仪的内部通过数字信号传输到地面仪,集成化程度高,抗信号干扰能力强,是目前国内比较先进的铀矿测井系统。
本次工作使用3个井下仪:FD-3019测井仪主要运用五点式反褶积解释方法确定矿段位置、品位及厚度。
JMZ-2D型密度组合测井仪主要用于划分钻孔岩性,区分渗透性和非渗透性
岩矿层。
井径数据作为FD-3019定量解释时修正参数。
JJX-3DA型高精度测斜仪用来检查城建井质量,计算出弯曲度校正计算表。
通过这几种物探方法先完成单井γ测井解释,划分单钻孔岩性剖面,在通过整个工作区的钻孔来研究工作区砂岩厚度,泥岩顶底板,近而大致连接出工作区砂岩
剖面,结合单孔测井解释结果,大致推断出工作区矿体的大小空间展布,为下一步工作提供重要线索和找矿依据。
关于铀矿地浸孔成井工艺研究
揖关键词铱铀矿曰地浸孔曰成井曰工艺
1 地浸孔相关概述
根据地浸钻孔工艺要求袁抽尧注液钻孔采用填砾式钻孔结构袁属于 大口径深孔钻探工艺施工遥 工作内容包括钻探尧物探测井尧成井尧洗井 等相关工作遥钻探设备使用大扭矩转盘钻机结合 椎89尧椎114 钻杆使用 椎311尧椎269尧椎215尧椎151 牙轮/PDC 式钻头回转钻进袁 达到设计孔深 经测井后依据设计依次下入 UPVC 管尧投砾管袁按照工艺钻孔施工技 术细则冲孔尧投砾尧注浆尧洗井直至最终成井遥
当粗砾投完后袁再 1耀2mm 细砾石英砂袁并投入黄土袁作为隔离层袁 此时观察井口压力表基本归零袁说明隔离效果较好袁提取 6~8m 投砾 管渊也是注浆管冤袁进行注浆袁先按设计要求注入规定数量的耐酸水泥袁 如压力上升立即停止注浆袁并提卸注浆管渊6~8m冤遥 注完设计数量耐酸 水泥后袁提卸 18~22m 的注浆管遥 再注入普通水泥袁普通水泥每注入 1m 提卸 6~8m袁现场按实际情况而定遥 在提卸约 150m 注浆管后袁不再 提卸注浆管袁在此位置注浆直至孔口返浆袁之后提卸注浆管直到孔内 剩余 150m 注浆管为止遥 在这个位置继续注浆袁直至孔口二次返浆后 为止遥 注浆完毕遥 2.5 洗井
配合机长调度和相关技术负责人袁为此袁需遵循以下投砾原则院淤投砾 泵也待泥浆泵开启后再行开启袁严禁投砾泵在无水状态时运行遥 于带砾 料清洗合格后袁用清水在合适的位置清洗投砾前砾料袁砾料当中的粉尘 也可在此过程中一并清洗干净遥 盂随着投砾的进行袁孔底压力会逐渐减 小袁同时孔底压力差也会随着投砾泵泵送的压力而逐渐减小遥 榆判定是 否出现憋泵现象袁可观察砾料运移速度袁如出现憋泵袁砾料上下小范围 内晃动且同时孔口返浆流量明显减少或漏斗返水袁 应立即向上提拉投 砾管袁直到解除憋泵为止遥 虞停放砾料以投砾设计高度为准袁拉起投砾 管缓慢的放至探砾面位置袁 待管内及低端砾料下沉后粗粒界面可试探 砾面位置袁然而需在停泵 5~8 分钟后进行试探遥 愚将泥浆泵与投砾管连 接可冲开堵塞位置袁如未成功袁可快速提取投砾管查找堵塞位置遥 2.4 注水泥浆
1 地浸孔相关概述
根据地浸钻孔工艺要求袁抽尧注液钻孔采用填砾式钻孔结构袁属于 大口径深孔钻探工艺施工遥 工作内容包括钻探尧物探测井尧成井尧洗井 等相关工作遥钻探设备使用大扭矩转盘钻机结合 椎89尧椎114 钻杆使用 椎311尧椎269尧椎215尧椎151 牙轮/PDC 式钻头回转钻进袁 达到设计孔深 经测井后依据设计依次下入 UPVC 管尧投砾管袁按照工艺钻孔施工技 术细则冲孔尧投砾尧注浆尧洗井直至最终成井遥
当粗砾投完后袁再 1耀2mm 细砾石英砂袁并投入黄土袁作为隔离层袁 此时观察井口压力表基本归零袁说明隔离效果较好袁提取 6~8m 投砾 管渊也是注浆管冤袁进行注浆袁先按设计要求注入规定数量的耐酸水泥袁 如压力上升立即停止注浆袁并提卸注浆管渊6~8m冤遥 注完设计数量耐酸 水泥后袁提卸 18~22m 的注浆管遥 再注入普通水泥袁普通水泥每注入 1m 提卸 6~8m袁现场按实际情况而定遥 在提卸约 150m 注浆管后袁不再 提卸注浆管袁在此位置注浆直至孔口返浆袁之后提卸注浆管直到孔内 剩余 150m 注浆管为止遥 在这个位置继续注浆袁直至孔口二次返浆后 为止遥 注浆完毕遥 2.5 洗井
配合机长调度和相关技术负责人袁为此袁需遵循以下投砾原则院淤投砾 泵也待泥浆泵开启后再行开启袁严禁投砾泵在无水状态时运行遥 于带砾 料清洗合格后袁用清水在合适的位置清洗投砾前砾料袁砾料当中的粉尘 也可在此过程中一并清洗干净遥 盂随着投砾的进行袁孔底压力会逐渐减 小袁同时孔底压力差也会随着投砾泵泵送的压力而逐渐减小遥 榆判定是 否出现憋泵现象袁可观察砾料运移速度袁如出现憋泵袁砾料上下小范围 内晃动且同时孔口返浆流量明显减少或漏斗返水袁 应立即向上提拉投 砾管袁直到解除憋泵为止遥 虞停放砾料以投砾设计高度为准袁拉起投砾 管缓慢的放至探砾面位置袁 待管内及低端砾料下沉后粗粒界面可试探 砾面位置袁然而需在停泵 5~8 分钟后进行试探遥 愚将泥浆泵与投砾管连 接可冲开堵塞位置袁如未成功袁可快速提取投砾管查找堵塞位置遥 2.4 注水泥浆
地浸采铀基础研究与井场设计
1.3钻孔抽液量与浸出液铀浓度的关系
1.3.1实验室试验结果
为探索流量对铀浓度的影响，前苏联曾开展了酸法柱浸试验，3个柱，柱长4m，试验中通过流速控制流量，结果见图1[3]。核工业第六研究所在上世纪90年代开展了类似的试验，见表1和图2。
参数
1号柱
2号柱
3号柱
平均流量/（mL.min-1）
3.12
1.54
关键词：地浸采铀；基础研究；井场；设计
1地浸基础研究和试验
1.1概述
在地浸基础研究方面，前苏联国家曾做过大量系统性的工作，诸如浸出率与浸出剂浓度的关系、浸出剂运移与浸矿过程、浸出过程中气堵、机械堵塞和化学堵塞的形成及发展过程等，并出版过大量书籍，诸如《溶浸采矿法的地质工艺研究》、《无井采矿法》、《地浸采铀手册》等。
第4组
第5组
双氧水浓度/（g.L-1）
0
0.2
0.5
1.0
1.5
NH4HCO3浓度/(g.L-1)
1.5
1.5
1.5
ห้องสมุดไป่ตู้1.5
1.5
起始/pH
7.77
7.80
7.79
7.80
7.78
起始电位/mV
134
191
194
198
199
U/(mg.L-1)
32.6
66.4
69.5
60.9
57.9
电位/mV
83
76
地浸采铀井场内液体的流动是将断面流动转变为线流动，呈典型的平面径向流动。越靠近抽出井井体渗流面积越小，等压线密集，表明压力梯度增幅增大，流体流速增大，渗流阻力增大，压力梯度和速度可通过公式计算[1]。根据前苏联研究，5点型井型浸出开始地下水稀释量100%，两年后仅有5%[2]。
1.3.1实验室试验结果
为探索流量对铀浓度的影响，前苏联曾开展了酸法柱浸试验，3个柱，柱长4m，试验中通过流速控制流量，结果见图1[3]。核工业第六研究所在上世纪90年代开展了类似的试验，见表1和图2。
参数
1号柱
2号柱
3号柱
平均流量/（mL.min-1）
3.12
1.54
关键词：地浸采铀；基础研究；井场；设计
1地浸基础研究和试验
1.1概述
在地浸基础研究方面，前苏联国家曾做过大量系统性的工作，诸如浸出率与浸出剂浓度的关系、浸出剂运移与浸矿过程、浸出过程中气堵、机械堵塞和化学堵塞的形成及发展过程等，并出版过大量书籍，诸如《溶浸采矿法的地质工艺研究》、《无井采矿法》、《地浸采铀手册》等。
第4组
第5组
双氧水浓度/（g.L-1）
0
0.2
0.5
1.0
1.5
NH4HCO3浓度/(g.L-1)
1.5
1.5
1.5
ห้องสมุดไป่ตู้1.5
1.5
起始/pH
7.77
7.80
7.79
7.80
7.78
起始电位/mV
134
191
194
198
199
U/(mg.L-1)
32.6
66.4
69.5
60.9
57.9
电位/mV
83
76
地浸采铀井场内液体的流动是将断面流动转变为线流动，呈典型的平面径向流动。越靠近抽出井井体渗流面积越小，等压线密集，表明压力梯度增幅增大，流体流速增大，渗流阻力增大，压力梯度和速度可通过公式计算[1]。根据前苏联研究，5点型井型浸出开始地下水稀释量100%，两年后仅有5%[2]。
地浸采铀工艺钻孔施工与成建井技术现状及改进建议
地浸采铀工艺钻孔施工与成建井技术现状及改进建议李博;刘晓阳;胡柏石;秦昊【摘要】地浸法采铀是铀矿开采的重要方法,地浸工艺钻孔作为溶浸液进入与抽出矿层的通道,在地浸采铀工艺过程中发挥着重要作用.文章介绍了国内地浸采铀工艺钻孔施工与成建井技术现状,针对存在问题,对钻探设备、钻进工艺和成井工艺提出了改进建议.%In-situ leaching of uranium is an important method for uranium mining.As the passage of solu-tion injecting and pumping,wells are essential for the in-situ leaching of uranium.In this Paper,current development status of well-drilling and well-construction was introduced.Based on existing problems, suggestions for the improvement on drilling equipment,drilling method and well-construction method were proposed.【期刊名称】《铀矿地质》【年(卷),期】2017(033)004【总页数】5页(P252-256)【关键词】地浸采铀钻孔;施工与成建井技术;发展现状;建议【作者】李博;刘晓阳;胡柏石;秦昊【作者单位】核工业北京地质研究院,北京 100029;核工业北京地质研究院,北京100029;核工业北京化工冶金研究院,北京 101149;核工业北京化工冶金研究院,北京 101149【正文语种】中文【中图分类】P634我国地浸采铀技术始于20世纪70年代，经过40多年发展，得到了飞速提升[1]。
目前，地浸采铀已成为我国铀矿开采的重要方法，形成了一套以地浸铀资源评价、溶浸剂配方和使用方法、地浸工艺钻孔结构与施工工艺、钻孔排列方式和钻孔间距的确定、溶浸范围控制、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[2]。
地浸采铀定向井施工与成井技术研究
第４０卷 第４期２０２１年１１月铀 矿 冶ＵＲＡＮＩＵＭＭＩＮＩＮＧＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＶｏｌ．４０ Ｎｏ．４Ｎｏｖ．２０２１收稿日期：２０２１ ０５ ０６第一作者简介：张渤（１９８７—），男，内蒙古赤峰人，学士，工程师，主要从事地浸采铀、铀生产等科研工作。
地浸采铀定向井施工与成井技术研究张 渤，李喜龙，季扬威，口文杰，董惠琦，刘佳斌（中核通辽铀业有限责任公司，内蒙古通辽０２８０００）摘要：地浸采铀钻孔是实现浸出液循环的途径，不仅控制浸出剂在含矿含水层中的分布和在矿层中的运移情况，还决定了浸出剂能否与矿层中的铀矿物充分发生反应。
目前广泛采用的垂直型钻孔，在人口密集、地表植被受保护、征用土地受限等区域施工困难，钻孔布置存在局限性，难以覆盖全部矿床资源。
以内蒙古某地浸铀矿床为例，通过采用特殊井下工具、测量仪器定向控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向揭露地下铀矿体，确定了定向井施工技术参数。
通过开展成井技术研究，探索定向井在地浸铀矿山的可行性，解决钻孔在征地困难及地表条件受限等区域的施工问题。
关键词：地浸；钻孔；定向井；铀资源中图分类号：ＴＥ２４３；ＴＤ８６８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００ ８０６３（２０２１）０４ ０２７８ ０６犇犗犐：１０．１３４２６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｙｋｙ．２０２１．０４．００２ 定向井最早应用在石油开采行业，钻井深度大多在２０００～３５００ｍ，采用定向井技术可以使地面和地下条件受限的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，具有显著的经济效益和社会效益。
当矿体埋藏在高山、城镇、森林、沼泽海洋、湖泊、河流等地貌复杂的地下，或设置井场遇到障碍时，通常利用定向井揭露矿体。
目前中国新疆、内蒙古等砂岩型铀矿床采用垂直型钻孔进行矿体开拓，当地表施工遇到的障碍较小时，可将孔位进行小范围偏移后继续施工；但当偏移距离大于井距时，继续采用垂直型钻孔不仅造成施工成本增加，而且铀资源也得不到最大化的回收利用。
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回顾我国几十年的地浸采铀研究与应用历程，在地浸采铀基础方面的研究上十分欠缺，对不同井型时溶浸范围及随浸出时间的变化，岩矿矿物成分和化学成分与浸出剂类型的关系，化学试剂与铀矿物和非铀矿物反应及反应生成物的机理等等问题给不出确切结论，仅依靠推断。
地浸采铀基础研究看似与试验和生产不发生直接关系，但我国多个现场试验实例证实，正是因缺乏基础研究的支持，面对试验结果给不出正确的解释，导致无法科学地确定进一步的研究方案。与地浸基础研究相比，我们更重视工程性试验和生产。
1.3钻孔抽液量与浸出液铀浓度的关系
1.3.1实验室试验结果
为探索流量对铀浓度的影响，前苏联曾开展了酸法柱浸试验，3个柱，柱长4m，试验中通过流速控制流量，结果见图1[3]。核工业第六研究所在上世纪90年代开展了类似的试验，见表1和图2。
参数
1号柱
2号柱
3号柱
平均流量/（mL.min-1）
3.12
1.54
图7配液池硫酸和双氧水加入图8采区集中控制室管道加酸
但是，我国目前新建设的不但是酸法地浸矿山，就是CO2+O2浸出矿山仍然设计配液池和集液池，对于这种工艺其用途耐人揣摩。再则，尽管CO2+O2浸出现场条件试验和扩大试验都未采用配液池和集液池，试验期间也从未因无配液池和集液池发生任何问题，但是，仍在工业生产设计中建设配液池和集液池，目的实在令人费解。配液池和集液池的存在不但增大矿山建设投资，占用土地，更是环境保护的安全隐患，尤其在风沙较大的地区，还要构筑池盖，增大建设费用。
1.4过氧化氢用量对浸出液铀浓度的影响
2000年，在矿床1的地浸采铀矿石实验室搅拌浸出试验中首次发现，在其他条件完全相同时，当过氧化氢氧化剂用量超过一定限度时（0.5g/l），浸出液铀浓度和金属浸出率不但不上升，反而下降，且氧化还原电位也下降，见表2。
表2双氧水浓度选择试验结果
参数
第1组
第2组
第3组
美国铀能源公司在Palangana地浸铀矿山溶浸范围控制时，使用pathCAD地下水模拟软件，在一个采场开拓前进行钻孔布置模拟寻找最佳方案，对生产采场模拟溶浸范围，提出改善方案，主要描述抽出液、注入液和监测井内溶液运移和扩散特征。
模拟根据需要设定时间间隔，通过一个阶段溶液运移的动态特征来模拟含矿含水层内溶液的动态变化过程，判断钻孔布置、钻孔抽注液量的分配是否合理，注液扩散和抽液覆盖模拟图见图5和图6（图中模拟时间1年，每两天1取一个点）。
表3氧化剂浓度试验结果
H2O2/(g.L-1)
Eh/mV
ρ(U)/（mg·L-1）
浸出率/%
0
376
23
63.89
0.4
375
19
52.78
0.6
359
30
83.33
0.8
376
22
61.11
1.0
370
22
61.11
1.2
370
25
69.44
1.5地浸采铀地下水模拟
矿床地浸开采现场试验和生产期间，因矿体局部地质和水文地质条件的差异，更兼施工的影响，各钻孔抽注液量不同，导致平面上溶浸范围变化，且随浸出时间而不断改变。目前，我国因不具备地浸采铀专用软件，无法根据矿体原始数据和钻孔生产运行数据，模拟不同时期溶浸范围，完成钻孔抽注液量的调整，保证生产处于最佳运行状态。
图5注液扩散模拟图图6抽液覆盖模拟图
1.6钻孔成井正向注浆的混浆段
我国地浸采铀届普遍认同，正向注浆会产生混将段，但混浆段多大？混浆程度对封孔质量的影响等均无量化概念，也无人去试验或探索，人云亦云。
诸如上述讨论的地浸采铀存在的问题在科研和生产中层出不穷，并非这些问题涉及高深的理论或存在无法触及的难度，实验室结合理论分析是可以解决的，只是我们却从未开展针对性地研究。应该认识到，我们对地浸采铀技术并非已登峰造极，正是因为基础研究不够，试验缺乏，试验前无法预计实验室和现场试验结果，试验后更改的方案也无成功把握，存在撞大运的现象。
2地浸矿山设计资源利用系数
资源利用系数涉及矿山规模和资源回收率，是地浸矿山建设设计中首要面临的问题。虽然我国从事地浸采铀研究和应用已有40多年的历史，但在地浸采铀矿山设计时尚无章可循，资源利用系数的取值更是因人而异，表4是近些年我国地浸新建矿山设定的不同类别资源利用系数。
表4不同矿山不同级别设计资源利用系数
矿山名称
122b系数
331系数
332系数
333系数
1号矿
1
0.8
0
2号矿一期
0.7、0.6、0.5
0
2号矿二期
0.75、0.7、0.6
0
3号矿
1
0.8
0
4号矿一期
1（2号矿体，332+331级）
0.1，（其他小矿体，332+333级）
4号矿二期
1.0（已开拓）；0.8
0.5
0.25
5号矿
0.8
0.3
（2）设计中对于勘查程度较低的资源量，不能简单不利用或以极低利用系数的方法利用其中小部分，这种资源可作为后备，暂不参与设计利用资源量的计算，生产过程中结合勘查进展逐步利用，这样可减小总资源量增大资源回收率；
（3）强调地浸开采的特点，即浸出采区内矿体的同时，外围矿化资源也会得到回收，某矿3号采区2010年浸出率124.37%，另一矿12-1采区2008年浸出率165.41%，11采区2006年浸出率111.12%，而且到采区退役时，浸出率全部超过设计值，资源利用率进一步增大。
1.2地下水垂向对浸出液的稀释
某矿床含矿含水层厚度120m,局部50m，矿层厚度3m，平米铀量6.5kg/m2，试验峰值浓度仅达35mg/l。在分析浸出液铀浓度低的原因时，一概归罪于矿砂比值小，地下水稀释严重。但是，地下水稀释对铀浓度的影响量多大？稀释量随浸出时间的变化关系如何？溶液垂向稀释量呈无限扩大吗？而且，如果忽略垂向稀释铀浓度又能达到多高呢？
6号矿
0.8
0.25
从表4看出，各矿对各级别资源所采取的利用系数各异，项目建议书或可行性研究报告中都对各自的系数取值阐述了缘由，有理有据，看似无懈可击。但是，不可否认，这种无规范的系数取值方法更大程度上取决与设计者。实践证明，目前这种资源利用系数的取值方法带来日趋凸显的问题是资源利用率低。依据表4中的不同级别的资源利用系数，即地质资源×利用系数（得出设计可利用资源）×矿山回收率×水冶回收率=最终资源利用率，2号矿设计最终资源利用率仅为27%，同样情况也发生在5号矿和6号矿。
图1流速与浸出液铀浓度的关系图2流量与浸出液铀浓度的关系
1.3.2现场试验结果
为进一步探讨流量与铀浓度的关系，曾在某矿床CO2+O2+NH4HCO3浸出现场扩大试验期间将总抽液量30m3/h调低为15m3/h，维持10天，浸出液铀浓度变化情况如图3（图中第30天到第40天）[4]。从图中看出，流量的改变对铀浓度无影响。另外，在另一矿床现场条件试验中也开展了同样的试验，抽液量从8m3/h调低到4m3/h，持续一个月(2013年7月9日-8月 9 日，同样未发现铀浓度的明显变化。
地浸采铀基础研究与井场设计
王海峰
（核工业北京化工冶金研究院，北京101149）
摘要：我国在几十年的地浸采铀技术研究和应用中，对基础研究重视不够，以至在浸出过程地下水垂向稀释程度、钻孔抽液量对浸出液铀浓度的影响等问题上解释不清，再则，在矿山建设井场设计中，对资源利用系数的确定、配液池和集液池设置的必要性、分散吸附集中淋洗系统的应用、岩矿实验室试验对现场的指导作用等问题存在争议，并缺乏对新技术开发的统一规划和部署。
地浸采铀井场内液体的流动是将断面流动转变为线流动，呈典型的平面径向流动。越靠近抽出井井体渗流面积越小，等压线密集，表明压力梯度增幅增大，流体流速增大，渗流阻力增大，压力梯度和速度可通过公式计算[1]。根据前苏联研究，5点型井型浸出开始地下水稀释量100%，两年后仅有5%[2]。
虽然通常情况下地下液流沿矿层从注入井向抽出井运移以渗流为主，但在矿层渗透性差时液流垂向上的水动力弥散作用凸显。在这种情况下,浸出过程中地下水对浸出液产生垂向稀释作用，铀浓度降低。此时，两维的径向流公式已不再适用。对于理想流体，垂向弥散量与矿层水平和垂向渗透系数、含矿砂体渗透系数，液流速度、钻孔间距、浸出时间等因素有关，遗憾的是目前尚未建立考虑垂向弥散的三维地下液流模型，以至于对浸出过程中地下水对铀浓度的稀释在量上说不清楚的情况下一味强调，掩盖了其他因素的影响。
如此之低资源利用率，长期以往会给外界对地浸采铀方法带来错觉或偏见，质疑地浸采铀方法投资少、成本低、环境保护和操作条件优越、能利用低品位资源的优势，或因资源利用率低而堵死地浸采铀技术的持续发展之路。因此，为解决目前资源利用系数方法造成回收率低的问题，寻找其他科学的途径或规范目前的利用系数办法，建议：
（1）尽快修订《地浸砂岩型铀矿资源/储量估算指南》，尤其是工业指标，如边界平米铀量、最大夹层厚度等；
第4组
第5组
双氧水浓度/（g.L-1）
0
0.2
0.5
1.0
1.5
NH4HCO3浓度/(g.L-1)
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
起始/pH
7.77
7.80
7.79
7.80
7.78
起始电位/mV
134
191
194
198
199
U/(mg.L-1)
32.6
66.4
69.5
60.9
57.9
电位/mV
83
76
72
72
71
浸出率/%
22.7
46.2
48.3
42.3
40.3
在矿床2的地浸采铀现场试验中，也对过氧化氢氧化剂的作用进行了多种试验(表3)。试验采用硫酸浸出，从表3看出，无论是铀浓度还是浸出率都与H2O2浓度不成线性关系上升，而是超过一定值时（0.6g/L），反而下降，与矿床1的结果相似。上述两个矿床得出的结论能否认同过氧化氢浓度过高对铀浓度存在负作用，原因是因________________________________________________________________________________________________过氧化氢本身是一种铀的沉淀剂，在pH值一定范围内，浓度过高会将溶解的铀重新沉淀。那么，过氧化氢这种对铀浓度的影响特性和上述试验结果能否肯定。另外，也应注意到，在矿床1和矿床2试验中氧化还原电位与H2O2浓度并未呈直线相关，原因何在？。
地浸采铀基础研究看似与试验和生产不发生直接关系，但我国多个现场试验实例证实，正是因缺乏基础研究的支持，面对试验结果给不出正确的解释，导致无法科学地确定进一步的研究方案。与地浸基础研究相比，我们更重视工程性试验和生产。
1.3钻孔抽液量与浸出液铀浓度的关系
1.3.1实验室试验结果
为探索流量对铀浓度的影响，前苏联曾开展了酸法柱浸试验，3个柱，柱长4m，试验中通过流速控制流量，结果见图1[3]。核工业第六研究所在上世纪90年代开展了类似的试验，见表1和图2。
参数
1号柱
2号柱
3号柱
平均流量/（mL.min-1）
3.12
1.54
图7配液池硫酸和双氧水加入图8采区集中控制室管道加酸
但是，我国目前新建设的不但是酸法地浸矿山，就是CO2+O2浸出矿山仍然设计配液池和集液池，对于这种工艺其用途耐人揣摩。再则，尽管CO2+O2浸出现场条件试验和扩大试验都未采用配液池和集液池，试验期间也从未因无配液池和集液池发生任何问题，但是，仍在工业生产设计中建设配液池和集液池，目的实在令人费解。配液池和集液池的存在不但增大矿山建设投资，占用土地，更是环境保护的安全隐患，尤其在风沙较大的地区，还要构筑池盖，增大建设费用。
1.4过氧化氢用量对浸出液铀浓度的影响
2000年，在矿床1的地浸采铀矿石实验室搅拌浸出试验中首次发现，在其他条件完全相同时，当过氧化氢氧化剂用量超过一定限度时（0.5g/l），浸出液铀浓度和金属浸出率不但不上升，反而下降，且氧化还原电位也下降，见表2。
表2双氧水浓度选择试验结果
参数
第1组
第2组
第3组
美国铀能源公司在Palangana地浸铀矿山溶浸范围控制时，使用pathCAD地下水模拟软件，在一个采场开拓前进行钻孔布置模拟寻找最佳方案，对生产采场模拟溶浸范围，提出改善方案，主要描述抽出液、注入液和监测井内溶液运移和扩散特征。
模拟根据需要设定时间间隔，通过一个阶段溶液运移的动态特征来模拟含矿含水层内溶液的动态变化过程，判断钻孔布置、钻孔抽注液量的分配是否合理，注液扩散和抽液覆盖模拟图见图5和图6（图中模拟时间1年，每两天1取一个点）。
表3氧化剂浓度试验结果
H2O2/(g.L-1)
Eh/mV
ρ(U)/（mg·L-1）
浸出率/%
0
376
23
63.89
0.4
375
19
52.78
0.6
359
30
83.33
0.8
376
22
61.11
1.0
370
22
61.11
1.2
370
25
69.44
1.5地浸采铀地下水模拟
矿床地浸开采现场试验和生产期间，因矿体局部地质和水文地质条件的差异，更兼施工的影响，各钻孔抽注液量不同，导致平面上溶浸范围变化，且随浸出时间而不断改变。目前，我国因不具备地浸采铀专用软件，无法根据矿体原始数据和钻孔生产运行数据，模拟不同时期溶浸范围，完成钻孔抽注液量的调整，保证生产处于最佳运行状态。
图5注液扩散模拟图图6抽液覆盖模拟图
1.6钻孔成井正向注浆的混浆段
我国地浸采铀届普遍认同，正向注浆会产生混将段，但混浆段多大？混浆程度对封孔质量的影响等均无量化概念，也无人去试验或探索，人云亦云。
诸如上述讨论的地浸采铀存在的问题在科研和生产中层出不穷，并非这些问题涉及高深的理论或存在无法触及的难度，实验室结合理论分析是可以解决的，只是我们却从未开展针对性地研究。应该认识到，我们对地浸采铀技术并非已登峰造极，正是因为基础研究不够，试验缺乏，试验前无法预计实验室和现场试验结果，试验后更改的方案也无成功把握，存在撞大运的现象。
2地浸矿山设计资源利用系数
资源利用系数涉及矿山规模和资源回收率，是地浸矿山建设设计中首要面临的问题。虽然我国从事地浸采铀研究和应用已有40多年的历史，但在地浸采铀矿山设计时尚无章可循，资源利用系数的取值更是因人而异，表4是近些年我国地浸新建矿山设定的不同类别资源利用系数。
表4不同矿山不同级别设计资源利用系数
矿山名称
122b系数
331系数
332系数
333系数
1号矿
1
0.8
0
2号矿一期
0.7、0.6、0.5
0
2号矿二期
0.75、0.7、0.6
0
3号矿
1
0.8
0
4号矿一期
1（2号矿体，332+331级）
0.1，（其他小矿体，332+333级）
4号矿二期
1.0（已开拓）；0.8
0.5
0.25
5号矿
0.8
0.3
（2）设计中对于勘查程度较低的资源量，不能简单不利用或以极低利用系数的方法利用其中小部分，这种资源可作为后备，暂不参与设计利用资源量的计算，生产过程中结合勘查进展逐步利用，这样可减小总资源量增大资源回收率；
（3）强调地浸开采的特点，即浸出采区内矿体的同时，外围矿化资源也会得到回收，某矿3号采区2010年浸出率124.37%，另一矿12-1采区2008年浸出率165.41%，11采区2006年浸出率111.12%，而且到采区退役时，浸出率全部超过设计值，资源利用率进一步增大。
1.2地下水垂向对浸出液的稀释
某矿床含矿含水层厚度120m,局部50m，矿层厚度3m，平米铀量6.5kg/m2，试验峰值浓度仅达35mg/l。在分析浸出液铀浓度低的原因时，一概归罪于矿砂比值小，地下水稀释严重。但是，地下水稀释对铀浓度的影响量多大？稀释量随浸出时间的变化关系如何？溶液垂向稀释量呈无限扩大吗？而且，如果忽略垂向稀释铀浓度又能达到多高呢？
6号矿
0.8
0.25
从表4看出，各矿对各级别资源所采取的利用系数各异，项目建议书或可行性研究报告中都对各自的系数取值阐述了缘由，有理有据，看似无懈可击。但是，不可否认，这种无规范的系数取值方法更大程度上取决与设计者。实践证明，目前这种资源利用系数的取值方法带来日趋凸显的问题是资源利用率低。依据表4中的不同级别的资源利用系数，即地质资源×利用系数（得出设计可利用资源）×矿山回收率×水冶回收率=最终资源利用率，2号矿设计最终资源利用率仅为27%，同样情况也发生在5号矿和6号矿。
图1流速与浸出液铀浓度的关系图2流量与浸出液铀浓度的关系
1.3.2现场试验结果
为进一步探讨流量与铀浓度的关系，曾在某矿床CO2+O2+NH4HCO3浸出现场扩大试验期间将总抽液量30m3/h调低为15m3/h，维持10天，浸出液铀浓度变化情况如图3（图中第30天到第40天）[4]。从图中看出，流量的改变对铀浓度无影响。另外，在另一矿床现场条件试验中也开展了同样的试验，抽液量从8m3/h调低到4m3/h，持续一个月(2013年7月9日-8月 9 日，同样未发现铀浓度的明显变化。
地浸采铀基础研究与井场设计
王海峰
（核工业北京化工冶金研究院，北京101149）
摘要：我国在几十年的地浸采铀技术研究和应用中，对基础研究重视不够，以至在浸出过程地下水垂向稀释程度、钻孔抽液量对浸出液铀浓度的影响等问题上解释不清，再则，在矿山建设井场设计中，对资源利用系数的确定、配液池和集液池设置的必要性、分散吸附集中淋洗系统的应用、岩矿实验室试验对现场的指导作用等问题存在争议，并缺乏对新技术开发的统一规划和部署。
地浸采铀井场内液体的流动是将断面流动转变为线流动，呈典型的平面径向流动。越靠近抽出井井体渗流面积越小，等压线密集，表明压力梯度增幅增大，流体流速增大，渗流阻力增大，压力梯度和速度可通过公式计算[1]。根据前苏联研究，5点型井型浸出开始地下水稀释量100%，两年后仅有5%[2]。
虽然通常情况下地下液流沿矿层从注入井向抽出井运移以渗流为主，但在矿层渗透性差时液流垂向上的水动力弥散作用凸显。在这种情况下,浸出过程中地下水对浸出液产生垂向稀释作用，铀浓度降低。此时，两维的径向流公式已不再适用。对于理想流体，垂向弥散量与矿层水平和垂向渗透系数、含矿砂体渗透系数，液流速度、钻孔间距、浸出时间等因素有关，遗憾的是目前尚未建立考虑垂向弥散的三维地下液流模型，以至于对浸出过程中地下水对铀浓度的稀释在量上说不清楚的情况下一味强调，掩盖了其他因素的影响。
如此之低资源利用率，长期以往会给外界对地浸采铀方法带来错觉或偏见，质疑地浸采铀方法投资少、成本低、环境保护和操作条件优越、能利用低品位资源的优势，或因资源利用率低而堵死地浸采铀技术的持续发展之路。因此，为解决目前资源利用系数方法造成回收率低的问题，寻找其他科学的途径或规范目前的利用系数办法，建议：
（1）尽快修订《地浸砂岩型铀矿资源/储量估算指南》，尤其是工业指标，如边界平米铀量、最大夹层厚度等；
第4组
第5组
双氧水浓度/（g.L-1）
0
0.2
0.5
1.0
1.5
NH4HCO3浓度/(g.L-1)
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
起始/pH
7.77
7.80
7.79
7.80
7.78
起始电位/mV
134
191
194
198
199
U/(mg.L-1)
32.6
66.4
69.5
60.9
57.9
电位/mV
83
76
72
72
71
浸出率/%
22.7
46.2
48.3
42.3
40.3
在矿床2的地浸采铀现场试验中，也对过氧化氢氧化剂的作用进行了多种试验(表3)。试验采用硫酸浸出，从表3看出，无论是铀浓度还是浸出率都与H2O2浓度不成线性关系上升，而是超过一定值时（0.6g/L），反而下降，与矿床1的结果相似。上述两个矿床得出的结论能否认同过氧化氢浓度过高对铀浓度存在负作用，原因是因________________________________________________________________________________________________过氧化氢本身是一种铀的沉淀剂，在pH值一定范围内，浓度过高会将溶解的铀重新沉淀。那么，过氧化氢这种对铀浓度的影响特性和上述试验结果能否肯定。另外，也应注意到，在矿床1和矿床2试验中氧化还原电位与H2O2浓度并未呈直线相关，原因何在？。