原地浸出采矿(in-situ leaching mining)是在天然埋藏条件下用溶浸液与矿物反应选择性溶解有用组分、矿石不产生位移的采、冶一体开采方法;用于铀即"地浸采铀"。
原理链:钻孔至含矿层→注浸出剂→与有用成分反应生成可溶化合物→在扩散与对流下离开反应区,随沿矿层渗透迁移的液流→由另一孔提升至地表→送水冶车间经离子交换、淋洗、沉淀或萃取得产品。该法工艺简单、投资与成本低、环保安防好、资源利用率高,已用于铀、金、铜、稀土。
1. 外生沉积疏松砂岩型铀矿,胶结差、渗透性好,矿石渗透性≥无矿围岩;
2. 矿体赋存于含水层(最好承压),上下有稳定隔水顶底板,矿层/含矿含水层厚度 >1:10(防过度稀释);
3. 铀呈易溶单铀矿物或分散吸附态;
4. 产状平缓(倾角 <20°)、连续稳定有规模,平米铀量高于最低经济指标,埋深 ≤400 m。
充水性(能否注入与流动)与渗透性(能否与矿体内部及底部铀反应)决定技术可行性;平米铀量、埋深、规模决定经济合理性。平米铀量(平均铀米):单位面积铀金属量,kg/m²,由品位、体重、厚度综合而成。
砂岩型是我国四大类型之一(花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型),占探明储量20%;云南 381、382,新疆 512,新疆 737 矿为我国第一座地浸矿山。
矿床 产状 品位 厚度 埋深 矿石与铀赋存云南 平缓,0°~18° 平均 0.08% 约 2.5 m 35~150 m 中—细粒长石石英砂岩,胶结松散、孔隙式为主;单铀矿物(沥青铀矿、铀黑)为主,次为吸附态新疆 平缓,9°~17°;矿体长 160~3800m、宽 25~1000m0.01%~0.2% 平均 4.5 m 100~210 m 含铀砂岩型与含铀煤型,细砂岩为主;沥青铀矿与再生铀黑、分散吸附、铀—有机质络合物
优点:投资少、周期短、成本低、劳动强度小;无尾矿堆与尾矿库、省地省钱;地表无大面积尾矿渣堆存、塌陷与次生污染;改善劳动卫生条件;易自动化;可采常规法不经济的规模小、埋深大、品位低矿体。
缺点:仅适用一定地质水文条件的矿床;矿化或渗透性不均匀、部分成分难浸时影响指标;污染地下水须治理。
工艺分矿体浸出与浸出液处理两部分;内容含地质水文评价、钻孔结构与施工、溶浸液配制、地下流体控制、浸出物理化学行为、浸出液回收、地下水污染防治。
参数 计算式溶浸液总量 W W=ρF_gM_gf(ρ 体重,F_g 溶浸面积,M_g 被溶浸含水层厚度,f 液固比);M/m<5 且 M<15 m 时以M 代 M_g硫酸总耗量 Z=zεP_M(z 吨金属耗酸量,ε 浸出率,P_M 金属储量)
产品液平均浓度 C_cp=εP_M/W日总抽液量 Q 总=M_e/(C_cpT)(M_e 年产,T 年工作天数)
单孔抽液量 Q_o=M_gbv(b 液流宽度,v 渗透速度),行列式按流网图算参数 计算式抽液孔数 N 抽=Q 总/Q_o注液孔数 按抽注量差定;抽注孔数比 1:2~3;总抽=总注,或抽大于注 1%~3%浸出/酸化时间 前者为浸完抽液孔控制面积 F₀ 内金属达一定浸出率所需时间;后者为边注边抽时抽液孔见产品液所需时间,随 F₀、M_g、液固比、有效孔隙度 Πcp、井距 L、注入量而变浸出率 ε 计划指标,或由抽出液平均浓度 C₀Π 与液固比反算
水文地质条件:构造;含水层层数与特性;充水性与静水位;地下水运动方向与速度;岩石渗透性;各层水力联系;隔水层分布与可靠性;层间水化学成分与温度。
因素 最有利 有利 不利岩石成分 分选好的砾砂沉积岩,粘土粉砂质 <10%中细粒砂岩,粘土粉砂质 <20%~30%细微粒砂岩,粘土粉砂质 >20%~30%化学类型 铝硅质(SiO₂>80%) 铝硅质(SiO₂60%~80%)
碳酸—铝硅酸(CO₂>2%)
渗透性 强,K>5 m/d 中,K=1~5 m/d 弱,K<1 m/d矿体/含水层导水性比 >0.2 0.1~0.2 <0.1含矿含水层厚度 <10 m 10~30 m >30 m有效厚度/矿体厚度 <5 5~10 >10埋深 <100 m 100~500 m >500~700 m平米铀量 >5 kg/m² 1~5 kg/m² <1 kg/m²有效孔隙度 >20% 10%~20% <10%碳酸盐(按 CO₂) <1% 1%~2% >2%地下水温度 >30 ℃ 10~30 ℃ <10 ℃最适宜条件:含矿与无矿含水层无水力联系;底板不渗透;矿石渗透性大于围岩、K ≥0.5~1m/d;矿石/无矿岩石厚度比 >1/10;水温 >20 ℃、矿化度低;矿区附近未把含矿含水层作供水水源。测试手段:室内岩样与渗滤、电测井、抽注水试验、电测或自记水位仪。
钻孔在水文地质试验或交付生产前须除泥清洗,抽洗至抽液量超设计生产能力 20%~50%:清水洗过滤器、排泥浆岩粉、清沉砂至返水清亮(防堵)→装气升泵或潜水泵→闸阀放水抽洗;岩石稳定时从大流量起,不稳定时由小到大,在过滤器附近按反过滤器原则形成由粗到细的天然过滤层。
抽水试验(自流孔为放水试验)任务:求含水层有效厚度与渗透性能(K;导水系数 KM 表征导水能力;导压系数 a 表征压力传递快慢);求富水性、钻孔生产能力、影响半径、水位降深;判定上下含水层水力联系;定静水位、地下水流向与自然水力坡度;取水物理化学性质(矿化度、pH、Eh、温度、悬浮物)。抽水量用容积法或流量计连续监控。
动水位测量:气升泵双管抽水用电测水位计直测,单管按气压(含压力损失 ΔP、阻力系数βc)换算 hд;潜水泵、拉杆泵且埋深 <100 m 时在管壁间隙测;水温用电子或电阻温度计。开机前水面标高为静水位,抽水下降后为动水位,出水量稳定、水面不再下降者为稳定动水位;二者高差为水位降深,结合扬程与流量可定电泵能耗。
取样与整理:抽水孔孔口取样,观测孔在瞬时抽水后、抽出 2~3 个井筒体积水后于孔底取;
绘抽水量—动水位—温度曲线与停抽恢复曲线,半对数坐标作降深—恢复曲线求 K、KM、a(取曲线平均值消除偶然误差),S=(Q/4πKM)·lg(2.25at/r²)。
注水(酸化)程序:单用硫酸时浓度逐步降至 8~15 g/L,使产品液游离酸 3~5 g/L;硫酸+氧时酸化阶段(至 pH=2.0)先注加压溶解氧、再注 3~5 g/L 稀硫酸,结束后用 8~10 g/L 正式浸出;
含矿含水层为供水源时硫酸由 3~5 g/L 提到 10~12 g/L 以保持矿化度较低。每班测注入与抽出液的金属含量、硫酸浓度、pH。图表:金属含量与 pH 历时曲线;参数汇总表(金属浓度与累计量、硫酸浓度、累计液量、液固比、耗酸总量、单位酸耗);Ca、Mg、Fe、Al、SiO₂ 及 Eh 曲线。
渗透系数 Kφ (m/d) 评价<0.1 极弱,不宜地浸0.1~1.0 弱,可地浸,但需很大水力坡度防潜蚀与机械堵塞1.0~10.0 强,最适合地浸>10.0 极强,不宜:易成沟流,流速过大使接触时间短,难氧化溶解进入总液流岩石渗透性:不渗透为粘土岩、泥岩、泥板岩;半渗透为粘土质砂岩、粉砂岩;渗透为砂岩、砾岩。最理想为矿体 > 含矿岩层 > 顶底板围岩,且矿石 > 夹石。
隔水层分稳定与相对隔水层;顶底板隔水层渗透性应低于矿层 20 倍以上。地浸要求:矿体赋存于中强—强含水层;含矿含水层与无矿含水层及地表水无水力联系;具承压性、涌水量 1~10 L/s最适。孔隙率:<5% 不宜;5%~10% 适合;20%~25% 最适合;25%~50% 较适合;>50% 不宜。水力坡度过大、水头压力过高会稀释产品液、缩小溶浸范围、造成"溶浸死角"。水温 >10 ℃(利于传质);矿化度 ≤5 g/L、含数百 mg/L 铁离子、pH≈7 最好。
开拓主要指钻孔布置形式(井型与井距),即把抽出井、注入井、监测井按几何形式与网格排布于井场;目的是控制矿层液体定向流动、达到抽注平衡(抽略大于注)、最大回收资源、减少试剂消耗、控制污染范围。
钻孔分生产孔(注入孔输溶浸液、抽出孔提浸出液)与辅助孔(勘探孔查明矿层产状、厚度、品位与边界;监测孔观测流态、水位、层间水力联系,监测金属浸出、溶浸范围与污染)。井场内各含水层均须布监测井。
试验用三注一抽或四注一抽,并在试验区内外、上下含水层布监测孔;3 个以上注入井与 1 个抽出井的单元最常用。
井距多为 10~100 m,直接影响投资、产量、回收率与回采时间;影响因素为埋深、厚度(保证抽注平衡)、倾角、钻孔成本、浸出液铀浓度、回采时间、渗透系数、井型。
原则:正常抽注下浸出剂对矿体覆盖率 >75%;浸出均匀、贫富部位基本同步浸完;服务年限合理(3~5 年);条件相同时取吨金属成本最低或效益最大者。
确定方法:以最少钻孔满足工艺要求,用技术经济评价建立井距与投资、能力、年限、成本的函数关系。比较法:收集地质水文与工艺资料→选经验井距试算(10、20、25、30、35、40、45、50 m;行列式行距 20、30、40、50、60 m)→按井型算井数(5 点型、7 点型单元控制面积约2L²、2.6L²,行列式Ⅰ、Ⅱ型约 2L、4L,L 为抽注井间距)→绘流网图判断覆盖率→算块段浸出剂用量 W=ρFTf→算日抽液量与服务年限(总浸出剂量/日抽液量)→算生产能力(铀浓度×日抽液量)→投资与成本分析(基建含井场、水冶车间、公用工程与辅助设施;流动资金按经营成本或固定资产投资比例估)→作井距与投资、能力、年限、成本曲线选井距。经济极限优化法以生产能力、浸出率、铀浓度、经济极限为约束建模,以效益最大时的井距为目标函数;局部富矿部位应增补生产井。
钻孔既是抽注液通道,又用于监控溶浸液渗透、调控抽注液量,占地浸工程总经费约 1/3。钻孔结构指各孔段深度与口径变化、套管下入深度、过滤管直径与类型、套管与孔径配合;设计要素为地质水文条件、布置形式、设计生产能力、提升与注入装置、钻孔用途。
分类:按过滤器段分填砾式(人工充填砾石)与裸孔式(细砂自然分选成过滤层);按直径变化分非变径、变径;按止水方式分隔塞式、托盘式;按矿层部位分扩孔式、非扩孔式。
多层矿体用分层填砾钻孔,并有"注液合用—抽液单抽""注液合用—抽液合用"方案。
步骤:开孔→中孔钻进→终孔与扩孔→替浆(用后置液加钻井液把水泥浆挤出套管进入环空以固井)→物探测井→下放套管→投砾→构筑人工隔塞→封孔→洗孔。
典型结构:抽出孔直径通常 244 mm,矿层段扩至 320 mm,套管 Φ160×15 mm,投砾结构;
注入孔开孔 195 mm,至矿层顶板泥岩换 Φ151 mm 钻头,托盘结构,套管 Φ90×12 mm;抽、注孔均装外骨架式过滤器,底部 4~6 m 沉砂管。
设计依据:用途;地层结构与岩石力学性质;勘探报告;设计深度、方位与顶角;钻进方法与设备参数。原则:保护含矿含水层免受钻孔液污染、确保生产能力;避免漏、塌、卡。内容:定各岩层钻进方法(冲击、回转、冲击回转、振动);定终孔直径(用途、过滤器直径、抽注设备尺寸);定套管下深与直径;由下向上逐段定孔身、开孔直径与套管层数。保证质量安全前提下泥浆护壁、少换径、简化结构以降成本。
过滤器(过滤管/筛管):装于含矿含水层,是钻孔与含水层通道;作用为隔水阻砂——液流自由进出而细砂不入孔。要求:化学稳定;过滤面积足够、阻力小;挡砂好、不易堵;强度够;易加工安装、成本低。类型有圆孔式、纵向缝式、外骨架式、包网式;国内主用包网式(孔隙率可达20%,但强度低、寿命短、易破损)与外骨架式(强度高、寿命长,孔隙率仅 8%~10%)。
替浆:为下管顺利把孔内泥浆换成低密度泥浆,要求粘度小(约 18 s)、胶体率高、含砂少;
钻具下至距孔底一定深度泵入稀泥浆带出岩粉泥砂,逐渐上提至清;孔口返出泥浆粘度 18~20 s、含砂 <4%、密度 1.06~1.1 g/cm³ 时停止。原因:孔内液位高于含水层水位,泥浆在液位差下渗入矿层,泥粒渗入深度可达 0.03~0.3 m;泥浆不当可使渗透系数降低 50% 以上、涌水量减少50%~70%。操作:泥浆泵约 80 L/min 置换并清洗过滤器缝隙,至管口封闭头压力不再升高;Φ215孔径冲洗约 30 min、Φ311 约 45 min。
物探测井:定井剖面岩石性质;测孔隙度、渗透率、含水层水质水量等储量参数;定地层倾角、岩层走向方位与钻孔倾角方位角;检查钻孔质量。
套管安装:材料为 PVC 管、高密度 PE 管、不锈钢管;按孔深、矿层位置与厚度、注/抽孔直径选规格。管柱加同径 2~5 m 沉砂管(底封死);孔深应大于井管长度 1~2 m;下管后测井检查过滤器位置(误差 <0.5 m),吊直扶正固定,顶端装带压力表与球阀的封闭头。
填砾:向过滤器周围围填砾料成人工过滤层,增大有效孔隙率、阻挡细粉砂入孔,以减少水头损失、稳定过滤层、增大涌水量、延长寿命。投砾管从井管与井壁间隙下入,底端超出过滤器底端约 3 m。投砾前洗孔:关闷头阀,高压胶管经水接头接投砾管,泥浆泵约 100 L/min 冲孔,Φ215孔径外冲至 0.2 MPa、Φ311 至 0.1~0.15 MPa,再用清水洗至返出液无砂粒粘土(约 1 h)。砾料要求:化学稳定、不与矿层水及浸出剂反应、石英为主(>95%);粒径能滞留含水层绝大部分粒级砂、渗透性大于矿层又不透过滤器孔隙;磨圆度好以减小阻力防堵。填砾厚度由环空决定(如新疆某矿抽液孔 311 mm、过滤器 180 mm,填厚约 70 mm);高度应高出过滤器顶 2~3 m 但不宜超矿层顶板,否则沟通上部含水层产生越流并污染。砾量 V=(π/4)(D²−d²)LK(D 孔径,d 套管外径,L 填砾高度,K=1.1~1.3 超径系数)。填至计算量 90% 以上停投,静置约 10 min 待沉降,探砾面后补填至设计高度。
止水(防渗隔塞):封闭隔离含矿含水层以外地层,防层间干扰与污染;方法为托盘止水与人工隔塞止水。隔塞位置必须在上隔水层即矿层顶板中:超顶板进入含矿含水层,水泥石长期浸酸会散化失效;未达顶板则两层连通,浪费浸出液并污染上含水层。
封孔:在隔塞以上套管与孔壁环空注水泥浆,封隔含矿含水层与上部含水层,固定保护套管。
顺序:选水泥与添加剂→调配试验(流动度、初凝终凝时间、加氯化钠效果、密度)→定配方→算注浆量→注浆。要求:返高符合设计;环空钻井液全被替走;水泥石与套管、井壁胶结强度足以承受开采冲击;抗地浸侵蚀。用量 W=(π/4)(D²−d²)hρ(1+λ)K(ρ 水泥密度 3.0~3.2 g/cm³,λ 水灰体积比,h 灌注深度,K=1.1~1.3)。
洗孔:清除井壁泥皮;抽出渗入含水层的泥浆与岩屑恢复孔隙;抽洗细粒扩大孔隙形成人工过滤层。涌水量还与洗孔效果有关。现场空压机风量小(3 m³/min)、压力低(最大 0.9 MPa)而孔深约 200 m,故用:间歇洗孔(PE 管下至一定深度启动空压机,见清水后停 1~2 h 再启动,重复数天);铁管下至过滤器位置泵清水冲沉砂;反复 2~3 次使近过滤器岩层恢复天然渗透性。
配方与用法由室内试验(搅拌浸出、柱浸)与现场试验(抽注浸出、半工业或工业试验)多方案比较优化确定。原则:适应矿石类型、对铀选择性溶解、低消耗;价格、来源与设备腐蚀;地下水污染及治理;便于浸出液处理回收;产物不影响矿层渗透性。
主用硫酸浸出 U(Ⅵ):UO₃+2H⁺→UO₂²⁺+H₂O;UO₂²⁺+SO₄²⁻→UO₂SO₄;继以 SO₄²⁻ 逐级络合为UO₂(SO₄)₂²⁻、UO₂(SO₄)₃⁴⁻。硫酸亦与造岩矿物反应:Al₂O₃+3H₂SO₄→Al₂(SO₄)₃+3H₂O;
CaCO₃+H₂SO₄→CaSO₄+CO₂↑+H₂O;MgCO₃+H₂SO₄→MgSO₄+CO₂↑+H₂O;
Ca₃(PO₄)₂+3H₂SO₄→3CaSO₄+2H₃PO₄,易生成沉淀堵塞矿层、恶化渗透性,故碳酸盐(按 CO₂)
>2% 一般不宜酸法。优点:速度快、浸出率高;缺点:选择性差、设备需耐腐、地下水治理费高、不适酸耗高的矿床。
溶浸剂有碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵(成对使用)、CO₂+O₂,选择性溶铀而 Ca、Mg、Fe、Al 难溶:UO₃+3Na₂CO₃+H₂O=Na₄[UO₂(CO₃)₃]+2NaOH。浸出在 pH=9~10.5 进行,pH>10.5 时已溶铀再沉淀(2Na₄[UO₂(CO₃)₃]+6NaOH=Na₂U₂O₇↓+6Na₂CO₃+3H₂O),故常加 NaHCO₃(或 NH₄HCO₃)中和 OH⁻。优点:选择性好、设备不需防腐、适酸耗高的矿床;缺点:浸出率比酸法低 5%~10%、时间长、易堵塞使渗透性下降、试剂贵、易污染地下水。原因:Na⁺ 与粘土阳离子交换使粘土膨胀堵孔;NH₄⁺ 易被粘土吸附、增大治理难度(美国已停用铵盐)。
中性浸出 pH=6.5~8.0,实质为碳酸氢盐浸出。CO₂+O₂(加适量碳酸钠)兼具碱浸优点,且地下水治理简单、费用低,美国全部地浸矿山采用。2014 年我国新疆、内蒙古两个"二氧化碳+氧气"地浸矿山投产,我国成为继美国后第二个掌握该技术并工业化应用的国家,盘活北方数万吨复杂砂岩型铀资源;铀浸出率(相当于采矿回收率)达 75%,开采边界品位由万分之一降至十万分之五,2016 年该技术产品占我国天然铀产量 50%。原理为抽出含铀溶液经水冶回收铀后,在尾液中加 CO₂、O₂ 再注入注液孔的循环;溶液埋深约 400 m,水温常年 17~19 ℃。
低酸浸出针对碳酸盐(CO₂>2%)较高的矿床:低浓度硫酸(空气作氧化剂)与碳酸盐反应生成 HCO₃⁻,再与铀矿物生成碳酸铀酰,实质仍为碳酸氢盐浸出。
四价铀难溶,需加氧化剂维持 Eh 使之转为易溶六价铀。常用:氧(空气、加压)、过氧化氢、氯酸钠、高锰酸盐、软锰矿、三价铁盐、含氮氧化物、过硫酸盐、硝酸;普遍用氧气与过氧化氢。
氧化剂 优点 缺点 机理/适用H₂O₂ 氧化强、快、方便、对环无副作用价贵、易分解损失、产氧气堵、选择性差酸浸经 Fe²⁺→Fe³⁺ 媒介再氧化 U(Ⅳ);碱浸直接氧化O₂ 价低、无副作用、选择性好、效率高需加压提高溶解度、可能气堵主用碱法,与 CO₂ 同用硝酸盐 兼作树脂淋洗剂,可实现吸附尾液闭路循环污染地下水 先氧化 Fe²⁺→Fe³⁺,再氧化 U(Ⅳ)细菌 使低价铁氧化为 Fe³⁺ — Fe³⁺氧化 U(Ⅳ),仅酸法
三阶段:酸化期——溶浸液与矿石表面接触,注液量大于抽液量 2%,使浸出剂较快排开地下水、加速酸化(营造 pH、Eh 环境);浸出期——主要浸出阶段,抽液量大于注液量 2% 以控制溶浸范围;浸出后期——大部分铀已浸出,以扩散浸出为主,少加或不加酸与氧化剂,仅用尾液余酸浸残余铀。
方案 酸化期 浸出期 浸出后期① 1.5~3 g/L H₂SO₄ 3~5 g/L H₂SO₄ + 0.2~0.5g/L H₂O₂含 H₂SO₄、H₂O₂ 的尾液② 15 g/L H₂SO₄ 4~8 g/L H₂SO₄ + 0.2~0.5g/L H₂O₂含 H₂SO₄、H₂O₂ 的尾液或清水H₂O₂ 加入时机:浸出液 pH 降至 2 左右一段时间后、铀含量仍不超过 15~20 mg/L 或无明显上升时。尾液加药量按 pH、Eh、铀含量定,通常剩余酸度约 2 g/L、Eh 400~550 mV、Fe³⁺/Fe²⁺ 接近 1;溶浸液中 Fe³⁺ 200~400 mg/L 有利浸出(过低氧化差、过高易沉淀)。低碳酸盐硅酸盐型矿石宜用硫酸,H₂O₂ 作氧化剂技术可行;H₂SO₄ 1.5~2 g/L、H₂O₂ 0.2~1.0 g/L 内变化无副作用,具体因地制宜。
溶浸范围是溶浸液在地下的覆盖范围,控制目的是不漏失、不被大量稀释、不出现"溶浸死角"。影响因素:矿层渗透性与钻孔间距;顶底板隔水性;注液压力与抽液孔液位降深;抽注孔布置与钻孔结构;抽注液量及比例;埋深、潜水面与承压;地下水量流向、大气降水与地表水;生产工作制度。
1. 抽出液量略大于注入液量(约 1%),浸出区形成低液压区(抽液孔处最低),溶浸液只向此渗透而不外流;
2. 浸出区外围钻孔设为抽液井,在矿区边界形成负压区,使外围地下水向浸出边界流动;
3. 外围边界钻孔注水成"水幕"、造成人工高压区,阻止外扩。
钻孔布置合理、其他条件合适时,注入孔溶浸液朝抽液孔方向移动、扩散范围不大,平面呈"梨形"。外部边界即最低液压点连成的界线:单组抽(外 6)注(中 1)时溶浸液只能渗至各抽液孔;单组抽(中 1)注(外 3)时由实测或计算确定;多组抽注同理按最低液压点连线确定。现场用等液位线图、等 pH 线图(标出注液孔、抽液孔、观测孔)监测溶浸范围。
死角为液流未覆盖、铀未浸出的部位。消除方式:抽液孔与注液孔多次交换使用,改变液流方向使溶浸液重新分布(重叠分布)。交换前先向原注液孔注入过滤清水或吸附尾液,24 h 后再交换,把孔周高浓度酸液与富浸出液挤向矿层内,改作抽液孔时排出低含铀泥浆,从而保留富液、防树脂中毒与地表污染。
方法一重叠图法:叠加各浸出阶段溶浸液分布图,其最大范围为被溶浸面积;方法二计算法:
按经验公式,浸出面积 F 由钻孔间距 b 与不平衡系数 α(>1)确定。
实例:云南 381 矿床抽大于注 1%~3%,不定期取样分析以掌握浸出剂流动范围;新疆 512矿床设计抽大于注 1%~3%,实际生产据检测有时出现注大于抽。
要求:抽液能力达设计指标;含悬浮物、温度变化时长期高效稳定工作;材料稳定、通用互换;操作简单、效率高、寿命长。
气升泵为主流设备:构造简单、无转动件、安全可靠、适用井深广。原理:空压机把空气压入抽出井,与溶液混合成低密度乳状气液混合物(0.15~0.25 g/cm³),依连通器原理升至地表。设备:空压机、抽液管(75×8 mm PVC 管)、风管(25×2.5 mm PE 管,末段带气水混合器);水在孔壁管与抽液管环空,混合液在抽液管内靠水柱压力上升。生产中抽液管 80~150 mm、气管30~50 mm、用气量约 10 m³/min。
污染原因:溶浸剂注入改变含矿含水层地球化学环境,除与铀矿物反应外还与造岩矿物反应,使水质变化并向开采范围外弥散漂移,污染外围含水层。防治含两方面:溶浸(污染)范围控制;
浸出区地下水水质恢复与治理。
方法 原理 特点地下水清除法 不断抽出污染地下水,在污染区形成负压区,周围清洁水涌入取代,水质逐渐恢复工艺简单,需长期抽水反渗透法 抽出污染水经反渗透装置净化,清水回注井场,卤水进一步处理净化彻底,需处理浓盐水自然净化法 借残留污染液与岩石矿石的化学作用、离子交换、吸附与沉淀、被地下水稀释、水动力弥散与分子扩散利用含水层自净,成本低、周期长
新疆 737 矿为我国第一座地浸矿山;云南 381、382,新疆 512 为代表矿床。近年探明努和廷及皂火壕、大营、纳岭沟、蒙其古尔、塔木素等一批大型、特大型铀矿床(见 1.2.4)。CO₂+O₂ 地浸工业化(浸出率 75%、边界品位降至十万分之五)是盘活北方砂岩型铀资源的关键。国外:美国 Kingsville Dome、Palangana 等采用无套管扩孔式钻孔结构,其地浸矿山全部采用 CO₂+O₂ 中性浸出,井型以 5 点型为主;独联体国家多用行列式。
由 萧泊的大肥鱼 打杂 · 资料来自课程讲义
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