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世界主要铀矿的开采方式包括三种:原位地浸开采,露天开采及地下开采。世界约48%的天然铀通过原位地浸开采生产出来,46%来自于常规开采方法(露天开采及地下开采)生产出来,6%作为其他矿产品副产品采出。

 


铀矿开采生产工艺示意图


 

2017年世界各国产铀比例(总产量为59,531吨铀)

 

原位地浸开采

    原地浸出采铀是将溶浸液通过注液钻孔注入到可渗透的含矿含水层,使溶浸液在渗透过程中与铀接触并进行溶解反应,生成含铀溶液,并从抽液孔被抽至地表,输送到车间加工处理后获得铀产品的流程。

   适用赋存于含水及可渗透砂岩中铀矿物开采。

   圈定铀矿的边界品位为0.001%

   根据浸出机理的不同,分为酸法和碱法开采。

开采的适用条件:

1)含矿岩性应为具有渗透性的砂岩、砂砾岩。矿体赋存于地下水位以下的含矿含水层中。充水性和渗透性是地浸是否可行的决定性因素。

2)矿体产状平缓(倾角一般小于10度),矿体顶底板应是良好封闭的不透水层。

3)矿床平米铀量应在最低经济指标之上,含矿含水层中碳酸盐含量>2%则不宜用酸法浸出。围岩以长石石英质或石英质砂岩最宜。

4)按照目前铀价,开采矿体最大埋藏深度不宜超过400-600m

浸出机理

酸法

主要使用硫酸作为溶浸剂,矿石中铀随溶浸液pH值的下降2以下后从沉淀态变为溶解态,生成硫酸铀酰溶液。含矿含水层中碳酸盐含>2%则不适用。

碱法

   主要使用碳酸氢铵作为溶浸剂,矿石中铀随溶浸液pH值上升到9以上后矿石中的6价铀与碳酸盐中的碳酸根(CO32-)络合,生成碳酸铀酰溶液。产品液铀含量低,铵盐也造成地下水污染。

二氧化碳+氧气

原理是氧气氧化矿石,在地下水中加入二氧化碳后,形成的碳酸氢根(HCO3-)离子与矿层中的铀发生反应,使铀溶解在溶液中,也属于碱法浸出分类。

细菌浸出

主要选用氧化铁硫杆菌,在浸出铀的过程中,主要起间接催化作用,能促进黄铁矿和硫酸亚铁的氧化,促进6价铀生成。可降低酸耗。需配合酸法使用,但并非一种独立的浸出方法。

 

地浸的主要优点:

1)开采方法安全简单、工艺流程短。采矿阶段无需搬运、破碎矿石,水冶阶段无需磨矿和固液分离,缩短了采冶工艺流程,直接生产成本低。

2)矿山建设周期短、基建投资少,劳动强度低、自动化程度高,固定资产折旧低。

3)环境污染小。一是抽注基本平衡,地浸溶液是在闭路管道内循环使用,其废水排放量显著减少;二是放射性粉尘污染得到彻底改善;三是尾渣和废气的污染减到了最低程度。

 

露天开采即一个移走矿体上的覆盖物,从敞露地表的采矿场采出铀矿物的过程。主要适用于主矿体埋藏较浅的铀矿床开采。

主要优点包括:

1. 基建周期短。2-4/大型 6-8/小型。

2、开采空间大,劳动生产率高。比地下开采高2-10倍。

3、矿石损失、贫化率较小。损失率3%-5%贫化率5%-8%

4、开采成本低,劳动条件好,生产安全。          

主要缺点:

1、开采受到气候影响大。      

2、基建设备投资大。

3、矿山占地多,对地表环境破坏大。

地下开采即通过开掘井巷工程从地下矿床的矿块里采出矿石的过程,通过矿床开拓、矿块的采准、切割和回采4 个步骤实现。主要适用于埋藏较深及地表不允许露天开采的铀矿床。以地压管理方法为依据,分为空场采矿法充填采矿法、崩落采矿法三大类。