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通辽铀矿开采的地浸井场,仅手腕粗细的抽液管通过钻孔插入地中,只在地上小露半截弧度,又很快隐埋入地下进入集控室。整个井场完全看不出任何采挖痕迹,这大大超出了大家对矿山开采的惯性认识。
二氧化碳(CO2)和氧气(O2) ,人们生活中接触最多的两种气体,在核工业北京化工冶金研究院(以下简称核化冶院)研究员苏学斌的字典里,变成了中性地浸采铀的利器,这一在国内尚属首创的技术,颠覆了传统的铀矿开采模式,拓展了砂岩型铀资源开采利用范围,盘活了数万吨复杂砂岩型铀资源。
杀手锏失效倒逼新探索
“没想到做出来了。”面对记者,苏学斌笑得有点腼腆,“当然如果那么容易,项目也不会一做就是十几年。”
地浸采铀是一种不使矿石发生位移的集采、冶于一体的新型铀矿采冶方法。
简单来说,通过注液孔将溶浸液注入地下矿层,溶浸液在矿层与矿石发生反应,形成含铀溶液,再通过抽液孔用潜水泵将含铀溶液提升至地表,然后用地表水冶设施进行处理,加工成铀的初级产品。
“2012年,世界天然铀总产量56486吨,其中地浸开采以45%的份额居第一位,其次是地下开采28%,露天开采20%。”核化冶院院长郭忠德用一组数字描述了世界地浸行业的现状。
但采用地浸技术如何“吃干榨净”地下矿层中的铀,让溶浸液只“榨”出铀,并最大限度地保护环境,是一个世界级难题。
作为我国唯一从事地浸采铀技术研究和工程转化应用的科研机构,核化冶院对从矿层中“榨”出铀溶液有着丰富的经验,用硫酸做溶浸液让他们在新疆伊犁地浸采铀中名声大震,但新疆十红滩和内蒙古通辽钱家店铀矿矿床中碳酸盐含量高,酸法地浸造成了矿层堵塞。
“我们改用碱法,堵塞问题得到有效缓解,但浸出速度相比酸法缓慢,液铀浓度相对较低,而且生产成本过高,铵盐会造成地下水污染。”苏学斌说,“我们被逼着做一些探索。”
掌握新工艺打破国外封锁
其实,在十红滩矿床地浸试验时,核化冶院已经在琢磨新的溶浸液。
一次偶然的发现,点燃了苏学斌的灵感。
他回忆,当时一块暴露在空气中数月的矿芯,在没加酸没加碱,只和空气接触,经水浸泡后竟然有20—30%的浸出率。
显然,这颠覆了他的惯常思维。
“我记得铀化学教科书上写的是,铀的溶解浸出条件pH值要么小于2,要么大于9,也就是说非酸即碱。”苏学斌说。
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