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1、第1 3卷1 9 9 4年第3期8月铀矿冶UR A N IUM MININ GA NDMET ALLURGYVol.1 3Aug .No。31 9 94我国铀矿开采技术的发展与展望安英和李开文(中国核工业总公 司矿冶部,北京,1。 。822 )本文较全面地介绍了我国铀矿开采技术的发展情况。为了提高铀矿开采的技术水平和经济效益,除对部分老矿井进行技术改造 外,重点研究了堆浸及原地浸 出的采铀技术。实践证明,这些方法具有工艺简单、经济效益好、作业条件好等优点,是今后我国发展铀矿开采业的主要途径。关往词铀矿开采堆浸原地浸出我国铀矿开采技术是随着我国铀矿冶工业的发展而不断发展的。进入8 0年代以来,我
2、国铀矿企业逐步走上 了以经济效益为中心的轨道,使铀矿企业由单纯的生产型向求质量、求效益的生产经营型转变。这一变革促使铀矿开采技术也发生了相应的变化。地表堆浸、地下堆浸、地下原地破碎浸 出、原地浸出和难采矿体采矿方法等技术的研究和工业试验在这一时期都获得了可喜成果。我国铀矿床的特点是以中、小型为主,矿石品位以中、低为主,矿体小而分散,矿井服务年限短。目前生产的矿井已进入晚期,开采深度较大,可采储量逐渐减少,产量逐年下降,生产成本逐年上升。“六五”、“七五”以来,由于国家对铀矿工业基建投资减少,一方面不可能上更多新矿山来补充生产能力的下降;另一方面无力进行大规模的技术改造与设备更新,因此现有矿山装
3、备水平较低。据统计:现有设备中 6 0年代的占1 8 %,7 0年代的占 5 0%,8 0年代的占3 2%;铀矿山6 8 % 的设备役龄都在2 0年以上。所以如何通过内涵提高铀矿开采技术水平和工艺水平,充分利用企业现有潜力,依靠科技进步创造经济效益,是我们当前所面临的主要问题。近几年来围绕这一目标我们采取了一定的措施。1抓骨干矿井的技术改造“七 五”以来,由于部分矿井资源采尽,新建矿井又 不能立即投产,为使铀矿山能稳定生产,维持一定的生产规模,改造这些老矿井使之达到或超过其设计生产能力是“八五”以来十分重要的任务。几年来我们分别制定了各种不同的改造方案。对投产早、设备陈旧的老矿井,主要需更换关
4、键设备,提高采掘机械化水平;对“文革”中投产先天不足的矿井,主要需修改和完善其提升、运输和通风等各主要生产系统,更换质量不合格的机械设备并加快开拓延伸,确保三级矿量的平衡;对机械化程度较高,但不配套的矿山尽快使其充填、运输、提升和采矿等关键生产系统的生产能力相匹配。;完善浇灌系统与充填系统是铀矿井改造中的一个突出问题。铀矿山有6 0 %左右采用充填 深矿法开采,使用充填法的矿山大部分都采用 混凝土人工假底、假巷和混凝土隔墙,这部分工1 4 5程劳动强度大、速度慢,严重影响采矿工效。有的矿山因矿体破碎采用下向胶结充填法开采,所以充填浇灌系统是决定这些矿山生产能 力 的关键因素。预计,通过改造可初
5、步改变工艺落后、设备陈旧、系统不完善、设备不配套及管理落后的状况。如江西乐安铀矿山南2号井是 一个生产 了近3 0年的老矿井,它的地质储量丰富可靠,品位较高,矿石 加工性能好。妨碍该井生产能力的主要因素是充填能力和提升运输设备能力不足。改造拟采用性能极好的提升机,配以微机控制系统及工业电视监控系统;把折返式车场改造成环形车场;采用运输能力大的梭车代替原来的侧卸式矿车运送充填物料,使提升运输能力大幅度提高。改造完成后,缩短充填时间5 0%以上,矿井生产能力将增加6 0 %,其直接工效可提高2倍左右。2大力开展堆浸技术2.1井上堆浸工艺从6 0年代起,我国少数铀矿 山就开始试验堆浸工艺,并取得了一
6、定的成果。1 98 7年以后,堆浸工艺在铀矿山得到了大规模应用,1 987年七 一九矿 万t级堆浸试验获得成功,1 989年停止了常规水冶生产,改为全堆浸 型的矿 山。此后,各铀矿 山均不同程度地展开了堆浸试验。部分矿山到1 9 9 1年达到 了万t级堆浸规模。目前,我国铀矿堆浸工作几乎在全国铀矿 冶系统全面 展 开,19 9 1年底用堆浸、地浸工艺采 出的铀金 属占全年铀金属 产量的1 2.5%,1 9 9 2年占1 5.7%,“八五”末期力争达到3 0%。堆浸与常规水冶法相比较,具有流程 短、装备简单、建设 投资少、建设周期短、资源利用率高、生产 成本低、废水量少、经济效益好等特点。据七
7、一九矿 多年试验和 生产的统计资料表明,堆浸渣品位与 水冶厂 尾矿 品位几乎相近,硫酸消耗量仅为常规处理量的 4 0%,中和 用石灰仅为2 4%左右,离子交换树脂为5%,电耗为2%,水耗为1 6 %,只有萃取剂的消耗量比水冶厂大一些。根据该矿1 9 87年生产对比资料看:堆浸法成本比常规水冶处理法约降低 3 8 %,按年处理5一6万t矿石规模估算,堆浸比常规方法人员减少2/ 3,劳动生产率可提高3倍。2.2井下原地破碎浸出在堆浸的基础 上,进一步发展 了原地破碎浸 出。采用地表堆浸 处理矿石仍需用传统方法将开采出来的矿石送堆场堆浸,只减少了矿石处理工艺流程,采矿成本仍不能降低,生产安全和环境保
8、护未能得到根本改善。井下原地破碎浸 出是采出的矿石不运出地表留在采场内,在采场底部形成一个收集浸出液的垫 层,在采场上部安装喷淋装置,使矿 石在采场内喷淋浸出,把合格液运出地表处理,因此带来了地表堆浸 中难以实 现的优点。陕西七九四矿10 1矿床位于破碎花岗岩 中,矿体小而分散,矿石破碎而 围岩稳 固,用常规法开采条件极差,采矿成本过高,大部分低品位矿石 因成本过高而不能利用。因此,研究了井下堆浸开采方法。由于该矿矿体裂隙发育,爆破后块度均匀,大块率低,且矿体产状稳定,围岩隔水性好,进行原地破碎浸出金属回收率达到 7 2%。初步估计,每年可减少矿石提升运输费达15 0万一2 00万元,生 产成
9、本比地面堆 浸下降2 5 %以上。由于大量减少尾渣及表外矿石在地面的堆积量,也可少占土地。比常规采矿法直接工效提高2倍以上。2.3留矿淋浸采矿为了提高经济效益,有 的矿 山将采下的高品位矿 石运出地表送 水冶 厂 加工处理。大约6 0%左右的低品位矿石 留在 采场内进行堆浸。使井下 堆浸技术与采矿结合起来,扩大其应用范146围。例如郴州铀矿在多年试验和 生产 实践的基础 上,近年来创造出留矿淋浸采矿法,将留矿 法和淋浸法的优点融为一体。在回采阶段将高品位的矿石供水冶 厂,低品位矿石及部分表外矿石采下留在矿房。当采场全部采完后再在采场上部敷设喷淋管路对留在采场内的矿石 用井下水喷淋浸 出,浸出液
10、由采场底部集液池汇集到地表处理厂处理。采用这种方法与干式充填采矿法比较,减少了充填、浇灌、采石、提升运输等费用,据统计,用留矿淋浸法比用干式充填法成本降低1 7 %左右。2 .4露天底部破碎浸出在回采露天矿底部矿体时,也开始采用原地破碎浸出法。具体做法是利用露天矿底部原有的探矿坑道形成集液槽,在矿体上部打深孔进行爆破,然后从上部布置喷淋装置进行喷淋,浸出液从下部集液槽收集送往水冶 厂处理。现有两个露天铀矿正 在实施这一方案。采用这种方法的好处是能避免露夭深部剥采比过大和 经济效益下降,使残矿充分喷淋回收。铀矿堆浸技术是一项使用 灵活、工艺简单、经济效益好、深受铀矿山欢迎的采矿工艺。我 国2/3
11、的铀矿床为热液 型矿床,在我国铀矿 开采领域,堆浸有着广阔的前景。3积极试验,推广原地浸 出采铀原地浸出采铀简称“地浸”。它是一项先进的采矿技术,具有投资少、见效快、成本低、经济效益好、开采工艺简单、作业条件好、安全以及环境污 染小等显著优点。在美 国、前苏联等国这项技术被广泛 应 用于生 产。1 9 8 2一1 9 8 5年,核工业第六研究所在云南腾冲地区3 81矿床进行了原地浸 出采铀的中间性试验,1 9 8 7年通过部级鉴定,19 92年通过验收,资源总回收率达 6 2%以上。该矿现已建成年产5 t金属的小型地浸矿 山,是我 国第一 座地浸采铀矿山。1 9 8 8一1 9 90年核工业第
12、六研究所与新疆矿冶局在新疆伊宁51 2矿床进行了原地浸出采铀前期试验。于19 92年建成了规模为年产10 t铀金属的地浸矿 山。通过这两个矿的试验 与建设,初步探索到了适合这类矿床的溶浸液配方、溶浸液渗流范围的控制、钻孔结构、钻孔网度、钻孔安装、地表处理工艺技术与参数等。基本掌握了一套地浸采铀技术,为大规模开发 我国砂岩型铀矿床准备 了技术条件。从1 9 9 3年起,进行生 产规模为5 0t/a金属铀的扩建工作。使我国铀矿地浸开采技术由小规模生产试验 向较大规模生产发展。新疆伊宁、南疆阿克苏、滇西、黑 龙江、内蒙等地区都有疏松砂岩型矿床,适合发 展地浸 采铀。所以地浸采铀在我国发展前景广阔。除
13、了在砂岩矿床中开展地浸试验与生产外,在火山碎屑地层中也开始进行地浸试验工作。除了从地表向矿体钻孔进行原地浸 出采铀的试验与生产外,从1 9 9 2年起还开始井下钻孔地浸的试验工作。也就是说,利用老矿山旧坑道对那些用常规开采技术上有困难、经济上不合理的矿床,采用钻孔取铀的方法进行开采。它除了具有地表钻孔取铀的优点以外,由于在井下钻孔,可以节省钻孔工程,从矿体的几个不同方向布置钻孔,使用灵 活;可以节省工程投资,提高回收率。一旦试验成功,对于那些 用常规法难采的矿井和即将闭坑终产的老矿井的新生意义十分重大。4开展科技攻关,解决重点难题由于大部分铀矿山进入晚期,开采难度越来越大。地下开采中如何合理解
14、决破碎矿体的回1 4 7采及可靠地治理露天矿深部边坡是当前面临的两个难题。针对这两个问题我们采取了一系列措施,作了一些工作。1 )试验与推广下向胶结充填采矿法进入8 0年代以来,将近 3 0写一4 0%的地下铀矿山都遇到 了破碎矿体的开采问题。先后在湖南、广东和江西的部分铀矿山试验推广下向胶结充填采矿法。如湖南七一六矿的莲花矿是赋存在河流、公路桥与乡镇下的矿床,对地表的保护要求严格。推广下向胶结充填法以来,不但维持矿山正常生产,而且经过3年的观察,对地表、河流、桥梁、建筑物的保护相当成功。2 )应用长锚索洽理露天矿边坡随着矿山进入晚期,露天边坡治理问题越来越突出。广西七O一露天矿属硅化粉砂岩、
15、泥岩类型矿床。矿床被与矿体垂直和平行的两条大构造带穿过,所以基建开始边坡就产生滑动。当时采用 了以井桩、孔桩为主,清方卸载、疏干排水护坡为辅的综合治理措施。现在该矿已进入深部开采阶段。深部边坡 基岩太深,矿体倾角变小。“七五”期间改为以长锚索为主的治理方案,不但保证了矿山建成投产,基本保证了矿 山正常生产,而且编制出一套边坡变形计算模式,锚索的制作与锚索的施工技术都达到了较高水平。“七五”以来,在铀矿山建设与生产过程中推广了深孔爆破,天井全断面钻进,振动放矿技术,露夭铀矿推广轮胎 自行式铲装设备,组织快速掘进以及不断完善无轨开采结构与回采工艺。5结束语我国铀矿开采工业已走过了3 0多年的 历程
16、。总结这 3 0多年的经验,地浸采矿是今后发展我国铀矿开采的主要途径。但这种技术在我国刚刚起步,有待于我们采矿工作者进一步在实践中总结与发展,使之为我国今后铀矿冶发挥更大的作用。(收稿日期1 993年10月25日)D E V E LOPME N TS A N DPR O SP ECT SOFURANIUM MIN INGT ECHNOL()GIES IN CHINALiKaiwenAnYinghe(Bur e auofMiningandMetallurgy,C N N C,B eijing10082 2)(Re e eiv ed()et.25,1993)A BST R ACTAnmor eov e r alldeseriptio nofthedevelopr nentsofur aniumminingteehnologiesinChi-na15giveninthepape r,Inorde rtoenhane etheu r aniumminingte ehn ologieal levelsandim-prov ethee eo n omiebenefit,theheaple a eh
