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1、Christensen地浸矿山概况（溶浸采矿技术资料之三 ）核工业第六研究所1999.2Christensen地浸矿山概况（溶浸采矿技术资料之三 ）xx 为民编译核工业第六研究所1999.2Christensen地浸矿山概况（溶浸采矿技术资料之三 ）xx 为民编译联系人：溶浸技术研究室地址：xxxx通讯地址：xxxx48 号信箱邮编： 421001电话：传真：E-mail:目录摘要前 11言地 12质水文地33质中间性试44验壬业生45产55.1 环境许可5.2 工业建设环境和放射性安全问56题的考虑含水层#有退役治理137.1 含水层恢复 137.2 退役和地表复垦 结158论摘要17Cog
2、ema资源公司的子公司Cogema矿业公司在美国拥有两座地浸铀矿 山，其中最大的是位于怀俄明州 Joknson县的Christensen矿山，该矿生产能力 为年产U3O8340.9 t。本文介绍了目前矿山的生产状况，包括地质、水文地质、环境许 可、工艺过程和含水层恢复等。1前言Christensen矿是目前Pumpkin铀成矿区唯一正在生产的矿山。该矿位 于怀俄明州中部 Casper城东北约170km，海拔1450m，为Pumpkin Buttes北部典型 的丘陵地形。在开采区，地形起伏变化一般不超过50m,但是在开采区凹陷和隆起分布的地方其高差变化有的接近150m。该地区年降雨量为320mm
3、,夏季最高气温40 ，冬季最低气温-40 。该地人口稀少，地区经济主要依靠畜牧业以及石油和天然气的开发。Christensen矿在美国怀俄明州的地理位置如图1所示。Christensen矿区于1963至1980年进行了大量的勘探工作。1985 年，Malapai资源公司拥有了 Christensen项目的全部股权，随后成功地进行了 现场中间性试验，设计和建设了一个生产井场。该井场被称为3#开采单元，并于 1989 年开始工业生产。然而由于财政困难，被迫于 1990 年停产，这期间公 司被拍卖， Malapai 公司于 1990年被一家大的法国公司 法国电器设备公司 即EdF公司收购，Malap
4、ai资源公司同意成立联合矿业公司（TOMIN）,共同经营 Christensen矿山，其中Malapai占有29%的股份，联合矿业公司占有 71%的股 份。出售给EdF后，直到1991年该矿仍处于准备状态。在恢复生产后的一段时 间里该矿也仅仅使用已建设的3#井场，2#井场于1992 年开始建设,1993 年 2 月投产。 1993 年开始规划和设计4#井场。然而,1993年6月，Cogema公司获得了联合矿业公司（TOTAL）勺全部核资源，具 中包括Christensen矿。1993年11月由一家名叫Cogema矿业公司的新公司来经营1图1 Christensen矿地理位置图Christens
5、en矿，随后开始联合生产。 Christensen矿由Cogema公司经营管 理后，生产增长了几倍。4#井场于1994年建成并投入生产,随后于1995年建成了 5#井场。目前Christensen矿的生产主要依靠5#井场，该井场设计流量为 818m3/h,生产能力为288t/a。铀的吸附操作在 Christensen处理厂进行。饱和树脂运送到附近的 Irigaray 中心处理厂处理。该厂包括淋洗、沉淀、过 滤和干燥等工艺过程，Irigaray中心处理厂是专门为Christensen矿山建设的。至 目前为止，该矿共生产808t铀，其中62%以上是在归Cogema矿业2公司之后的最近三年生产的。2
6、 地质Christensen矿位于Powder盆地，该盆地呈南北走向，周围大部分由 高地环绕的不对称向斜。盆地的表层是始新世沉积Wasatch 建造。古新世时代Fort Urion 的建造以围绕Wasatch 周边和向内倾斜的较老夹层暴露出来。在盆地边缘附近可以观察到古生代和中生代建造。Christensen矿床是铀矿体主要位于始新世 Wasatch建造的K砂岩层中 的前卷状矿床。铀主要来源于环绕盆地周围山体中的前寒武纪花岗岩，由于侵 蚀作用，使其中的铀淋滤下来，由于河流冲刷作用被迁移至盆地而在长石砂岩 中富集起来。另外，覆盖在表面的渐新世火山沉积层可溶铀的含量较高，由于 淋滤作用这部分铀汇入
7、地下水，通过Wasatch 建造露头的接触处进入砂岩层中。当溶解的铀经过可渗透岩层向下运移时，由于遇到促使铀沉积的还原环境 铀便沉积富集，从而形成了前卷状矿床。铀矿化发生在砂砾岩和薄煤层之间的 充填孔隙中。通常，在铀矿化的任何部位，在叠层位置会有2 至 5 个卷头存在。这种由河流冲刷作用形成的砂岩的粒度为中等细粒级，在氧化面或卷状面为红色（由于黄铁矿氧化成赤铁矿），在未氧化或未卷面为灰色。由于本工程位于向斜轴的东边，砂岩块体向西北方向倾斜12。主要由于地形的变化，矿体埋深为91m至183m,Christensen矿体平均埋深近似为131m。整个K砂岩层按顺序 排列厚度可达91m,上部和下部覆盖
8、有灰色页岩。在西北东南走向的氧化舌 形体边缘后出现前卷，该舌形体为确定储量集中区，舌形体走向引起了铀矿化 的一系列突变。为了描绘出该工程的储量，大约钻了 12500个勘探孔和生产 孔。估计该矿床铀储量超过45.5t U3O8。另外,据估算,该工程潜在储量可达90.9t U3O8,平均品位为 0.1% U3O8,平均厚度为2.4m。 33水文地质含铀砂岩位于不渗漏的承压含水层中,由于地形的起伏变化，地下水位埋深为15至76m。整个砂岩层按顺序排列分布厚度接近90m,虽然有许多粘土和泥（粉）砂岩基底存在，整个含矿砂岩层还是具有较好的水力联系。含矿砂岩层上下连续的泥（页）岩层正好为进行溶浸开采提供了
9、良好的隔水顶底板，可防止溶液的垂向泄漏。大量区域水文地质试验（持2/596小时）获得了含矿含水层的水文地质参数。另外在上下覆盖层进行了监测以确定含矿含水层上下顶底板的完整性。有价值的区域水文地质试验资料包括：地下水流的主要流向为西北方向，平均水力传导系数为 6.2m2/d ，水平方向 的渗透系数为116至220毫达西，贮水系数为7.8X10-51 1.2X10- 3水平方向 的渗透系数远大于垂直方向的渗透系数。矿床可看成为河流沉积。为了矿床开采设计的需要，必须获得具有较高精度的生产期间钻孔的预期抽注液量。由于Christensen矿床区域水文地质抽水试验没有提供可靠的数据， 为了达到此目的，沿
10、矿体走向施工了一系列水文试验孔，按抽液钻孔的要求成井 ,每个钻孔均单独进行抽水试验,并且记录最大稳定流量。这些单独进行抽试验钻孔的平均流量可为矿床开采设计和制定生产计划服务。Christensen矿的所有保有储量都采用上述方法来描述的。4 中间性试验Malapai 资源公司从1986年中期至 1987年中期进行了小规模中间性试验。试验井场由两个五点型开采单元组成，抽液量为11m3/h ，试验地段选择在Christensen矿区 Willow Creek R与 D 块段。试验采用 NaHCO3 作为溶浸剂，氧气为氧化剂，采用安装在三个拖车上的移动式固定床离子交换处理厂回收浸出液中的铀。浸出操作结
11、束后，要对含水层进行恢复，使用的复原方法有：地下水清除法，反渗透处理、还原沉淀以及地下水再循环等。中间性试验和地下水恢复的成功是进行工业性许可证申请的基础。 45 工业生产5.1 环境 xx在怀俄明州建设和经营原地浸出采铀矿山，必须获得州政府和联邦政府的批准。该州负责铀矿开采的主要管理机构是怀俄明州环境质量部和土地质量部。联邦负责铀生产和放射性安全管理的最主要机构是美国核管理委员会(NRC)原地浸出采矿的各个环节还必须获得州其他机构的批准和许可，这些机构包括：怀俄明州工程署，环境质量部下属的空气和水质管理处，以及州历史文物保护署等。其他联邦管理机构包括国土管理局、美国工程师协会和美国采矿安全与
12、健康管理协会。申请准备和申请许可证公文的编制通常需一年的时间 ,这其中包括原始资料数据的收集，以及申请项目的工程计划和说明书。一般申请获得批准的时间大约为一年,但是批准时间的长短主要取决于提交的申请质量，管理机构的熟悉程度，以及申请时的政治环境等。表1 给出了怀俄明州申请原地浸出采铀矿山各管理机构审查和批准的时间表。Christensen 矿山于1989 年 1 月向管理机构提交了工业生产许可证申请，并于1989 年 9 月获得了怀俄明州环境质量部的采矿许可和美国核管理会颁发的资源材料许可证，从申请到批准仅用了 9 个月的时间。在获得许可证以后很短的时间里，于1989 年 12 月在3#井场开
13、展了工业性生产，3#井场是1989 年 3 月才开始投入生产的。5.2 工业建设5.2.1 井场设计与建设注孔、抽孔和监测孔的施工和安装是采用车载转盘回转自动给进钻机来完成的，首先，用 127mm钻头小口径钻进，一径到底，并进行地球物理测井, 地球物理测井是地质学家确定每个钻孔成井情况的必要手段。抽液钻孔和注液钻孔施工和成井都需要进行同样的程序。表 1 怀俄明州商业性原地浸出采铀操作所需申请项目汇总表5管理机构xx 核管会 (NRC)环境质量部(WDEQ审批内容资源 xx采矿 xx- -本底调查- -开采和退役计划- -地下水污染控制废水处理- -蒸发xx- -复原污水排放处理系统- -生产污
14、水排放处理系统- -xx 处置干燥设施- -建设xx- -干燥操作xx地下水使用 xx- -井场建设- -监测xx地表水使用-蓄水池建设- -临时性改水操作授权文化资源 xx404xx 授权矿区建设xx获批时间（月）242241 62州工程办土地管理局州历史文物保护办美国陆军工程公司县计划办采矿安全与健康管理局采矿注册- -培训计划xx 核管会和环境质量部开采单元授权- -原始水质调查- -含水层特征（抽水试验）在进行物探测井后，要对钻孔进行扩径，扩径至直径200mm,然后下入外径为127mm的40#PVCS管，并通过矿层，套管与孔壁的环形空间自下而上用 水泥浆封孔，最后将溶液进出的矿层部位扩
15、径至267mm。采用空气提升和6潜水泵抽水的方法来清洗钻孔，最后一步是成井后的压力试验，以检验套 管壁有无泄漏。最早的井场设计采用五点型布置钻孔，注孔位于正方形的四个角，间距为29.5m,抽孔位于正方形的正中心。开采区大约由35个抽孔和45个注孔组成。每个钻孔单独用聚乙烯管与井场中心的集管室相通，集管室为雪撬状，便于搬运。为了保护井场的整洁美观和防冻，将管子埋入地下 0.6m 深处。在生产中曾进行过扩大钻孔间距的一些试验，但最近的生产中，发展的趋势是采用与矿体形态相适应的包括行列式布置在内的不规则井型取代一贯使用 的五点型。每个钻孔的井口设置有一个玻璃纤维隔热罩，用以防冻。每个抽孔采用直径为3851mm的聚乙烯管作为抽液管，管上悬吊着210马力的潜水泵。在集管室内为钻孔安装有流量计、压力表和所有必要的阀门，各抽孔水泵的控
