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两孔法地浸采铀现场试验 王海峰 (核工业北京化工冶金研究院，北京 101149） 摘要： 在乌兹别克斯坦地浸采铀中广为使用的两孔法，首次在中国砂岩型铀矿床得以应用。在文章中分析了实验室矿石搅拌浸出试验和4个柱不同硫酸浓度的柱浸试验结果。同时，为获得水文地质参数，完成了地下水抽水和水位恢复试验，铀硫酸地下浸出试验。重点讨论了影响浸出的因素如氢氧化铁、氢氧化铝、钙、镁和氧化还原电位等，并且引进了用来计算溶浸面积、液固比、浸出液平均铀浓度、酸耗和浸出率等参数的公式。最终提出，两孔法现场试验方法科学，所得出的结果可靠，可用来评价铀矿床地浸开采，并可在条件适合的砂岩型矿床应用。 关键词：两孔法； 地浸； 现场试验； 铀； 1 前言 位于中国西北的某铀矿床于上世纪50年代在预查中发现，后来对部分地段进行了勘探。该矿床属中侏罗纪卷状砂岩型铀矿床。通过水文地质研究，获得了含矿含水层渗透性、井涌水量、地下水水位、地下水pH值、Eh值和TDS。考虑到矿床地质和水文地质条件，特别是采矿成本，认为地浸是首选的采矿方法。因此，后期勘探集中在可被地浸方法开采的矿化区域内。 现场试验前，为获得地浸必要的浸出参数，开展了一系列实验室试验。矿石搅拌浸出试验结果显示，在H2SO4浓度为2～20g/l 并加入0.5g/l H2O2 时，铀浸出率在48小时内可达76.13%～95.06% ；柱浸试验结果显示，在H2SO4浓度为1～5g/l 并加入0.2g/l H2O2 时，铀浸出率可达92.7～92.98% 。 现场试验在2004年10月展开，使用H2SO4和0.5g/l H2O2，试验采用两孔法，即1个抽出井，1个注入井，两个井相距11。监测井距抽出井14m ，以便获取试验参数。试验连续进行了3个月，铀浸出率为63.8%，浸出液最高铀浓度为59mg/l，平均37.5mg/l。 2 地质和水文地质 2.1 矿化和氧化带 矿区的构造形态主要是在新构造运动中形成的，发生在2400万年前的早中新世。侏罗系开始接受含铀含氧水的补给和氧化改造，这对后期砂岩铀矿的形成起了积极的作用。在构造和承压水的控制下，氧化带主要在侏罗系中期或晚期得到发育，形成不同厚度和不同渗透性能的矿体。 矿床砂体的稳定是影响氧化带发育的重要因素，氧化带仅发育在厚度大于5m并有完整的上下不透水层中。 砂体渗透性受黏土含量的影响，当黏土含量超过30%时，砂体渗透性小于0.1m/d。 有机质对层间氧化有明显的抑制作用，黄铁矿氧化需要的游离氧量远小于地下水提供的游离氧量时，黄铁矿对层间氧化就有促进作用。 2.2 含水层和地下水 地下有几个含水层，其中第七含水层为含矿含水层。含矿含水层东西向展布800～4000m，最大厚度51.5m，一般5～15m。在试验地段，含矿含水层平均厚度13.52m 并自涌出地表约15m，实验室测定渗透系数为0.23～1.71m/d，从南向北变差。 地下水流向西北，pH=7.67, TDS=0.3g/L, Eh=231 mV，主要化学成分和其含量见表1。 表1 地下水化学成分(mg/L) 项目 U Cl- SO42- HCO3- CO32- 值 0.3 25 183.8 195 42.6 项目 Ca2+ Mg2+ Fe2+ Fe3+ pH 值 96.5 17.7 1 1 7.45 3 铀矿化 铀矿化主要发生在中侏罗纪的含铀砂岩和泥岩中，主要工业矿化分布在氧化带前缘，特别是尖灭弧的凸起部分。矿体在剖面上呈卷状。 矿床由Ⅶ1 和Ⅶ2旋回组成。试验在Ⅶ2旋回展开, Ⅶ2旋回铀矿体位于357～373勘探线之间，勘探见矿孔11个。矿体长800m，宽62.5m～200m，平均品位0.03%，平均厚度4.43m。 通过对物探测井数据的分析得出，在见矿孔中多半孤立揭露矿化带，连续性差。矿层上下具有不透水的页岩层，可在浸出过程中限制注入的溶浸剂流动范围。矿体埋深160～m，倾角5°～10.1%，粗砂 2.6%，中粗砂 9.3%，中砂24.9%，98.9% 铀包含在含铀砂中。 4 矿物成分和化学成分 4.1 矿石矿物成分 矿石岩性主要为中细－中粗粒岩屑长石砂岩或长石岩屑砂岩，碎屑物含量86%～88%，填隙物含量12%～14%。碎屑物成分主要由石英、长石、岩屑等组成，石英含量一般52%～60%，长石含量24%～32%，岩屑含量12%～20%，见少量云母及金属矿物。粘土矿物含量5%～13.5%以伊利石、高岭石和绿泥石为主，含少量蒙脱石。－泥质充填中，呈黑色及灰黑色 表2 矿石中CO2含量（%） 含矿层位 氧化带 过渡带 还原带 Ⅶ1 0.075(22) 0.65(46) 0.40(38) Ⅶ2 0.11(38) 0.49(29) 0.44(2