第21卷收稿日期：2012-07-06作者简介：张飞凤（1962-），男，研究员级高级工程师，中核集团铀矿采冶重点科技专项总设计师，核工业北京地质研究院总工程师，E-mail ：zhangff@ 。
地浸采铀新工艺综述张飞凤1，苏学斌2，邢拥国3，苏艳茹4(1.核工业北京地质研究院，北京100029；2.核工业北京化工冶金研究院，北京101149；3.新疆中核天山铀业有限公司，新疆伊宁835000；4.中核集团地矿事业部，北京100013)摘要：结合我国大量的疏松砂岩铀资源的特点，为了经济回收及利用铀资源，铀矿冶积极开发地浸采铀新工艺、新技术。
近年来，我国在低渗透、低品位、高碳酸矿石、高矿化度地下水等复杂砂岩型铀矿床地浸开采技术取得了重要进展。
本文重点总结和归纳了我国地浸采铀技术主要成果。
关键词：铀矿；地浸；新工艺中图分类号：TD868文献标志码：A文章编号：1004-4051（2012）zk-0009-04New progresses on in-situ leaching of uranium depositZHANG Fei-feng 1,SU Xue-bin 2,XING Yong-guo 3,SU Yan-ru 4（1.Beijing Research Institute of Uranium Geology,China National Nuclear Corporation,Beijing 100029，China;2.Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy,China National Nuclear Corporation,Beijing 101149，China;3.Tianshan Uranium Corporation ，China National Nuclear Corporation,Xinjiang 835000，China ；4.Department of Geology and Mining,China National Nuclear Corporation,Beijing 100013，China ）Abstract:The main method to sandstone uranium mining is in-situ leaching (ISL).In recent years,the great progress have been made in in-situ leaching of complicated sandstone uranium deposits with low permeability,low grade,high carbonate ore or high mineralized underground water in China.This paper makes summary and conclusions on in-situ leaching of uranium combined with its characteristics in china.Key words:uranium deposit;in-situ leaching;new progresses.1地浸采铀工艺简介1.1工艺过程“原地浸出采铀”简称“地浸”，是指矿石处于天然埋藏状况下，没有经过任何位移，用溶浸液直接从天然埋藏条件下的非均质矿石中选择性地浸出有用组分的集采、冶于一体的新型铀矿开采方法；地浸技术大大简化了传统矿冶工业系统的工艺过程；采出来的不是矿石，而是含有用组分的溶液，这种溶液称为浸出液，当其达到一定浓度就成为产品溶液。
原地浸出采铀工艺是将溶浸液通过注入钻孔注到地下含矿层，与矿石反应形成含铀浸出液；通过抽出钻孔将浸出液抽到地表并进行加工处理的采铀工艺过程。
地浸采铀工艺流程如图1所示。
图1地浸采铀工艺流程示意图原地浸出采铀由矿体浸出和浸出液处理两大部分组成，前者是用溶浸液使矿石中的铀从固相转移至液相，形成浸出液的过程；后者则是对浸出液进行处理，最终形成铀浓缩物产品的一系列化工单元操作过程。
1.2地浸采铀的适应条件第21卷增刊2012年8月中国矿业CHINA MINING MAGAZINEVol.21,zkAugust 2012中国矿业第21卷一个矿床是否适合于用地浸法开采，与矿床的地质条件直接相关，这些条件主要有：①矿床属疏松砂岩型铀矿床，具有一定的渗透性；②矿体赋存于含水层中（最好具有承压特点），矿层上下具有较稳定的顶地板隔水层；③矿石中铀的存在形式必须适宜浸出；④矿体产状平缓，矿体连续稳定且具有一定的规模；矿体平米铀量应在最低经济指标之上。
在上述条件中，矿层的充水性和渗透性是地浸采铀在技术上是否可行的决定性因素，而矿体平米铀量、矿体埋深、规模等则是在经济上是否合理的重要条件。
因此，只有在深入研究和综合评价各种条件的基础上才能对某矿床是否适合于地浸开采做出科学的评价。
1.3地浸采铀的主要方法目前，世界各国地浸采铀主要有两种工艺方法，一种是酸法浸出工艺，一种是碱法浸出工艺，并在常规碱法浸出工艺中衍化出CO2+O2浸出工艺。
独联体国家基本上采用了酸法浸出工艺，美国等国家主要采用碱法浸出工艺；我国先期建设的地浸矿山主要采用酸法浸出，H2SO4为主要浸出剂，近年来，新建矿山开始采用CO2+O2浸出工艺。
生产实践证明，用碳酸钠、碳酸氢钠作溶浸液的碱法浸出工艺，由于与矿床发生阳离子交换而膨胀，矿石孔隙被堵塞，使矿层渗透性恶化，且试剂价格较高，故应用受到限制。
而硫酸浸出工艺因环境影响相对较大、试剂消耗量大、浸出选择性差、设施材料要求高等因素，其应用在一定程度上受到了限制，而CO2+O2的浸出工艺得到了较好的应用和发展。
1.4地浸采铀的优点与常规采冶方法相比，地浸采铀的主要优点有：1)由于没有昂贵而繁重的井巷或剥离工程，也没有矿石与废石运输和破碎等工艺，唯一的井下工程是抽、注液等钻孔的施工，所以整个地浸矿山基建投资少，建设周期短，生产效率高，效益好。
据国内外资料统计，基建投资比常规采冶节省一半，建设周期缩短1/2～1/3，全员劳动生产率提高几倍到几十倍，产品成本降低1/3～1/2。
2)环境保护措施容易实现，基本上不破坏农田和森林，无废石堆场和矿石场，大大减少了环境污染。
据测定，工业放射性污染相当于常规开采的1/1000左右。
3)从根本上改善了生产人员的劳动和卫生条件，改变了人们对矿山形象的看法。
4)使复杂的和易出事故的采矿工作实现“化学化”、“工厂化”、“管道化”、生产连续化和全自动化。
5)能充分利用资源，如对某些贫矿、埋深大的孤立矿体、分散小矿体和水文地质工程复杂的强含水层矿床，用常规采矿法往往不经济、甚至在技术上不可行，而用地浸法却能顺利进行开采。
2地浸采铀的沿革及发展概况原地浸出早在1890年前，已应用于无机物（如钾盐、硫）的溶浸，但这种方法直至19世纪50年代中期，才涉及到要用地下井巷收集化学作用后的浸出液的问题，因此发展较为缓慢。
自1957年利文斯顿从石油工业液体流动的基本原理中得到启示后，才把它应用于回采固体金属矿物中的有用组分，即通过从地表钻孔将溶浸液注入矿层后，由抽、注液孔定期互换使用，回收有用组分。
自此以后，美、法、苏等国相继进行了大量的实验研究，使该法在铀矿山发展十分迅速。
其发展可以分为三个阶段：第一阶段，在发明和专利基础上，研究改进地浸方法的建议阶段。
这一阶段从20世纪50年代中期到1978年，其主要特点是了解地浸的可行性问题（包括室内和现场研究）。
第二阶段是从1978年到1984年。
主要内容为基本原理和地浸机理研究，同时配合取样试验研究，进行小型和扩大试验。
第三阶段是地浸工艺流程更为完善，浸矿方法进入工业性试验阶段。
地浸技术美国和独联体国家走在世界前列。
美国地浸铀矿山全部采用碱法浸出工艺，已形成以CO2+O2为主浸出剂的技术体系，在地下流体监测与控制方面处于领先水平，铀浸出率约65%。
独联体国家地浸铀矿山基本上采用了H2SO4体系的酸法或微试剂浸出，铀浸出率75%以上。
我国是世界上唯一同时具备酸法与碱法地浸矿山的国家，铀浸出率达到国际一流水平，因此，我国浸出工艺选择灵活，可以根据不同条件选择不同浸出工艺方法。
近年来，地浸采矿随着现代科学技术的发展，已发生了巨大的变化，无论是理论研究、应用范围、设备的自动化、经济效益和环境保护与监测等方面都取得了令人瞩目的成就。
3中国砂岩型铀资源及地浸采铀生产现状“八五”规划以来，我国针对砂岩型铀矿地浸技10第21卷张飞凤，等：地浸采铀新工艺综述术进行了大量试验研究，许多关键技术取得了突破，形成了较为完整的技术体系，整体技术达到了国际先进水平。
3.1中国砂岩铀资源分布与特点我国已开发利用的铀矿床主要有“四大”工业类型:花岗岩型铀矿床、火山岩型铀矿床、砂岩型铀矿床和碳硅泥岩型铀矿床(IAEA称为“层状结构型铀矿床”)。
其中砂岩型铀矿资源量约占查明铀资源储量的35%，见图2。
随着对砂岩型铀资源勘探的逐年增加，砂岩型铀资源的开发将成为我国天然铀产能提升最重要潜力之一。
图2我国各类已探明铀资源比例我国已探明砂岩型铀资源主要特点有：1）矿石碳酸盐、泥质含量较高。
吐哈盆地、二连盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地等四大盆地砂岩型铀资源铀矿石碳酸盐含量均大于2%（以CO2计），部分矿石泥质含量达30%。
由于矿石碳酸盐或泥质含量高，部分矿石胶结致密，影响浸出效果；高碳酸盐矿石采用酸法浸出时矿层易发生化学堵塞，或者导致单位金属酸耗高，生产成本高。
2）矿石渗透性低。
疏松含水是砂岩型铀矿地浸开采必要条件，我国砂岩型铀矿床渗透性普遍偏低，矿石渗透性小于0.5m/d的低渗透资源占砂岩型资源70%以上。
由于矿石渗透性低，导致钻孔抽注液能力小，钻孔生产能力低，浸出周期长。
3）矿石品位较低。
平均品位约0.02%，由于矿石品位低，平米铀量小，导致浸出液铀浓度低，只能采用低浓度大流量工艺才能保证一定的生产规模。
4）矿床地质-水文地质条件复杂。
吐哈盆地十红滩铀矿床地下水矿化度高达3.0g/L以上；鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床含矿含水层厚度约100m；伊犁盆地蒙其古尔铀矿床埋深超过400m且分布多层矿体；伊犁盆地扎吉斯坦铀矿床局部矿段地下水位埋藏深或矿层疏干。
总的来说，我国已探明的砂岩铀矿资源各矿床地质与水文地质条件各异，同一矿床不同块段地质与水文条件也迥然不同（如层间氧化带型砂岩铀矿床的卷头矿体和翼部矿体）。
伊犁盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地和二连盆地是我国目前可地浸砂岩铀矿找矿勘探最为活跃的地区。