近期,位于内蒙古自治区鄂尔多斯市的中核集团“国铀一号”示范工程生产出“第一桶铀”,这标志着我国铀资源开发迈入绿色安全、智能高效的新阶段。
经过数十年科技攻关,我国自主研发了“国铀一号”成套采铀技术,建成了国内首座单体千吨级铀矿大基地,盘活了国内数十万吨铀资源,让“呆矿”变“宝藏”,实现了国内铀资源开发的突破性进展。
传统的采铀方法是在露天工作面或地下巷道施工,打开含铀矿层,从地下采出铀矿石运至地表,经破磨处理、化学浸出实现铀的提取。这种方法安全度和生产效率低,尤其不适用于疏松含水的砂岩型铀矿。
“国铀一号”采用了原地浸出采铀工艺:在地表施工钻孔,向地下注入化学试剂,沿矿石孔隙渗透使铀溶解,再将含铀溶液提升至地表,经水冶处理得到铀产品。面对鄂尔多斯盆地复杂砂岩铀矿,要想建立这一颠覆性的铀矿开采模式,挑战前所未有。
如何高效地溶解铀?铀矿石具有高钙、高铁的特点,采用常规高酸、高碱浸出时,极易发生硫酸钙、氢氧化铁等化学沉淀反应,将矿石孔隙堵死,不仅化学试剂无法与矿石接触,还会污染地下水。因此,寻找科学的溶浸剂配方成为关键。
如何快速精准地开采铀?铀矿含水层厚度大、矿体分散不连续,就像厚厚的蛋糕里镶嵌着很小的铀矿“坚果”,注入的化学试剂被严重稀释。此外,地层深处看不见、摸不着,想靠有限的钻孔准确开采铀矿,难度极大。
如何从溶液中高效提取铀?含铀溶液浓度极低,从溶液中回收铀犹如大海捞针。要想解决这一问题,需要处理能力大并且能够快速富集铀的水冶装备,这在当时尚属国际空白。
如何确保铀矿山稳定运行?煤矿开采排水使铀矿层水位下降,破坏了原地浸出所依赖的水力条件。此外,煤层采掘导致铀矿层底板坍塌,引发放射性核素迁移,污染煤层并造成严重的环境影响。实现铀煤协同开采,是一个世界性难题。
当前,我国核电总体规模居世界第一。未来15年,国内天然铀需求量将增长3倍,达到目前全球天然铀总产量的一半以上。开发国内铀资源先进技术并进行推广,至关重要。
去年7月,“国铀一号”示范工程开工建设,仅一年时间,“第一桶铀”就成功生产下线。该工程产能规模大、建设标准高、技术先进,进一步提升了中国天然铀保障能力、天然铀产业自主创新能力和国际竞争力。
目前,“国铀一号”先进技术正加速推广至内蒙古二连盆地、东北松辽盆地和新疆伊犁盆地等铀矿资源开发,将支撑建成新一批天然铀生产基地,实现我国天然铀产能大幅增长。随着全球核能发展的提速,未来,“国铀一号”技术还将走出国门,推广到中亚、非洲等地,为世界复杂铀矿开发贡献智慧。
(据《人民日报》,记者:苏学斌)