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    中国“地浸技术”峥嵘三十年

    ——核化冶院地浸采铀技术研究所所长李建华访谈录

     

    从上世纪八十年代的云南,到九十年代的新疆,再到新世纪的内蒙,中国地浸采铀技术走过三十年,边界品位从万分之三降低到万分之一,地浸技术大大扩展了我国铀矿的可开采范围,改变了一个又一个“呆矿”,同时使砂岩型铀资源占铀资源总量由2000年的12%上升到现在的30%。从酸法浸出到碱法浸出,再到新疆、内蒙古的中性“二氧化碳+氧气”地浸采铀矿山的建成投产,地浸技术的研究探索从未停止过。 

    地浸采铀就是指利用原地浸出的方法开发铀矿资源,在天然产状条件下,通过浸出剂与矿物的化学反应选择性的溶解矿石中的铀,并随后在反应中提取形成的含铀化合物溶液。这种技术的优点是可以不使矿石或围岩产生位移,减少了基建投资,降低了生产成本,并且能够在不破坏山林和农田的前提下充分利用资源。

    地浸采铀技术的成就,凝聚了核工业北京化工冶金研究院(下称核化冶院)两代科学家的心血。核化冶院地浸采铀技术研究所所长李建华,就是其中一员。

     

    1985——参与地浸

    李建华到天津大学读核化工专业的时候,世界历史刚刚步入20世纪80年代。4年后的1985年,他被分配到了湖南衡阳的核工业第六研究所。在2002年以前,核工业第六研究所铀矿采冶科研专业及其科研骨干还未并入核工业北京化工冶金研究院,李建华所在的单位主要负责采铀的“地下”部分,即将铀从地下抽取出来。

    李建华介绍说:“刚到湖南一个月,我就被派到云南381地浸试验队?!闭飧鑫挥谠颇咸诔宓目笄?/span>1982年先后有保山军分区化工厂、35101部队化工厂、腾冲县713化工厂和地浸试验队进行试验开采。李建华到云南时,381矿区的地浸采铀试验已经开始了几年。长期试验而没有取得突破,有的科学家对此失去信心,直接导致试验队人员流失,试验经费短缺,这些对于试验队来说都是难以逾越的困境。

    李建华回忆说:“我们当时更需要的是肯定。在云南的时候议论很多,一些人在质疑地浸研究到底有没有意义,能不能成。这时,是那些老同志,也就是我国第一代地浸研究人员,一直都在为我们这些年轻人打气,使我们获得了巨大的动力,才能一直坚持下来”。

    地浸技术的开拓者王西文,留苏归来一直致力于地浸科研,经历了数次人员变迁,到了1985年,地浸科研团队的元老只剩下王西文一个人。负责钻探和化工方面的两位老前辈都是王西文从外单位“借”来的,整个试验队只有五六个人?!巴跷魑睦鲜τ屑崆康男拍?,实际上他是依靠精神力量的支撑,相信地浸技术一定会成功。老同志的科研作风,坚持不懈的韧劲是我们现在需要学习的?!?nbsp;李建华感慨道。

    位于腾冲的地浸试验点距离缅甸边境非常近,想要进入试验点需要持边防证经过五道岗,这样的事都算不上是困难。

    资金的缺乏要求试验队每个细节都要节约、再节约。没有计算机等科技产品辅助的年代,实地勘探、图纸绘制等现在依靠软件很容易就完成的工作都要依靠人手工完成。说到这里,李建华和记者分享了一件“趣事”,一次有位同事买了一把削铅笔的小刀,用了12,回到试验队就被王西文老师训了一顿“因为本来有7分钱的他没买,而是买了12的?!闭饧禄匾淦鹄粗档靡恍?,却说明了当时的窘境。配酸过程中所必须用到的耐浓硫酸流量计价格很高,为了节约经费,李建华和同事们自己做了一个类似的装置来代替它。

    实验设备和材料的运输也是一个问题,因为没有到达试验点的公路,所有材料都只能靠人拿肩扛的原始方式运送到试验点,用于酸法地浸的浓硫酸被装在塑料桶里,一桶一桶的被抬进试验点“现在看来是不符合安全规范的,但是当时我们只能这么做?!?

    1978年我国开始探索地浸采铀技术到地浸技术真正得到肯定,经历了十年的探索期。铀作为制造核武器的战略原料,在1980年代东西方冷战时期,国际上没有任何学士交流,也没有经验可以借鉴,地浸采铀技术全部依靠王西文的团队摸索。凭着这一份执着,1987年,不被人看好的地浸技术在王西文带领的实验队的坚持之下终于被攻克,核工业部(现为中核集团)将当年的科技成果一等奖授予了地浸团队,这个肯定像一股强劲的春风,鼓起了地浸人内心的风帆。

     

    1992——再战新疆

    地浸采铀技术的相对成熟和美好前景不仅大大鼓舞了地浸人,也使核工业部决心继续投入,在这样的历史背景下,1992年李建华满怀憧憬来到新疆采铀基地,在地浸技术领域浸泡了七年,李建华也“浸出”了自己的成绩,从学生变成了技术骨干,“我也可以在设计图签上我的大名了?!崩罱ɑ谷凰?,这样的变化使他心情激荡,也使他有了一种“肩上有担子”的责任感。

    如果说云南381孕育了中国地浸技术,那么新疆无疑是地浸技术走向成熟的故土家园,与云南实验基地相比,新疆的铀矿资源在储量、品位,铀矿的勘测、开采经验各个方面都上了一个台阶,“这是我们最希望看到的,因为艰苦的条件需要的不是别的,是成果?!?/span>

    刚开始到新疆,地浸采铀的技术细节并不是非常完善,为此科学家们进行了一番新的探索。拿地下过滤器来说,过滤器是地浸设备的咽喉,如果不能够很好的解决过滤问题,轻者影响生产能力,重者导致生产中断。而在当时新疆某铀矿使用的过滤装置是由一条打了孔的塑料管加上普通的塑料纱窗组成。使用时,需要把过滤装置安装在打好的孔中深入地下,使矿层的水通过过滤器“上来”,这就要求过滤器纱窗的位置和矿层的位置必须对应,由于下管的同时需要加水泥固化,所以一旦出错将会无法恢复。如何使纱窗在打入地下的过程中不发生位移?这个问题让技术专家直挠头。地下不行,李建华和同事们决定先在地上进行探索。他们将过滤器作为延伸加工品,在管道的不同部位做一些凹槽,让塑料环套在管道外部,再用专门的工具将其固定在凹槽中,这样一来,在打入地下的时候,过滤网不会因为与地层之间的摩擦而发生位移。

    隔水层同样也是一个技术细节上的问题。地浸技术中要求在提取铀矿的岩层上部和下部都要有隔水层,使得溶液不会渗透到其他的岩层中,造成不必要的损失。起初,为了保险起见,在地浸过程中采用的都是厚度和面积比较大的隔水层,而不敢选用较薄且面积小的隔水层。有一天晚上,在例行的会议上,李建华提出白天的工作中大家有一个疏漏:用于观测和分析的岩心中有一段有一个很薄的隔水层?!耙坏┛甲?,就要求最好不要停。而第二天就要下管子了”李建华说,这个问题一提出来,队里各个专业的同志们就立即行动起来,再次观察岩心,果然在其中的一段上发现了一层薄薄的隔水层。这个发现让研究人员很是激动,那么其他钻孔的岩心是不是也有这个隔水层呢?李建华和同事们连夜把工棚里其他钻孔的岩心都取来进行比较,发现在发现隔水层的钻孔四周的其他岩心的等高位置均出现了隔水层。根据这个发现,研究人员将过滤器的高度降低,由此提高了过滤器和矿层的吻合度。在此后的实验中,与另外一组相比,该处的铀浓度上升更快,“这也说明了我们的控制水平更精确了?!?

    就这样,地浸人克服一个一个的难关,总结出了一套适合新疆当地环境和资源的方法,目前新疆作为天然铀的重要生产基地,每年向核电提供大量的天然铀原料,成为核工业产业链上重要一环。


    新世纪——向更广阔的空间进发

    2002年以后,,核工业第六研究所铀矿采冶科研专业及其科研骨干进入北京核化冶院工作,增强了核化冶院的科研能力和实践实力。

    进入新千年之后,中国的科技领域发生了翻天覆地的变化,各类机械辅助设备使地浸技术步入现代化。伽马测井、井下电视的使用能够更快捷的得出钻井结果,钻孔之间地下水的流动也从理论分析层面过度到可直观观测。这其中最为重要的是对污染的监测。李建华表示,在下一步的工作中,还将继续提高地面监测的精度,最终达到不用钻孔就知道地下是否发生污染。与此同时,技术方面的发展也进入了一个新的阶段。

    李建华说,“地浸技术是现在我国天然铀开采技术方面的重点,从勘探到应用都得到了国家政策和中核集团的大力支持,最近新疆的蒙奇古尔一期、二期等五个大的天然铀生产项目也都是采用地浸技术?!?nbsp;这五大项目的投产将会使地浸技术生产的天然铀在整个天然铀采冶项目中占到三分之二的份额。

    201481日,中核集团举行的科技成果发布会上发布了地浸技术的新飞跃——“二氧化碳+氧气”采铀矿山在我国西北的广袤土地建成投产,我国成为继美国之后全球第二个成功掌握和工业应用“二氧化碳+氧气”地浸采铀技术的国家。

    “二氧化碳+氧气”地浸采铀技术,是核化冶院的最新成果,专为我国北方低品位、低渗透、高碳酸盐、高矿化度等复杂砂岩型铀矿资源而开发。该技术是用二氧化碳+氧气配制溶浸液,通过注液钻孔注入铀矿层,选择性的浸出矿层中的铀,形成含铀溶液,再由抽液钻孔将含铀溶液提升至地表,经吸附、淋洗、沉淀等工序加工成“111”金属铀的集采选冶一体的新型工艺。这一技术资源利用率高,生产成本低,应用前景更为广扩,同时,因为“二氧化碳+氧气”的溶浸液为中性,注入矿层后既不会像酸性溶液那样对地下水环境有较大的改变,也不会对原有的地层结构形成大的破坏,更不会在地表形成大面积的尾矿渣堆存、地面塌陷和次生环境污染,还节约了大量的矿山建设用地。实际生产表明,这一技术铀的浸出率达到75%,可使铀的开采品位向万分之一的目标迈进了一步。预计到2016年,应用这一技术生产的天然铀产品将占我国年生产量的50%。

    李建华说,五年以后,应用地浸技术生产的天然铀产品将占我国年产量的60%,而目前这个数字为30%。

    这三十年,对整个地浸采铀技术来说是一段峥嵘岁月,对李建华个人来说是从学生到专家的人生经历,其中辛劳艰苦最终化为了今日的辉煌成就。三十年再出发,我们期待地浸采铀技术向着更广阔的空间进发。



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