哈薩克斯坦地浸采鈾生產現狀與進展

原 淵，李建東，史紅霞，甘 楠，許 影，謝廷婷

(1.核工業北京化工冶金研究院，北京101149；2.中廣核鈾業發展公司，北京100029；3.中國地質大學(北京)，北京100083)

地浸采鈾是通過鉆孔工程，借助化學試劑，從天然埋藏條件下把礦石中的鈾溶解出來，而不使礦石產生位移的集采、選、冶于一體的鈾礦開采方法。它具有生產成本低、建設周期短、環境友好等優點，促使其在世界天然鈾產量中所占份額逐漸增加。2010年地浸采鈾產量占世界天然鈾總產量的41%，2011年和2012年均占45%，如圖1所示[1]。目前，采用地浸生產鈾產品的國家主要包括哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、俄羅斯、美國、澳大利亞、巴基斯坦和中國。

圖1 世界地浸采鈾量占世界鈾總產量份額

1 砂巖型鈾資源狀況

1.1 資源分布情況

哈薩克斯坦目前已在6個省份探明50多個鈾礦床，總資源量150萬t，已探明鈾儲量占世界總量的19%。國內鈾礦床70%以上為砂巖型鈾礦床，其中可地浸鈾資源占世界總量的89%。

哈薩克斯坦擁有各種不同成因的鈾礦床，從地質位置與成因共同特征以及所處區域，通常將哈薩克斯坦劃分為下列鈾成礦省：①Northern Kazakhstan與Balkhash等內生鈾成礦省。②Chu-sarysu、Syrdarya、Ily與Caspian等外生鈾成礦省。各省資源分布情況見表1。

表1 哈薩克斯坦鈾資源分布狀況

Chu-sarysu與Syrdarya省的南部鈾礦床主要類型為卷頭狀砂巖型鈾礦床(Roll front type)(圖2)。主要特點為，呈月牙形狀，以水文梯度定向沉積，礦化帶與礦床走向平行，沉降與地下水流向垂直。

Northern Kazakhstan省的北部鈾礦床主要類型為古河道砂巖型鈾礦床(Basal channel type)。主要特點為：鈾礦化的發育受古河道控制，礦體直接產生于古河道的沉積物中，從礦化類型上看，屬于滲入型鈾礦床。

1.2 礦床主要特點

哈薩克斯坦鈾礦床一般都具有如下特點[2]：成礦地質年代為白堊世紀期與第三紀早期，埋藏深度150～700m，品位0.01～0.5%，鈾礦物主要存在形式為瀝青鈾礦與水硅鈾礦，碳酸鹽含量(以CO2計)含量<2%，黏土含量<20%，地下水靜水位-30～150m，礦化度0.6～5.0g/L，pH值7.5～7.9，地下水溫度14～45℃。

圖2 典型卷頭狀砂巖型鈾礦床

2 地浸采鈾浸出工藝

哈薩克斯坦所有地浸礦山均采用酸法浸出，共分為3個階段：酸化期、浸出期與浸出后期。

浸出期使用8～10g/L H2SO4，維持鈾的穩定浸出。浸出后期不加酸，利用吸附尾液中余酸實現鈾的浸出，余酸通常能達到2～3g/L。浸出期的浸出液主要化學成分見表2。

不同礦石由于化學成分與礦物組成不同，酸耗也有所差異。平均酸耗為10～20kg H2SO4/t巖礦或者25～140kg H2SO4/kg金屬，占其全部生產成本的15%～20%。

表2 浸出液各組分的質量濃度/(g/L)

井場的浸出周期一般為3～5a，主要取決于井場的礦石品位與礦層的滲透性。浸出周期結束時，鈾的浸出率達到85%～90%。

3 天然鈾生產現狀

目前，哈薩克斯坦天然鈾幾乎全部產自地浸礦山。哈薩克斯坦國家原子能公司(簡稱哈原工，KazAtomprom)為該國主要的天然鈾生產商。國內共18個地浸鈾礦山正在開采，5個由哈原工獨資經營，其余由哈原工與外國投資者成立合資公司共同經營，總生產能力約20000tU/a。

18個鈾礦山中，年產量大于500t的礦山達到13個，年生產量大于1000t的礦山達到9個。2012年世界產量前三位的地浸礦山，Tortkuduk鈾礦山年產量2661 t，Budenovskoye-2鈾礦山年產量2135t，South Inkai鈾礦山年產量1870t，全部位于哈薩克斯坦。

國內地浸礦山主要集中在資源豐富的Chu-Sarysu省、Syrdarya省與Northern Kazakhstan省[4]。Chu-Sarysu省占有全國鈾資源量的一半以上，分布了12個地浸鈾礦山，總生產能力達到14000t。這些礦山投產年代新，絕大部分投產于2006～2009年。

從2009年開始，哈薩克斯坦成為世界第一大天然鈾生產國，生產份額占世界28%，2010年占世界33%，2011年占世界35%。2012年共生產天然鈾20900t，比2011年增長7.5%，生產份額占世界36.5%，見表3。

根據哈薩克斯坦原子能署2012～2016年產能規劃，2014年將生產24019t，2015年將生產24754t，2016年將生產25602t。

從表4中可以看出，近幾年來，主要的地浸采鈾生產國，美國與烏茲別克斯坦等地浸產鈾國產量比較穩定，哈薩克斯坦產量迅速增加，2012年產量已達到2006年的4倍。也正是哈薩克斯坦從2006年開始不斷投產大型地浸礦山，地浸采鈾占世界鈾生產量的生產份額才得以迅速上升。

表3 哈薩克斯坦天然鈾生產情況

表4 主要地浸采鈾生產國生產情況/t

4 結論

哈薩克斯坦幅員遼闊，蘊藏豐富的鈾礦資源，已探明鈾儲量占世界總量的19%，可地浸鈾資源占世界總量的89%。Chu-sarysu與Syrdarya省所占份額達到70%以上，主要為卷頭狀砂巖型鈾礦床，地質與水文地質條件良好，十分適宜地浸開采。

目前，該國作為世界第一大天然鈾生產國，生產份額占世界總產量的36.5%。天然鈾生產幾乎全部來自地浸采鈾，擁有地浸鈾礦山18個，其中，年生產能力大于1000t的鈾礦山達到9個。大部分礦山于2006 ～2009年投產，采用酸法地浸采鈾工藝，在哈薩克斯坦的地浸采鈾生產中將長期發揮作用。

[1] World Nuclear Association. World uranium mining[R].2012.

[2] O.Gorbatenko. ISL Mining in Kazakhstan and Technology Department[C]. IAEA Technical Meeting on Optimization of In-situ Leach Uranium Mining Technology, Vienna, 2013.

[3] 王海峰，譚亞輝，杜運斌,等. 原地浸出采鈾井場技術[M].北京：冶金工業出版社，1998: 115-118.

[4] Silk Road Intelligencer.Uranium and nuclear power in Kazakhstan. News and analysis from Kazakhstan[R].2011.