哈萨克斯坦地浸采铀生产现状与进展

原 渊，李建东，史红霞，甘 楠，许 影，谢廷婷

(1.核工业北京化工冶金研究院，北京101149；2.中广核铀业发展公司，北京100029；3.中国地质大学(北京)，北京100083)

地浸采铀是通过钻孔工程，借助化学试剂，从天然埋藏条件下把矿石中的铀溶解出来，而不使矿石产生位移的集采、选、冶于一体的铀矿开采方法。它具有生产成本低、建设周期短、环境友好等优点，促使其在世界天然铀产量中所占份额逐渐增加。2010年地浸采铀产量占世界天然铀总产量的41%，2011年和2012年均占45%，如图1所示[1]。目前，采用地浸生产铀产品的国家主要包括哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、俄罗斯、美国、澳大利亚、巴基斯坦和中国。

图1 世界地浸采铀量占世界铀总产量份额

1 砂岩型铀资源状况

1.1 资源分布情况

哈萨克斯坦目前已在6个省份探明50多个铀矿床，总资源量150万t，已探明铀储量占世界总量的19%。国内铀矿床70%以上为砂岩型铀矿床，其中可地浸铀资源占世界总量的89%。

哈萨克斯坦拥有各种不同成因的铀矿床，从地质位置与成因共同特征以及所处区域，通常将哈萨克斯坦划分为下列铀成矿省：①Northern Kazakhstan与Balkhash等内生铀成矿省。②Chu-sarysu、Syrdarya、Ily与Caspian等外生铀成矿省。各省资源分布情况见表1。

表1 哈萨克斯坦铀资源分布状况

Chu-sarysu与Syrdarya省的南部铀矿床主要类型为卷头状砂岩型铀矿床(Roll front type)(图2)。主要特点为，呈月牙形状，以水文梯度定向沉积，矿化带与矿床走向平行，沉降与地下水流向垂直。

Northern Kazakhstan省的北部铀矿床主要类型为古河道砂岩型铀矿床(Basal channel type)。主要特点为：铀矿化的发育受古河道控制，矿体直接产生于古河道的沉积物中，从矿化类型上看，属于渗入型铀矿床。

1.2 矿床主要特点

哈萨克斯坦铀矿床一般都具有如下特点[2]：成矿地质年代为白垩世纪期与第三纪早期，埋藏深度150～700m，品位0.01～0.5%，铀矿物主要存在形式为沥青铀矿与水硅铀矿，碳酸盐含量(以CO2计)含量<2%，黏土含量<20%，地下水静水位-30～150m，矿化度0.6～5.0g/L，pH值7.5～7.9，地下水温度14～45℃。

图2 典型卷头状砂岩型铀矿床

2 地浸采铀浸出工艺

哈萨克斯坦所有地浸矿山均采用酸法浸出，共分为3个阶段：酸化期、浸出期与浸出后期。

浸出期使用8～10g/L H2SO4，维持铀的稳定浸出。浸出后期不加酸，利用吸附尾液中余酸实现铀的浸出，余酸通常能达到2～3g/L。浸出期的浸出液主要化学成分见表2。

不同矿石由于化学成分与矿物组成不同，酸耗也有所差异。平均酸耗为10～20kg H2SO4/t岩矿或者25～140kg H2SO4/kg金属，占其全部生产成本的15%～20%。

表2 浸出液各组分的质量浓度/(g/L)

井场的浸出周期一般为3～5a，主要取决于井场的矿石品位与矿层的渗透性。浸出周期结束时，铀的浸出率达到85%～90%。

3 天然铀生产现状

目前，哈萨克斯坦天然铀几乎全部产自地浸矿山。哈萨克斯坦国家原子能公司(简称哈原工，KazAtomprom)为该国主要的天然铀生产商。国内共18个地浸铀矿山正在开采，5个由哈原工独资经营，其余由哈原工与外国投资者成立合资公司共同经营，总生产能力约20000tU/a。

18个铀矿山中，年产量大于500t的矿山达到13个，年生产量大于1000t的矿山达到9个。2012年世界产量前三位的地浸矿山，Tortkuduk铀矿山年产量2661 t，Budenovskoye-2铀矿山年产量2135t，South Inkai铀矿山年产量1870t，全部位于哈萨克斯坦。

国内地浸矿山主要集中在资源丰富的Chu-Sarysu省、Syrdarya省与Northern Kazakhstan省[4]。Chu-Sarysu省占有全国铀资源量的一半以上，分布了12个地浸铀矿山，总生产能力达到14000t。这些矿山投产年代新，绝大部分投产于2006～2009年。

从2009年开始，哈萨克斯坦成为世界第一大天然铀生产国，生产份额占世界28%，2010年占世界33%，2011年占世界35%。2012年共生产天然铀20900t，比2011年增长7.5%，生产份额占世界36.5%，见表3。

根据哈萨克斯坦原子能署2012～2016年产能规划，2014年将生产24019t，2015年将生产24754t，2016年将生产25602t。

从表4中可以看出，近几年来，主要的地浸采铀生产国，美国与乌兹别克斯坦等地浸产铀国产量比较稳定，哈萨克斯坦产量迅速增加，2012年产量已达到2006年的4倍。也正是哈萨克斯坦从2006年开始不断投产大型地浸矿山，地浸采铀占世界铀生产量的生产份额才得以迅速上升。

表3 哈萨克斯坦天然铀生产情况

表4 主要地浸采铀生产国生产情况/t

4 结论

哈萨克斯坦幅员辽阔，蕴藏丰富的铀矿资源，已探明铀储量占世界总量的19%，可地浸铀资源占世界总量的89%。Chu-sarysu与Syrdarya省所占份额达到70%以上，主要为卷头状砂岩型铀矿床，地质与水文地质条件良好，十分适宜地浸开采。

目前，该国作为世界第一大天然铀生产国，生产份额占世界总产量的36.5%。天然铀生产几乎全部来自地浸采铀，拥有地浸铀矿山18个，其中，年生产能力大于1000t的铀矿山达到9个。大部分矿山于2006 ～2009年投产，采用酸法地浸采铀工艺，在哈萨克斯坦的地浸采铀生产中将长期发挥作用。

[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，谭亚辉，杜运斌,等. 原地浸出采铀井场技术[M].北京：冶金工业出版社，1998: 115-118.

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