中國“地浸技術”崢嶸三十年

——核化冶院地浸采鈾技術研究所所長李建華訪談錄

 

從上世紀八十年代的云南,到九十年代的新疆,再到新世紀的內蒙,中國地浸采鈾技術走過三十年,邊界品位從萬分之三降低到萬分之一,地浸技術大大擴展了我國鈾礦的可開采范圍,改變了一個又一個“呆礦”,同時使砂巖型鈾資源占鈾資源總量由2000年的12%上升到現在的30%。從酸法浸出到堿法浸出,再到新疆、內蒙古的中性“二氧化碳+氧氣”地浸采鈾礦山的建成投產,地浸技術的研究探索從未停止過。 

地浸采鈾就是指利用原地浸出的方法開發鈾礦資源,在天然產狀條件下,通過浸出劑與礦物的化學反應選擇性的溶解礦石中的鈾,并隨后在反應中提取形成的含鈾化合物溶液。這種技術的優點是可以不使礦石或圍巖產生位移,減少了基建投資,降低了生產成本,并且能夠在不破壞山林和農田的前提下充分利用資源。

地浸采鈾技術的成就,凝聚了核工業北京化工冶金研究院(下稱核化冶院)兩代科學家的心血。核化冶院地浸采鈾技術研究所所長李建華,就是其中一員。

 

1985——參與地浸

李建華到天津大學讀核化工專業的時候,世界歷史剛剛步入20世紀80年代。4年后的1985年,他被分配到了湖南衡陽的核工業第六研究所。在2002年以前,核工業第六研究所鈾礦采冶科研專業及其科研骨干還未并入核工業北京化工冶金研究院,李建華所在的單位主要負責采鈾的“地下”部分,即將鈾從地下抽取出來。

李建華介紹說:“剛到湖南一個月,我就被派到云南381地浸試驗隊?!边@個位于云南騰沖的礦區自1982年先后有保山軍分區化工廠、35101部隊化工廠、騰沖縣713化工廠和地浸試驗隊進行試驗開采。李建華到云南時,381礦區的地浸采鈾試驗已經開始了幾年。長期試驗而沒有取得突破,有的科學家對此失去信心,直接導致試驗隊人員流失,試驗經費短缺,這些對于試驗隊來說都是難以逾越的困境。

李建華回憶說:“我們當時更需要的是肯定。在云南的時候議論很多,一些人在質疑地浸研究到底有沒有意義,能不能成。這時,是那些老同志,也就是我國第一代地浸研究人員,一直都在為我們這些年輕人打氣,使我們獲得了巨大的動力,才能一直堅持下來”。

地浸技術的開拓者王西文,留蘇歸來一直致力于地浸科研,經歷了數次人員變遷,到了1985年,地浸科研團隊的元老只剩下王西文一個人。負責鉆探和化工方面的兩位老前輩都是王西文從外單位“借”來的,整個試驗隊只有五六個人?!巴跷魑睦蠋熡袌詮姷男拍?,實際上他是依靠精神力量的支撐,相信地浸技術一定會成功。老同志的科研作風,堅持不懈的韌勁是我們現在需要學習的?!?nbsp;李建華感慨道。

位于騰沖的地浸試驗點距離緬甸邊境非常近,想要進入試驗點需要持邊防證經過五道崗,這樣的事都算不上是困難。

資金的缺乏要求試驗隊每個細節都要節約、再節約。沒有計算機等科技產品輔助的年代,實地勘探、圖紙繪制等現在依靠軟件很容易就完成的工作都要依靠人手工完成。說到這里,李建華和記者分享了一件“趣事”,一次有位同事買了一把削鉛筆的小刀,用了12,回到試驗隊就被王西文老師訓了一頓“因為本來有7分錢的他沒買,而是買了12的?!边@件事回憶起來值得一笑,卻說明了當時的窘境。配酸過程中所必須用到的耐濃硫酸流量計價格很高,為了節約經費,李建華和同事們自己做了一個類似的裝置來代替它。

實驗設備和材料的運輸也是一個問題,因為沒有到達試驗點的公路,所有材料都只能靠人拿肩扛的原始方式運送到試驗點,用于酸法地浸的濃硫酸被裝在塑料桶里,一桶一桶的被抬進試驗點“現在看來是不符合安全規范的,但是當時我們只能這么做?!?

1978年我國開始探索地浸采鈾技術到地浸技術真正得到肯定,經歷了十年的探索期。鈾作為制造核武器的戰略原料,在1980年代東西方冷戰時期,國際上沒有任何學士交流,也沒有經驗可以借鑒,地浸采鈾技術全部依靠王西文的團隊摸索。憑著這一份執著,1987年,不被人看好的地浸技術在王西文帶領的實驗隊的堅持之下終于被攻克,核工業部(現為中核集團)將當年的科技成果一等獎授予了地浸團隊,這個肯定像一股強勁的春風,鼓起了地浸人內心的風帆。

 

1992——再戰新疆

地浸采鈾技術的相對成熟和美好前景不僅大大鼓舞了地浸人,也使核工業部決心繼續投入,在這樣的歷史背景下,1992年李建華滿懷憧憬來到新疆采鈾基地,在地浸技術領域浸泡了七年,李建華也“浸出”了自己的成績,從學生變成了技術骨干,“我也可以在設計圖簽上我的大名了?!崩罱ㄈA坦然說,這樣的變化使他心情激蕩,也使他有了一種“肩上有擔子”的責任感。

如果說云南381孕育了中國地浸技術,那么新疆無疑是地浸技術走向成熟的故土家園,與云南實驗基地相比,新疆的鈾礦資源在儲量、品位,鈾礦的勘測、開采經驗各個方面都上了一個臺階,“這是我們最希望看到的,因為艱苦的條件需要的不是別的,是成果?!?/span>

剛開始到新疆,地浸采鈾的技術細節并不是非常完善,為此科學家們進行了一番新的探索。拿地下過濾器來說,過濾器是地浸設備的咽喉,如果不能夠很好的解決過濾問題,輕者影響生產能力,重者導致生產中斷。而在當時新疆某鈾礦使用的過濾裝置是由一條打了孔的塑料管加上普通的塑料紗窗組成。使用時,需要把過濾裝置安裝在打好的孔中深入地下,使礦層的水通過過濾器“上來”,這就要求過濾器紗窗的位置和礦層的位置必須對應,由于下管的同時需要加水泥固化,所以一旦出錯將會無法恢復。如何使紗窗在打入地下的過程中不發生位移?這個問題讓技術專家直撓頭。地下不行,李建華和同事們決定先在地上進行探索。他們將過濾器作為延伸加工品,在管道的不同部位做一些凹槽,讓塑料環套在管道外部,再用專門的工具將其固定在凹槽中,這樣一來,在打入地下的時候,過濾網不會因為與地層之間的摩擦而發生位移。

隔水層同樣也是一個技術細節上的問題。地浸技術中要求在提取鈾礦的巖層上部和下部都要有隔水層,使得溶液不會滲透到其他的巖層中,造成不必要的損失。起初,為了保險起見,在地浸過程中采用的都是厚度和面積比較大的隔水層,而不敢選用較薄且面積小的隔水層。有一天晚上,在例行的會議上,李建華提出白天的工作中大家有一個疏漏:用于觀測和分析的巖心中有一段有一個很薄的隔水層?!耙坏╅_始鉆,就要求最好不要停。而第二天就要下管子了”李建華說,這個問題一提出來,隊里各個專業的同志們就立即行動起來,再次觀察巖心,果然在其中的一段上發現了一層薄薄的隔水層。這個發現讓研究人員很是激動,那么其他鉆孔的巖心是不是也有這個隔水層呢?李建華和同事們連夜把工棚里其他鉆孔的巖心都取來進行比較,發現在發現隔水層的鉆孔四周的其他巖心的等高位置均出現了隔水層。根據這個發現,研究人員將過濾器的高度降低,由此提高了過濾器和礦層的吻合度。在此后的實驗中,與另外一組相比,該處的鈾濃度上升更快,“這也說明了我們的控制水平更精確了?!?

就這樣,地浸人克服一個一個的難關,總結出了一套適合新疆當地環境和資源的方法,目前新疆作為天然鈾的重要生產基地,每年向核電提供大量的天然鈾原料,成為核工業產業鏈上重要一環。


新世紀——向更廣闊的空間進發

2002年以后,,核工業第六研究所鈾礦采冶科研專業及其科研骨干進入北京核化冶院工作,增強了核化冶院的科研能力和實踐實力。

進入新千年之后,中國的科技領域發生了翻天覆地的變化,各類機械輔助設備使地浸技術步入現代化。伽馬測井、井下電視的使用能夠更快捷的得出鉆井結果,鉆孔之間地下水的流動也從理論分析層面過度到可直觀觀測。這其中最為重要的是對污染的監測。李建華表示,在下一步的工作中,還將繼續提高地面監測的精度,最終達到不用鉆孔就知道地下是否發生污染。與此同時,技術方面的發展也進入了一個新的階段。

李建華說,“地浸技術是現在我國天然鈾開采技術方面的重點,從勘探到應用都得到了國家政策和中核集團的大力支持,最近新疆的蒙奇古爾一期、二期等五個大的天然鈾生產項目也都是采用地浸技術?!?nbsp;這五大項目的投產將會使地浸技術生產的天然鈾在整個天然鈾采冶項目中占到三分之二的份額。

201481日,中核集團舉行的科技成果發布會上發布了地浸技術的新飛躍——“二氧化碳+氧氣”采鈾礦山在我國西北的廣袤土地建成投產,我國成為繼美國之后全球第二個成功掌握和工業應用“二氧化碳+氧氣”地浸采鈾技術的國家。

“二氧化碳+氧氣”地浸采鈾技術,是核化冶院的最新成果,專為我國北方低品位、低滲透、高碳酸鹽、高礦化度等復雜砂巖型鈾礦資源而開發。該技術是用二氧化碳+氧氣配制溶浸液,通過注液鉆孔注入鈾礦層,選擇性的浸出礦層中的鈾,形成含鈾溶液,再由抽液鉆孔將含鈾溶液提升至地表,經吸附、淋洗、沉淀等工序加工成“111”金屬鈾的集采選冶一體的新型工藝。這一技術資源利用率高,生產成本低,應用前景更為廣擴,同時,因為“二氧化碳+氧氣”的溶浸液為中性,注入礦層后既不會像酸性溶液那樣對地下水環境有較大的改變,也不會對原有的地層結構形成大的破壞,更不會在地表形成大面積的尾礦渣堆存、地面塌陷和次生環境污染,還節約了大量的礦山建設用地。實際生產表明,這一技術鈾的浸出率達到75%,可使鈾的開采品位向萬分之一的目標邁進了一步。預計到2016年,應用這一技術生產的天然鈾產品將占我國年生產量的50%。

李建華說,五年以后,應用地浸技術生產的天然鈾產品將占我國年產量的60%,而目前這個數字為30%。

這三十年,對整個地浸采鈾技術來說是一段崢嶸歲月,對李建華個人來說是從學生到專家的人生經歷,其中辛勞艱苦最終化為了今日的輝煌成就。三十年再出發,我們期待地浸采鈾技術向著更廣闊的空間進發。



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