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天山脚下,铀矿采冶产业蜕变

    本报记者(吕银玲)自1958年以来,我国铀矿采冶产业已走过60年历程,若换作个人,早已是花甲之年,但这个产业在历经挫折和转型后却能保持“年轻”,其关键就在于老产业求新求变,依靠技术变革和理念创新持续迸发着活力。成立于1964年的新疆矿务局正是这场变革中的一个缩影。

  5月13日,本报记者走进中国铀业所属新疆中核天山铀业有限公司(以下简称“天山铀业”),实地探访天然铀开采企业如何克服地质条件复杂的难题,如何转变常规采铀工艺,趟出一条科学、智能、绿色的铀矿采冶之路。

  靠技术变革脱胎换骨

  驱车前往天山铀业七三五矿的小路上,一排排青杨簌簌迎风,慰藉着边陲空旷的土地。树苗是去年刚种下的,如今已高逾两米。

  “扎根边疆,根就是这么扎的。” 在天山铀业总经理阳弈汉心里,这亲手种下的树苗颇具象征意义。

  如阳弈汉一样,天山铀业很多员工都来自东部、南部地区。在1955年中苏专家发现伊犁蒙其古尔等处的铀矿床后,他们作为专业人才从全国各地辐辏至此。

  新疆矿冶局局长何勇介绍,新疆矿冶局前身是新疆矿务局,成立时建有两矿一厂(七三一矿、七三五矿、七三四厂),负责含铀煤矿的开采和水冶提铀,成为新疆境内唯一从事铀矿采冶、销售及科研的综合性国有独资企业。“那时候,铀矿开采还只能靠挖巷道、钻矿井、人拉肩扛,但传统工艺已无法适应新疆这块土地。”

  “我国铀资源情况太复杂”,阳弈汉说,“遇到的矿床有害物质多、没有水,有的含有高碳酸盐、有的深埋在地下200-1000米。”

  天山铀业党委副书记、纪委书记哈力艾力补充:“与南方硬岩不同,新疆铀资源17个铀矿床中,有10个砂岩型、5个煤岩型、2个火山岩型,给采矿带来诸多困难。”

  在国外,最深的铀矿仅在地下500米范围,罕有如此复杂的地质特征。因此,即便引进国外先进的原地浸出采铀技术(以下简称“地浸采铀”),其设备在我国也遇到“南橘北枳”的困境。

  在传统工艺与国外设备都无法适应新疆铀矿开采的情况下,铀矿冶企业如何脱胎换骨?

  “技术研发是发展的基础,天山铀业的发展就是一部科技发展史,没有科技进步,就没有我们的今天。”阳弈汉解释。

  在老一辈核工业人艰苦创业的基础上,天山铀业专家在国内同行帮助下,着力突破了技术瓶颈,“地浸采铀技术”经过引进消化吸收再创新,更加适应了我国采铀的现实需求。

  天山铀业从1985年开始在伊犁盆地从事原地浸出采铀试验研究、项目建设、生产,并于上世纪90年代中期建成地浸采铀工业试验基地,突破了疏干砂岩地浸采铀等多项处于世界领先水平的关键技术,全面建成了我国首个千吨级铀矿山。

  “这标志着铀矿采冶技术实现革命性跨越,开辟了我国天然铀产业绿色低碳、经济高效发展的新路。”阳弈汉自信地说,“我们的技术处于世界顶尖水平,只要地下有铀矿,不管什么类型、什么条件,我们都能开发。”

  地浸采铀凝聚智慧

  蓝白相间的厂房点缀于矿区,铀矿开采现场没有机器轰鸣和尘土飞扬,奥秘全在地下。

  据了解,采铀与采煤相似,要从褐煤中提取。而如今的铀矿区更近似石油开采,通过地表钻孔的方式提取含铀溶液。铀矿在由固体到液体再到固体的转化过程中,完成从“地下宝藏”到实用金属的转变,而这都依赖于地浸采铀和地表浸出液处理工艺。

  伊犁盆地是最早发现砂岩型铀矿的地区,盆地下面是疏松的砂岩和含水矿层。发现矿层以后,需在地表打钻孔。“这像采石油一样,但采石油仅需抽取液体,而采铀还需要注入溶浸液,即注入一种在地表配好的CO2+O2试剂,通过试剂在矿层的运移将铀矿溶解在水中,转变为液相。在运移20-50米后,再通过抽液孔将饱含金属的溶液提升至地表,输送至水冶厂。”阳弈汉介绍。

  在水冶车间,蓝色的吸附塔和白色的淋洗塔陈列整齐,正在进行地表浸出液的处理,水冶工艺最后的成品像破碎的黄饼,装满一个个蓝色圆筒。

  “抽出地表的含铀溶液,一升里只有几毫克铀,需要通过水冶处理加工厂浓缩成一个数量级,配置淋洗剂把铀从树脂上置换出来形成高浓度的含铀溶液,再通过沉淀、烘干、压滤等工艺,最终制成代号为‘111’的产品‘黄饼’。”水冶厂工作人员介绍,“这里的产品品质是最好的,是达到国家颁布标准的‘一级品’。”

  最终,这些“黄饼”被运送到位于湖南衡阳的二七二铀业公司,进行后续纯化转化。

  几毫克铀从固体到液体再到固体的旅程,看似简单,却凝聚着许多智慧。比如,由于该区赋矿矿层较多,为提高效率,天山铀业研究并实现了多层矿体协同开采技术,通过一次钻孔就能同时或分阶段开采多层铀矿,降低了钻孔施工成本和井场建设周期。“这项技术是国外也没有的,处于国际领先水平。”阳弈汉介绍。

  打造绿色智能矿山

  短短三十年内,天山铀业已进行过三次采铀工艺变革,每一次变革都以更安全、更高效、更绿色为主导方向,使其最终成为国内生产规模最大、技术最先进、自动化程度最高、经济效益最好的地浸矿山企业。

  千锤万凿出深山。早期的开采方式对人体的消耗和地表环境的影响巨大。而在引入地浸采铀技术的初期,注入矿层的溶浸液采用的还是硫酸试剂,对环境的伤害亦不能免。最终,以CO2+O2为代表的微试剂浸出工艺在我国规模化应用,解决了“伤害”问题。

  “CO2和O2都是自然界的气体,不会因注入化学离子对地表、地下造成任何污染。水冶后剩余的尾液还会进行回收,再次加入CO2和O2,作为新的溶浸液注入矿区。”阳弈汉说,“我国是继美国之后第二个采用CO2+O2微试剂浸出技术的国家,而我国的主要技术指标还优于美国,回收资源的最低品位可达到0.01%,优于美国的0.05%;水冶回收率达到99.45%,比美国高5-10个百分点。”

  “科学、绿色采冶是我们追求的目标,三十多年来,没有发生一起环境污染事件。”阳弈汉表示。

  环顾四周,一片片海棠树和杏树林掩映下的厂区人迹寥寥。在集控室,只见两名工作人员对着电脑屏幕进行自动化控制。天山铀业生产计划处处长陈国贞告诉记者:“原来两矿一厂有7200人,现在不到50人工作。人虽然少了,但现在一年的产量比原来二十年的产量还要多。”

  阳弈汉介绍:“传统采矿要到现场拉矿,现在的采矿已经转移到办公室。井场、水冶的控制都在计算机上进行控制、操作,在现场只需进行维修维护。我们的大部分工作人员都在技术研发领域,现场工人占比很小。”

  “生产过程自动化、井场采区无人化”,这一转变缘于2013开展的信息化建设,极大提高了铀矿资源利用率,有效提高了工作效率。按照这样的绿色智能发展之路,中国铀业已经绘出了蓝图:到2030年,天然铀产能比目前增加2倍,成为国际一流的天然铀企业;到2040年,天然铀产能在2030年的基础上翻一番。

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