重走核工业路二|学习强国首页:从“功勋铀矿”到“核电粮仓”——我国铀矿采冶跨越式发展的思考

发布时间:2024-06-12 信息来源:

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  天然铀是国家战略性资源,被称为核工业发展的“粮食”。近日,由中核集团主办的“大国底气从核来 重走核工业路”媒体行活动,聚焦核工业的前端产业——铀矿采冶,从提炼出第一块铀锭的中核矿业科技到“中国核工业第一功勋铀矿”711矿,再到目前我国天然铀资源开发的主力军中核内蒙古矿业,沿着我国铀矿采冶的发展足迹实地探访,切身感受我国铀矿采冶的跨越式发展。

  关键技术实现历史性突破 我国铀矿采冶进入国际先进行列

  目前,我国铀矿采冶技术已历经四代更迭。20世纪六七十年代,我国采用第一代、二代井下开采的传统采铀方法,从地面向下深挖几百米打开矿层,将矿石从地下挖出运到地表,再采取物理化学手段从中提取铀。被称为“中国核工业第一功勋铀矿”的711矿正是用这样的方法为我国“两弹一艇”提供铀原料。

  我国铀资源呈现小、散、贫的特点,即矿床规模小,矿体分散,矿石品位低,且成矿地质条件复杂、矿体开采难度大。铀资源供应事关国家安全,如何筑牢核工业基石?

  20世纪80年代,我国开始探索“地浸技术”。地浸采铀是在矿床天然产状条件下,通过从地表钻进至矿层的注入井将配制好的浸出剂注入矿层,与矿物发生化学反应,选择性溶解矿石中的铀,经抽出井将含铀溶液抽至地表,而不使矿石产生位移的集“采、选、治”于一体的新型铀矿开采方法。

  

 地浸采铀原理

  “当时国内并没有地浸技术,国外只有苏联和美国等少数几个国家开展了研究工作,由于国外技术封锁,中国发展地浸采铀技术,必须完全依靠自己,一切都是从零开始的。”中核内蒙古矿业负责人阳奕汉讲到,从没有资金、技术、人员到如今国际领先,历经40年的艰苦奋斗、技术攻关,我国在地浸采铀技术方面实现了从无到有、从弱到强、从落后到领先的跨越式发展。

  以CO2+O2原地浸出采铀工艺为标志的第三代采铀技术颠覆了传统的铀矿开采模式,一举盘活了我国数十万吨砂岩铀资源,打开了建设绿色和现代铀矿山的通道。新疆、内蒙古等地多个大型、超大型低品位砂岩铀矿床,曾被认为是无法开采的“呆矿”,如今却成为国内天然铀供应的主力军。

  目前,我国已构建起全球领先的天然铀技术开发体系,成为全球第二个掌握CO2+O2地浸技术的国家,地浸采铀产量占全国天然铀总产量90%以上,实现了从低品质资源到高价值储量、从储量到产量、铀矿山产能由百吨级到千吨级的重大跨越。

  “千里之外 一键采铀 一屏掌控” 智慧矿山构建新质生产力

  走进通辽铀业钱家店矿,无人化值守的信息中心,记者看到,大屏幕上各种数据实时变化。此时,远在一千多公里之外的呼和浩特,中核内蒙古矿业数字化地浸远程控制中心,工作人员正轻点鼠标,远程控制和监测钱家店等各矿的生产运行情况。

  

  国内首个数字化地浸远程控制中心

  近些年来,作为国家天然铀战略资源保障的主力军,中国铀资源规模化、集约化、智能化开发的先行者,中核内蒙古矿业积极进行数字化转型,探索智慧矿山建设新范式,突破了地浸采铀实时数据展示与分析数据可视化关键技术,建立了国内首个地浸铀矿山大数据智能分析中心、数字化地浸远程控制中心,为地浸铀矿山构筑了神经中枢和智慧大脑,成功实现“千里之外 一键采铀 一屏掌控”。

  

  国内首个地浸采铀大数据智能分析中心

  矿山建设阶段是矿山整个生命周期中投入最大、最核心的关键环节,“数字建井”是为矿山全生命周期赋予“DNA”。中核矿业科技青年技术骨干李召坤以更加通俗的方式介绍了“数字建井”的技术原理,“就是将矿床从地下几百米的深度‘搬进’电脑里,通过电脑等比例复原模拟,设计不同的开采方案,最终选择最为精准、成本更低、效果更好的方案实施开采”。2022年,中核内蒙古矿业首次将数字建模工作融入到地浸矿山的工程建设中,实现了“数据从现场来,再回到现场去指导实践”的流程闭环,大幅提高了地浸矿山建设质量和精准度,奠定了新一代地浸数字采铀的技术体系基础。

  地浸采铀“数字建井”技术对浸出效率提升有着决定性作用。与传统工艺相比,铀浸出效率可提升1倍以上。目前,国内在建最大地浸矿山投产后,可实现年降本4000万元以上,降本增效效益显著。

  钱家店矿区的无人机智能巡检,仅用短短几分钟就能完成对100多口工艺井的巡检。正在运行的水冶车间,听不到任何噪音,也看不到巡检作业人员。通辽铀业副总经理汤庆四解释,“没有声音并不意味着设备停运,是先进的工艺、设备和智能化生产营造出了‘假象’”。

  

  科技创新和数字化变革催生新的发展动能,构建新质生产力,推动铀矿采冶由劳动密集型向技术密集型转变,使我国铀矿人均产能提升10倍以上,实现了从“百人一吨矿”向“一人多吨矿”的跨越式发展,为我国天然铀产能和核工业安全提供强有力支撑。

  “有矿不见矿 采矿不见形” 绿色矿山助力低碳高质量发展

  钱家店铀矿中心厂房以北不远处,是占地1000多亩的井场。然而,一眼望去,耕地齐整、草地油绿、牛羊成群,丝毫不见传统矿山开采的影子,没有机器轰鸣,没有尾矿废渣,仅玉米地和草地里错落排布着一些蓝色、绿色、黄色的小方格,这一派绿色和谐的景象颠覆了人们以往对于矿山开采的认知。

  

  “这些小方格就是采矿所用的抽注井”,钱家店矿区经理李喜龙介绍,与开山挖矿的传统采矿方式相比,CO2+O2地浸采矿技术无需将矿石提升到地表处理,更不会产生尾矿和废石,避免破坏地貌和污染环境,实现绿化全覆盖的花园式矿山建设。

  

  “我们采用的是熄灯工厂的绿色管理形式,应用光导照明技术,没有能耗,节能又环保。”钱家店矿不仅在工艺和设备设施上低碳环保,且生产效益非常高,汤庆四介绍,其吸附、淋洗、沉淀效率均达99%,远高于一般百分之七八十的加工效率。

  在我国砂岩型铀矿中,铀资源含量在万分之一以上才能称为矿,钱家店矿的铀资源含量仅为万分之二。相比国际上铀资源含量一般达千分之几甚至百分之几的铀矿床,钱家店铀矿的先天条件可谓相差甚远,曾被国外专家认为是不可能开采的一座矿。“钱家店铀矿是全国品位最差的铀矿,但创造出了最好效益。”已从事铀矿采冶多年的汤庆四对我国铀矿冶技术的创新发展有着切身体会,谈及钱家店矿的绿色发展模式,他由衷地自豪。

  

  钱家店矿是我国首座自主研发建设的环境友好型地浸铀矿山,是国内第一个实现采用CO2+O2原地浸出采铀工艺工业化生产的地浸采铀矿山,为我国绿色铀矿山建设积累了丰富的管理和运行经验。

  从风餐露宿到回归城市 铀矿冶人充盈幸福感获得感

  铀矿山一般地处偏远,工作环境恶劣、条件艰苦。阳奕汉从事铀矿采冶30余年,见证了铀矿冶人从风餐露宿到回归城市的历程。

  2021年,李召坤带队前往内蒙古巴润矿区进行“数字建井”项目攻关。“矿区方圆几十公里,基本上没有人,刚去的时候没有手机信号,这对我们年轻人来说是非常折磨的一件事。”谈及野外的工作环境,李召坤仍印象深刻。

  采铀技术的创新突破和数字化转型发展,不仅提升了铀矿冶的生产质效,降低了生产成本,更让铀矿冶职工从戈壁、草原、大漠回归到城市。中核内蒙古矿业副总经理张勇坦言,“这种革命性变化,打破了人跟矿走、风餐露宿的传统生产模式,在改善铀矿冶人生产生活环境的同时,大大增加了他们的幸福感和获得感,也让采铀一线真正留得住人。”

  近年来,中核矿业科技、中核内蒙古矿业等铀矿冶科研机构、生产企业,建立“小核心、大协作”的科研生产利益联结平台,通过科研生产一体化激励机制,更好地激发科研人员积极性主动性,培养了一批地浸工程技术领域的领军人才,为我国铀矿采冶筑牢人才基础。

  从“功勋铀矿”到“核电粮仓”,在60余年的发展历程中,中国铀矿采冶已建立完整的科技研发、生产运营、人才队伍体系,拥有露天开采、地下开采、搅拌浸出、地表堆浸、原地爆破浸出、原地浸出等全套的铀矿采冶生产技术,并逐步完善了以“国内开发、海外开发、国际贸易、战略储备”相互依托、灵活调节、稳定可靠的“四位一体”的天然铀供应保障体系。目前,我国铀矿采冶正以科技创新为引领,锚定中长期发展规划的战略目标,推动第四代铀矿采冶技术跨越式发展和中国北方新铀矿大基地高质量建设,进一步筑牢我国核工业基石。(2024-6-6)