[摘要]地浸采铀是一种非传统的新型采矿技术，主要适用于砂岩型铀矿。为此，研究砂岩型铀矿地浸采铀的可行性，提高浸出效率成为重点。本文全面地从矿床水文地质条件对地浸采铀的不利因素进行了分析。这对砂岩型铀矿的开采评估提供了参考，同时对地浸采铀的浸出率和资源回收率也有着重要的理论意义和实际价值。 【关键词】地浸采铀；水文地质因素；砂岩型铀矿
光孔地浸采铀技术主要应用于砂岩型铀矿的开采，它主要是通过钻孔将一定比例配制好的溶浸液注入含矿层中，以实现对铀的浸出[1]。因此，矿床和含矿层水文地质条件决定着地浸采铀能否顺利进行。影响地浸采铀的主要矿床水文地质因素有：矿石（矿层）的渗透性，含矿含水层地下水埋深和水头（压），含矿层隔水顶板及隔、夹层，以及地下水的矿化度及温度。其中矿层的渗透性属于决定性因素。 1、矿石（矿层）的渗透性
渗透性属矿床水文地质条件的综合性特征，也是铀矿床是否可以地浸的最重要因素。在地浸
采铀中，非渗透性的铀矿床不能开采。因为矿石的渗透性对溶液的运移速度、钻孔的抽注液能力等均有影响，然而这些重要参数又影响着生产的投资和成本。矿石渗透性的好坏是用渗透系数的大小来衡量的。当水力梯度为定值时，在一定条件下，渗透系数与渗透速度成正比关系，即渗透系数大其渗透系数也大。这样就确保溶浸液的供给，浸出液就会顺利离开反应区，最终加快浸出速度缩短周期。反之，如果渗透系数越小，其渗透速度就会越慢，从而影响溶浸液的供给和浸出液的迁移，不利于浸出反应[2]。因此，从适宜地浸的角度看，根据渗透系数的大小，可以将矿石分为4种类型[3]：
u型管
①当渗透系数小于0.1m/d，为非渗透性矿石，不宜地浸开采；
夜尿停②当渗透系数为0.1～1.0m/d，为弱渗透性矿石，可地浸开采；
③当渗透系数为1.0～10.0m/d，为渗透性矿石，最适宜地浸开采；
④当渗透系数大于10.0m/d，为强渗透性矿石，易产生沟流，不宜地浸开采。
而含矿层与围岩的渗透性的比值对地浸也具有重要意义，并起着主要因素的作用，因为它能对无矿岩石参与浸出过程、溶浸剂单位消耗量、产品液数量等产生影响。对于地浸采铀
中含矿层与围岩的关系比较理想的条件是含矿层的渗透性高于或等于围岩的渗透系数。如果低于围岩的渗透系数，需要采取特殊工艺才能地浸。
茶水分离杯2、含矿含水层地下水埋深和水头（压）
地下水位埋深主要是指含矿含水层地下水位到地表的距离，是决定浸出液提升方式的重要因素。例如当地下水位埋深较大时，使得获取较大流量所需的水位降深常常受到限制，当地下水位埋深较小时，要将溶液压入矿层则需要水泵消耗较大的能量，而且难使每个钻孔的注液量都相等。因此，地下水位埋深直接影响钻孔抽注液量的大小。根据水头的特征，含水层可以分为：不承压或弱承压的（小于100米）、中等承压的（100-300米）和强承压的（大于300米）。地下水的承压性（水头在顶板以上超过50米）是对地浸有利的因素。
浸出液的提升方式主要有两种，一种是潜水泵提升，当地下水位埋深大于30m时，采用潜水泵提升单位体积浸出液的成本较低；另一种是空气提升，当地下水位埋深小于10m时，采用空气提升的经济效益较好。无论采用哪种提升方式，随着地下水埋深的增大，提升单位体积的能量消耗也增加[4]。在我国一些砂岩型铀矿床中，由于地下水位埋深大，水柱高度小，钻孔在抽液时含矿含水层容易部分蔬干，从而使得部分矿石不能有效浸出，地浸开
采受到不同程度的影响。另外，当地下水位埋深超过300m时，目前尚未有理想的提升设备，地下水位埋深就成为了影响地浸采铀否定因素。
3、含矿层隔水顶底板及隔、夹层
砂岩铀矿床含矿含水层隔水顶底板是原地浸出开采的重要影响因素，含矿含水层具有连续稳定的隔水顶底板(通常为泥岩,泥质粉砂岩),可以使溶浸液在剖面上的渗流范围减小,并减少浸出液的稀释,降低产品的原材料消耗。同时阻止溶浸液越流到上下含水层中,导致污染其它含水层。此外，由于溶浸液从注孔向抽孔的渗流过程中,因为重力分异作用,溶浸液会向下渗流,因此对于地浸开采,含矿含水层是否具有连续稳定的隔水底板就显得尤为重要。
隔、夹层一般都是由于水动力减弱，使得细粒的悬移质沉积而成的，主要由粘土矿物组成，含一定粉质砂屑，具有良好的水平层理，它的分布对储层非均质性具有极为重要的影响[5]。在砂岩型铀矿层中的隔、夹层通常是钙质层，其中以钙质透镜体居多[6]，这些隔、夹层把原本在剖面上连续的矿体分隔成多个矿层，这一现象对流体流动单元主要产生两方面影响：一是碳酸盐岩在地浸开采中的酸性条件下易形成严重的气堵(CO2)和化学堵塞(CaSO4)，从而降低渗透率，耗酸量增大，加大浸出成本；二是会对流动单元的流体流动
产生影响，从而影响流体的流动方向和流域以及波及范围，最终影响地浸开采效率。
4、地下水的矿化度及温度
矿床含矿层地下水中矿化度过高是不利于地浸开采的，如Cl-、Ca2+和Mg2+质量浓度过高都会影响地浸开采。因为如果矿化度高，在浸出过程中就可能生成CaCO3、MgCO3、Ca(HCO3)2、CaSO4等化学沉淀，以及各种铁的沉淀物。在天然状态下，地下水中一些沉淀物的实际溶解度有时已经超过了理论值却未发生沉淀，这是由于盐效应的作用使各种成分的溶解度增加，致使地下水中各种离子处于一种动态平衡状态。
按照独联体的标准，含矿含水层地下水矿化度小于5g/L的砂岩型铀矿被认为是可以地浸的砂岩型铀矿床。根据地下水的溶解和沉淀作用，可采用地下水水化学研究中应用最广泛的一个指标——饱和指数（SI）来判断，其计算公式如下[7]：
(1)SI=Q/K
式中： Q—水中离子活度积；K—平衡常数。
此外，含矿含水层地下水温度也是影响地浸开采的因素之一。在一般情况下，地下水温度都保持在10℃以上，对地浸影响不大。但是当地下水温度过低（t﹤10℃）时，地浸开采可能是不经济的，甚至不可能。
5、小结
综上所述，矿层的水文地质因素对地浸采铀有着重要的影响。矿床水文地质条件主要指矿层的渗透性，含矿层与隔水顶底板的关系及矿层中的隔、夹层，以及地下水的矿化度和温度。全面了解矿床条件有助于采取有效措施降低不利因素对地浸的影响，为科学的进行地浸开采提供理论依据，提高浸出效率，缩短开采周期，进一步丰富和完善了地浸采铀理论。
参考文献
[1]R D Schmidt. Geochemical kinetics model for in-situ leach mining. In-situ Mining Research, Proceedings, Bureau of Mines Technology Transfer Scnuner,1981.
正火工艺
[2]邹佩麟.溶浸采矿[M].原子能出版社,1990.
[3]М.В.舒米林等著,夏同庆,白风周译.地浸铀矿床勘探.核工业203研究所,1992.
[4]阙为民,王海峰,田时丰等.我国地浸采铀研究现状与发展.铀矿冶,2005,24(3):113-117.
[5]赵翰卿.储层非均质性体系砂体内部建筑结构和流动单元研究思路探讨[J].大庆石油地质与开发,2002,21(6):16-19.
王宝连
[6]赵希刚,吴汉宁,柏冠军等.砂岩型铀矿床含矿层中隔层、夹层物性特征识别[J].铀矿地质,2006,22(1):44-49.
[7]史维浚,孙占学.应用水文地球化学[M].北京:原子能出版社,2005.44- 46.
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