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我國鈾礦冶廢物的利用與有用資源的回收

文檔作者：潘英杰，薛建新，陳仲秋文檔來源：中核集團地礦事業部		點擊數：	更新時間： 2022年12月31日
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第31卷 第1期
2012年2月
鈾 礦 冶
URANIUM M INING AND M ETALLU RGY
VoI_31 No．1
Feb．2012
我國鈾礦冶廢物的利用與有用資源的回收
潘英杰，薛建新，陳仲秋
(中核集團地礦事業部，北京100013)
摘要：概述了鈾礦冶系統礦井水中鈾回收、水冶廢水復用，污染廢舊鋼鐵熔煉去污再利用，廢石、尾礦回填利
用，以及伴生鈾礦綜合回收利用等方面的實踐。
關鍵詞：鈾礦冶；廢物；回收；利用
中圖分類號：X 753 文獻標志碼：A 文章編號：1000—8063(2012)01—0040—06
鈾礦開采和加工過程產生大量含鈾、鐳等天
然放射性核素的廢物，如果處置不當，將會對環境
造成一定的潛在輻射危害。為了保護環境生態良
性循環，促進鈾礦冶工業的發展，必須貫徹循環經
濟的“廢物減量化、廢物再利用、廢物處理和管理”
戰略方針。在鈾礦冶生產發展中要千方百計從源
頭采取措施，最大限度地減少采、選、冶生產過程
的三廢產生量，加強廢物的處理和處置，回收廢物
中的鈾，提高廢物的循環利用率。筆者根據鈾礦
冶系統礦井水中鈾回收、水冶廢水復用，污染廢舊
鋼鐵熔煉去污再利用，廢石、尾礦回填利用，以及
伴生鈾礦綜合回收利用等實踐活動，對我國鈾礦
冶廢物的利用與有用資源的回收予以論述。
1 我國鈾礦冶廢物的特點及產生率
1．1 我國鈾礦冶廢物的特點[1
1)分布與影響范圍廣。我國鈾礦山和水冶廠
分布在全國14個省區3O多個地縣，其廢石場和
尾礦庫等固體廢物堆存場地約180處。約有
82 9／6的廢石、92．4 的尾礦分布在人煙稠密的湘、
贛、粵地區。這些地區人口密度較大，可達200～
400人／km ；氣溫高，年平均氣溫可達14~20℃ ；
雨量充沛，平均年降雨量可達1 200～2 000 mm。
這些地區一些廠礦企業與村莊或農田相隔不遠，
它們的生產活動、產生的鈾礦冶廢物與當地百姓
和生態環境關系密切。我國少數鈾礦企業地處人
煙稀少、干旱少雨的地區，但是風沙大，社會民族
關系復雜。所以我國鈾礦冶企業的廢物處置工作
具有牽扯地區多，影響范圍廣的特點。
2)鈾廢石、尾礦及廢水中的放射性核素含量
高，對公眾的劑量貢獻大。鈾廢石、尾礦及廢水中
的放射性核素含量可比本底高243個數量級，詳
見表1。
表1 鈾廢石、尾礦及廢水中放射性核素含量
①廢水中 Ra 210Po、Σa、 。。Th的單位為Bq／L，U的單位為mg／L。
收稿日期：2011—05—05
作者簡介：潘英杰(1940一)，男，黑龍江哈爾濱人，研究員級高級工程師，長期從事輻射防護、環境保護、安全管理工作。
第1期 潘英杰，等：我國鈾礦冶廢物的利用與有用資源的回收 41
由于鈾礦冶三廢對環境的影響，造成鈾礦冶
系統對公眾集體劑量的貢獻最大，約占整個核燃
料循環系統對公眾集體劑量貢獻的93 ，其中鈾
廢石、尾礦對公眾的集體劑量的貢獻又占鈾礦冶
總貢獻的80 。
3)鈾礦冶廢物潛在輻射危害時間長。鈾廢石
中的鈾及鈾系全部衰變子體；鈾尾礦中鈾系全部
衰變子體和水冶后殘余的鈾，幾乎99 以上的
。∞Th及 Ra都集中在尾礦中。
鈾廢石、尾礦中的母體核素半衰期都相當長，
如 聃U為4．47×10。a 230Th為7．7×10 a 226 Ra
為1 602 a。它們將不時衰變釋放氡及短壽命氡
子體RaA、RaB、RaC、RaC 、RaCu，以及長壽命
。Pb x 210Bi 210Po。這些核素對環境構成長期的
潛在輻射危害。
4)放射性危害與非放射性危害同時并存。在
鈾礦冶三廢中除了存在大量放射性核素的危害
外，還存在大量非放射性有害物質的危害，如廢
水、廢渣中含有錳、鐵、氟、氯、硫酸根、硝酸根等有
害物質，見表2。它們隨著廢水、廢渣的流失和擴
散，將對環境造成一定的污染，有時非放射性污染
危害更為突出。如有的礦坑廢水和廢石中鎘含量
很高，造成農田鎘污染超過相應的衛生標準。
表2 鈾廢石、尾礦及廢水中化學有害物質量分數 ％
注：廢石中S0i一的質量分數為2．48 。
5)受自然和社會影響因素多。由于鈾礦冶廢
物量龐大，不能用處理高放射性廢物的方法進行
固化隔離處置，只能采取就地整形覆蓋，進行隔離
和穩定化的處置。在江南受雨水淋浸和沖刷嚴
重，且人煙稠密，農田池塘多，因此治理要求嚴格，
標準高。在西北干旱地區，風沙大，暴雨山洪襲擊
嚴重，因此對覆蓋層和穩定化要求程度高。由于
所處地區自然和社會的因素十分復雜，所以環境
治理方案的確定必須因地制宜。
此外，鈾礦冶退役治理工程受自然因素(暴
雨、山洪、地震、風蝕? ?)破壞和影響嚴重，鈾礦
冶廢物儲存設施的攔渣墻或壩，以及廢石場、尾礦
庫的覆蓋土植被工程，往往還會受到野生動物和
家畜的破壞。同時，這些工程還可能受到人為侵
擾活動等，給廢物的長期穩固管理帶來較大難度。
1．2 鈾礦冶廢物產生率
鈾礦開采、選冶加工和純化過程產生數量龐
大的含鈾、鐳等放射性核素的廢水、廢渣(廢石、尾
礦)，以及被污染的廢舊鋼鐵金屬等廢物。鈾礦開
采、選冶加工各類型工藝過程的廢物產生率相差很
大，詳見表3。鈾純化過程廢物的產生率見表4。
表3 鈾礦開采、選冶加工各類型工藝過程每t礦石產生的廢物量
42 鈾礦 冶 第31卷
表4 鈾純化工藝過程每t鈾產生的廢物量t
由于鈾礦冶廢物產生率高，加上具有上述諸
多特點，因此必須加大對廢物的處理和處置力度，
采取多途徑、多渠道的綜合循環與利用措施，處理
和解決好鈾礦冶廢物對環境的影響。
2 我國鈾礦冶廢物的再利用與有用資源
的回收
鈾礦冶系統數年來根據廢物的實際情況，采
取一切措施對廢物(廢水、廢石和尾礦、廢鋼鐵等)
加以回收和利用，最大限度使廢物減量化和達標
排放，減少對環境的污染。在從礦井外排水中回
收鈾和減少外排水中鈾濃度，礦井水及工藝廢水
的復用，污染廢舊鋼鐵熔煉去污再利用，廢石、尾
礦回填采空區的利用，以及鈾共生、伴生礦資源的
綜合回收提煉等方面都進行了大量實踐。
2．1 礦井水中鈾的回收和水冶工藝廢水處理
2．1．1 礦井水中鈾的回收
1)礦井水中鈾的回收工藝。由于礦井水排放
量龐大，且含有一定量的鈾，對環境造成一定污
染，所以從環境保護角度出發，所有的鈾礦山都對
礦井水進行了鈾回收處理。處理方法主要是離子
交換法(固定床、移動床2種)，其鈾的回收率約為
8O 9，6～90 。此外，還對礦井水中的鐳進行處理，
通常多采用氯化鋇、活化鋸末或軟錳礦等法除鐳，
除鐳效率在7O 左右。
2)礦井水中鈾的回收效果及成本分析。由于
礦井水中鈾質量濃度不高，一般在1～3 mg／L，鈾
礦山廢水除鈾一般采用離子交換法，離子交換又
分成固定床、移動床2種。吸附處理后尾液中鈾
質量濃度為0．1～ 0．3 mg／L，除鈾效率可達
90 。該方法具有吸附容量大、樹脂易再生、價格
便宜、容易管理等優點。
從礦井水中回收鈾的總成本應包括各種化工
原材料消耗、人工費、設備費、電耗、管理及其他費
用。由于各單位情況千差萬別，礦井水中鈾的回
收全成本一般每t鈾為79．3～158萬元。
2．1．2 水冶廢水處理
鈾水冶工藝廢水經石灰乳(Ca(OH) )中和
處理后排人尾礦庫進行沉淀除鈾，水冶工藝廢水
除鐳(尾礦壩前處理或壩后處理)多采用氯化鋇、
硫酸鋇或軟錳礦等方法，一般來說，總除鈾、鐳效
率為60 oA～8O％ 。
近些年來，一些企業從主工藝著手，從源頭上
采取措施，減少廢水的產生。如有的礦山不斷改
革工藝，利用萃余水返回配制浸出劑，沉淀母液冷
凍除Na SO 后，返回制備反萃取劑，生產廢水排
放量逐步降低，使工藝廢水接近零排放。從源頭
上采取措施不僅優化了生產工藝，減少了化工原
材料的消耗，降低了生產成本，提高了鈾回收率，
同時還回收一定量的副產品，為企業增加了一定
經濟效益[2]。對鈾水冶廢水還采取槽式排放的措
施，嚴格控制廢水的超標排放，進一步確保了礦區
周圍環境的安全和公眾的身體健康，
2．2 礦井水復用及水冶工藝廢水的循環使用
本著節約水資源和減少廢水排放量的原則，
各礦山加強對廢水處理的分類管理，千方百計提
高礦井水和水冶廢水的復用率，最大限度減少放
射性廢水處理量和外排量。
2．2．1 礦井水復用
盡可能用礦井水配制堆浸淋浸液，最大限度
減少礦井水的處理量和外排量。由于各礦山水文
地質條件、礦井涌水量以及生產工藝狀況不同，所
以礦井水的復用率差異很大，一般在lO ～9O％
之間，有的礦山可達到100 ，如內蒙古某鈾礦。
目前新建鈾礦山，因受地區自然條件的限制沒有
稀釋能力，又不準許排放，不少礦山設計的礦井水
復用率基本都達到95 以上，對余下的極少量廢
水進行蒸發處理。
2．2．2 堆浸、原地浸出廢水的復用
鈾礦堆浸工藝廢水的返回和復用率較高，一
般可達7O 9／6～9O 9／6；原地浸出礦山抽出的浸出液
經過鈾回收處理后的尾液中鈾質量濃度在3
mg／L左右，工藝過程將100％尾液用于配制浸出
劑再注入地浸采區：所以，堆浸、原地浸出廢水的
外排量很少，大大減少了廢水對環境的污染。
2．2．3 水冶工藝廢水循環再利用
盡可能利用水冶工藝的萃余水、吸附尾液代
第1期 潘英杰，等：我國鈾礦冶廢物的利用與有用資源的回收 43
替新水配制淋浸液，沉淀母液在萃取流程中可用
來配制反萃取液，從而達到循環利用和少利用新
鮮水的目的。其循環利用率大約在70 左右。
鈾純化過程產生的廢水量較少，生產1 t鈾，
將產生3～lO t廢水，基本做到了全部達標排放。
2．3 鈾廢石和尾礦的處置與利用
2．3．1 鈾廢石的處置和利用
1)要千方百計考慮利用廢石作充填料，回填
至井下采空區，這樣既可解決礦井采空區的充填
料問題，又減少了地面的堆存量，對環境保護十分
有利。各單位的廢石回填率因采礦方法不同而差
異較大，大致為2O ～8O 。最新設計的充填采
礦法，廢石的回填率可達到6O ～9O％ 。
2)在鈾礦山內部，盡可能利用廢石來建造廢
石場的擋渣墻、尾礦庫的壩基及礦山工業廠房的
基礎等，其利用率一般在20 左右。
2．3．2 鈾尾礦的處置和利用
曾對水冶尾礦的處置問題進行過再利用的研
究，如曾在某鈾廠將尾礦漿進行濃縮，當尾礦固體
質量分數達到40％～60 時，尾礦的性質發生很
大變化，即形成集體均勻沉降，而不會形成溝流，大
大提高了尾礦堆的安全穩定性，同時可減少尾礦漿
體1／4以上L3]，較大地改善了環境狀況。此外，還
進行過利用尾礦砂作充填料回填到井下采空區的
試驗研究，如廣東、江西、浙江的3個鈾礦山都進
行過類似試驗，取得一定進展；但由于鈾尾礦(渣)
氡析出率較高，所以將鈾尾礦用作充填料回填到
礦井時，應充分注意對礦井大氣中氡的防護問題。
2．4 鈾共生和伴生礦的綜合回收利用
目前我國掌握的鈾礦資源，約有39 9／6的礦床
是共生或伴生有其他礦物元素的，其中火山巖型
鈾礦床(約占全國鈾資源的2O )伴生元素種類
較多，尤其是鈾鉬礦、鈾鉬釩礦和鈾磷礦等占的比
例較大。已探明保有儲量在500 t以上的硬巖鈾
礦床中，鈾鉬共生礦床有數十個之多。此外，鈾
銅、鈾砷、鈾汞、鈾煤等共生或伴生的礦也很多。
為了回收有用的資源，必須對鈾共生或伴生
礦進行綜合回收。在鈾銅礦、含鈾煤礦的綜合回
收利用方面曾進行過有效的實踐：在湖南水口山
銅礦提煉銅時也回收了鈾；貴州某鈾廠在處理鈾
鉬錸礦時，既回收鈾又回收錸和鉬，產品為錸酸
鉀、鉬酸銨；新疆某鈾廠對含鈾煤礦的綜合利用，
先是將含鈾褐煤進行燃燒，利用煤燃燒的熱能發
電，然后將爐渣、飛(煙)灰收集起來(99．8 過濾
效率)，將收集起來的灰、渣作為原料進行水冶回
收鈾[4]。近年來礦冶系統在新開鈾礦冶工程項目
中開展一系列綜合回收利用：河北某鈾礦460礦
床鈾鉬礦綜合利用工程，鈾礦物主要以獨立、吸附
和包裹的形式存在的鈾鉬氧化物和鈾酰鉬酸鹽礦
物，對鈾品位為0．129 9／6、鉬品位為0．383 的礦
石經過復雜的水冶工藝，分別制得鈾化學濃縮物
(鈾質量分數為60 )和鉬酸銨(鉬質量分數為
4O )產品；內蒙古某含鉬和礬鈾礦的綜合利用工
程，對鈾品位為0．131 、鉬品位為0．126％、釩品
位為0．127 的礦石經過復雜的水冶分選工藝，
分別制得鈾化學濃縮物(鈾質量分數為60 )、鉬
酸鈉(鉬質量分數為39．3 )和偏釩酸鈉(釩質量
分數為41 )產品。
此外，還有遼寧某硼鐵鈾共生礦的綜合利用
工程。該礦是大型硼鐵礦床，其中鐵的品位達
3O ，硼的品位為7 ，鈾的品位為0．03 9／6；礦山規
模相當大，礦石中硼儲量約占全國硼總量的58 ，
雖然鈾的品位不高，但總量大，所以鈾的產量也相
當高：因此，該工程的綜合利用價值相當可觀。
2．5 污染廢舊鋼鐵熔煉去污及利用
2．5．1 熔煉去污處理效果分析
熔煉去污可以基本消除污染金屬的鈾鐳等放
射性核素，鈾鐳等放射性核素大量集中在鋼渣中。
熔煉去污后各種樣品的表面污染和核素含量遠低
于相關標準，其去污效率可達99％ ，見表5_5]。
表5 熔煉去污匯總表
44 鈾礦 冶 第3l卷
2．5．2 鋼鐵熔煉去污處理的累計量及經濟效益
據不完全統計，鈾礦冶廢舊金屬熔煉去污中
心在1998年以前共回收廢舊污染鋼鐵近8 000
t，1998-2005年共回收約8 236 t。熔煉去污后
的成品鋼鐵可100 全部應用在鈾礦冶企業內
部，如制造老虎口、震動篩、球磨機及鏟運機的固
定和活動件、產品桶、高放固化廢物桶、礦車、水冶
設備等。根據預測每年將有上千噸的污染廢舊鋼
鐵、金屬產生，熔煉去污回收金屬的利用價值和經
濟價值相當可觀，其意義非常重大。
3 我國鈾礦冶廢物再利用的前景及展望
我國鈾礦冶系統廢物循環再利用的前景非常
廣闊，無論是從礦坑水中回收鈾，污染廢舊鋼鐵金
屬熔煉去污后再利用，廢石、尾礦回填利用，還是
鈾伴生礦的綜合利用，都是大有可為的。我國鈾
礦冶廢物再利用工程的實施，不僅可以大大提高
寶貴的一次性礦產資源利用率，而且還極大地消
除環境污染，大大改善人類生存的環境質量狀況。
1)強化鈾礦冶廢水的復用率。進一步加強鈾
礦冶工業廢水的復用率，使廢水排放濃度和排放
量達到最小化；開展水冶工藝廢液零排放的研究
和實踐，要求實現廢水100 達標排放。
2)進一步從廢水中回收鈾。據不完全統計，
鈾礦冶系統每天產生礦井廢水約1．2萬t，如按鈾
質量濃度3 mg／L計算，每天全礦冶系統將回收
10 t鈾，此舉不僅回收了鈾，還降低了廢水中鈾質
量濃度，可以較好地改善環境，同時還可以取得一
定的經濟效益。地浸鈾礦山尾液的鈾質量濃度目
前為3 mg／L，今后應進行技術經濟比較，進一步
降低尾液鈾質量濃度，提高鈾的回收率。
3)大力研發無廢、少廢的新工藝、新技術。根
據環保、生態、復墾要求，大力提倡無廢和少廢的
工藝，以及盡可能采用不破壞或少破壞環境的生
產工藝。進一步加大廢石回填井下工藝的研究和
實踐，此外還應著重開展鈾尾礦(尾渣)回填技術
的研究，盡可能消除和減少固體廢物(廢石、尾礦)
壓占土地、農田，及其對環境大氣、水體、土壤的污
染，從根本上解決環境生態問題。
4)大力回收、利用污染鋼鐵和金屬。據不完
全統計，鈾礦冶系統陸續產生廢舊污染鋼鐵將達
數萬噸，如能進一步降低熔煉后金屬中放射性核
素含量，不斷擴大應用范圍，將使有限的金屬資源
回歸社會，為社會服務。
5)進一步做好鈾共、伴生礦的綜合利用工作。
由于鈾共、伴生礦在我國所占的比例相當大
(39 )，所以要加大對鈾共、伴生礦的綜合利用。
除了提高鈾的回收率外，還應千方百計開發和利
用國內稀有金屬鉬、釩等金屬。為此，應加快開展
鈾共、伴生礦物利用研究的步伐。
4 結束語
大力開展對放射性廢物的處理和回收技術的
研究，提高廢物循環利用率，促進鈾礦冶工業可持
續發展，為早日實現“綠色鈾礦山”積極創造條件。
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Recycling of wastes from uranium m ining and metallurgy and
recovery of useful resources in China
PAN Ying—jie，XUE Jian—xin，CHEN Zhong—qiu
(Department of China Geology and Mining，CNNC，Beijing 100013，China)
Abstract：Recycling of wastes from uranium mining and metallurgy in China and recovery of useful re—
sources are summarized from the aspects such as recovery of uranium from mine water，reusing of
waste water，decontaminating and recycling of radioactivity contaminated metal，backfill of gangues
and tailings，and comprehensive recovery and utilization of associated uranium deposits．
Key words：uranium mining and metallurgy；waste；recovery；utilization
已 s 習 年s 習 習 刁 $ 習 e
2011年每周U O8現貨價格
據uxC(The Ux Consulting Company，LLC)在其網站(www．UXC．corn)上公布的數據，2011年，
U。O。現貨價格年初高，年末低。1月，U。O。現貨價格延續了2010年年底的上漲態勢，最高達到73．00
美元／磅；之后緩慢下降，到8月，U。O 現貨價格最低為49．O0美元／磅。上半年，每周U。O。現貨價格
在54．25～73．OO美元／磅之間波動；而下半年，每周U。O 現貨價格多數在52．O0美元左右。2011年每
周U。O 現貨價格見表1。
表1 2011年每周U，o 現貨價格 美元／磅
(陳隆玉供稿)

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