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天然鈾是國(guó)家戰(zhàn)略性資源，被稱為核工業(yè)發(fā)展的“糧食”。近日，由中核集團(tuán)主辦的“大國(guó)底氣從核來(lái) 重走核工業(yè)路”媒體行活動(dòng)，聚焦核工業(yè)的前端產(chǎn)業(yè)——鈾礦采冶，從提煉出第一塊鈾錠的中核礦業(yè)科技到“中國(guó)核工業(yè)第一功勛鈾礦”711礦，再到目前我國(guó)天然鈾資源開(kāi)發(fā)的主力軍中核內(nèi)蒙古礦業(yè)，沿著我國(guó)鈾礦采冶的發(fā)展足跡實(shí)地探訪，切身感受我國(guó)鈾礦采冶的跨越式發(fā)展。

關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)歷史性突破 我國(guó)鈾礦采冶進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列

目前，我國(guó)鈾礦采冶技術(shù)已歷經(jīng)四代更迭。20世紀(jì)六七十年代，我國(guó)采用第一代、二代井下開(kāi)采的傳統(tǒng)采鈾方法，從地面向下深挖幾百米打開(kāi)礦層，將礦石從地下挖出運(yùn)到地表，再采取物理化學(xué)手段從中提取鈾。被稱為“中國(guó)核工業(yè)第一功勛鈾礦”的711礦正是用這樣的方法為我國(guó)“兩彈一艇”提供鈾原料。

我國(guó)鈾資源呈現(xiàn)小、散、貧的特點(diǎn)，即礦床規(guī)模小，礦體分散，礦石品位低，且成礦地質(zhì)條件復(fù)雜、礦體開(kāi)采難度大。鈾資源供應(yīng)事關(guān)國(guó)家安全，如何筑牢核工業(yè)基石？

20世紀(jì)80年代，我國(guó)開(kāi)始探索“地浸技術(shù)”。地浸采鈾是在礦床天然產(chǎn)狀條件下，通過(guò)從地表鉆進(jìn)至礦層的注入井將配制好的浸出劑注入礦層，與礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，選擇性溶解礦石中的鈾，經(jīng)抽出井將含鈾溶液抽至地表，而不使礦石產(chǎn)生位移的集“采、選、治”于一體的新型鈾礦開(kāi)采方法。

地浸采鈾原理

“當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)并沒(méi)有地浸技術(shù)，國(guó)外只有蘇聯(lián)和美國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家開(kāi)展了研究工作，由于國(guó)外技術(shù)封鎖，中國(guó)發(fā)展地浸采鈾技術(shù)，必須完全依靠自己，一切都是從零開(kāi)始的。”中核內(nèi)蒙古礦業(yè)負(fù)責(zé)人陽(yáng)奕漢講到，從沒(méi)有資金、技術(shù)、人員到如今國(guó)際領(lǐng)先，歷經(jīng)40年的艱苦奮斗、技術(shù)攻關(guān)，我國(guó)在地浸采鈾技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有、從弱到強(qiáng)、從落后到領(lǐng)先的跨越式發(fā)展。

以CO2+O2原地浸出采鈾工藝為標(biāo)志的第三代采鈾技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的鈾礦開(kāi)采模式，一舉盤活了我國(guó)數(shù)十萬(wàn)噸砂巖鈾資源，打開(kāi)了建設(shè)綠色和現(xiàn)代鈾礦山的通道。新疆、內(nèi)蒙古等地多個(gè)大型、超大型低品位砂巖鈾礦床，曾被認(rèn)為是無(wú)法開(kāi)采的“呆礦”，如今卻成為國(guó)內(nèi)天然鈾供應(yīng)的主力軍。

目前，我國(guó)已構(gòu)建起全球領(lǐng)先的天然鈾技術(shù)開(kāi)發(fā)體系，成為全球第二個(gè)掌握CO2+O2地浸技術(shù)的國(guó)家，地浸采鈾產(chǎn)量占全國(guó)天然鈾總產(chǎn)量90%以上，實(shí)現(xiàn)了從低品質(zhì)資源到高價(jià)值儲(chǔ)量、從儲(chǔ)量到產(chǎn)量、鈾礦山產(chǎn)能由百噸級(jí)到千噸級(jí)的重大跨越。

“千里之外 一鍵采鈾 一屏掌控” 智慧礦山構(gòu)建新質(zhì)生產(chǎn)力

走進(jìn)通遼鈾業(yè)錢家店礦，無(wú)人化值守的信息中心，記者看到，大屏幕上各種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化。此時(shí)，遠(yuǎn)在一千多公里之外的呼和浩特，中核內(nèi)蒙古礦業(yè)數(shù)字化地浸遠(yuǎn)程控制中心，工作人員正輕點(diǎn)鼠標(biāo)，遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)錢家店等各礦的生產(chǎn)運(yùn)行情況。

國(guó)內(nèi)首個(gè)數(shù)字化地浸遠(yuǎn)程控制中心

近些年來(lái)，作為國(guó)家天然鈾戰(zhàn)略資源保障的主力軍，中國(guó)鈾資源規(guī)模化、集約化、智能化開(kāi)發(fā)的先行者，中核內(nèi)蒙古礦業(yè)積極進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，探索智慧礦山建設(shè)新范式，突破了地浸采鈾實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示與分析數(shù)據(jù)可視化關(guān)鍵技術(shù)，建立了國(guó)內(nèi)首個(gè)地浸鈾礦山大數(shù)據(jù)智能分析中心、數(shù)字化地浸遠(yuǎn)程控制中心，為地浸鈾礦山構(gòu)筑了神經(jīng)中樞和智慧大腦，成功實(shí)現(xiàn)“千里之外 一鍵采鈾 一屏掌控”。

國(guó)內(nèi)首個(gè)地浸采鈾大數(shù)據(jù)智能分析中心

礦山建設(shè)階段是礦山整個(gè)生命周期中投入最大、最核心的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，“數(shù)字建井”是為礦山全生命周期賦予“DNA”。中核礦業(yè)科技青年技術(shù)骨干李召坤以更加通俗的方式介紹了“數(shù)字建井”的技術(shù)原理，“就是將礦床從地下幾百米的深度‘搬進(jìn)’電腦里，通過(guò)電腦等比例復(fù)原模擬，設(shè)計(jì)不同的開(kāi)采方案，最終選擇最為精準(zhǔn)、成本更低、效果更好的方案實(shí)施開(kāi)采”。2022年，中核內(nèi)蒙古礦業(yè)首次將數(shù)字建模工作融入到地浸礦山的工程建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)了“數(shù)據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)來(lái)，再回到現(xiàn)場(chǎng)去指導(dǎo)實(shí)踐”的流程閉環(huán)，大幅提高了地浸礦山建設(shè)質(zhì)量和精準(zhǔn)度，奠定了新一代地浸數(shù)字采鈾的技術(shù)體系基礎(chǔ)。

地浸采鈾“數(shù)字建井”技術(shù)對(duì)浸出效率提升有著決定性作用。與傳統(tǒng)工藝相比，鈾浸出效率可提升1倍以上。目前，國(guó)內(nèi)在建最大地浸礦山投產(chǎn)后，可實(shí)現(xiàn)年降本4000萬(wàn)元以上，降本增效效益顯著。

錢家店礦區(qū)的無(wú)人機(jī)智能巡檢，僅用短短幾分鐘就能完成對(duì)100多口工藝井的巡檢。正在運(yùn)行的水冶車間，聽(tīng)不到任何噪音，也看不到巡檢作業(yè)人員。通遼鈾業(yè)副總經(jīng)理湯慶四解釋，“沒(méi)有聲音并不意味著設(shè)備停運(yùn)，是先進(jìn)的工藝、設(shè)備和智能化生產(chǎn)營(yíng)造出了‘假象’”。

科技創(chuàng)新和數(shù)字化變革催生新的發(fā)展動(dòng)能，構(gòu)建新質(zhì)生產(chǎn)力，推動(dòng)鈾礦采冶由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，使我國(guó)鈾礦人均產(chǎn)能提升10倍以上，實(shí)現(xiàn)了從“百人一噸礦”向“一人多噸礦”的跨越式發(fā)展，為我國(guó)天然鈾產(chǎn)能和核工業(yè)安全提供強(qiáng)有力支撐。

“有礦不見(jiàn)礦 采礦不見(jiàn)形” 綠色礦山助力低碳高質(zhì)量發(fā)展

錢家店鈾礦中心廠房以北不遠(yuǎn)處，是占地1000多畝的井場(chǎng)。然而，一眼望去，耕地齊整、草地油綠、牛羊成群，絲毫不見(jiàn)傳統(tǒng)礦山開(kāi)采的影子，沒(méi)有機(jī)器轟鳴，沒(méi)有尾礦廢渣，僅玉米地和草地里錯(cuò)落排布著一些藍(lán)色、綠色、黃色的小方格，這一派綠色和諧的景象顛覆了人們以往對(duì)于礦山開(kāi)采的認(rèn)知。

“這些小方格就是采礦所用的抽注井”，錢家店礦區(qū)經(jīng)理李喜龍介紹，與開(kāi)山挖礦的傳統(tǒng)采礦方式相比，CO2+O2地浸采礦技術(shù)無(wú)需將礦石提升到地表處理，更不會(huì)產(chǎn)生尾礦和廢石，避免破壞地貌和污染環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠化全覆蓋的花園式礦山建設(shè)。

“我們采用的是熄燈工廠的綠色管理形式，應(yīng)用光導(dǎo)照明技術(shù)，沒(méi)有能耗，節(jié)能又環(huán)保。”錢家店礦不僅在工藝和設(shè)備設(shè)施上低碳環(huán)保，且生產(chǎn)效益非常高，湯慶四介紹，其吸附、淋洗、沉淀效率均達(dá)99%，遠(yuǎn)高于一般百分之七八十的加工效率。

在我國(guó)砂巖型鈾礦中，鈾資源含量在萬(wàn)分之一以上才能稱為礦，錢家店礦的鈾資源含量?jī)H為萬(wàn)分之二。相比國(guó)際上鈾資源含量一般達(dá)千分之幾甚至百分之幾的鈾礦床，錢家店鈾礦的先天條件可謂相差甚遠(yuǎn)，曾被國(guó)外專家認(rèn)為是不可能開(kāi)采的一座礦。“錢家店鈾礦是全國(guó)品位最差的鈾礦，但創(chuàng)造出了最好效益。”已從事鈾礦采冶多年的湯慶四對(duì)我國(guó)鈾礦冶技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展有著切身體會(huì)，談及錢家店礦的綠色發(fā)展模式，他由衷地自豪。

錢家店礦是我國(guó)首座自主研發(fā)建設(shè)的環(huán)境友好型地浸鈾礦山，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)實(shí)現(xiàn)采用CO2+O2原地浸出采鈾工藝工業(yè)化生產(chǎn)的地浸采鈾礦山，為我國(guó)綠色鈾礦山建設(shè)積累了豐富的管理和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

從風(fēng)餐露宿到回歸城市 鈾礦冶人充盈幸福感獲得感

鈾礦山一般地處偏遠(yuǎn)，工作環(huán)境惡劣、條件艱苦。陽(yáng)奕漢從事鈾礦采冶30余年，見(jiàn)證了鈾礦冶人從風(fēng)餐露宿到回歸城市的歷程。

2021年，李召坤帶隊(duì)前往內(nèi)蒙古巴潤(rùn)礦區(qū)進(jìn)行“數(shù)字建井”項(xiàng)目攻關(guān)。“礦區(qū)方圓幾十公里，基本上沒(méi)有人，剛?cè)サ臅r(shí)候沒(méi)有手機(jī)信號(hào)，這對(duì)我們年輕人來(lái)說(shuō)是非常折磨的一件事。”談及野外的工作環(huán)境，李召坤仍印象深刻。

采鈾技術(shù)的創(chuàng)新突破和數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，不僅提升了鈾礦冶的生產(chǎn)質(zhì)效，降低了生產(chǎn)成本，更讓鈾礦冶職工從戈壁、草原、大漠回歸到城市。中核內(nèi)蒙古礦業(yè)副總經(jīng)理張勇坦言，“這種革命性變化，打破了人跟礦走、風(fēng)餐露宿的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，在改善鈾礦冶人生產(chǎn)生活環(huán)境的同時(shí)，大大增加了他們的幸福感和獲得感，也讓采鈾一線真正留得住人。”

近年來(lái)，中核礦業(yè)科技、中核內(nèi)蒙古礦業(yè)等鈾礦冶科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)，建立“小核心、大協(xié)作”的科研生產(chǎn)利益聯(lián)結(jié)平臺(tái)，通過(guò)科研生產(chǎn)一體化激勵(lì)機(jī)制，更好地激發(fā)科研人員積極性主動(dòng)性，培養(yǎng)了一批地浸工程技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍人才，為我國(guó)鈾礦采冶筑牢人才基礎(chǔ)。

從“功勛鈾礦”到“核電糧倉(cāng)”，在60余年的發(fā)展歷程中，中國(guó)鈾礦采冶已建立完整的科技研發(fā)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、人才隊(duì)伍體系，擁有露天開(kāi)采、地下開(kāi)采、攪拌浸出、地表堆浸、原地爆破浸出、原地浸出等全套的鈾礦采冶生產(chǎn)技術(shù)，并逐步完善了以“國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)、海外開(kāi)發(fā)、國(guó)際貿(mào)易、戰(zhàn)略儲(chǔ)備”相互依托、靈活調(diào)節(jié)、穩(wěn)定可靠的“四位一體”的天然鈾供應(yīng)保障體系。目前，我國(guó)鈾礦采冶正以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，錨定中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的戰(zhàn)略目標(biāo)，推動(dòng)第四代鈾礦采冶技術(shù)跨越式發(fā)展和中國(guó)北方新鈾礦大基地高質(zhì)量建設(shè)，進(jìn)一步筑牢我國(guó)核工業(yè)基石。