主攻北方砂岩型铀矿的决策过程和历史经验启示.pdf

第 40 卷 第 3 期2024年 5月Uranium Geology铀矿地质Vol.40 No.3May2024主攻北方砂岩型铀矿的决策过程和历史经验启示张金带（中国核工业地质局，北京 100013）1 决策背景1.1 铀资源背景中国早期铀矿勘查就发现了一批砂岩型铀矿。新疆伊犁盆地南缘在 20 世纪 50、60 年代五一九队勘查 510（蒙其库尔）、511（扎基斯坦）和 512（库捷尔太）矿床煤岩型铀矿时，曾在中下侏罗统水西沟群煤层之间的疏松砂岩层发现了砂岩型铀矿，由于品位低于最低工业品位指标，当时还没有地浸采铀技术，没有继续勘查，但保留了详细的地质资料。其他除了云南腾冲龙川江、黑龙江宁安 501 等地区的矿床有一些疏松砂岩中的铀矿，大多是致密型的砂岩型铀矿，如衡阳盆地、四川盆地北部等地区。1.2 国内地浸采铀试验取得重要进展国际上，苏联、美国在 20 世纪 50 年代初开始地浸采铀试验，70年代初期地浸采铀技术成功用于商业性采铀生产。我国地浸技术研究始于 1969 年12 月，二机部第六研究所（以下简称六所）王西文等人开始到湖南衡山、陕西陇县、江西白面石等地调研矿床地浸条件；19701972 年，在广东河源黄子洞（212）矿床中的砂砾岩型铀矿体开展地浸采铀探索性试验，施工 6 个钻孔，试验没有成功；19731977年停止地浸采铀研究项目，但仍有少数专业人员继续做国内外资料调研、地浸条件分析和原理研究等工作。19781981 年，六所选择宁安 501 矿床开展多种形式的地浸采铀试验，矿体埋藏浅，仅几米至 20余米，就在 101 地段西矿体挖一个直径为 3.12 m 圆状集液明沟，作为圆柱状试验矿柱，在其地表中心部位打注液孔；在 101 地段东矿体施工 6 个地浸钻孔；在 59 地段西矿体四周挖一集液巷道，在其地表中心部位打注液孔；但最终试验仍然未取得成功。从 1981 年 1 月到 1981 年 9 月，六所在云南腾冲381 矿床开展室内地浸条件试验获得成功；1985 年10月，381矿床首次获得酸法地浸采铀试验产品，填补了我国地浸采铀工艺技术的空白。但难以形成工业规模，后来仅设为一个地浸试验基地，一直维持在 310 tU/a的生产能力，2012年开始退役治理。1985 年，根据核工业部领导的要求，六所在云南的地浸采铀项目负责人王西文等到新疆伊犁调研 512 铀矿床地浸条件，1986 年把样品送到 381 地浸试验场完成室内条件试验，获得了很好的试验结果，酸法浸出率达到 80%以上。1987年 2月，由新疆矿冶局 731 矿与六所组成 34 人规模的地浸试验队，开展现场条件试验。到 1990 年上半年，试验证明512 矿 床 非 常 适 于 酸 法 地 浸 开 采，渗 透 系 数 为0.551.55 m/d，单孔抽液量达到 5 m3/h，抽出液铀含量可达到 2635 mg/L。1990年 8月，中国核工业总公司（以下简称中核总）领导提出地浸采铀重点应放在新疆，要加快新疆伊犁地区地浸采铀工业化步伐。1.3 铀矿地质形势20世纪 80年代，随着铀资源从保军为主转变为以保障中国核电发展为主，对其经济性提出了更高的要求。当时，我国运行的铀矿山主要是开采花岗岩型、火山岩型、碳硅泥岩型和煤岩型（含铀煤型）铀矿，经济性较差，一些矿山企业处于严重亏损状态，在国际上与中亚和美国的一批大型、超大型地浸砂岩型铀矿、加拿大和澳大利亚的不整合面（脉）型富铀矿相比，经济成本更是无法竞争。加上国内地勘队伍庞大臃肿，实际找矿投入出现锐减，铀矿勘查的重点和主攻方向的调整已经是大势所趋，迫在眉睫。1986 年 8 月，核工业部地质局在地勘局局长、总工程师会议上提出：“多找富矿、好矿、经济效益高的矿”。中国铀矿勘查史话（之九）张金带铀 矿 地 质第 40 卷2 决策经历2.1 考察苏联1989 年 11 月，应苏联原子能工业部的邀请，由中核总地质局（以下简称地质局）局长王陞学和狄永强、赵凤民、赵廷业、姚正凯组成的考察组到苏联进行考察，其中考察了外贝加尔地区世界最大的斯特列里措夫火山岩型铀矿山、乌兹别克斯坦中央克孜尔库姆地区的地浸砂岩型铀矿山。考察组印象最深的是地浸采矿，不仅是一种新的采铀工艺，解决了含矿层富水、岩石松散等常规开采方法无法克服的不利因素，使不能利用的矿石变为经济可采矿石，还使边界铀品位从 0.03%降到了 0.01%，导致铀资源量大幅度增加，出现一批万吨级、甚至数十万吨级的砂岩型铀矿床。考察组认为我国北方广泛发育中新生代盆地，应具有寻找地浸砂岩型铀矿床的巨大潜力，需要给予高度重视，回国后将有关情况向中核总副总经理陈肇博作了汇报和向广大地质人员做了传达。地质局开始筹划铀矿勘查部署的调整。2.2 提出主攻可地浸砂岩型和火山岩型铀矿，加快探索不整合脉型和黑色页岩型1990年 6月 11日，核工业西北地勘局在二一六大队召开新疆铀矿找矿研讨会，会前二一六大队组织蔡兰朋、何景田等专业人员全面整理了五一九队留下来的 511（扎基斯坦）和 512（库捷尔太）矿床资料。会议之后西北地勘局局长狄永强到伊犁盆地考察调研。6 月 20 日，西北地勘局地质处陈淑德处长在乌鲁木齐主持召开会议。地质局派副总工程师黄世杰参加了以上两个会议。会议决定主攻方向为寻找地浸砂岩型铀矿，以 512（库捷尔太）矿床为突破口，要求从 512（库捷尔太）入手，整理资料编制基础图件，初步估算储量，并要求 8月底之前拟订一个一年、三年、五年的计划。6月 27日狄永强在二一六大队再次召开会议部署工作。7 月 3 日西北地勘局副总工程师韩德仁在大队召开会议就技术工作又做了部署。1990年，西北地勘局部署二 八大队在二连盆地、测老庙盆地开展勘查工作，发现和落实了努和廷矿床。1990年 8月 21日至 27日，地质局在辽宁兴城召开找矿工作会议，提出“八五”期间铀矿地质工作的八字原则：“扩大、开辟、探索、落实”。其中“探索”是指“探索新类型、新地区和深部，集中力量探索额尔古纳、二连盆地、沽源-多伦、伊犁盆地等 4 片地区，主攻大型的火山岩型铀矿和可地浸的大型砂岩型铀矿，力争找到几个铀资源量万吨级以上的矿床。”提出：“二连、伊犁盆地的低品位大矿量的砂岩型铀矿，已显示出地浸的可能性和上万吨级的潜在资源。”会议首次提出“主攻两个类型”“可地浸”“低品位大矿量的砂岩型铀矿”等概念。1990年 9月下旬至 10月上旬，地质局派西北地勘局总工程师孙圭等 7 人访苏，考察乌兹别克卡兹库姆可地浸砂岩铀矿带，同时寻求与乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦专家开展寻找可地浸砂岩铀矿的技术合作。1991 年 4 月 8 日至 10 日，地质局在西安召开伊犁盆地砂岩型铀矿床勘查与科研工作协调会，对伊犁盆地砂岩型铀矿勘查作出部署，进一步提出“以库捷尔太-扎基斯坦地段为突破口”，开展整个盆地区域调查和评价，要求在“八五”（19911995年）期间提交适于地浸开采的铀储量 1万吨。1991 年，继续部署在伊犁盆地、二连盆地开展勘查工作，伊犁盆地 512矿床发现卷状矿体；二连盆地努和廷矿床达到超万吨级规模，但同时遇到含矿层泥质成分高、渗透性差、承压水不足等问题，对能否地浸的问题存在截然不同的意见。1991 年 3 月 19 日至 4 月 2 日，乌兹别克斯坦红色丘陵地质联合体和哈萨克斯坦沃尔科夫地质联合体组成代表团共 3 人访问西北地勘局，就双方技术合作签订意向书。同年 11月 1日至 22日，狄永强一行 5 人回访红色丘陵和沃尔科夫，就聘请其专家来中国工作签订意向书。1992 年乌方派 12 名专家到噶尔盆地和二连盆地工作，两个盆地各 6人；哈方派 4名专家到伊犁盆地工作。1992年，北方砂岩型铀矿的主要工作地区有伊犁、准噶尔、二连、巴音戈壁、陕甘宁、河西走廊等盆地。伊犁、二连取得重要进展，512矿床呈现地浸砂岩型铀矿的良好前景。1992 年 12 月 23 日至 26 日，地质局组织审查西北地勘局 1993年工作部署方案，期间二八大队总工程师张汝良曾提出过二连盆地马尼特坳陷工作思路：以伊和高勒 914 矿点为突破口，开辟新区找矿，“一年作准备，三年打基础，五年见成效，十年交大矿”。地质局因经费不足未能安排勘查工作。588张金带：主攻北方砂岩型铀矿的决策过程和历史经验启示第 3期1993年 4月 11日至 16日，地质局在南京召开工作会议，提出地质工作部署原则：“全局近期以主攻可地浸砂岩型和火山岩型铀矿为重点，以及加快探索不整合脉型和黑色页岩型。”“西北地勘局应主攻伊犁盆地、二连盆地，兼顾准噶尔盆地，逐渐扩大到其他中新生代盆地。”19901993 年，南方相山、下庄、鹿井、资源（苗儿山）等重点地区只安排了极少量铀矿勘查工作。2.3 提出主攻可溶浸的砂岩型铀矿和碎裂蚀变花岗岩型铀矿，兼顾火山岩型、花岗岩型铀矿1994 年 7 月 4 日，中核总召开溶浸采矿工作办公会议，作出了把铀矿地质工作重心转移到寻找可地浸砂岩铀矿上来的战略决策。1994 年 8 月 15 日至 20 日，中核总地质总局（以下简称地质总局）在包头召开全局溶浸工作会议，提出：“近期铀矿地质工作的总框架是：主攻一个重点，兼顾两种类型，做好三个储备，保证核电发展。主攻一个重点，就是要主攻经济可溶浸的砂岩型铀矿和碎裂蚀变花岗岩型铀矿；兼顾两种类型，就是要寻找既富又大的火山岩型、花岗岩型铀矿；做好三个储备，就是要做好人才的储备、技术的储备和资源的储备。”包头会议还提出：“根据上述指导思想和总体框架，近期的找矿重点地区是：北方，在加强伊犁、准噶尔、二连盆地找矿的同时，对其他砂岩盆地进行前期调研和成矿预测；南方，在做好可堆浸的碎裂蚀变花岗岩找矿的同时，加强工艺地质研究，对过去认为成本高的铀矿进行重新评价。”包头会议“会议纪要”概括为：“扩大伊犁，探索二连，评价可堆浸的碎裂蚀变花岗岩型铀矿，兼顾花岗岩型和火山岩型铀矿。”会议纪要强调：“会议作出了铀矿找矿工作重心向寻找可溶浸铀资源转移的战略决策。”这是地质总局首次正式确定铀矿地质工作重心转移的战略决策。包头会议结束后，地质总局张伟星局长安排局长助理王从周组织参会的业务处室人员（黄世杰等4人），详细调阅苏崩、努和廷矿床所有地质、水文抽水试验等资料，论证苏崩、努和廷的矿到底能不能地浸。工作组与西北地勘局业务部门的人员经过 3天的细致工作，最后结论是不能地浸，主要原因是地层相变复杂，非渗透含矿层占了 90%以上，缺承压水，提出应加强二连盆地带钻区调，继续寻找地浸砂岩型铀矿，并向局党组提交了书面意见。2.4 确定主攻北方可地浸的砂岩型铀矿的战略决策，全面实现铀矿勘查从南方到北方，从花岗岩型、火山岩型向可地浸砂岩型的战略转移1995年1月16日至20日，地质总局在北京召开工作会议，进一步提出：“完成地质工作战略重心的转移。”1996年 1月 22日至 27日，地质总局在北京召开工作会议，中核总常务副总经理陈肇博到会指出：“重点主攻方向就是可地浸的砂岩型铀矿。”“南方的很多矿要加强研究，但不放在继续找和扩大上，而是在经济研究上，或者说经济技术研究上。”会议明确：“八五 期间进行了地质找矿工作部署的重大调整，找矿重点逐步由以南方为主向北方转移，找矿类型由花岗岩型、火山岩型为主向经济可采可地浸砂岩型铀矿转移。”1996年，二一六大队完成了第一个地浸砂岩型铀矿床库捷尔太（512）矿床旋回的普查，资源量接近大型规模。同时，1995年新疆矿冶局在二一六大队提前提交的库捷尔太（512）矿床 3-13号线范围建成了第一个工业规模性质的试验生产线。地质勘查和地浸采铀都取得了突破性进展。2000年之后，中国核工业地质局一直坚持主攻北方砂岩型铀矿的找矿方针，同时，国家加大了对铀矿勘查的投入，20062020年确保每年有 5060万米的钻探工作量，中国北方沉积盆地陆续探明一大批大型、特大型甚至超大型规模的砂岩型铀矿床，为铀矿冶系统相继建设一批地浸采铀矿山提供了铀资源基地。与此同时，铀矿找矿的理论和技术得到了很大的创新和发展，形成了较为完善的理论技术体系和技术标准体系。3 经验和启示我国确定主攻北方可地浸砂岩型铀矿的战略决策从 1990 年开始，经历了提出“主攻可地浸砂岩型和火山岩型”、改为“主攻可溶浸的砂岩型和碎裂蚀变花岗岩型和兼顾花岗岩型和火山岩型”、再到“主攻一个类型”（即主攻可地浸砂岩型）的过程，到1996 年 1 月全面实现铀矿勘查从南方到北方，从花岗岩型、火山岩型向可地浸砂岩型的战略转移，南方的所谓“兼顾”基本停顿。10年之后，2006年才重新启动南方主要铀矿田新一轮勘查。影响上述决策过程的其中一个主要原因是勘查投入萎缩，整个铀矿地质系统年钻探工作量一降 589铀 矿 地 质第 40 卷再降，从 1986 年的 71.2 万米到 1991 年下降到 33.1万米，到 1995年进一步下降到 9.1万米，顾得了北方就顾不了南方，导致认识上一时难以统一。铀矿勘查的历史经验告诉我们：一是要有足够的钻探工作量做保障，有效的投入是资源潜力变为现实资源的关键，有投入才有产出。后来南方长达 10多年没有实质性的投入，期间探明的资源量也就几乎没有增长，即原来是资源潜力还仍然是资源潜力，但不能因此而怀疑客观存在的资源潜力。二是不同时期有不同的需求形势，因而有不同的重点和主攻方向，特别是在投入十分有限、整体萎缩的时期，更应集中在重点类型和重点地区，抓重点突破。三是要从潜在资源最终变为较为集中和规模化可开发利用的经济性资源，从而改变资源开发格局，必须要有长远的战略部署和强有力的组织实施措施。找矿周期较长，主攻方向和总体部署一旦确定，绝不可轻易动摇，否则将会影响战略目标的实现。四是地质找矿工作没有捷径可走，必须持之以恒，老老实实做扎扎实实的野外工作，同时要及时总结地质成矿规律和地质工作规律，既要遵循规律，循序渐进，又要大胆创新找矿思路，积极运用新技术和新方法。五是铀矿地质找矿工作专业性强、探索性强，有很大的风险性和挑战性，野外工作环境和条件十分艰苦，因此，必须要有一支素质过硬、作风优良、能征善战的精干的专业队伍，技术队伍的稳定性和先进性是确保事业可持续发展的最重要条件。说明：本文的撰写主要依据中国核地质年鉴资料和中国铀矿冶史料及笔者工作笔记等。新矿物范光钼矿(Fanguangite)获得批准2024 年 3 月，由江西应用理工学院特聘教授谷湘平博士、美国亚利桑那大学杨和雄博士及核工业北京地质研究院李婷博士等中美科学家联合申报的新矿物范光钼矿（Fanguangite），获国际矿物学会新矿物命名及分类委员会全票通过，批准编号：IMA2023-112。范光钼矿的化学式为（MoO2）（PO3OH）4H2O，三斜晶系，空间群 P1，产于美国犹他州中部马里斯维尔铀-钼矿区的自由 2 号矿。范光钼矿是铀-钼矿床浅部的次生矿物，是具有全新化学成分和晶体结构的磷钼酸盐新矿物，晶体结构中 MoO5H2O 八面体和 PO3OH 四面体互联形成双链构造，链间分布通道水。范光钼矿以本刊编辑部副主编、核工业北京地质研究院矿物学家范光正高级工程师命名。范光 1985 年毕业于成都地质学院，随后进入核工业北京地质研究院工作。他长期从事我国铀矿床矿物学研究，专长于矿物学参数的微束分析技术表征。现任核工业北京地质研究院数字核地研究所所长，全国微束分析标准化技术委员会副主任委员，中国矿物岩石地球化学学会新矿物与矿物命名专业委员会委员，享受国务院政府特殊津贴。他为栾锂云母、氧钠细晶石、冕宁铀矿、羟铅烧绿石、海塔铀矿、嫦娥石、铌包头矿等 10 多种新矿物的发现和研究做出了重要贡献。本刊编辑部供稿范光工作照 590