[发明专利]一种新的铀矿开采方法——植物采铀

说明书

技术领域

本发明涉及一种绿色环保的铀矿开采方法，是一种利用大生物量的铀富集植物将堆放在地表的铀尾砂、尾矿渣、铀废石、低品位铀矿及铀矿化土壤中的铀富集到植物的地上部分，待富集进行到一定程度后，对其进行集中收割、烘干后，经高温焚烧形成含铀生物矿石的方法。 

背景技术

核燃料是核工业的基础，而核燃料的供应不足，往往会成为制约核工业规模化的瓶颈。铀及其化合物是核燃料中不可或缺的重要原料，而铀矿资源的不足，正在成为制约我国核电发展的潜在因素。根据近年我国向国际原子能机构提供的铀矿储量推算，我国已探明铀矿储量排在世界前10名之后，难以适应核电发展的长远需要。目前我国每年的铀产量不大，只能满足国内的需求。即使我国已探明的铀矿都能得到开采和利用，也只能够满足国内20年的需要。为满足我国2020年4000万千瓦核电厂装机容量的原料需求，每年需要生产7000吨天然铀。我国目前保有的铀金属储量和天然铀生产能力，已经很难满足上述需求。这就要求我们寻找更加广泛的铀来源。 

到目前为止，世界上有22个国家从事天然铀的生产，共积存铀废石超过400多亿吨，铀废渣和铀尾砂超过200亿吨。在铀矿开采过程中产生的铀废石，铀品位一般都低于0.1‰。铀水冶、堆浸过程中，铀的产率一般为80％～95％，因此，初始铀含量的5％～20％仍存在于铀废渣和铀尾砂中。另外，在铀矿开采冶炼过程中，还会产生和形成大量铀矿化土壤。铀品位低是我国铀矿资源的一大特点。湖南湘西北就是一个巨型的低品位铀资源地区，区内含矿层的总出露面积约为2010平方公里，铀储量相当于我国已提交铀金属储量的9倍，但矿床平均品位为0.36‰～0.45‰，未达工业品位的要求，以致数十年无法开采。综上所述，如果可以将铀尾砂、铀尾渣、铀废石及铀矿化土壤这些含铀的二次资源和低品位铀矿中的铀提取出来，其铀产量将非常巨大。但这些含铀基质的共同特点就是铀品位非常低，采用目前我国铀矿开采的传统方法是无法开发利用的，这就要求我们提出新的铀矿开采方法。

研究发现许多植物有富集某些特定金属元素的能力。如堇菜好富集锌、鸭跖草好富集铜、紫云英好富集硒、蜈蚣草好富集砷、商陆好富集锰，等等。它们对金属的聚集能力要比一般植物高出几十倍、成百倍，甚至上千倍。本课题组经过长期的野外调查，发现了几种天然的铀富集植物，这使得利用植物在自然条件下的生长富集铀到植物体内，然后收割这些富含铀的植物地上部分，烘干后，经高温焚烧形成含铀生物矿石，即植物采铀成为可能。 

发明内容

针对以上情况，本专利以铀尾矿砂为研究对象，发明了一种利用大生物量的铀富集植物将堆放在地表的铀尾矿砂中富集铀到植物的地上部分，待富集进行到一定程度后，对其进行集中收割、烘干后，经高温焚烧形成含铀生物矿石的方法(见图1)。该发明具有取材方便、成本低廉、处理步骤简便、环境友好、能源节约、无破坏性等多重优点。 

该方法直接将铀富集植物直接种植在尾矿砂中，使其成活、生长，铀富集植物在生长过程中将铀从铀尾矿砂中吸收到植物自身体内，并转运到地上部分，待富集进行到一定程度后，对其进行集中收割、烘干后，经高温焚烧形成含铀生物矿石的方法。 

其具体步骤为： 

(1)筛选高生物量的铀富集植物，该铀富集植物是水莎草、燕麦、一年蓬、枸骨、野老鹤草、芦苇、博落回； 

(2)对种子进行消毒处理； 

(3)盆栽处理，移植幼苗到含铀基质中； 

(4)待铀在植物体内富集进行到一定程度后进行集中收割、烘干； 

(5)将收割的植物体进行高温焚烧，焚烧后留下的灰分即是含铀的生物矿石。其进一步的措施是： 

对生长在铀尾矿库的优势植物进行调查、采集、分析其各个部位的铀含量，筛选高生物量铀的富集植物，并收集种子。 

对种子进行消毒处理是先用HgCl₂处理5分钟左右，再用自来水洗干净，并采用沙培法育苗。 

盆栽处理是将苗龄达到一定时期后，苗龄要根据具体的植物而定，一般30天左右，每种植物的苗龄不一样，将其幼苗移植到铀尾矿砂中。 

对于多年生草本植物，可以一年内收割两次，可以于生长100-120天后，收割一次，并集中处理地上部分，收割时保留地上茎10-12cm作基茬。待其茬上长出新苗时，到生长11个月份左右再进行收割一次，并进行集中处理。 

对于一年生草本植物，选择在富集量达到最大的时候进行收割，一般在9月份左右收割。