随着铀矿资源的逐年开发,已探明的铀资源中易开采的矿床已经越来越少,国内铀资源的供应将不能完全满足核电机组的需求。因此评价我国开发海外铀矿床的可行性,具有非常重要的意义。
1 矿床概况
加拿大一直都是世界主要铀原料出口国。铀资源的生产主要来自萨斯喀彻温省北部的麦克阿瑟河铀矿和雪茄湖铀矿。雪茄湖铀矿是加拿大目前主要的生产中铀矿,生产规模为每年1800万磅的U3O8。
1.1 矿床地理条件
雪茄湖(Cigar Lake)铀矿位于加拿大萨斯彻温省萨斯卡通市以北660公里,沃特伯里湖附近,北纬58°04'14",西经104°32'18",位于萨斯喀彻温省北部Athabasca盆地东部边缘。矿区周边交通便利,可以通过公路和飞机到达。
1.2 矿床地质概况[1]
雪茄湖是一个不整合面富矿型铀矿床[2]。雪茄湖铀矿床产于阿萨巴斯卡群岩石与下伏沃尔拉斯顿群之间的不整合接触处。
在较大的雪茄湖变质基底层中存在两个主要的岩石结构。这些构造如下:南部地区,主要由覆盖在太古宙花岗岩上的变质沉积片麻岩组成,总体呈东北走向的构造方向。北部地区,太古宙花岗岩穹隆大,内缘较小。具有穹隆和盆地结构形态的片麻岩。
雪茄湖东向砂泥质-泥质单元位于过渡带中,是矿床的下伏单元。本单元变质岩基底岩石主要由黑云母和石墨片麻岩及少量钙硅酸盐片麻岩组成。石墨片麻岩的矿物学和地球化学特征表明,它们最初是碳质页岩。碳酸盐夹层中镁的丰度表明其为蒸发成因。
雪茄湖矿区构造格架以东北走向的大型线性构造和宽阔的东向糜棱岩走廊为主。这些含有片麻岩的糜棱岩与上覆阿萨巴斯卡砂岩之间的不整合接触被认为是铀矿化集中的最有利特征。
雪茄湖铀矿床位于中古元古代沃拉斯顿群变质沉积与晚古元古代至中元古代阿萨巴斯卡群不整合面上,地表以下410~450米,没有直接出露地表。它呈扁平的细长透镜状,全长约1950米,宽20至100米,厚达13.5米,平均厚度约5.4米。矿体走向和倾向上都连续。矿体存在一个新月形的横截面轮廓,紧密地反映了不整合面的地形。矿床分为东部1期和西部2期。
雪茄湖不整合矿化主要由三种不同比例的主岩矿相组成。它们是石英、粘土和金属矿物。
雪茄湖矿床水文地质条件应属于复杂的类型。雪茄湖铀矿的岩体部分地段为坚固岩体,局部地段属于软弱岩体,必须进行支护。
1.3 矿床资源量
截止到2020年12月31日,雪茄湖矿产储量保有地质储量见表1[3]。
表1:雪茄湖矿产保有地质储量表(截止2020年12月31日)
2 矿床开采方式与水冶工艺
矿山采用喷射钻孔采矿系统进行矿石的开采。矿床设计生产规模为每年1800万磅的U3O8。
铀矿石在地下进行破碎,以矿浆形式送至麦克莱恩湖水冶厂,进行浸出、净化、黄饼生产和包装。矿浆回收水冶工艺流程为:泥浆——集水坑——破碎——磨矿——泥浆储存——泥浆泵送——运至水冶厂——过滤——澄清——沉淀——煅烧——酸法处理——产品——包装——运输[4]。
项目成本费用包括矿石冻结开采,水冶处理生产出黄饼,尾渣处理,产品销售的全部费用。在目前的矿产储量使用期内,运营成本每磅U3O8估计为18.75美元,具有较好的经济效益。
3 矿床开发现状
雪茄湖矿区包含了所有必要的服务和设施,包括人员住宿、水源、机场、现场道路和其他必要的建筑物和基础设施。雪茄湖矿区采用138KV架空电力线路接入省电网,并备有备用发电机,以防停电。雪茄湖矿区可从附近的沃特伯里湖获得足够的水,用于所有计划的工业和住宅活动。项目具备完善的开发条件。
4 我国投资雪茄湖前景分析
加拿大政府允许外资进入铀矿开采领域,因此我国参与雪茄湖铀矿开发在国际政策上不存在问题[5]。虽然基于目前的矿产储量,雪茄湖的剩余矿山寿命只剩下10年。但是矿床周边目前有另外几个铀勘查项目,最近已经确定为大型、高品位铀矿床,将来很可能建成新的矿山。这些均显示出雪茄湖铀矿具有良好的铀矿前景。因此,建议我国与加拿大进行合作的方式,介入雪茄湖矿山的开发,进而在周边未来的几个大矿山开发中也占有一定的股权,最终实现大规模介入加拿大铀矿的开发领域。
,参考文献:
[1] C. SCOTT BISHOP, P. ENG, ALAIN G. MAINVILLE, P. GEO, LESLIE D. YESNIK, P. ENG.Cigar Lake Operation Northern Saskatchewan, Canada National Instrument 43-101 Technical Report [R],canada,2015:28-34.
[2] 夏同庆,等.铀矿床的工业成因类型[J].国外铀金地质,1999,16(3):199-207.
[3] https://www.cameco.com/businesses/uranium-operations/canada/cigar-lake.
[4] 陈隆玉.雪茄湖工程—采矿矿石处理及水冶[J].铀矿冶,2005,24(1):13.
[5] 杨贵生,等.加拿大矿业投资法律制度概述(二)[J].中国黄金报,2014(5):1-3.
作者简介:宋丽霞(1983—),女,硕士,高级工程师,汉族,山西运城人,现主要从事铀矿开采技术研究工作等科研工作。
通讯作者:吴德波(1982—),男,硕士,高级工程师,汉族,湖南醴陵人,现主要从事核电设备采购等工作。