文/核工業(yè)二四〇研究所 李 慶

研究資源國土

遼寧釷資源開發(fā)潛力及經(jīng)濟效益分析

文/核工業(yè)二四〇研究所 李 慶

釷元素本身不是裂變物質(zhì)，但在一個普通的232Th原子核在吸收一個中子后就會變成233Th，它很快就經(jīng)歷兩次β衰變，變成233U一種長壽命的易裂變物質(zhì)，從而取代235U用于核反應(yīng)堆。與鈾一樣是戰(zhàn)略資源，將來可替代鈾，并引導(dǎo)核電發(fā)展的新方向。

一、釷核能開發(fā)的優(yōu)勢

1.釷用于核能發(fā)電的技術(shù)、理論和方法已基本成熟

自然界中天然核燃料僅有235U，其在天然狀態(tài)下的含量僅為0.7%,而穩(wěn)定狀態(tài)的238U高達99.3%。238U必須經(jīng)過一系列的人工轉(zhuǎn)換才能成為可裂變的235U，并被用作核反應(yīng)堆的燃料。另一種能取代235U的鈾同位素是233U，其在自然界并不存在，要用232Th人工轉(zhuǎn)換的方式將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭闪炎兊暮巳剂?。通常在熱中子反?yīng)器中，利用232Th可產(chǎn)生裂變的233U。釷礦床中的釷以232Th形式存在，不需要濃縮，且提煉分離較為簡單、經(jīng)濟。另一特性是釷作為反應(yīng)器燃料時，以金屬態(tài)存在，易于加工。

2.釷資源可以應(yīng)對能源危機

1噸釷相當于200噸鈾、350萬噸煤，可提供10億千瓦時的電力。釷反應(yīng)堆必將成為未來核電發(fā)展的新方向，將更安全、高效、更可持續(xù)。

3.釷核能的開發(fā)利用有利于解決嚴峻的環(huán)境和安全問題

釷核能的零排放、低輻射和較少的核廢料優(yōu)勢，有助于對抗環(huán)境污染的新武器。釷核能的開發(fā)更為安全、環(huán)保，開發(fā)成本也低。

4.釷核能的利用安全性高，選址自由

新的釷反應(yīng)堆在常壓下運行，操作簡單安全。由于冷卻劑是氟化鹽，冷卻后變成了固態(tài)鹽，核燃料不易泄漏，不會與地下水作用造成生態(tài)災(zāi)害。選址上可建于幾十米深的地下，可安全隔絕射線，又可防止人為武器攻擊。

二、我國釷資源開發(fā)的初步設(shè)想

隨著核電的不斷發(fā)展，開發(fā)利用釷資源作為補充的核燃料對核能的開發(fā)和保障都很重要。目前，我國對釷核資源的開發(fā)和利用體系正在健全。結(jié)合我國核能發(fā)展的現(xiàn)狀及核電發(fā)展規(guī)劃，將釷利用作為國家能源戰(zhàn)略。釷是我國核能可持續(xù)發(fā)展的潛在資源。2035年，我國實現(xiàn)快堆核能系統(tǒng)的商用化?？梢栽诳於央娬竞笾鸩揭脞Q燃料。我國核能發(fā)展中長期釷利用的可用方案。比較合理的釷資源利用方案是：將釷放在快堆增殖層中，使之轉(zhuǎn)換為233U，再將含233U的釷制成燃料棒，在熱堆中燃燒。

三、遼寧釷資源勘查開發(fā)現(xiàn)狀及前景

20世紀70年代在遼東地區(qū)發(fā)現(xiàn)了賽馬堿性大型鈾釷綜合型礦床。

1.勘探程度

該礦床歷經(jīng)10年，1974年勘探結(jié)束。對礦床進行了詳細的地質(zhì)、物化探、水文、工程地質(zhì)等研究工作?；静槊髁说V床地質(zhì)構(gòu)造特征、礦化類型和礦化形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、空間展布特征、礦石質(zhì)量?；静槊髁怂牡刭|(zhì)及工程地質(zhì)條件。初步研究了礦床開采技術(shù)條件和礦石工藝加工性能。

2.礦床地質(zhì)特征

賽馬鈾釷礦床呈南北帶狀展布。主要包括二種礦化類型：矽卡巖型富鈾燒綠石鈾鈮礦化、綠層硅鈰鈦礦鈾釷礦化。鈾含量0.05%～0.1%，釷含量0.15%～0.4%。

(1)矽卡巖型鈾鈮礦

釷石、方釷石、鈾燒綠石和鈮鈦鈾礦石為主要釷礦物和含釷礦物；礦體呈透鏡狀、扁豆狀產(chǎn)出，走向南北，傾角＞50°，沿傾向呈雁列式展布。

(2)綠層硅鈰鈦型鈾釷礦化

綠層硅鈰鈦礦是主要的含釷礦物。礦體呈似層狀、透鏡狀、產(chǎn)出，少數(shù)呈巢狀、囊狀。礦體走向近南北，傾向110°～80°，傾角5° ～25°礦體埋深250m以上。包括近百個礦體。

3.礦石加工技術(shù)性能

對綠層硅鈰鈦礦型和富鈾燒綠石型礦石進行了加工試驗。

(1)綠層硅鈰鈦礦型礦石試驗

不加熱除硅浸出法?。喝×６?.25mm，原礦500g，用16%硫酸，2%氧化錳攪拌，室溫下放1小時，加55%硫酸恒溫60℃，固液比1:2，pH=1.5的酸化水制漿兩次。鈾回收率80.80%，釷回收率80.21%。

(2)富鈾燒綠石型礦石浸出試驗

高溫高壓浸出方法處理富鈾燒綠石型礦石鈾浸出率較高。酸拌和焙燒法也比較好，但工序比較復(fù)雜。

4.急需解決的技術(shù)難題

由于該礦床屬于鈾釷混合型，工藝較為復(fù)雜，礦石水冶成本較高，伴生元素（鈾、稀土）的綜合利用還沒有很好解決。要積極引進國外先進的鈾、釷、稀土浸出工藝分離技術(shù)，加快工藝流程試驗，促使鈾、釷、稀土綜合回收利用。

5.投資與經(jīng)濟效益分析

礦山開采周期15年，礦山建設(shè)周期2年。初步估算，總投資2.7億元人民幣，其中礦山工程1.7億，水冶廠1億。投產(chǎn)后，可解決當?shù)?00人的就業(yè)問題，促進當?shù)匚锪?、交通、礦山設(shè)備、化工產(chǎn)品較快發(fā)展。達產(chǎn)后年產(chǎn)值2.5億（鈾、釷、稀土綜合回收），預(yù)期收益率20%，年利潤0.5億，上交所得稅1000萬，營業(yè)稅1000萬，從而促進遼寧經(jīng)濟的振興。