Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý quặng urani vùng Thành Mỹ

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM
*****************



BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ



NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ QUẶNG URANI
VÙNG THÀNH MỸ
Mã số: ĐT.04/09 NLNT





Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ Xạ Hiếm
Chủ nhiệm đề tài: TS. Thân Văn Liên


9308

HÀ NỘI – THÁNG 2/2012

MC LC 1
DANH SCH CC CN B THAM GIA TI 3
M U 5

PHN I. TNG QUAN 8
I.1. Ngun ti nguyờn urani Vit Nam 8
I.2. Gii thiu v khu m P La P Rng 9
I.3. Gii thiu v ỏn Thm dũ qung urani khu P La - P Rng,
huyn Nam Giang, tnh Qung Nam 13
I.4. Tỡnh hỡnh nghiờn cu trong v ngoi nc 16
I.4.1. Mt s c s sn xut urani t qung nghốo trờn th gii 16
I.4.2. X lý thi, cụng tỏc bo v mụi trng v an ton phúng x
trong quỏ trỡnh thy luyn qung urani 18
I.4.3. Tỡnh hỡnh nghiờn cu x lý qung urani Vit Nam 25
I.5. C s lý lun v thc tin ca vic la chn phng phỏp hũa tỏch
qung urani 30
PHN II. THC NGHIM 38
II.1.
Mu nghiờn cu 38
II.1.1. La chn s gia cụng mu qung 38
II.1.2. Xỏc nh cỏc c im ca mu qung nghiờn cu 40
II.2. Phng phỏp nghiờn cu 47
II.2.1. Nghiờn cu tỏch sột 47
II.2.2. Nghiờn cu hũa tỏch qung 48
II.2.3. Trao i ion 49
II.2.4. Kt ta sn phm 49
II.2.5. Nghiờn cu x lý thi 50
II.2.6. Phng phỏp phõn tớch U 51
II.3. Thiết bị, dụng cụ chủ yếu 51
PHN III. KT QU NGHIấN CU V THO LUN 53
III.1. Th nghim tỏch sột cú trong qung uran 53
III.1.1. Thnh phn ht v s phõn b urani theo cp ht sau p
100% qung xung cp - 6,0mm 53
III.1.2. Kt qu thớ nghim i chng hũa tỏch urani bng phng

phỏp hũa tỏch tnh vi hai mu qung ó tỏch sột v cha tỏch sột 56
III.2. Ho tỏch khuy trn 59
III.2.1. Kho sỏt nh hng c
a cht ụxy hoỏ 59
III.2.2. Kho sỏt nh hng ca kớch thc ht 61
III.2.3. Kho sỏt nh hng ca pH v thi gian hũa tỏch 62
III.2.4. Tỏch rn lng 63
III.3. Thí nghiệm hoà tách tĩnh 65
III.3.1. Hũa tỏch thm nng axit thp 65
III.3.2. Thí nghiệm hoà tách thm nng axit cao 70
III.3.3. Thí nghiệm hoà tách trộn ủ 76
III.4. ỏnh giỏ cỏc ch tiờu k thut ca cỏc phng phỏp hũa tỏch 79

2
III.4.1. Đánh giá sơ đồ hòa tách quặng bằng phương pháp thấm 79
III.4.2. Đánh giá sơ đồ hòa tách quặng phương pháp trộn ủ 80
III.4.3. Đánh giá sơ đồ hòa tách quặng phương pháp khuấy trộn 82
III.5. Xử lý dung dịch sau hòa tách bằng phương pháp trao đổi ion và kết
tủa thu sản phẩm urani kỹ thuật 84
III.5.1. Trao đổi ion 84
III.5.2. Kết tủa thu sản phẩm 85
III.5.3. Hòa tách bã sắt để thu hồi uran 86
III.6. Nghiên cứu xử lý thải của quá trình hòa tách quặng 86
III.6.1. Nghiên cứu xử lý thải lỏng 86
III.6.2. Nghiên cứu xử lý thải rắn của quá trình hòa tách 96
III.7. Đề xuất quy trình xử lý quặng urani vùng Thành Mỹ 101
III.7.1. Nguyên vật liệu, thiết bị chính 102
III.7.2. Chuẩn bị quặng 103
III.7.3. Hoà tách 103
III.7.4. Trao đổi ion 104

III.7.5. Kết tủa 105
III. 7.6. Xử lý thải 105
PHẦN IV. XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN TỔNG THỂ XỬ LÝ MẪU
CÔNG NGHỆ 107

IV.1. Các nội dung sẽ tiến hành cho quá trình xử lý mẫu công nghệ 107
IV.2. Thiết kế mặt bằng nhà xưởng cho khu xử lý mẫu công nghệ 111
IV.3. Các thiết bị cần thiết cho việc xử lý mẫu công nghệ 112
IV.4. Phương pháp xử lý mẫu và đề xuất thiết kế bể hòa tách 113
IV.5. Đề xuất về việc bố trí nhân lực 114
KẾT LUẬN 116
TÀI LIỆU THAM KHẢO 119
PHỤ LỤC 122



3
DANH SÁCH CÁC CÁN BỘ THAM GIA ĐỀ TÀI
TT
Họ và tên, học hàm
học vị
Tổ chức
công tác
Nội dung công việc tham gia
1 TS. Thân Văn Liên VCNXH Công nghệ thủy luyện urani
2 TS. Cao Hùng Thái TTCNCBQPX Cố vấn khoa học
3 TS. Nguyễn Bá Tiến TT TX Công nghệ xử lý thải xạ
4 ThS. Nguyễn Duy Pháp TTCNCBQPX Công nghệ tuyển khoáng
5 KS. Phạm Văn Dũng VCNXH Công nghệ thủy luyện urani
6 TS. Phạm Quang Minh VCNXH Công nghệ thủy luyện urani

7 CN. Trần Thế Định
TTCNCBQPX

Công nghệ thủy luyện urani
8 CN. Trịnh Nguyên Quỳnh
TTCNCBQPX

Công nghệ thủy luyện urani
9 ThS. Dương Văn Sự
TTCNCBQPX

Công nghệ tuyển khoáng
10 ThS. Trần Văn Sơn
TTCNCBQPX

Công nghệ thủy luyện urani
11 CN. Đoàn Thị Mơ
TTCNCBQPX

Phân tích urani và các hợp chất
12 CN. Bùi Thị Bảy TTCNCBQPX Phân tích urani và các hợp chất
13 CN. Nguyễn Thị Hồng Hà
TTCNCBQPX

Phân tích urani và các hợp chất
14 CN. Vũ Khắc Tuấn
TTCNCBQPX

Công nghệ thủy luyện urani
15 ThS. Lê Quang Thái

TTCNCBQPX

Công nghệ thủy luyện urani
16 KS. Trương Thị Ái
TTCNCBQPX

Công nghệ tuyển khoáng
17 KTV. Lê Thị Hồng Hà
TTCNCBQPX

Phân tích urani và các hợp chất
18 KS. Nguyễn Đình Văn
TTCNCBQPX

Công nghệ thủy luyện urani
19 KS. Phan Thị Ngọc Bích
TTCNCBQPX

Công nghệ tuyển khoáng
20 KTV. Đoàn Đắc Ban TTCNCBQPX Cơ khí, điện
21 CN. Trịnh Giáng Hương TT TX Công nghệ xử lý thải xạ
22 CN. Nguyễn Hoàng Lân TT TX Công nghệ xử lý thải xạ
23 CN. Lê Xuân Hữu TT TX Công nghệ xử lý thải xạ
24 CN. Vương Hữu Anh TT TX Công nghệ xử lý thải xạ
25 ThS. Vũ Văn Bích LĐ ĐCXH Lấy mẫu công nghệ


4
MỞ ĐẦU
Thực hiện kế hoạch ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hoà

bình, từ năm 2010 Liên đoàn Địa chất Xạ Hiếm đã tiến hành Dự án thăm dò
đánh giá quặng urani vùng Thành Mỹ tỉnh Quảng Nam với mục đích giai
đoạn 1 đạt 5500 tấn U
3
O
8
cấp 122. Xử lý mẫu công nghệ là một phần công
việc của Dự án này. Để chuẩn bị cho việc xử lý mẫu công nghệ, Viện Công
nghệ Xạ Hiếm đã tiến hành nghiên cứu lựa chọn giải pháp hoà tách thích hợp
cho việc xử lý quặng cát kết vùng Thành Mỹ.
Hoà tách là một trong những công đoạn quan trọng nhất trong quy trình
công nghệ xử lý quặng urani. Mục tiêu chủ yếu của quá trình hoà tách urani là
tách chọn lọ
c và triệt để urani ra khỏi quặng. Trong những năm qua tại Viện
Công nghệ Xạ Hiếm đã tiến hành các nghiên cứu về hoà tách quặng cát kết
vùng Nông Sơn và đạt được những kết quả nhất định. Tuy vậy cũng cần lưu ý
rằng quặng cát kết vùng Nông Sơn là loại quặng nghèo, hàm lượng urani
trung bình chỉ nằm trong khoảng 0,03 - 0,08 %U
3
O
8
, do vậy việc lựa chọn
phương pháp hoà tách nào để tiến hành xử lý quặng urani với khối lượng lớn
và có thể áp dụng vào thực tế sản xuất sao cho đảm bảo tính khả thi, kinh tế
và hiệu quả, đảm bảo đuôi thải chứa urani ở hàm lượng biên là một câu hỏi
cần phải được giải đáp. Kế thừa các kết quả nghiên cứu đã có tại Viện Công
nghệ
Xạ Hiếm cũng như từ các kết quả nghiên cứu, so sánh bổ sung, đề tài “
Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý quặng urani vùng Thành Mỹ”
đã góp phần trả lời câu hỏi về lựa chọn phương pháp hoà tách quặng urani

vùng Thành Mỹ.
Mục tiêu của đề tài:
- Xây dựng được phương án công nghệ và thiết bị chuẩn bị cho việc
tiếp nhận nhiệm vụ xử lý mẫu công ngh
ệ của Đề án thăm dò urani vùng
Thành Mỹ, tỉnh Quảng Nam;
- Đào tạo đội ngũ cán bộ trong lĩnh vực chế biến quặng urani và xây
dựng hệ thống thiết bị xử lý mẫu công nghệ.
Để đạt được mục tiêu đã đặt ra, đề tài tập trung vào nghiên cứu những
nội dung sau:
1. Cở sở lý luận và thực tiễn của việc lựa chọn phương pháp hòa tách
quặ
ng urani;
2. Nghiên cứu công đoạn gia công quặng trước khi hòa tách;

5
3. Xác định các đặc điểm của mẫu quặng;
4. Nghiên cứu, so sánh các phương pháp hòa tách, lựa chọn phương pháp
hoà tách thích hợp cho việc xử lý quặng vùng Thành Mỹ;
5. Nghiên cứu thử nghiệm các công đoạn và xác định thiết bị cho quá
trình sau hòa tách;
6. Nghiên cứu xây dựng phương án xử lý và quản lý thải chuẩn bị cho
việc xử lý mẫu công nghệ;
7. Xây dựng phương án tổng thể xử lý mẫ
u công nghệ;
Sau 2 năm thực hiện được sự chỉ đạo sâu sát của lãnh đạo Viện Năng
lượng nguyên tử Việt Nam, lãnh đạo Viện Công nghệ xạ hiếm cũng như sự
nổ lực của các cán bộ trong đề tài và sự tư vấn có hiệu quả của các chuyên gia
đã từng nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý quặng urani, đề tài đã hoàn thành các
nhiệm vụ đề ra và lựa chọn

được giải pháp hòa tách đống để xử lý quặng
urani nghèo vùng Thành Mỹ, tỉnh Quảng Nam.


6
STUDY ON THE CHOICE OF LEACHING SYSTEM FOR THANH
MY – QUANG NAM PROVINCE URANIUM ORES TREATMENT
In order to implement the plan of peaceful uses of atomic energy, the
Radioactive and Rare Earth Geology Division have been caried out the
uranium ores exploitation project in Thanh My area of Quang Nam province
since 2010. The treatment uranium ores samples is one of works of this
project. In order to preparing for uranium ores samples treatment, the Institute
for Technology of Radioactive and Rare Elements have been studied and have
choiced the heap leaching method for Thanh My uranium ore treatment.
Heap leaching is one of the oldest hydrometallurgical techniques. This
technique can offer a relatively low capital cost method for recovering
uranium from some low grade ores. The experimental results shows that
Palua (Quang Nam) sandstone ore containing 0,07% U
3
O
8
, the leached tails
contained < 0,01%; test condition variations: Ores as coarse as – 1,0 cm, the
sulphuric acid addition averaged 45-55 kg/tonne of ore, the entire treatment
cycle required 25- 40 days ; oxidant was added 4 kg MnO
2
/ tonne of ore; the
recovery ranged from 85 to 90%. The experimental results were comparable
with those obtained in the field scale heap leaching tests.

7
PHẦN I. TỔNG QUAN
I.1. Nguồn tài nguyên urani ở Việt Nam
Việt Nam có nhiều loại hình mỏ, điểm khoáng hoá tập trung chủ yếu ở
miền Bắc và miền Trung, song phần lớn có quy mô nhỏ về quy mô phân bố
cũng như trữ lượng.
Tính đến tháng 12 năm 2002, tổng tài nguyên urani ở Việt Nam dự báo
cấp P
2
+P
3
(SR) là 218167 tấn U
3
O
8
, trong đó cấp C
1
(RAR ) là 113 tấn, C
2

(EAR-I) là 16563 tấn, cấp P

1
(EAR-II) là 15153 tấn và 186338 tấn cấp P
2
+P
3

(SR).
Theo cách phân loại quặng của IAEA, tài nguyên urani của Việt Nam
có thể được chia thành 6 nhóm: urani trong cát kết; urani dạng mạch hay gần
như mạch; urani trong đá phun trào; urani trong đá biến chất; urani trong than
và urani trong tích tụ đệ tứ. Hiện tại, tài nguyên - trữ lượng có ý nghĩa kinh tế
chủ yếu là loại urani trong cát kết. Các mỏ urani mới chỉ được đánh giá đến
cấp C
2
hoặc P
1
, P
2
, cấp có độ tin cậy thấp, chưa đủ cơ sở để thiết kế khai thác.
Quặng cát kết vùng bồn trũng Nông Sơn
Quặng cát kết Nông Sơn được phát hiện từ năm 1987. Theo số liệu
thống kê cho đến nay, trữ lượng quặng cát kết Nông Sơn cấp C
2
+P
1
là 20992
tấn U
3
O
8

và cấp C
2
+P
1
+P
2
là 51461 tấn U
3
O
8
. Các khu vực chứa quặng có
triển vọng nhất là Khe Hoa - Khe Cao, Pà Lừa - Pà Rồng, An Điềm, đông
nam Bến Giằng.
Thành phần khoáng vật gồm nhóm khoáng tạo đá chủ gặp ở 2 dạng
mảnh vụn cơ học và xi măng gắn kết, khoáng chứa urani bao gồm các khoáng
nguyên sinh và thứ sinh, và nhóm khoáng vật đi cùng.
Về thành phần hóa học, quặng không chứa lượng đáng kể các kim loại
quý hiếm để thu hồi, hàm lượ
ng cacbonat khoảng 2 - 6%, hàm lượng urani đạt
ngưỡng trung bình thấp so với các mỏ cùng loại trên thế giới (khoảng 0,05 -
0,06% U
3
O
8
). Đặc điểm quan trọng là có thể thu urani từ loại quặng này bằng
các phương pháp xử lý phổ biến, đơn giản và cho hiệu suất cao.
Theo kết quả khảo sát, thăm dò của Liên đoàn Địa chất Xạ Hiếm, hiện
nay quặng cát kết vùng bồn trũng Nông Sơn (điển hình là các khu vực Khe

8

Hoa - Khe Cao, Pà Lừa - Pà Rồng được đánh giá là có giá trị hơn cả có thể
đưa vào kế hoạch thăm dò tiến tới khai thác được do các điểm quặng tương
đối tập trung, hàm lượng và trữ lượng urani đạt mức trung bình so với các mỏ
trên thế giới, có thể khai thác lộ thiên kết hợp hầm lò, urani có thể thu hồi với
hiệu suất cao nhờ phương pháp xử lý đơn giản, vùng quặng xa dân cư và giao
thông thuận tiệ
n.
Tuy nhiên, hầu hết các điểm quặng urani chỉ mới được điều tra sơ bộ,
xác định trữ lượng cấp C
2
và tài nguyên dự báo cấp P
1
có mức độ tin cậy thấp,
đặc điểm phân bố quặng giàu, nghèo trong thân quặng, chất lượng quặng, khả
năng thu hồi ở quy mô công nghiệp chưa được xác định và điều kiện khai
thác, mức độ tác hại đến môi trường, môi sinh khi khai thác chưa được nghiên
cứu.
I.2. Giới thiệu về khu mỏ Pà Lừa – Pà Rồng


Hình 1. Sơ đồ các khu vực quặng cát kết (+) thuộc bồn trũng Nông Sơn đã
được nghiên cứu xử lý để thu urani kỹ thuật

Khu Pà Lừa - Pà Rồng thuộc xã Tabhing, huyện huyện Nam Giang,
Tỉnh Quảng Nam là diện tích chứa quặng có khả năng khai thác. Đây là vùng
đồi tương đối thấp từ 200 đến 400m, rừng chủ yếu là tái sinh với 2 sông lớn là

9
sông Bung ở phía Bắc và sông Thanh ở phía Nam. Nơi có dân cư gần nhất
cách khu vực chứa quặng gần 1km. Về mùa mưa các sông có nước cao, chảy

xiết, nhưng về mùa khô lòng sông hẹp và nhiều thác gềnh. Hệ thống suối nhỏ
trong vùng phát triển mạnh với lòng suối sâu, lắm thác cao, khó đi lại. Khí
hậu có 2 mùa mưa và khô. Mùa khô từ tháng 2 đến tháng 7, mùa mưa từ
tháng 8 đến tháng 1 năm sau với lượng mưa chiếm 60-80% lượng mưa của cả

năm. Dân cư thưa thớt, 6-7 người/ km
2
, đó là người Cà Tu, Tà Riềng, Ve. Bản
gần nhất cách khu vực thăm dò là 1.5km. Trình độ dân trí và đời sống thấp.
Giao thông: Đường ô tô và đường thủy nối Pà lừa với thành phố Đà
Nẵng dễ dàng, Đường ô tô từ Đà Nẵng đến bến Giằng dài 100km, qua phà
theo đường mới rẽ vào khoảng 20km, Đường thủy từ Đà Nẵng đi bằng ca nô
hoặc thuyền đến Hội An ngược sông Thu Bồn đến Giao Thủ
y, theo sông Vu
Gia đến Thạch Mỹ, đến bến Giằng, sau đó qua đường bộ đến Pà Lừa.
Mỏ Pà Lừa nằm trên địa phận các thôn Pà Lừa và Pà Tô, xã Tabhing,
huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam với toạ độ các điểm góc (hệ toạ độ
VN.2000, múi chiếu 6
o
, kinh tuyến trục 105
o
) như sau:
Toạ độ Toạ độ
Tên điểm
X (m) Y (m)
Tên điểm
X (m) Y (m)
1 1.735.416 784.436 6 1.734.412 785.579
2 1.735.737 784.434 7 1.734.414 784.847
3 1.735.771 785.214 8 1.735.321 785.005

4 1.735.573 785.567 9 1.735.416 784.436
5 1.734.759 785.624
Tài nguyên và chất lượng quặng:
Mỏ Pà Lừa có 5 thân quặng (TQ1, TQ1-1, TQ2, TQ3 và TQ3-1) và
tổng tài nguyên các cấp 333+334a (EAR-I/C
2
+ EAR-II/P
1
) là 5420 tấn U
3
O
8
:

10
- Tài nguyên cấp 333 (EAR-I/C
2
) là 1160 tấn U
3
O
8
, trong đó, quặng có
hàm lượng U
3
O
8
≥ 0,6% (loại I) là 886 tấn và quặng có hàm lượng U
3
O
8

≥
0,04% (loại II) là 274 tấn.
- Tài nguyên cấp 334a (EAR-II/P
1
) là 4260 tấn U
3
O
8
, gồm 3727 tấn
trong quặng loại I, 224 tấn trong quặng loại II và 309 tấn quặng ngoài bảng
cân đối (có hàm lượng U
3
O
8
< 0,04%).
- Quặng loại I chủ yếu tập trung ở các thân quặng 1, 1-1 và 2.
Tại mỏ Pà Lừa, quặng urani trong các đá bán phong hoá là quặng giàu
nhất (hàm lượng U
3
O
8
đạt 0,197%), tiếp đến là trong các đá chưa phong hoá
(0,104%) và nghèo nhất là quặng trong các đá phong hoá (<0,06%). Hàm
lượng trung bình (trong các khối tính trữ lượng và tài nguyên) dao động từ
0,0194% đến 0,1702% (khối 4-C
2
).
Điều kiện khai thác

Địa hình khu mỏ chủ yếu là các dải đồi tương đối thấp, độ cao trung

bình 200-400m, cao nhất là 700m, và bị chia cắt mạnh - có nơi sườn núi dốc
trên 50
o
.
Các thân quặng nằm trong đá cát kết có chiều dày đới phong hoá và
bán phong hoá trung bình là 30m với thế nằm thoải và ổn định. Chỉ các thân
khoáng trong đá cứng là nằm dưới mực nước ngầm nhưng có thể áp dụng
tháo khô mỏ bằng tự chảy (dạng mỏ trên núi).
Mỏ quặng urani Pà Rồng
Mỏ Pà Rồng - là diện tích kề cận với mỏ quặng urani Pà Lừa và là phần
kéo dài của các lớp đá chứa quặ
ng urani từ mỏ Pà Lừa. Mỏ Pà Rồng nằm trên
địa phận 2 thôn Pà Vả và Pà Rồng ở trung tâm xã Tabhing, huyện Nam
Giang, tỉnh Quảng Nam. Toạ độ các điểm góc (hệ toạ độ VN.2000, múi chiếu
6
o
, KTT 105
o
) của Mỏ Pà Rồng như sau:
Toạ độ Toạ độ
Tên điểm
X (m) Y (m)
Tên điểm
X (m) Y (m)
1 1.733.508 786.522 4 1.734.522 790.613

11
2 1.735.503 787.047 5 1.733.536 789.437
3 1.735.554 790.590
Tài nguyên và chất lượng quặng:

Mỏ Pà Rồng có 7 lớp đá chứa quặng chính (lớp/thân quặng từ 1 đến 7)
với tổng tài nguyên các cấp 333+334a (EAR-I/C
2
+ EAR-II/P
1
) là 4.560 tấn
U
3
O
8
:
- Tài nguyên cấp 333 (EAR-I/C
2
) là 1415 tấn U
3
O
8
, trong đó, quặng có
hàm lượng U
3
O
8
≥ 0,6% (loại I) là 1399 tấn U
3
O
8
và quặng có hàm lượng
U
3
O

8
≥ 0,04% (loại II) là 16 tấn U
3
O
8
.
- Tài nguyên cấp 334a (EAR-II/P
1
) là 3145 tấn U
3
O
8
, gồm 2892 tấn
trong quặng loại I, 253 tấn trong quặng loại II.
- Các lớp đá chứa quặng 1, 3, 5 là có triển vọng nhất, tiếp theo là đến lớp
2 và 6 và cuối cùng là lớp 4 và 7.
Chiều dày các thấu kính quặng và hàm lượng U
3
O
8
của mỏ Pà Rồng có
xu hướng giảm dần theo hướng dốc của các lớp đá chứa quặng. Hàm lượng
U
3
O
8
trung bình của các khối tính tài nguyên của mỏ Pà Rồng dao động trong
khoảng từ 0,040% đến 0,260% (khối 3-C
2
và 8-C

2
).
Điều kiện khai thác

Địa hình khu mỏ là là vùng địa hình núi cao, đỉnh cao nhất có độ cao
647m, độ cao trung bình 450m. Địa hình bị phân cắt mạnh bởi các hệ thống
suối theo hướng Tây Bắc- Đông Nam. Các đỉnh núi thường có dạng sống trâu
kéo dài theo hướng á kinh tuyến và á vĩ tuyến, sườn núi dốc từ 20
o
đến 30
o
, có
nơi tới 50
o
.
Mỏ Pà Rồng nói riêng, vùng Tabhing nói chung, chịu ảnh hưởng của
khí hậu Trung Trung bộ, hàng năm có hai mùa rõ rệt. Mùa mưa từ tháng 9
đến tháng 2 năm sau, về mùa mưa thường có mưa lớn kéo dài.
Các thân quặng urani đều nằm trên mực xâm thực địa phương nên
thuận lợi cho tháo khô mỏ bằng tự chảy. Các thân quặng nằm trong đá cát kết,
sạn kết tương đối cứng chắc, thế nằm thoải, không có lớp đá mề
m yếu xen

12
kẹp, khá ổn định. Nói chung, mỏ quặng urani Pà Rồng có điều kiện khai thác
thuận lợi.
I.3. Giới thiệu về Đề án “Thăm dò quặng urani khu Pà Lừa - Pà Rồng,
huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam”
Theo dự báo, nhu cầu điện sản xuất theo phương án cơ sở (phương án
giả thiết tốc độ tăng trưởng GDP là 7,1 – 7,2 % /năm cho giai đoạn 2001 -

2020 ), là 201 tỷ kWh vào năm 2020 và 327 tỷ kWh vào năm 2030. Trong khi
đó, khả n
ăng huy động tối đa các nguồn năng lượng nội địa của nước ta tương
ứng là 165 tỷ kWh vào năm 2020 và 280 tỷ kWh vào năm 2030. Như vậy đến
năm 2020, theo phương án cơ sở nước ta sẽ thiếu tới 36 tỷ kWh, và đến năm
2030 sẽ thiếu gần 119 tỷ kWh. Xu hướng gia tăng sự thiếu hụt nguồn điện
trong nước sẽ ngày càng gay gắt hơn và tiếp tục kéo dài trong nh
ững giai
đoạn sau.
Để giải quyết cán cân cung cầu này, trong chiến lược phát triển ngành
điện Việt Nam giai đoạn đến năm 2020, một trong những phương án cung
ứng điện mà Bộ Công Thương đã đề xuất là xây dựng nhà máy điện hạt nhân
với những ưu điểm về công nghệ cao, vận hành an toàn, ổn định, chi phí và
khối lượng dự trữ nhiên liệu nhỏ, ít phát thải ô nhiễ
m môi trường và giá thành
cạnh tranh với các loại nhiệt điện khác. Điện hạt nhân là một lựa chọn khả thi
đã được các cơ quan có thẩm quyền ở Việt Nam xem xét nhất trí chủ trương
và lộ trình thực hiện trong cân đối nhu cầu năng lượng của nước ta đến năm
2020 và những năm tiếp theo. Theo chủ trương đó, cho đến năm 2030 sẽ có
10 tổ máy nhà máy điện hạt nhân
đầu tiên sẽ được xây dựng và hoàn thành
vào năm 2020 với quy mô công suất 2000 MW.
Do đó việc thăm dò các mỏ urani ở Việt Nam, làm rõ hiệu quả kinh tế
xã hội của việc khai thác, chế biến tài nguyên urani ở trong nước phục vụ phát
triển điện hạt nhân ở Việt Nam là việc làm rất cần thiết, cấp bách và cần phải
đi trước một bước.
Triển khai thực hiện quyết định của Th
ủ tướng Chính phủ, Bộ Tài
nguyên và Môi trường đã có các công văn số 2994/BTNMT-KHCN ngày 02
tháng 08 năm 2007; số 316/BTNMT-KHCN ngày 21 tháng 09 năm 2007; số

314/BTNMT-KHCN ngày 25 tháng 01 năm 2008 giao Cục Địa chất và
Khoáng sản Việt Nam chủ trì, phối hợp với các đơn vị liên quan xây dựng đề

13
án thăm dò quặng urani vùng Thành Mỹ, tỉnh Quảng Nam với mục tiêu,
nhiệm vụ cụ thể như sau:
- Mục tiêu: Thăm dò quặng urani vùng Thành Mỹ, tỉnh Quảng Nam để đạt
8000 tấn U
3
O
8
cấp 122, trong đó giai đoạn I là 5500 U
3
O
8
tấn và giai đoạn II
là 2500 U
3
O
8
tấn;
- Nhiệm vụ cụ thể: Làm rõ cấu trúc địa chất mỏ, khoanh định chi tiết, đầy
đủ các thân quặng. Xác định trữ lượng quặng urani cấp 122, tài nguyên cấp
333, xác định rõ chất lượng quặng, đặc điểm phân bố quặng và công nghệ
tuyển, chế biến quặng. Xác định các điều kiện khai thác, thu thập, quan trắc
số liệu về môi trường, kinh tế -xã hội.
Cục Đị
a chất và Khoáng sản Việt Nam đã xây dựng đề án theo mục
tiêu nhiệm vụ và đối tượng nêu trên và đã trình Bộ Tài nguyên và Môi trường
phê duyệt đề án: “Thăm dò quặng urani vùng Thành Mỹ, tỉnh Quảng Nam”

tại công văn số 1300/ĐCKS-ĐC ngày 07 tháng 07 năm 2008. Do đề án có
quy mô quá lớn, thực hiện trong thời gian dài nên trên cơ sở góp ý của Bộ
Công Thương, Bộ Kế hoạch và Đầu tư và Bộ Tài chính, Bộ Tài nguyên và
Môi trường đã chỉ
đạo Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam hoàn thành lại
đề án với tên gọi là: “Thăm dò quặng urani vùng Pà Lừa - Pà Rồng, huyện
Nam Giang, tỉnh Quảng Nam”. Còn diện tích ở khu vực Khe Cao, huyện Đại
Lộc, tỉnh Quảng Nam sẽ được tiến hành thăm dò sau khi kết thúc đề án thăm
dò ở khu vực Pà Lừa - Pà Rồng. Trong thời gian tiếp theo sẽ tiếp tục thăm dò
ở các diện tích khác đã được đánh giá để gia tăng tr
ữ lượng.
Ngày 19 tháng 08 năm 2009, Bộ Tài nguyên và Môi trường có tờ trình
số 34/TTr-BTNMT trình Thủ tướng Chính phủ phê duyệt đề án.
Ngày 20 tháng 10 năm 2009, Văn phòng Chính phủ có văn bản số
7346/VPCP thông báo ý kiến của Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải về việc
phê duyệt đề án: “Thăm dò quặng urani vùng Pà Lừa - Pà Rồng, huyện Nam
Giang, tỉnh Quảng Nam”. Theo đó giao Bộ Tài nguyên và Môi trường chủ trì
tổ chức phê duyệt và thực hiện đề án.
Ngày 21 tháng 12 năm 2009 Bộ
Tài nguyên và Môi trường đã ra Quyết
định số 2440/QĐ-BTNMT về việc phê duyệt Đề án “Thăm dò quặng urani
khu Pà Lừa - Pà Rồng, huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam”. Đề án được Cục
Địa chất và Khoáng sản Việt Nam bắt đầu thực hiện từ tháng 1 năm 2010.

14
Trong nội dung của đề án này có nhiệm vụ “Xử lý mẫu công nghệ thu hồi
urani” do Viện Công nghệ Xạ Hiếm thực hiện.
Mục tiêu của nhiệm vụ xử lý mẫu công nghệ là:
Mục tiêu chung
: Cung cấp số liệu làm cơ sở xác lập chỉ tiêu hàm lượng phục

vụ công tác đánh giá trữ lượng urani cấp 122 vùng Pà Lừa - Pà Rồng.
Mục tiêu cụ thể:

- Nghiên cứu tính khả tuyển quặng cát kết vùng Thành Mỹ và lựa chọn
giải pháp gia công tuyển thích hợp cho công nghệ xử lý hoá học.
- Nghiên cứu về hiệu quả xử lý ứng với các giải pháp công nghệ khác nhau
(hoà tách khuấy trộn kết hợp quá trình chiết hoặc trao đổi ion, hoà tách tĩnh
và kết tủa thu urani kỹ thuật), lựa chọn thiết bị trong dây chuyền công nghệ.
Xác định các nhu cầu về năng lượng và cung cấp nguyên li
ệu, nước, nhu cầu
thải các loại, xử lý thải cho dây chuyền công nghệ.
- Xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật môi trường (hiệu suất thu hồi urani
qua các giai đoạn, chi phí nguyên liệu, năng lượng cho mỗi đơn vị sản phẩm,
vốn đầu tư trang thiết bị nhà xưởng, chi phí cho xử lý thải, mức độ phát tán
đồng vị phóng xạ và các kim loại nặng, các nhân tố độc hại khác vào môi
trường), làm cơ s
ở để tính toán giá sản xuất urani kỹ thuật.
Lượng mẫu công nghệ đại diện cho khu vực cần thăm dò khoảng 100
tấn, đòi hỏi phải được khảo sát trên một sơ đồ công nghệ tối ưu để tính được
toàn bộ chi phí từ khâu chuẩn bị mẫu, hoà tách, tách pha rắn lỏng, làm sạch
tạp chất và làm giàu urani, kết tủa thu sản phẩm urani kỹ thuật, đến những
m
ắt xích cuối cùng là quản lý và xử lý thải đảm bảo môi trường.
Việc thu các số liệu về cân bằng vật liệu, chi phí năng lượng được xác
định bằng những thử nghiệm với năng suất và thời gian vận hành thích hợp
trên dây chuyền công nghệ để đảm bảo yêu cầu về độ chính xác và độ tin cậy
theo yêu cầu.
Để đảm bảo môi trường, thử nghiệm về xử lý và quả
n lý thải phải được
thực hiện trong khoảng thời gian đủ dài tại khu vực nghiên cứu theo những

nguyên tắc an toàn phóng xạ được quy định.

15
Để phục vụ nghiên cứu mẫu công nghệ phải chuẩn bị về kiến thức và
những hồ sơ kỹ thuật có liên quan là:
- Phương án công nghệ (hoà tách đống hay bể, tĩnh hay khuấy trộn, liên
tục hay gián đoạn?; tách bằng lắng gạn hay lọc?; làm sạch tạp chất và làm
giàu urani bằng kết tủa phân đoạn, trao đổi ion hay chiết?; phương án sản
phẩm U
2
O
8
hay MDU? xử lý và quản lý thải thế nào? ) sẽ áp dụng với các
yêu cầu như thế nào về cơ sở hạ tầng? (mặt bằng, nhà xưởng, điện nước ).
- Yêu cầu về địa điểm thực hiện (vị trí địa lý, điều kiện khí hậu thuỷ văn,
điều kiện về giao thông, điều kiện về đảm bảo thải và quản lý thải phóng
xạ, ).
- Phương án thiết bị đề nghị đầu tư (phần nào tự chế tạo, phần nào nhập
khẩu, công suất, kiểu thiết bị? )
Do vậy, Viện Công nghệ xạ hiếm đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu lựa
chọn giải pháp công nghệ xử lý quặng urani vùng Thành Mỹ” với mục tiêu
xây dựng được phương án công nghệ và thiết bị chuẩn bị
cho việc tiếp nhận
nhiệm vụ xử lý mẫu công nghệ của Đề án thăm dò urani vùng Thành Mỹ, tỉnh
Quảng Nam.
I.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
I.4.1. Một số cơ sở sản xuất urani từ quặng nghèo điển hình trên thế giới

a. Mỏ Sierra Pintada (Argentina)
Quặng ở mỏ này là cát kết (hàm lượng cacbonat 6%). Khu mỏ này

được khai thác trong khoảng thời gian 1976 - 1997. Hàm lượng urani trung
bình trong quặng là 0,076%U. Các khoáng chứa urani chủ yếu là Uraninite,
Brannerite and Coffinite. Công nghệ xử lý quặng gồm các bước:
+ Sau khi tuyển phóng xạ, quặng được qua công đoạn đập làm giảm
kích thước;
+ Công đoạn đập được thực hiện qua 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất sử
dụng máy đập hàm để giảm kích thướ
c từ 30 cm xuống 10 cm; sau đó sử
dụng máy đập nón đưa về kích thước -2,5 cm. Năng suất đập 100-120 tấn
quặng/ngày; tại công đoạn này có hệ thống thu bụi;

16
+ Công đoạn hòa tách quặng: áp dụng phương pháp hoà tách đống,
gồm có 6 ngăn, mỗi ngăn chứa 9000 tấn quặng (tổng diện tích là 20000 m
2
).
Có hệ thống ống dẫn để thu dung dịch hoà tách ở đáy ngăn. Chiều cao đống
trung bình là 2,5 m. Khối quặng được ngâm ngập bằng dung dịch axit
sunfuric. Trong điều kiện thực tế, nhà máy xử lý 80000 tấn quặng/năm và thu
được 120 tấn U/năm.
b. Brazil hiện tại có 2 nhà máy điện hạt nhân đang hoạt động. Nguồn urani
cung cấp cho các nhà máy được sản xuất từ mỏ duy nhất ở Caetité, bang
Bahia. Hàm lượng trung bình c
ủa quặng là 0,252% U
3
O
8
(urani chủ yếu ở
dạng ôxyt).
Quặng được đập thông qua 4 giai đoạn xuống cỡ hạt -13 mm. Nước

được tưới vào quặng với lưu lượng 5% (khối lượng so với quặng) trên hệ
thống băng tải tới máy trộn. Thùng quay của máy trộn có đường kính 1,2 m
và dài 6 m. Axit đặc (15 kg/tấn quặng) được trộn với quặng để agglomerat và
ủ sơ bộ, sau đó quặng được chuyển vào đống trên l
ớp lót HDPE. Mỗi đống
chứa 35000 tấn quặng (cao không quá 5,5 m và chiếm diện tích 45 x 80 m).
Hòa tách đống tiếp theo được tiến hành bằng cách tưới dung dịch axit
sulfuric vào đống với lưu lượng 30 lít/m
2
.giờ bằng hệ thống phân phối nhỏ
giọt (khoảng cách lỗ là 45 x 45 cm). Lần rửa đầu tiên (hòa tách) sử dụng dung
dịch 25 g axit/l với thể tích 0,6 m
3
/tấn quặng, lần rửa thứ hai sử dụng dung
dịch 5 g axit/l với thể tích 0,3 m
3
/tấn quặng và lần rửa thứ ba sử dụng nước
thường với thể tích 0,3 m
3
/tấn quặng. Dung dịch hòa tách được thu vào bồn
chứa có lót HDPE và sau đó bơm về nhà máy xử lý. Ở đó dung dịch hòa tách
được xử lý bằng phương pháp chiết, sản phẩm urani kỹ thuật được kết tủa ở
dạng amon diuranat (ADU).
Năng suất xử lý của nhà máy đạt 180000 tấn quặng/năm và thu được
400 tấn U
3
O
8
dạng ADU/năm. Từ cuối năm 2001 đến tháng 10/2008, nhà
máy đã xử lý khoảng 1120000 tấn quặng và thu được khoảng 2000 tấn U

3
O
8

đạt hiệu suất thu hồi urani 76% với chi phí axit khoảng 40 kg/tấn quặng.
Điều quan trọng là, trước đây cơ sở này đã sử dụng hòa tách thấm,
nhưng sau một thời gian, hiệu suất thu hồi urani đã giảm từ 80 xuống còn
65% nên chuyển sang kỹ thuật sử dụng trộn quặng với axit sau đó tiến hành
hòa tách thấm (tương tự với mỏ tại Somair ở Niger hiện nay).

17
c. Theo báo cáo trình bày tại “Technical Meeting on Uranium Small -Scale
and Special mining and Processing Technologies), được tổ chức từ 19-
22/6/2007 ở Vienna, tổ chức AREVA NC -BU Mines đang triển khai một dự
án thực hiện từ 2005 - 2008 xử lý quặng urani hàm lượng thấp (<0,1% U
3
O
8
)
bằng hoà tách đống ở Somair. Dự án được tiến hành theo 4 bước: nghiên cứu
phòng thí nghiệm, thử nghiệm trên cột mẫu quặng đại diện của cả khu mỏ,
thử nghiệm trên cột các mẫu của từng khu vực riêng biệt và thử nghiệm quy
mô pilôt.
Công nghệ mà họ đang nghiên cứu bao gồm các công đoạn: đập quặng,
agglomerat (trong đó có axit, chất kết dính), tạo đống và hoà tách, dung dịch
thu được chuyển tớ
i nhà máy xử lý bằng chiết dung môi. Hiệu suất thu hồi
urani trong công đoạn hòa tách đạt 68 - 70%, chi phí axit trung bình 20 - 30
kg/tấn quặng. Theo kế hoạch, tới năm 2009 sẽ đi vào sản xuất urani. Đây là
cơ sở đầu tiên sử dụng hoà tách đống ở Niger và là lớn nhất thế giới trong

thời điểm này.
d. Trong bài “Progression of Metallurgical Testwork during Heap Leach
Design”, tác giả đã nêu ra các thông số quan trọng cần quan tâm khi nghiên
cứu áp dụng hoà tách đống. Các thông số đó là: tiêu hao tác nhân (chi phí vận
hành); hiệu suất thu hồi urani toàn quá trình và hàm lượng urani trong quặng
(để tính toán lượng quặng cần xử lý); động học hoà tách (tính toán thời
gian/mẻ); độ thấm của quặng (tính chiều cao hợp lý của đống); ảnh hưởng của
sự tích luỹ tạp chất. Ngoài ra, tác giả còn đưa ra các bước nghiên cứu đối với
một mẫu quặng, bao gồm các bước: thí nghiệm hoà tách khuấy trộn (hoặc
thùng quay), nghiên cứu hoà tách cột 1 m, nghiên cứu hoà tách cộ
t 6 m, thử
nghiệm hoà tách đống và cuối cùng là đưa vào ứng dụng sản xuất.
Như vậy, từ những kinh nghiệm thực tế sản xuất urani từ quặng trên thế
giới hiện nay chúng ta dễ ràng nhận thấy rằng, với loại quặng nghèo nếu
không có mục đích thu các kim loại quý hiếm khác ngoài urani thì phương
pháp hòa tách đống là lựa chọn phổ biến mang lại lợi ích kinh tế kỹ thuật.
I.4.2. Xử lý th
ải, công tác bảo vệ môi trường và an toàn phóng xạ trong
quá trình thủy luyện quặng urani
Trong quá trình xử lý quặng để thu sản phẩm urani tuỳ theo thành phần
quặng và phương pháp hoà tách bằng axit hay kiềm mà chất thải có những

18
đặc điểm khác nhau. Lượng chất thải rắn và lỏng từ quá trình xử lý quặng
urani có đặc điểm chung là hoạt độ phóng xạ thấp và khối lượng lớn. Lượng
thải lỏng bằng 1-3 tấn thải/tấn quặng đầu tuỳ thuộc vào sơ đồ công nghệ được
áp dụng (hoà tách bằng axit thì lượng thải này trung bình là 3 tấn, hoà tách
bằng xoda trung bình là 1 tấn). Thải lỏng của các cơ sở thuỷ
luyện có thể gây
ảnh hưởng độc hại nghiêm trọng tới môi trường, dung dịch thải có độ dư axit

hoặc kiềm và còn chứa nhiều loại muối hoà tan (muối sulfat, cacbonat, clorua
và nitrat) của các nguyên tố phóng xạ và kim loại khác nhau (Fe, Cu, V, Mo,
As, Pb). Ngoài ra chất thải lỏng cũng bao gồm các dung môi hữu cơ, chất hoạt
động bề mặt, có tác động xấu đến môi trường. Trong nhà máy công suất
3000 tấn quặng/ngày với đối tượng quặng đầu có hàm l
ượng 0,1% U
3
O
8
sử
dụng sơ đồ chiết dung môi đã tạo thành 3300 m
3
thải lỏng mỗi ngày, dung
dịch thải có nồng độ amin 35 mg/l (trong khi với nồng độ > 10 mg/l chất hữu
cơ này có thể giết chết 50% các loại sinh vật sống trong đó).
Bảng 1 cho thấy hàm lượng các đồng vị phóng xạ chính của urani, thori
và radi trong các dung dịch khác nhau của các công đoạn xử lý quặng urani
(hàm lượng đầu là 2,34% U
3
O
8
) thu sản phẩm urani kỹ thuật tại mỏ Nabarlek
(Otrâylia).

Lượng thải rắn nói chung bằng lượng quặng đầu đưa vào xử lý, song có
cỡ hạt mịn và ngậm một lượng axit hoặc kiềm dư. Sau quá trình hoà tách
bằng axit H
2
SO
4

, phần chủ yếu urani (80-95%) đã được tách ra, song tới 98-
99 % radi và 20% thori còn nằm lại trong bã rắn. Trong các quá trình kết tủa
tiếp theo, một lượng lớn thori từ dung dịch lại được đưa về dạng thải rắn. Nói
chung sau quá trình xử lý quặng để thu sản phẩm urani kỹ thuật, khoảng 70%
các chất phóng xạ (bao gồm hầu như toàn bộ Ra
226
và Th
230
) chuyển vào thải
rắn. Cho tới nay trên thế giới đã tích tụ một lượng lớn bã thải rắn sau quá
trình xử lý quặng urani, trên lãnh thổ 22 bang của nước Mỹ lượng thải rắn đạt
tới 100 triệu tấn vào năm 1974, và khoảng 1 tỷ tấn vào năm 2000. Diện tích
khu vực chứa thải dao động từ 20 nghìn đến nhiều triệu m
2
, trong đó chứa
hàng chục nghìn curi Ra
226
và Th
230
. Khi quyết định ngừng khai thác và sản
xuất urani vào năm 1990, nước Đức thống nhất cũng đồng thời gánh trách
nhiệm thực hiện quá trình phục hồi cảnh quan và môi trường sinh thái trên
một diện tích nhiễm bẩn phóng xạ rộng lớn 240 km
2
tại vùng Sachsen và
Thuringen với 37 km
2
trực tiếp diễn ra hoạt động khai thác và chế biến urani

19

của công ty Wismut (trong đó khoảng 23 km
2
là những đống lớn quặng đuôi
thải và các bãi chứa thải sau quá trình xử lý hoá học). Để thực hiện nhiệm vụ
phục hồi môi trường sinh thái sau khai thác và xử lý quặng urani, năm 1991
công ty liên doanh nhà nước Xô Đức SDAG Wismut đã chuyển thành Công
ty trách nhiệm hữu hạn thuộc Bộ Kinh tế và Công nghệ CHLB Đức và cấu
trúc lại để thực hiện chức năng hoàn thổ cho toàn bộ khu vực mỏ và xử lý
quặng urani thuộc vùng k
ể trên. Một Dự án được xây dựng và thực hiện trong
25 năm với tổng kinh phí là 13 tỷ DM (6,2 tỷ DM chi cho giai đoạn 1991-
1999, 2,4 tỷ DM chi cho giai đoạn 2000-2004 và 4,4 tỷ chi cho các năm 2005-
2015).
Bảng 1. Nồng độ của các nuclit phóng xạ trong quá trình xử lý quặng urani
tại nhà máy Nabarek
Hoạt độ phóng xạ, Bq/l Dung dịch hoặc bùn pH
U Ra
236
Th
230
Pb
210
Nước tái sử dụng 7,45 12 17 < 0,4 < 0,7
Dung dịch trong bùn quặng đưa vào hòa
tách
7,56 - 69 11 0,93
Dung dịch sau hòa tách 2,56 223.000 25 52.200 430
Dung dịch trong bùn thải sau lắng gạn
ngược chiều
2,27 89 27 33.600 210

Pha nước sau chiết 2,00 25 28 42.400 380
Dung dịch sau trung hòa bã thải lần 1 3,89 51 89 6.100 280
Dung dịch sau trung hòa bã thải lần 2 7,49 0,4 210 1,3 8,1
Dung dịch sau trung hòa bã thải lần cuối
cùng
8,50 0,2 266 0,2 1,8
Dung dịch trong bùn thải sau khi xử lý
BaCl
2
8,32 - 40 - -
Dung dịch trong bùn bơm vào bể chứa nổi 8,00 - 48 - -
Nước gạn sau lắng tại bể 8,06 0,7 10 0,36 < 0,6
Nước sau bể đã xử lý BaCl
2
8,08 - 2,7 - -
Nước về bể chứa để tái sử dụng 6,3 0,4 0,9 1,3 < 0,5
Nước tại ao bay hơi 9,40 1,2 1,3 < 0,4 0,4

20
Về mặt phóng xạ trong cả thải rắn và lỏng đều có chứa một lượng đồng
vị phóng xạ cao hơn bình thường, lại ở trạng thái hoạt động về mặt hoá học
khác hẳn so với khi còn nằm dưới dạng quặng thiên nhiên. Dưới tác động của
các điều kiện môi trường (nắng, mưa, vi sinh vật), chất phóng xạ nằm trong
một lượng lớn bã thải rắn s
ẽ còn tiếp tục xâm nhập và gây ảnh hưởng nếu
không có các biện pháp ổn định, theo dõi và quản lý cần thiết.
Trong Bảng 2 là hàm lượng của các đồng vị phóng xạ urani, thori và
radi trong quặng đầu và trong đuôi thải rắn của nhà máy Nabarek, Oxtraylia.

Các nuclit phóng xạ có thời gian sống ngắn Pa

234
, Th
227
, Th
231
, Th
234
,
Ra
233
, Ac
227
, Po
210
có thể không gây nguy hiểm, song đáng chú ý trong các
chất thải là các đồng vị urani, Th
230
, Ra
226
, Rn
222
, Pb
210
. Trên thực tế hàm
lượng Pb
210
trong thải đều thấp hơn hàm lượng cho phép. Do đó việc theo dõi
và quản lý các đồng vị urani, Th
230
, Ra

226
và Rn
222
(trong pha khí) là nội dung
chính trong quản lý thải phóng xạ quá trình khai thác và xử lý quặng urani.

Tại các khu vực chứa bã thải, Rn
222
tách ra từ quá trình phân rã radi là
nguồn ô nhiễm phóng xạ môi trường khí, chất này phân tán theo hướng gió
trong một khoảng cách đáng kể dù nồng độ giảm dần. Tuy nhiên không phải
toàn bộ radon tách ra đều chuyển vào không khí. Một phần đồng vị này bị giữ
lại trong bã rắn, một phần bị phân rã trước khi thoát vào khí quyển. Thực
nghiệm cho thấy là chỉ 1/4 lượng radon tạo thành tách ra từ bã rắn và trên
thực tế chỉ radon tạo thành trong khoảng 1 m từ bề m
ặt là chuyển vào khí
quyển, tốc độ tách 250 pCi/m
2
s. Số liệu nghiên cứu tại một khu vực chứa thải
ở Mỹ cho thấy nồng độ Ra
226
cao hơn hàng trăm lần so với bình thường, dẫn
tới tạo thành liên tục Rn
222
dạng khí và các đồng vị con cháu của chúng.

21
Trong không khí khu vực mỏ, nồng độ Rn
222
phụ thuộc hàm lượng

urani trong quặng, mật độ đất đá và hệ số thoát khí, có thể đạt tới 5.10-8 Ci/l
ở khu vực vừa nổ mìn khai thác. Phương tiện cơ bản đảm bảo nồng độ radon
dưới tiêu chuẩn cho phép là quạt thông gió. Để giảm hàm lượng các đồng vị
phóng xạ do nguyên nhân bụi trong không khí thì biện pháp cơ bản là lọc bụi
ở những khu vực có hàm lượng bụi cao.
Biện pháp xử lý thải r
ắn và lỏng từ quá trình khai thác, chế biến
quặng urani
Quá trình xử lý thải rắn và lỏng thuộc trách nhiệm của cơ sở khai thác
chế biến quặng urani. Các biện pháp an toàn và xử lý thải phải được tính toán
từ khi thiết kế lựa chọn công nghệ khai thác xử lý quặng, chọn địa điểm xây
dựng nhà máy và khu vực thải (tính đến các yếu tố khí hậu, khí tượng thuỷ
văn, địa hình, địa chấ
t, quy hoạch chung về sử dụng đất và khả năng dễ tẩy xạ
cũng như chôn cất lâu dài của bã thải).
Nhiều cải tiến công nghệ đã được nghiên cứu triển khai nhằm giảm
diện tích khu vực phải làm việc với chất phóng xạ, giảm lượng quặng phải xử
lý bằng tác nhân hoá học dẫn tới làm giảm lượng chất thải phóng xạ gây nguy
cơ ô nhi
ễm môi trường. Để giảm lượng chất thải lỏng, việc tái sử dụng nước
trong một chu trình sử dụng nước khép kín được nhiều cơ sở sản xuất áp
dụng.
Các chất thải lỏng và rắn nói chung phải qua giai đoạn xử lý để thu hồi
và giảm nồng độ các đồng vị phóng xạ tới giới hạn cho phép.
Xử lý thải lỏng bao gồm 2 giai đoạ
n chính:
- Trung hoà dung dịch đến pH10 bằng sữa vôi. Quá trình trung hoà
dung dịch thải có tác dụng khử axit hoặc kiềm dư. Trong sơ đồ hoà tách dùng
axit nhiều kim loại chuyển vào kết tủa: Fe, Pb, As, Mn, Ra
- Để tách triệt để radi khỏi dung dịch, thực hiện quá trình cộng kết bằng

cách thêm 1 lượng nhỏ muối BaCl
2
(0,05- 0,3 g/l), nhờ đó lượng Ra
226
trong
dung dịch thải giảm 90- 97%, cho phép nhiều trường hợp thải lỏng trực tiếp
vào nguồn nước hở. Các số liệu trong bảng 3 cho thấy kết quả sử



22
dụng BaSO
4
, BaCO
3
và BaCl
2
để xử lý radi. Từ đó thấy rằng BaCl
2
là tác
nhân kết tủa radi hiệu quả nhất.
Bảng 3.Kết quả sử dụng muối bari để tách radi từ nước thải
của quá trình xử lý quặng
Nồng độ radi, Ci. 10
-8
/ml Môi trường Tác nhân Lượng tác
nhân, g/l
Trước xử lý Sau xử lý
Hiệu suất
loại radi,

%
0,3 10 3 70 BaSO
4
1,0 30 7 77
0,1 47 3 94 BaCO
3
0,2 49 4 92
0,03 80 2 97
0,06 44 0,6 99
0,1 40 0,2 99
Axit
BaCl
2
0,2 43 0,2 99
0,1 15 1,8 88 BaCO
3
0,2 15 2,0 87
0,3 15 3,0 80
Kiềm
BaCl
2
0,1 15 0,5- 1,5 90- 97

Một sơ đồ xử lý nước mỏ và nước thải từ quá trình khai thác và xử lý
quặng urani được đưa ra trên hình 2.


23

Hình 2. Sơ đồ xử lý nước mỏ và nước thải

Hàm lượng urani, radi và một số nguyên tố khác trong nước thải các
mỏ cũng như trong nước bề mặt các sông tương ứng qua khu vực thải tại
CHLB Đức được đưa ra trong bảng 4.
Bảng 4. Xử lý nước tại một số vị trí khai thác mỏ khác nhau thuộc CHLB Đức
Vị trí khai thác Pohla Crossen Seelingstadt Konigstein
Lưu lượng thải, m
3
/h 80 250 500 500- 1000
Thành phần hóa học
chất thải

U, mg/l

0,34 8 5 35
Ra, Bq/l 4,6 0,4 0,2 1
As, mg/l 2,5 55 - -
Fe, mg/l 20 - - 500
Mn, mg/l 1,6 - - 20
HCO
3,
g/l 0,52 1,9; CO
3
1,5 - -
SO
4,
g/l

0,013 4,3 8 3
Cl, g/l 0,005 1,3 0,5 1
pH 7,2 9,8 7,5 2- 3

Sông tại khu vực đổ
thải
Luchsbach Zwickauer
Mulde
Cumitzschbach/
Weisse Elster
Elbe
Lưu lượng nước 3.10
3
1,3.10
6
0,6.10
6
27,3.10
6


24
trung bình, m
3
/ngày
Thành phần một số
nguyên tố hóa học

U, mg/l

< 0,001 0,018 0,006 0,010
Ra, mBq/l < 10 35 < 10 < 40
As, mg/l 0,001 ≤ 0,05 0,002 0,005
SO

4,
mg/l

32 73 150 105
Cl, mg/l <5 22 56 35
Kết tủa thu được từ quá trình thải lỏng chuyển vào khu vực chứa bã
thải. Bãi chứa thải rắn và lỏng là một bộ phận của nhà máy xử lý quặng để
sản xuất uran kỹ thuật. Toàn bộ đuôi thải từ quá trình hoà tách sau khi trung
hoà bằng sữa vôi cùng bã kết tủa khi xử lý thải lỏng (dưới dạng bùn nhão
chứa 45% chất rắn) được tập trung về khu vực chứa thải ở kho
ảng cách nhất
định (3km) từ nhà máy. Khu vực chứa thải được bao quanh bằng các đê chắn
làm từ vật liệu tại chỗ (đất đá từ khu vực khai thác), chiều cao nâng dần bằng
chính bã thải rắn từ quá trình xử lý quặng. Diện tích khu vực chứa thải phù
hợp đối với nhà máy công suất 1000 tấn quặng/ngày là 16 ha. Trong nhà máy
công suất lớn hơn cần diện tích bãi chứa thải > 40 ha.
Khi kết thúc hoạt động c
ủa nhà máy, cần xúc tiến những hoạt động lưu
giữ dài hạn và tái tạo môi trường tại khu vực bãi thải. Để giảm lượng radon
trong khu vực này, bãi thải cần được phủ lớp đất đá dày. Sau đó phủ xanh
bằng cây xanh hoặc thảm cỏ.
Các đống lớn đuôi quặng thải có thể tích hàng triệu m
3
kể trên phải
được di dời xa khu dân cư hoặc xử lý tại chỗ để vĩnh viễn không tiếp tục di
chuyển phát tán chất bụi bẩn chứa phóng xạ alfa gây tác động lâu dài, đặc biệt
tránh xuất hiện radon và các đồng vị phóng xạ con cháu vào môi trường khí.


Việc xử lý các đống lớn đuôi quặng thải bao gồm xác định các thông

số về phóng xạ, hoá học và địa chất, thực hiện công nghệ ép nén sườn đống
thải tạo độ dốc thích hợp và sau đó che phủ bằng các lớp đất khác nhau với
chiều dày 1,9 m (0,4 m lớp đất khoáng và 1,5 m đất trồng trọt), đồng thời tạo
thảm thực vật và định hướng dòng chảy lâu dài cho nước bề m
ặt.
Đối với các ao chứa bùn thải từ quá trình xử lý quặng urani, công việc
hoàn thổ bao gồm: tách và xử lý nước tự do từ ao, che phủ bề mặt lớp bùn