[发明专利]基于微生物胶结的地浸砂岩型铀矿的防渗方法

说明书

本发明提供了基于微生物胶结的地浸砂岩型铀矿的防渗方法，将初始菌种在模拟地浸采铀环境下，驯化出具有高效脲酶活性的菌株，进行菌株培养繁殖，并筛选具有强化微生物诱导碳酸钙沉淀作用的最优水溶性有机基质蛋白；将驯化菌株、培养基、胶结液和最优水溶性有机基质蛋白质按一定比例配制，再注入地浸砂岩型铀矿的含水层中，胶结堵塞含水层中的孔隙，达到防渗的作用。本发明将微生物诱导碳酸钙沉淀胶结防渗隔水层的技术引入到地浸采铀矿山的实际环境中，提高砂岩型铀矿山含水层围岩的抗渗性能，减小地浸采铀过程中污染物和地下水的双向渗透产生的不利影响，控制和减少地下水环境污染，为解决地浸采铀技术的发展瓶颈提供重要的理论指导和技术支撑。

技术领域

本发明涉及地浸采铀技术领域，尤其涉及基于微生物胶结的地浸砂岩型铀矿的防渗方法。

背景技术

随着国家经济的快速增长，核电事业的高速发展，对于铀资源的需求量大大增加。铀作为重要的核燃料，被广泛的应用到核电站和航海中，同时也是重要的国防战略资源。同时，铀也是一种重要的战略资源，是保持我国核威慑力长期有效和核军工可持续发展的重要保障。随着我国核工业和国防事业的快速发展，急需大量的铀资源满足国家发展战略的需求，必须加大对我国天然铀的生产能力。

近20年来，地浸采铀技术已经成为国内外天然铀生产的主要方法，并在相当一段时间内仍将处于主导地位。目前，采用地浸技术生产的天然铀已接近世界总产量的50％，地浸采铀具有基建投资少、生产成本低、环境友好等显著优点。但是，地浸采铀过程中溶浸液、U(VI)和重金属离子容易向含矿含水层外围及上下含水层扩散，对人类的饮水安全造成巨大的影响；且溶浸液向采区外围扩散、流失，造成浸出剂消耗增加及浪费，更重要的是对外围地下水造成不良影响；相反，如果外围地下水大量涌入矿层，会造成溶浸液被稀释，降低浸出效率。此外，采区退役后，地下水中仍含有SO₄^2-，NO₃^-，U(VI)、H⁺和重金属离子等，这些污染物通过渗透迁移作用威胁下游地下水资源，对工农业的生产和人类的饮水安全造成很大的影响，已成为制约地浸采铀技术发展的瓶颈。因此，必须从源头上严格控制消除污染，使地浸采铀采区四周和顶底板的隔离层具有良好的止水效果；研究控制溶浸液向外围扩散以及外围地下水涌入矿层的方法，实现地浸采铀技术清洁、绿色、高效发展，是地浸采铀工程技术人员和科研工作者面临的亟需解决而具有重大现实意义的科学问题。

目前，为了减少溶浸液、U(VI)及重金属离子对地下水和周边环境的影响，主要采取控制抽注液平衡的方法，虽然在一定程度上能有效的控制污染物向地下水环境扩散，但受地层条件、抽注工艺、抽注系统持续稳定运行能力等因素的影响，很难达到精确控制、彻底根治污染物的目的。近年来，利用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)胶结填充介质中孔隙，提高介质的抗渗性能和强度的方法被提出；但此方法存在生成碳酸钙结构强度低、微生物代谢终产物有毒有害、缺乏评估等缺点，仍需从优势菌种的培养、有机质的强化作用、微生物胶结机理等方面进行深入的研究。

此外，目前应用MICP技术修复古建筑和混凝土裂缝、固化重金属、改性岩土、微生物封漏等研究对象较为单一，但由于微生物生长对环境选择性大、微生物与所处环境之间的作用机制复杂等问题，因此对于复杂环境中，MICP技术能否达到上述的研究成果，仍然是值得商榷和研究的问题。特别是在地浸采铀环境中，含有溶浸液、U(VI)及重金属离子等污染物，以及含有成分复杂的有机质等杂质，使得微生物的生存环境恶劣，影响菌种的生长、繁殖能力和胶结效果。因此，地浸采铀的复杂环境中MICP技术的应用仍是今后主要的研究方向和需要攻克的技术难题。

有鉴于此，有必要设计基于微生物胶结的地浸砂岩型铀矿的防渗方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于微生物胶结的地浸砂岩型铀矿的防渗方法。通过驯化得到具有高效脲酶活性的优势菌株，并筛选具有强化微生物诱导碳酸钙沉淀作用的最优水溶性有机基质蛋白，以制得适应地浸采铀环境的微生物胶结地浸砂岩型铀矿防渗隔水层，从而实现地浸砂岩型铀矿的高效胶结防渗。