三十年，中国铀业“地浸之剑”从淬炼到起舞

地下数百米深处，头顶的矿灯闪烁着幽蓝，耳边不时传来轰隆的机车声，厚厚的口罩似乎挡不住空气中的土腥味，冒顶、涌水、突水事故时有发生，看着眼前这一切，我国原地浸出采铀技术创始人王西文突发奇想：疏松富水型铀矿能否不挖矿，就在地表施工钻孔，从一个孔加入含有化学试剂的水溶液，溶解矿石中的铀后从另一个孔提上来，通过抽注拿到宝贵的战略铀资源，而且矿石还待在原来的地方，地表植被没有破坏，既安全又环保，可谓一举多得。

说干就干，于是一支由苏学斌、阙为民、姚益轩、谭亚辉等为骨干的地浸采铀技术攻关团队组建起来，开启了我国原地浸出采铀（简称地浸采铀）的光辉历程。

原地浸出采铀创新团队

天然铀是保障国家安全的重要战略资源和能源矿产。30多年来，地浸团队先后在王西文、苏学斌等人的带领下，由十余人发展到近百人。他们一路筚路蓝缕，一茬接着一茬，不断探寻创新，从滇越古道到天山大漠，从松辽草原到二连戈壁，引领了我国铀矿冶技术的跨越发展，推动天然铀产业的重大转型升级。

截至当前，地浸采铀产量已占全国天然铀总产量90%以上，经济效益和社会效益显著，为落实习近平总书记关于天然铀批示精神、保障国家战略需求做出了突出贡献。

淬火·滇越古道

铀广泛存在于地壳中。把矿石从地下挖出来，运到地表，然后采取物理-化学手段从中提取铀，这种常规方法保障了我国“两弹一艇”的原料供应，但是开采成本高、安全本质度低，还会产生一定的放射性废气、废水和废渣破坏地表生态。地浸采铀技术则是通过钻孔将浸出剂注入地下矿层，使其沿着矿石孔隙渗透，溶解出矿石中的铀，形成含铀溶液后提升至地表，浓缩加工得到铀的初级产品“黄饼”。这种方法安全高效，颠覆了传统的采矿工艺，但是技术难度大。

难点之一是浸出剂能否与矿石有效接触？地层深处的铀矿物看不见，摸不着，就像百万军中取上将军首级，需要准确判断“上将军”在哪里，胯下有赤兔马能直奔“上将军”大帐。现任中国铀业股份有限公司总工程师、地浸采铀创新团队主要负责人苏学斌一语道破问题关键：“解决该问题的突破点应立足于钻孔。”是啊，钻孔这个通道蕴含多种信息，肩负着构建溶浸液和矿层通道的重要使命，就是地浸的“赤兔马”。矿层深埋在数百米的地下，自身只有几米甚至不足一米，换言之，几百米的钻孔需要“通”的是矿层所在的几米，其余部分是不能“通”的。地浸工艺钻孔结构和钻成井工艺，都要从零开始，这耗费了地浸采铀创新团队大量心血。

难点之二是浸出剂如何高效溶解铀？要从数千吨矿石里把一吨铀提取出来，浸出剂就是关公的青龙偃月刀。青龙偃月刀需要千锤百炼，浸出剂的选择和科学配方亦如此。云南腾冲，汉时属乘象国“滇越”，现在是旅游热线，30年前却是遥远的边陲之地，阙为民、姚益轩、苏学斌、刘乃忠、李建华等一批骨干大学刚毕业就奔赴云南腾冲381试验现场，苏学斌后任381试验队队长，几度寒暑，与寂寞为伴，与试验基地为家，一遍一遍筛选浸出剂，潜心打磨那把青龙偃月刀。

难点之三是溶浸范围如何有效控制？即含铀溶液沿着指定的路线走，应收尽收。否则，哪怕一克铀的流失，不光影响资源回收率，还可能对地下水环境造成不利影响。地浸采铀创新团队自此主攻钻研溶质运移和地下水流向控制30载，驯服了地下水，使地下溶浸范围控制在距采区边界100米以内，优于国际（小于150米）标准，实现了地浸采铀绿色发展。

西南边陲，地域虽小却铸就了地浸之剑。地浸采铀创新团队构建了以可地浸铀资源评价、钻孔结构与施工工艺、浸出剂的选择与使用、地下水模拟与控制等为核心的地浸采铀技术体系，成功实现了我国地浸采铀技术零的突破，并获得原核工业部科技进步一等奖。苏学斌、阙为民等一大批地浸人也在此完成了自身的淬炼。

仗剑·天山大漠

新疆，地域辽阔。从上世纪60年代初，核工业人就一直用脚步丈量着天山南北的山山水水，探寻宝贵的铀资源。在伊犁盆地，发现了大量的铀矿化点，但是品位太低，按照过去的勘查技术规范，这些含铀的砂岩只是含放射性的砂粒，够不上“铀矿”的标准，不但没有任何开发价值，而且还存在潜在的环境污染。

上世纪90年代，地浸人踏上了新疆这块神奇的土地，此时的苏学斌已成为我国地浸采铀创新团队的中坚。针对复杂不均质的地质和水文地质环境，地浸人创建了多组分多场耦合的稳定场模型，丰富和发展了砂岩铀矿浸出理论。疏干铀矿床，即矿床抽不出水或水量太少。团队成员开发了渗流场人工再造技术，实现水文地质条件的再造，铀矿浸出率达86%以上。还有一些矿床，铀矿体在垂向分为多层，类似于三明治。为此，团队研发了分层分液控制系统，实现了多层矿体协同开采，资源利用率达到国际先进水平。

宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。原地浸出采铀技术在新疆得到了规模化工业应用，撑起了中国铀矿冶的半壁江山。地浸采铀技术的突破，使砂岩铀矿的边界品位从0.03%降至0.01%，使原来无用的“砂粒”变成了宝贵的“铀矿”。因此，新疆、内蒙等地区砂岩铀矿一跃成为具有经济价值的优质铀资源，新增可利用砂岩型铀资源数十万吨。此举，实现了砂岩铀矿从低品质资源到高价值储量、从储量到产量的重大跨越，为我国核电发展奠定了充实的铀资源保障。在创新团队的支持下，新疆伊犁盆地512矿床建成了我国首个酸法地浸采铀矿山，相应的技术成果获得国家科技进步二等奖。

起舞·松辽草原

浸出剂，原来的主要组分之一是硫酸，腐蚀性强，选择性差，特别是开发高碳酸盐、高矿化度等复杂矿物组成砂岩铀资源，极易产生化学沉淀堵塞矿层。青龙偃月刀1.0版既取上将军首级，也斩无名小卒。苏学斌带领团队开展了技术攻关，经过无数次失败—试验—再失败，最终研发出一种新的浸出剂。二氧化碳（CO2）+（O2）氧气，人们生活中接触最多的两种气体，对铀的选择性好，变成了只取上将军首级的利器。这种溶有CO2+O2的水溶液，绿色安全环保，对环境影响小，极大提高了地浸采铀的本质安全度，成功盘活了国际专家论证无法利用的“呆矿”资源，还使温室气体得到了资源化利用。

苏学斌回忆道：“当时一块暴露在空气中数月的矿芯，没加酸碱，只和空气接触，经水浸泡后竟然有20~30%的浸出率。”他还算了一笔账，采用酸法地浸技术，每吨天然铀金属产品耗酸100~400吨，仅浸出试剂成本高达十几万元。采用CO2+O2地浸技术，浸出试剂成本仅2~3万元，大大降低了生产成本。

携2.0版青龙偃月刀，地浸采铀创新团队移师松辽。位于松辽草原腹地的科尔沁，是我国优质奶牛——西门塔尔牛的繁育基地。“天苍苍，野茫茫，风吹草低现牛羊”，曾是对科尔沁草原的真实写照。没有露天矿山的巨大采坑的重型运输汽车，也看不到井下矿山的竖井和天轮。如果不是四个白色储气罐上“中国铀业”的标志，很难想象这是一座铀矿山。玉米地里，隔二三十米，一根约手腕粗细的软管通过钻孔把溶有CO2+O2的水溶液注入地下，只在地上露出尺许的弧度。就是这些玉米地里若隐若现的、或白色或黑色软管，连通地上和地下，把铀从数百米地下提取出来，进而成为核电发展的宝贵原料。

CO2+O2地浸采铀，把温室气体CO2注入地下，封存CO2的同时提取了铀，这项国际最先进的铀提取技术，获得了国家科技进步二等奖，也吸引了国际原子能机构和众多铀资源大国的目光，国际同行纷至沓来。苏学斌团队先后承办地浸采铀国际学术会议多次，培训30多个国家和专业机构技术人员200多人次。

以CO2+O2地浸采铀技术为主，我国首个千吨级铀矿大基地——新疆伊犁铀矿大基地建成投产，接连荣获自然资源部“矿产资源综合利用示范基地”和“绿色矿山”称号。而通辽千吨级铀矿大基地的建成，树立了我国铀矿冶新标杆。

沉淀·鄂尔多斯“新铀都”

鄂尔多斯，我国煤炭储量较多的地方之一，其自然地理环境的显著特点是起伏不平，西北高东南低，地形复杂，东北西三面被黄河环绕，南与黄土高原相连。地貌类型多样，有芳草如茵的草原和开阔坦荡的波状高原，核工业人在此发现了超大型铀矿床。“铀”和“煤”两种国家重要战略资源，如何实现叠置条件下的高效开发是苏学斌团队面临的新问题。

针对铀煤叠置资源，苏学斌带领地浸采铀创新团队潜心钻研，揭示了铀煤同采多相多场耦合机理，明确了铀煤分区错时开采工艺，建立了水力帷幕施工工艺，突破了单体千吨级铀矿山快建、快采、快退关键技术。该矿山的建成，将成为国内单体生产能力最大的铀矿山，保障了“强核基石”的战略地位，并赋予了鄂尔多斯“新铀都”的称号。

矢志不渝守初心，薪火赓续育人才。在开展科技攻关的同时，苏学斌等人不断为地浸采铀创新团队注入“新鲜血液”，补充“新生力量”，原渊、杜志明、陈梅芳、李召坤、赵利信、王亚安等一批“八零、九零后”的青年骨干已逐渐从前辈手中接过了接力棒，他们“心中有火、眼里有光”，扛起了我国地浸采铀技术创新发展的大旗，为国家天然铀保障贡献了青年的责任与担当。

凡是过往，皆为序章。我国原地浸出采铀创新团队从基础研究、关键技术攻关、工程设计与应用协同，到产学研用强强联合，铸就了“求实 创新 开放进取”的团队精神，实现了我国地浸采铀技术从“0到1”的突破。他们先后获国家科技进步二等奖2项，国防科技进步特等奖1项、一等奖2项，中国工业大奖提名奖1项、国家优秀工程设计银奖1项，其他省部级等科技奖项30余项，授权发明专利80余项、出版专著10部、发表论文近300篇。

来源 | 《中国核工业报》2023年第32期

原标题：《三十年，中国铀业“地浸之剑”从淬炼到起舞》

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