1月9日，國家科學技術(shù)獎勵大會隆重舉行，一批為經(jīng)濟社會發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)做出杰出貢獻的科技工作者受到表彰，中核集團核工業(yè)北京化工冶金研究院等單位的“CO2和O2原地浸出采鈾工藝技術(shù)研究與工程應用”項目獲得國家科技進步二等獎。

      二氧化碳和氧氣，人們生活中接觸最多的兩種氣體，變成了中性地浸采鈾的利器，這一在國內(nèi)尚屬首創(chuàng)的技術(shù)，顛覆了傳統(tǒng)的鈾礦開采模式，拓展了砂巖型鈾資源開采利用范圍，盤活了數(shù)萬噸復雜砂巖型鈾資源。

      鈾資源是國家戰(zhàn)略資源和重要的能源資源，是核軍工和核電的重要原料。我國鈾資源的基本特點是小、散、貧：礦床規(guī)模小，礦體分散，礦石品位低。在我國已探明的鈾資源中，砂巖型鈾資源占總量的41.57%，其中低品位、低滲透、高碳酸鹽、高礦化度等復雜砂巖型鈾資源占其總量70%以上，采用酸法或堿法地浸均難以開采，成為了“呆礦”。常規(guī)礦山，要把礦石從地下挖出來，運到地表，然后采取多種物理和化學手段，從中取出我們想要的有用組分。所以，挖礦破壞地表生態(tài)以外，還要產(chǎn)生大量的廢氣、廢水和廢渣。地浸技術(shù)是在地表打孔，將化學試劑輸送到礦床，化學試劑與礦石發(fā)生作用，將鈾從礦石中提取出來。這樣，地表植被沒有破壞，礦石還呆在原來的地方，廢渣、廢水量也將大大減少。

      該技術(shù)已在新疆伊犁盆地、吐哈盆地，內(nèi)蒙古松遼盆地得到了大規(guī)模工業(yè)應用，開創(chuàng)了砂巖型鈾礦資源采冶的新模式，預計到2016年，應用這一技術(shù)生產(chǎn)的天然鈾產(chǎn)品將占我國年生產(chǎn)量的50%。

      30年磨一劍：中性地浸采鈾背后的故事

      向常規(guī)鈾礦采冶方法宣戰(zhàn)

      鈾資源是國家戰(zhàn)略資源和重要的能源資源，是核軍工和核電的重要原料。常規(guī)采冶方法是把鈾礦石從地下挖出來，運到地表，然后采取多種物理和化學手段從中提取出有用組分。

      我國鈾礦床礦石平均品位大約在0.1%左右，也就是說，從地下挖出1000噸礦石，能夠提取的鈾最多只有1噸，其余999噸是廢石，這種常規(guī)的采冶方式不僅要占用大量土地資源，還要產(chǎn)生大約3000噸廢水。

      地浸采鈾技術(shù)是通過注液鉆孔將溶浸液注入地下礦層，使其在礦層與礦石發(fā)生反應，形成含鈾溶液，再通過抽液鉆孔用潛水泵將含鈾溶液提升至地表，然后進行水冶處理，加工成鈾的初級產(chǎn)品；提取鈾之后的尾液又配置成溶浸液再注入地下礦層。這種方法采鈾，不會破壞地表植被，不會產(chǎn)生廢渣，還大大減少外排廢水量。

      但當時國內(nèi)并沒有地浸技術(shù)，國外也只有前蘇聯(lián)和美國等幾個國家開展了研究工作，在那個年代，鈾與核武器緊密相連，與此相關(guān)的技術(shù)屬于絕密。因此，中國發(fā)展地浸采鈾技術(shù)，必須完全依靠自己，一切都是從零開始的。

      從“酸法”到“堿法”的探索之途

      1998年，國家計委批準的新疆伊犁地浸采鈾工業(yè)性試驗項目通過驗收，標志著我國用硫酸做溶浸液的地浸采鈾技術(shù)基本成熟，開始走向大規(guī)模的工業(yè)應用。該技術(shù)獲得了國家科技進步二等獎，核化冶院的地浸人名聲大震。

      但在新疆吐哈盆地的十紅灘礦（738礦）床地浸現(xiàn)場試驗時，地浸人的信心被一點點澆滅。那是一座地處茫茫戈壁深處、探明鈾資源近萬噸的砂巖型鈾礦床，當年目標是將其建成新疆第二大鈾礦基地。因為當時同屬砂巖型鈾礦床的737礦已在2000年建成工業(yè)規(guī)模的地浸采鈾礦山；739礦也順利進入到工業(yè)性試驗階段。

      “含礦層化學結(jié)垢和鉆孔堵塞非常嚴重，超出了我們的想象?！睍r任項目總設(shè)計師姚益軒回憶，小碗口粗的溶液管道只剩下小指頭那么細。無論是炎炎夏日還是瑟瑟寒冬，每隔幾天便要靠人力從一百多米深的鉆孔內(nèi)提出重達數(shù)十公斤的潛水泵，然后采取各措施對鉆孔進行清洗，再將潛水泵放入孔內(nèi)；頻繁洗孔成了日常工作，但即使如此辛苦，試驗結(jié)果仍不如人意。

      如何避免在礦層中產(chǎn)生嚴重化學沉淀，減輕鉆孔堵塞，保證浸出液鈾濃度和礦石中鈾的浸出率滿足工藝要求，成了擺在項目組面前的一個巨大難題。國外技術(shù)專家團隊被邀請來攻關(guān)，一晃三年，仍不盡如人意。一時間，如何用較低的成本開采738鈾礦床成為了一項世界性難題。

      在738礦，搞酸法肯定不行了，研究人員開始改用堿法浸出。酸法浸出與堿法浸出，主要區(qū)別在于溶浸液的不同，酸法主要采用硫酸等酸性溶液，堿法采用碳酸氫銨等堿性溶液。改用堿法，堵塞問題得到有效緩解，但浸出速度相比酸法緩慢，液鈾濃度相對較低，且生產(chǎn)成本過高，銨鹽還會造成地下水污染。堿法也被放棄了。

      CO2+O2浸出技術(shù)的探索與成功

      由于酸堿法的種種局限，研究人員開始嘗試使用人們生活中接觸最多的兩種氣體CO2和O2，作為地浸采鈾的利器。CO2和O2地浸采鈾，原理是在地下水中加入二氧化碳后，形成的碳酸氫根離子與礦層中的鈾發(fā)生反應，使鈾溶解在溶液中，并可有效抑制鈣離子沉淀的形成。

      氣體在液體中容易逸出，要將氣體加入液體，需要解決幾個關(guān)鍵問題，首先要讓氣體溶于液體注  入礦層，然后讓溶液選擇性溶出礦層中的鈾，回收時將鈾從浸出液中分離。

      當時能借鑒的國外資料非常少，美國是該技術(shù)唯一工業(yè)化應用的國家，但對關(guān)鍵技術(shù)是嚴加封鎖和保密的。

      在國防科工局支持下，核化冶院聯(lián)合多個單位先后開展了兩個核能開發(fā)項目和一個國防預研項目研究，取得了CO2和O2原地浸出采鈾和浸出液處理工藝等重大技術(shù)體系創(chuàng)新和理論突破。

      正是專業(yè)上的一絲不茍，精益求精，地浸采鈾技術(shù)才得以不斷完善、進步。從酸法到堿法再到CO2+O2浸出技術(shù)一步步完善、優(yōu)化、提高，無不滲透著地浸人的求實與創(chuàng)新，正是這樣的科研氛圍和傳承，歷練出一代代地浸人，如今他們是我國地浸的骨干和核心，引領(lǐng)我國鈾礦冶發(fā)展的技術(shù)方向，使我國地浸技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位。