新疆、內(nèi)蒙古等地多個(gè)大型、超大型復(fù)雜低品位砂巖鈾礦床曾被認(rèn)為是無(wú)法開(kāi)采的“呆礦”，如今卻成為國(guó)內(nèi)天然鈾供應(yīng)的主力軍。這一轉(zhuǎn)變背后，原地浸出采鈾（以下簡(jiǎn)稱地浸采鈾）技術(shù)創(chuàng)新發(fā)揮了重大作用。截至目前，地浸采鈾產(chǎn)量已占全國(guó)天然鈾總產(chǎn)量90%以上，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

中國(guó)鈾業(yè)股份有限公司總工程師蘇學(xué)斌長(zhǎng)期致力于地浸采鈾技術(shù)創(chuàng)新，突破國(guó)外技術(shù)封鎖，探索出一條符合我國(guó)國(guó)情的復(fù)雜低品位砂巖型鈾礦地浸采鈾技術(shù)路線。目前，他正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在鄂爾多斯盆地鈾煤疊置區(qū)開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)。

近日，蘇學(xué)斌接受了科技日?qǐng)?bào)記者的采訪，講述我國(guó)采鈾技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的飛躍。

探索出符合國(guó)情的技術(shù)路線

記者：我國(guó)鈾資源的儲(chǔ)備情況如何？

蘇學(xué)斌：根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織核能機(jī)構(gòu)和國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)聯(lián)合于2023年發(fā)布的《2022年鈾：資源、生產(chǎn)和需求》，我國(guó)已探明鈾資源量約占全球總量3.34%。相比哈薩克斯坦、澳大利亞、加拿大等鈾資源大國(guó)，我國(guó)鈾資源呈現(xiàn)賦存條件復(fù)雜、品位低、較分散的特點(diǎn)。

我國(guó)鈾資源廣泛分布于震旦—寒武紀(jì)地層和擁有多個(gè)蓋層發(fā)育的陸相盆地，無(wú)論是花崗巖型還是砂巖型鈾礦都十分豐富，問(wèn)題是成礦地質(zhì)條件復(fù)雜、礦體開(kāi)采難度大。而我國(guó)核電和國(guó)防事業(yè)在快速發(fā)展，需要大量的天然鈾，供給滿足不了需求。供給缺口目前可以靠進(jìn)口填補(bǔ)，但我們不能忽視國(guó)內(nèi)鈾礦的開(kāi)采，畢竟鈾資源供應(yīng)事關(guān)國(guó)家安全。

記者：您長(zhǎng)期致力于地浸采鈾技術(shù)研發(fā)，請(qǐng)您介紹一下地浸采鈾技術(shù)的原理和優(yōu)勢(shì)。

蘇學(xué)斌：傳統(tǒng)的采鈾方法是打巷道布采場(chǎng)直接挖。為了接觸到地下礦層，要從地面向下深挖幾百米。這種方法對(duì)自然環(huán)境影響較大。

浸采鈾是從地面向下鉆一個(gè)幾百米深的孔，向其中注入浸出劑去溶解礦石，實(shí)現(xiàn)砂巖鈾礦原位開(kāi)采。這一技術(shù)可以避免對(duì)自然環(huán)境“開(kāi)膛破肚”，無(wú)井巷工程、地表堆場(chǎng)，不破壞植被。

記者：地浸采鈾技術(shù)的難點(diǎn)是什么？

蘇學(xué)斌：難點(diǎn)在于我們要探索出符合我國(guó)國(guó)情、地情的技術(shù)路線。

地浸采鈾分酸法、堿法和中性浸出三種工藝，顧名思義就是在采鈾過(guò)程中使用酸性、堿性或接近中性的浸出劑。浸出劑是研發(fā)的重中之重，不過(guò)酸性或堿性浸出劑都具有較強(qiáng)的腐蝕性，溶浸范圍控制不好，會(huì)擴(kuò)大采區(qū)溶浸影響區(qū)域，造成采區(qū)外的地下水污染。此外，不同浸出劑的溶解效率也不一樣。

為了提高采鈾效率、避免污染環(huán)境，我們必須找到合適的浸出劑，并且研發(fā)出與其適配的全套裝備。

記者：其他國(guó)家也面臨這樣的采鈾難題嗎？

蘇學(xué)斌：一些鈾資源稟賦較好的國(guó)家可以采取相對(duì)粗放的技術(shù)路線。不過(guò)，我國(guó)的鈾礦開(kāi)采地質(zhì)條件很復(fù)雜，同時(shí)我國(guó)非常重視環(huán)保，因此必須發(fā)展高效率、低污染的技術(shù)路線。

我們研發(fā)出的技術(shù)產(chǎn)品，如“二氧化碳+氧氣”浸出工藝，除了應(yīng)用于我國(guó)，也可以幫助其他國(guó)家開(kāi)采條件復(fù)雜的鈾礦。

記者：您可以詳細(xì)介紹一下“二氧化碳+氧氣”浸出工藝嗎？

蘇學(xué)斌：這個(gè)工藝的名字——“二氧化碳+氧氣”聽(tīng)起來(lái)很普通，但它的技術(shù)含量很高，相關(guān)成果曾獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。我們把二氧化碳和氧氣一起融入水中，將其作為浸出劑注入地下，在封存二氧化碳的同時(shí)高效提取了鈾。該工藝不僅安全環(huán)保，還可以在復(fù)雜地質(zhì)條件下實(shí)現(xiàn)開(kāi)采。

記者：這項(xiàng)工藝的名字和原理聽(tīng)起來(lái)似乎不復(fù)雜。

蘇學(xué)斌：是的，聽(tīng)上去簡(jiǎn)單做起來(lái)難。它凝聚了我和團(tuán)隊(duì)幾十年的心血。

有化學(xué)常識(shí)的人都知道，二氧化碳和氧氣都是不易溶于水的氣體，光是讓它們?nèi)芙饩褪莻€(gè)不易解決的難題。在實(shí)際研發(fā)過(guò)程中，這樣的問(wèn)題有成百上千個(gè)。

除了浸出劑，與該技術(shù)配套的試劑、裝備等也需要我們逐步研發(fā)出來(lái)。它們組成一個(gè)各部分相關(guān)聯(lián)的龐大系統(tǒng)。我和團(tuán)隊(duì)幾十年的工作，都是圍繞打造這個(gè)系統(tǒng)展開(kāi)的。

輾轉(zhuǎn)南北“鉆”透復(fù)雜鈾礦

記者：讓我們從源頭講起，您是怎么進(jìn)入地浸采鈾領(lǐng)域的？

蘇學(xué)斌：30年前，我國(guó)的鈾礦勘查重心還在南方。我是云南騰沖381試驗(yàn)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)，和其他幾個(gè)年輕人長(zhǎng)期駐扎在西南邊疆，研究地浸采鈾技術(shù)。

那時(shí)，我們的導(dǎo)師是我國(guó)地浸采鈾技術(shù)創(chuàng)始人王西文。我們用鉆井向礦層注入浸出劑，就可以實(shí)現(xiàn)在地下的原位開(kāi)采，最大程度提高采鈾效率、減少對(duì)環(huán)境的破壞。

記者：那時(shí)，浸出劑的核心成分還不是“二氧化碳+氧氣”吧？

蘇學(xué)斌：沒(méi)錯(cuò)。那時(shí)，我們用的是酸性溶液，針對(duì)試劑性質(zhì)和當(dāng)?shù)剽櫟V特點(diǎn)，我和同事建立了“含鈾溶液化學(xué)—運(yùn)移和吸附—沉淀理論”模型。

后來(lái)，我國(guó)北方發(fā)現(xiàn)了砂巖鈾礦。這種類型的鈾礦比南方的硬巖鈾礦更適合應(yīng)用地浸采鈾技術(shù)，所以我們轉(zhuǎn)戰(zhàn)新疆。

在新疆，我們以庫(kù)捷爾太鈾礦為對(duì)象開(kāi)展試驗(yàn)，不斷改進(jìn)酸法地浸工藝及配套的裝備。當(dāng)時(shí)，我們把鈾資源采收率提高到80%，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

不過(guò)，采用酸法地浸工藝，溶蝕礦物多、試劑消耗大，并不是所有的礦床都能采用這種方法。遇到碳酸鹽含量高的礦床，這個(gè)方法就行不通了。

記者：面對(duì)這么難采的鈾礦，您和團(tuán)隊(duì)想到了哪些好辦法？

蘇學(xué)斌：我們從云南走到新疆，經(jīng)歷了一個(gè)又一個(gè)春夏秋冬，不知做了多少次實(shí)驗(yàn)，終于有了意外發(fā)現(xiàn)。

按照傳統(tǒng)理論，要想溶解鈾，浸出劑的pH值要么小于2，要么大于9，也就是說(shuō)非酸即堿。但有一次，我偶然發(fā)現(xiàn)一塊暴露在空氣中的鈾礦礦芯，其未加酸或堿，只是和空氣接觸數(shù)月。它在經(jīng)水浸泡后，鈾浸出率竟達(dá)到30%。

那時(shí)，我隱約意識(shí)到，空氣中某些物質(zhì)或許可以幫助溶解鈾，但這只是萬(wàn)里長(zhǎng)征第一步。要把“二氧化碳+氧氣”做成浸出劑，乃至建立可行的地浸系統(tǒng)，需要闖過(guò)無(wú)數(shù)道難關(guān)。回過(guò)頭來(lái)看，我整個(gè)青年時(shí)代都投入在這項(xiàng)事業(yè)上了。

記者：您從何時(shí)開(kāi)始應(yīng)用“二氧化碳+氧氣”浸出工藝？

蘇學(xué)斌：2000年前后，在新疆吐哈盆地，由于當(dāng)時(shí)此地礦床的地下水礦化度高，礦巖中的碳酸鹽含量也很高，采用酸法地浸工藝根本行不通，堵得一塌糊涂。根據(jù)偶然的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，我們初步開(kāi)展了“二氧化碳+氧氣”條件試驗(yàn)，極大地改善了礦層堵塞情況。不過(guò)，那時(shí)“二氧化碳+氧氣”浸出工藝還不成熟，2006年我們又轉(zhuǎn)戰(zhàn)內(nèi)蒙古松遼盆地，對(duì)該工藝進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

記者：在內(nèi)蒙古工藝應(yīng)用情況如何？

蘇學(xué)斌：位于內(nèi)蒙古松遼盆地的錢家店鈾礦，是一座被外國(guó)專家“判了死刑”的鈾礦。錢家店鈾礦位于中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱中石油）的礦區(qū)內(nèi)。發(fā)現(xiàn)鈾礦后，中石油請(qǐng)了烏茲別克斯坦的專家來(lái)看。外國(guó)專家做了3年的調(diào)研，最終判定該鈾礦地質(zhì)條件太差，不可能開(kāi)采。

烏茲別克斯坦是產(chǎn)鈾大國(guó)，有著豐富的地浸采鈾技術(shù)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這位專家的意見(jiàn)，當(dāng)時(shí)應(yīng)該說(shuō)是很有權(quán)威性的。

記者：既然這個(gè)礦已經(jīng)被“判了死刑”，您和團(tuán)隊(duì)為什么還要冒險(xiǎn)一試呢？

蘇學(xué)斌：客觀原因是中石油和中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司（中國(guó)鈾業(yè)股份有限公司上級(jí)單位）簽訂了合作協(xié)議，請(qǐng)我們到錢家店鈾礦再去試一試。主觀上來(lái)說(shuō)，我們自己也想接受這個(gè)挑戰(zhàn)，看看“二氧化碳+氧氣”浸出工藝能否讓這個(gè)鈾礦“起死回生”。

記者：“起死回生”的過(guò)程是怎樣的？

蘇學(xué)斌：從2006年開(kāi)始，我和團(tuán)隊(duì)在錢家店鈾礦一共實(shí)施了三期項(xiàng)目，其中前兩期都是我負(fù)責(zé)的。我主持開(kāi)展了“二氧化碳+氧氣”地浸采鈾條件試驗(yàn)，基于仿真科學(xué)裝置構(gòu)建了成礦逆過(guò)程浸出環(huán)境，提出了幾條重要的技術(shù)路線，研制出與“二氧化碳+氧氣”浸出工藝配套的浸出劑高效配方并摸索出配套的提鈾方法。

從2006年到2015年，我們實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的資源化利用，試劑消耗減少了75%，生產(chǎn)成本降低了約50%，鈾礦經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的邊界品位也由0.03%降至0.01%，盤活了大量的低品位砂巖鈾資源。2016年以后，“二氧化碳+氧氣”浸出工藝在全國(guó)多地實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。

記者：整個(gè)過(guò)程完全靠我們自己?jiǎn)幔?/p>

蘇學(xué)斌：外界的幫助完全指望不上。一些產(chǎn)鈾大國(guó)的技術(shù)路線不適合我國(guó)，個(gè)別國(guó)家的技術(shù)雖然先進(jìn)，但它們對(duì)我們實(shí)施技術(shù)封鎖，因此只能靠自己慢慢摸索。經(jīng)過(guò)幾代人的努力，目前我國(guó)成為全面掌握酸法和中性地浸采鈾技術(shù)的少數(shù)國(guó)家之一。

用先進(jìn)制度為人才成長(zhǎng)鋪路

記者：如您所說(shuō)，地浸采鈾系統(tǒng)涉及試劑、裝備、操作方法等諸多方面，想必這需要一支龐大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。您是怎么管理這樣一支隊(duì)伍的？

蘇學(xué)斌：我們的團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了一個(gè)成長(zhǎng)的過(guò)程。一開(kāi)始，我們的技術(shù)還比較稚嫩，團(tuán)隊(duì)人數(shù)也少，僅十余人。后來(lái)，隨著技術(shù)不斷成熟，加入的新成員越來(lái)越多，團(tuán)隊(duì)規(guī)模不斷壯大。

在帶團(tuán)隊(duì)的過(guò)程中，我比較注重產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)成員與科研院所和企業(yè)的密切合作，避免科研與生產(chǎn)脫節(jié)。另外，我還比較注重技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定好后，各個(gè)部門、領(lǐng)域的科研工作者對(duì)接工作就更加順暢了。

記者：據(jù)我所知，鈾礦的工作條件是非常艱苦的，礦區(qū)位置偏遠(yuǎn)、風(fēng)沙大。您如何幫助大家克服這些困難？

蘇學(xué)斌：首先，技術(shù)進(jìn)步起到了巨大的推動(dòng)作用。幾十年前，鈾礦的工作條件更加艱苦。那時(shí)，在南方山區(qū)，開(kāi)采一座鈾礦需要成千上萬(wàn)的工作人員，生產(chǎn)效率還很低，大約是“百人一噸”。大家生活水平差，面臨的風(fēng)險(xiǎn)也多。

現(xiàn)在有了成熟的地浸采鈾技術(shù)，以及配套的數(shù)字化、自動(dòng)化技術(shù)，鈾礦從業(yè)者的工作條件得到了較大改善。礦區(qū)只需要少量人員值班，大多數(shù)工作人員可以在城市里進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，艱苦程度大大降低。

記者：我們有哪些吸引、扶持人才的制度？

蘇學(xué)斌：第一，切實(shí)提高相關(guān)從業(yè)人員的待遇。例如，七成科研成果轉(zhuǎn)化凈收益可被團(tuán)隊(duì)分配，用于激勵(lì)科研人員。對(duì)于優(yōu)秀的專利發(fā)明者，我們會(huì)給他們提供額外的獎(jiǎng)金。

第二，給青年人才提供機(jī)會(huì)。例如，所有項(xiàng)目負(fù)責(zé)人中，青年占比不低于30%。此外，我們還建立了人才推薦機(jī)制，給青年科研人才提供更順暢的上升通道。

同時(shí)，我和公司內(nèi)其他首席技術(shù)專家必須在每屆任期內(nèi)培養(yǎng)一批學(xué)生。我?guī)н^(guò)一些很優(yōu)秀的青年，我國(guó)地浸采鈾技術(shù)發(fā)展是后繼有人的。未來(lái)，我們還要努力解決“鈾煤共生”問(wèn)題和南方硬巖鈾礦的地浸法開(kāi)采問(wèn)題。有這樣一支靠得住的青年團(tuán)隊(duì)，我很有信心。

記者手記

蘇學(xué)斌說(shuō)，地浸采鈾是個(gè)有些抽象的名詞，不容易讓人知道它的分量。其實(shí)，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)國(guó)家、對(duì)生態(tài)環(huán)境以及對(duì)從業(yè)者來(lái)說(shuō)，都意義重大。

蘇學(xué)斌親身經(jīng)歷過(guò)技術(shù)落后的年代，他深知傳統(tǒng)開(kāi)采方法給礦工帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)。如今，能夠?qū)崿F(xiàn)“千米之上巧取鈾礦”的地浸技術(shù)切實(shí)改變了礦區(qū)從業(yè)者的工作狀況。

在科爾沁草原工作多年，蘇學(xué)斌對(duì)這塊土地的感情很深。他說(shuō)，成熟的地浸采鈾技術(shù)只需要少量鉆孔和軟管，就可以從數(shù)百米地下提取出鈾。能助力保護(hù)遼闊的草原和農(nóng)田，他很欣慰。

三十年如一日，蘇學(xué)斌始終走在我國(guó)地浸采鈾技術(shù)的最前沿。他所在的地浸采鈾創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，從基礎(chǔ)研究到關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)再到工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)地浸采鈾技術(shù)從“0到1”的突破。這些技術(shù)成就飽含科研工作者對(duì)我國(guó)地情、國(guó)情的深刻洞察，以及技術(shù)向善的人文關(guān)懷。

（科技日?qǐng)?bào)記者 孫明源）