新疆、內(nèi)蒙古等地多個大型、超大型復(fù)雜低品位砂巖鈾礦床曾被認(rèn)為是無法開采的“呆礦”，如今卻成為國內(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)效益和社會效益。
中國鈾業(yè)股份有限公司總工程師蘇學(xué)斌長期致力于地浸采鈾技術(shù)創(chuàng)新，突破國外技術(shù)封鎖，探索出一條符合我國國情的復(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)隊在鄂爾多斯盆地鈾煤疊置區(qū)開展技術(shù)攻關(guān)。
近日，蘇學(xué)斌接受了科技日報記者的采訪，講述我國采鈾技術(shù)如何實現(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的飛躍。
探索出符合國情的技術(shù)路線
記者：我國鈾資源的儲備情況如何？
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，我國鈾資源呈現(xiàn)賦存條件復(fù)雜、品位低、較分散的特點。
我國鈾資源廣泛分布于震旦—寒武紀(jì)地層和擁有多個蓋層發(fā)育的陸相盆地，無論是花崗巖型還是砂巖型鈾礦都十分豐富，問題是成礦地質(zhì)條件復(fù)雜、礦體開采難度大。而我國核電和國防事業(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)，但我們不能忽視國內(nèi)鈾礦的開采，畢竟鈾資源供應(yīng)事關(guān)國家安全。
記者：您長期致力于地浸采鈾技術(shù)研發(fā)，請您介紹一下地浸采鈾技術(shù)的原理和優(yōu)勢。
蘇學(xué)斌：傳統(tǒng)的采鈾方法是打巷道布采場直接挖。為了接觸到地下礦層，要從地面向下深挖幾百米。這種方法對自然環(huán)境影響較大。
浸采鈾是從地面向下鉆一個幾百米深的孔，向其中注入浸出劑去溶解礦石，實現(xiàn)砂巖鈾礦原位開采。這一技術(shù)可以避免對自然環(huán)境“開膛破肚”，無井巷工程、地表堆場，不破壞植被。
記者：地浸采鈾技術(shù)的難點是什么？
蘇學(xué)斌：難點在于我們要探索出符合我國國情、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家可以采取相對粗放的技術(shù)路線。不過，我國的鈾礦開采地質(zhì)條件很復(fù)雜，同時我國非常重視環(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，也可以幫助其他國家開采條件復(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：這個工藝的名字——“二氧化碳+氧氣”聽起來很普通，但它的技術(shù)含量很高，相關(guān)成果曾獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。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)條件下實現(xiàn)開采。
記者：這項工藝的名字和原理聽起來似乎不復(fù)雜。
蘇學(xué)斌：是的，聽上去簡單做起來難。它凝聚了我和團(tuán)隊幾十年的心血。
有化學(xué)常識的人都知道，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€不易解決的難題。在實際研發(fā)過程中，這樣的問題有成百上千個。
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。它們組成一個各部分相關(guān)聯(lián)的龐大系統(tǒng)。我和團(tuán)隊幾十年的工作，都是圍繞打造這個系統(tǒng)展開的。
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，我國的鈾礦勘查重心還在南方。我是云南騰沖381試驗隊隊長，和其他幾個年輕人長期駐扎在西南邊疆，研究地浸采鈾技術(shù)。
那時，我們的導(dǎo)師是我國地浸采鈾技術(shù)創(chuàng)始人王西文。我們用鉆井向礦層注入浸出劑，就可以實現(xiàn)在地下的原位開采，最大程度提高采鈾效率、減少對環(huán)境的破壞。
記者：那時，浸出劑的核心成分還不是“二氧化碳+氧氣”吧？
蘇學(xué)斌：沒錯。那時，我們用的是酸性溶液，針對試劑性質(zhì)和當(dāng)?shù)剽櫟V特點，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，我國北方發(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，我們以庫捷爾太鈾礦為對象開展試驗，不斷改進(jìn)酸法地浸工藝及配套的裝備。當(dāng)時，我們把鈾資源采收率提高到80%，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
不過，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，這個方法就行不通了。
記者：面對這么難采的鈾礦，您和團(tuán)隊想到了哪些好辦法？
蘇學(xué)斌：我們從云南走到新疆，經(jīng)歷了一個又一個春夏秋冬，不知做了多少次實驗，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，我隱約意識到，空氣中某些物質(zhì)或許可以幫助溶解鈾，但這只是萬里長征第一步。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)，需要闖過無數(shù)道難關(guān)。回過頭來看，我整個青年時代都投入在這項事業(yè)上了。
記者：您從何時開始應(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)試驗結(jié)果，我們初步開展了“二氧化碳+氧氣”條件試驗，極大地改善了礦層堵塞情況。不過，那時“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，是一座被外國專家“判了死刑”的鈾礦。錢家店鈾礦位于中國石油天然氣集團(tuán)有限公司（以下簡稱中石油）的礦區(qū)內(nèi)。發(fā)現(xiàn)鈾礦后，中石油請了烏茲別克斯坦的專家來看。外國專家做了3年的調(diào)研，最終判定該鈾礦地質(zhì)條件太差，不可能開采。
烏茲別克斯坦是產(chǎn)鈾大國，有著豐富的地浸采鈾技術(shù)理論和實踐經(jīng)驗。這位專家的意見，當(dāng)時應(yīng)該說是很有權(quán)威性的。
記者：既然這個礦已經(jīng)被“判了死刑”，您和團(tuán)隊為什么還要冒險一試呢？
蘇學(xué)斌：客觀原因是中石油和中國核工業(yè)集團(tuán)有限公司（中國鈾業(yè)股份有限公司上級單位）簽訂了合作協(xié)議，請我們到錢家店鈾礦再去試一試。主觀上來說，我們自己也想接受這個挑戰(zhàn)，看看“二氧化碳+氧氣”浸出工藝能否讓這個鈾礦“起死回生”。
記者：“起死回生”的過程是怎樣的？
蘇學(xué)斌：從2006年開始，我和團(tuán)隊在錢家店鈾礦一共實施了三期項目，其中前兩期都是我負(fù)責(zé)的。我主持開展了“二氧化碳+氧氣”地浸采鈾條件試驗，基于仿真科學(xué)裝置構(gòu)建了成礦逆過程浸出環(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”浸出工藝在全國多地實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。
記者：整個過程完全靠我們自己嗎？
蘇學(xué)斌：外界的幫助完全指望不上。一些產(chǎn)鈾大國的技術(shù)路線不適合我國，個別國家的技術(shù)雖然先進(jìn)，但它們對我們實施技術(shù)封鎖，因此只能靠自己慢慢摸索。經(jīng)過幾代人的努力，目前我國成為全面掌握酸法和中性地浸采鈾技術(shù)的少數(shù)國家之一。
用先進(jìn)制度為人才成長鋪路
記者：如您所說，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。您是怎么管理這樣一支隊伍的？
蘇學(xué)斌：我們的團(tuán)隊經(jīng)歷了一個成長的過程。一開始，我們的技術(shù)還比較稚嫩，團(tuán)隊人數(shù)也少，僅十余人。后來，隨著技術(shù)不斷成熟，加入的新成員越來越多，團(tuán)隊規(guī)模不斷壯大。
在帶團(tuán)隊的過程中，我比較注重產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，促進(jìn)團(tuán)隊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，各個部門、領(lǐng)域的科研工作者對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作用。幾十年前，鈾礦的工作條件更加艱苦。那時，在南方山區(qū)，開采一座鈾礦需要成千上萬的工作人員，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)隊分配，用于激勵科研人員。對于優(yōu)秀的專利發(fā)明者，我們會給他們提供額外的獎金。
第二，給青年人才提供機(jī)會。例如，所有項目負(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，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^一些很優(yōu)秀的青年，我國地浸采鈾技術(shù)發(fā)展是后繼有人的。未來，我們還要努力解決“鈾煤共生”問題和南方硬巖鈾礦的地浸法開采問題。有這樣一支靠得住的青年團(tuán)隊，我很有信心。
記者手記
蘇學(xué)斌說，地浸采鈾是個有些抽象的名詞，不容易讓人知道它的分量。其實，這項技術(shù)對國家、對生態(tài)環(huán)境以及對從業(yè)者來說，都意義重大。
蘇學(xué)斌親身經(jīng)歷過技術(shù)落后的年代，他深知傳統(tǒng)開采方法給礦工帶來了沉重負(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)斌對這塊土地的感情很深。他說，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，從基礎(chǔ)研究到關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)再到工程設(shè)計與應(yīng)用，實現(xiàn)了我國地浸采鈾技術(shù)從“0到1”的突破。這些技術(shù)成就飽含科研工作者對我國地情、國情的深刻洞察，以及技術(shù)向善的人文關(guān)懷。
（科技日報記者 孫明源）
