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蘇學斌，中國鈾業(yè)股份有限公司總工程師、中核集團鈾礦采冶領域首席專家、地浸采鈾創(chuàng)新團隊主要負責人;在新疆、內蒙古等地開展砂巖鈾礦地浸采鈾理論研究、關鍵技術攻關和工程實踐30余年，所在團隊攻克了低品位、低滲透、高碳酸鹽、高礦化度等復雜砂巖鈾礦開發(fā)難題，為推動鈾礦采冶技術進步作出了突出貢獻。

王小力攝

蘇學斌參與建設的天山千噸級數字化鈾礦大基地。受訪者供圖

【總師對話】

◎本報記者 孫明源

新疆、內蒙古等地多個大型、超大型復雜低品位砂巖鈾礦床曾被認為是無法開采的“呆礦”，如今卻成為國內天然鈾供應的主力軍。這一轉變背后，原地浸出采鈾(以下簡稱地浸采鈾)技術創(chuàng)新發(fā)揮了重大作用。截至目前，地浸采鈾產量已占全國天然鈾總產量90%以上，創(chuàng)造了顯著的經濟效益和社會效益。

中國鈾業(yè)股份有限公司總工程師蘇學斌長期致力于地浸采鈾技術創(chuàng)新，突破國外技術封鎖，探索出一條符合我國國情的復雜低品位砂巖型鈾礦地浸采鈾技術路線。目前，他正帶領團隊在鄂爾多斯盆地鈾煤疊置區(qū)開展技術攻關。

近日，蘇學斌接受了科技日報記者的采訪，講述我國采鈾技術如何實現從“跟跑”到“領跑”的飛躍。

探索出符合國情的技術路線

記者：我國鈾資源的儲備情況如何?

蘇學斌：根據經濟合作與發(fā)展組織核能機構和國際原子能機構聯合于2023年發(fā)布的《2022年鈾：資源、生產和需求》，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，我國鈾資源呈現賦存條件復雜、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，問題是成礦地質條件復雜、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口填補，但我們不能忽視國內鈾礦的開采，畢竟鈾資源供應事關國家安全。

記者：您長期致力于地浸采鈾技術研發(fā)，請您介紹一下地浸采鈾技術的原理和優(yōu)勢。

蘇學斌：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。

地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，實現砂巖鈾礦原位開采。這一技術可以避免對自然環(huán)境“開膛破肚”，無井巷工程、地表堆場，不破壞植被。

記者：地浸采鈾技術的難點是什么?

蘇學斌：難點在于我們要探索出符合我國國情、地情的技術路線。

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的腐蝕性，溶浸范圍控制不好，會擴大采區(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?

蘇學斌：一些鈾資源稟賦較好的國家可以采取相對粗放的技術路線。不過，我國的鈾礦開采地質條件很復雜，同時我國非常重視環(huán)保，因此必須發(fā)展高效率、低污染的技術路線。

我們研發(fā)出的技術產品，如“二氧化碳+氧氣”浸出工藝，除了應用于我國，也可以幫助其他國家開采條件復雜的鈾礦。

記者：您可以詳細介紹一下“二氧化碳+氧氣”浸出工藝嗎?

蘇學斌：這個工藝的名字——“二氧化碳+氧氣”聽起來很普通，但它的技術含量很高，相關成果曾獲國家科學技術進步獎二等獎。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，還可以在復雜地質條件下實現開采。

記者：這項工藝的名字和原理聽起來似乎不復雜。

蘇學斌：是的，聽上去簡單做起來難。它凝聚了我和團隊幾十年的心血。

有化學常識的人都知道，二氧化碳和氧氣都是不易溶于水的氣體，光是讓它們溶解就是個不易解決的難題。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聯的龐大系統(tǒng)。我和團隊幾十年的工作，都是圍繞打造這個系統(tǒng)展開的。

輾轉南北“鉆”透復雜鈾礦

記者：讓我們從源頭講起，您是怎么進入地浸采鈾領域的?

蘇學斌：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。

那時，我們的導師是我國地浸采鈾技術創(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?

蘇學斌：沒錯。那時，我們用的是酸性溶液，針對試劑性質和當地鈾礦特點，我和同事建立了“含鈾溶液化學—運移和吸附—沉淀理論”模型。

后來，我國北方發(fā)現了砂巖鈾礦。這種類型的鈾礦比南方的硬巖鈾礦更適合應用地浸采鈾技術，所以我們轉戰(zhàn)新疆。

在新疆，我們以庫捷爾太鈾礦為對象開展試驗，不斷改進酸法地浸工藝及配套的裝備。當時，我們把鈾資源采收率提高到80%，達到了國際先進水平。

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，您和團隊想到了哪些好辦法?

蘇學斌：我們從云南走到新疆，經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。

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，只是和空氣接觸數月。它在經水浸泡后，鈾浸出率竟達到30%。

那時，我隱約意識到，空氣中某些物質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)，需要闖過無數道難關。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：您從何時開始應用“二氧化碳+氧氣”浸出工藝?

蘇學斌：2000年前后，在新疆吐哈盆地，由于當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。根據偶然的室內試驗結果，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年我們又轉戰(zhàn)內蒙古松遼盆地，對該工藝進行持續(xù)改進。

記者：在內蒙古工藝應用情況如何?

蘇學斌：位于內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有限公司(以下簡稱中石油)的礦區(qū)內。發(fā)現鈾礦后，中石油請了烏茲別克斯坦的專家來看。外國專家做了3年的調研，最終判定該鈾礦地質條件太差，不可能開采。

烏茲別克斯坦是產鈾大國，有著豐富的地浸采鈾技術理論和實踐經驗。這位專家的意見，當時應該說是很有權威性的。

記者：既然這個礦已經被“判了死刑”，您和團隊為什么還要冒險一試呢?

蘇學斌：客觀原因是中石油和中國核工業(yè)集團有限公司(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?

蘇學斌：從2006年開始，我和團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責的。我主持開展了“二氧化碳+氧氣”地浸采鈾條件試驗，基于仿真科學裝置構建了成礦逆過程浸出環(huán)境，提出了幾條重要的技術路線，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，我們實現了二氧化碳的資源化利用，試劑消耗減少了75%，生產成本降低了約50%，鈾礦經濟開發(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了工業(yè)化應用。

記者：整個過程完全靠我們自己嗎?

蘇學斌：外界的幫助完全指望不上。一些產鈾大國的技術路線不適合我國，個別國家的技術雖然先進，但它們對我們實施技術封鎖，因此只能靠自己慢慢摸索。經過幾代人的努力，目前我國成為全面掌握酸法和中性地浸采鈾技術的少數國家之一。

用先進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)團隊。您是怎么管理這樣一支隊伍的?

蘇學斌：我們的團隊經歷了一個成長的過程。一開始，我們的技術還比較稚嫩，團隊人數也少，僅十余人。后來，隨著技術不斷成熟，加入的新成員越來越多，團隊規(guī)模不斷壯大。

在帶團隊的過程中，我比較注重產學研結合，促進團隊成員與科研院所和企業(yè)的密切合作，避免科研與生產脫節(jié)。另外，我還比較注重技術標準設定，標準設定好后，各個部門、領域的科研工作者對接工作就更加順暢了。

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

蘇學斌：首先，技術進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，生產效率還很低，大約是“百人一噸”。大家生活水平差，面臨的風險也多。

現在有了成熟的地浸采鈾技術，以及配套的數字化、自動化技術，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，大多數工作人員可以在城市里進行遠程操作，艱苦程度大大降低。

記者：我們有哪些吸引、扶持人才的制度?

蘇學斌：第一，切實提高相關從業(yè)人員的待遇。例如，七成科研成果轉化凈收益可被團隊分配，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，給青年人才提供機會。例如，所有項目負責人中，青年占比不低于30%。此外，我們還建立了人才推薦機制，給青年科研人才提供更順暢的上升通道。

同時，我和公司內其他首席技術專家必須在每屆任期內培養(yǎng)一批學生。我?guī)н^一些很優(yōu)秀的青年，我國地浸采鈾技術發(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隊，我很有信心。

[記者手記]

蘇學斌說，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。

蘇學斌親身經歷過技術落后的年代，他深知傳統(tǒng)開采方法給礦工帶來了沉重負擔。如今，能夠實現“千米之上巧取鈾礦”的地浸技術切實改變了礦區(qū)從業(yè)者的工作狀況。

在科爾沁草原工作多年，蘇學斌對這塊土地的感情很深。他說，成熟的地浸采鈾技術只需要少量鉆孔和軟管，就可以從數百米地下提取出鈾。能助力保護遼闊的草原和農田，他很欣慰。

三十年如一日，蘇學斌始終走在我國地浸采鈾技術的最前沿。他所在的地浸采鈾創(chuàng)新團隊，從基礎研究到關鍵技術攻關再到工程設計與應用，實現了我國地浸采鈾技術從“0到1”的突破。這些技術成就飽含科研工作者對我國地情、國情的深刻洞察，以及技術向善的人文關懷。