中文摘要：

原地浸出采铀是一种集采、选、冶于一体的新的采矿理论与方法，该方法在铀矿开采中占有重要地位。本项目以新疆具有不同地球化学和水文地球化学特征的地浸采铀矿山为研究对象，研究超临界流体二氧化碳作溶浸剂、超临界流体氧气作氧化剂对铀的浸出作用，系统实验研究含矿层的地质地球化学特征、地下水特征等各种因素对超临界流体地浸采铀的影响，分析其地浸采铀的适用性和主要技术参数。合成和筛选可提高矿层溶浸液渗透率和铀浸出率的表面活性剂，研究表面活性剂对超临界流体地浸采铀中的影响因素和作用机理。研究超临界流体地浸采铀以及添加表面活性剂时地浸采铀的热力学和动力学机理，建立浸铀的动力学方程。本项目的研究对丰富和提高地浸采铀的基础理论和技术具有重要的理论意义，同时对促进地浸采铀的技术发展和应用具有实际意义和应用价值，亦对实现该重大研究计划的总体目标也具有较大的贡献和作用。

结论摘要：

地浸采铀是世界铀矿生产主要方法之一，我国已探明丰富的砂岩铀矿资源，地浸对我国的铀保障供应有重要作用。该项目针对新疆砂岩铀矿地浸开展了新型溶浸剂和铀浸出机理的系统研究。对砂岩铀矿的常量元素、微量元素、稀土元素地球化学和铀赋存形态及其对铀浸出的影响进行了研究，含矿层的化学组成以SiO2为主，CaO、MgO含量低，铀品位与SiO2含量具有较好的正相关关系。采用逐级提取方法对铀的赋存形态进行分析，结果表明各赋存形态铀的含量为碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>可交换离子态>残渣态>硫化物及有机物结合态。总体上活性铀比例较高，可浸性较好，适于地浸。铀的浸出动力学为受扩散控制，铀浸出率和浸出速率与各铀赋存形态的含量密切相关。孔隙结构分析表明，该砂岩铀矿孔隙结构复杂，孔径小。孔隙体积分布具有双分形特征，大孔隙体积分布分维值D1为3.680-4.337，小孔隙分维值D2为3.132- 3.286。孔隙表面积分布为单分形分布，其分维值DS为2.842-3.136。孔隙分形结构对铀浸出动力学有显著影响，铀浸出率随D1值增大而增大，但不是线性关系；随Ds值增大，浸出率减小并呈现近似的线性关系。铀浸出速率常数随D1值增大而增大，但二者非线性关系；随DS值增大，铀浸出速率常数减小并呈现较好的线性关系。基于孔隙分形结构建立了铀浸出的动力学方程。针对低渗透砂岩铀矿孔径小、微小孔隙所占比例大的特征，制备了一种具有高表面活性的复合型表面活性剂。系列实验表明，在溶浸液中加入10mg/L该复合表面活性剂，可以显著降低溶浸液的表面张力，矿层的渗透系数可增高42.7-86.8%；铀浸出率可增高58%。表面活性剂的加入改变了铀浸出反应动力学机理，反应速率常数增大3.3倍，同时不会对浸出液中铀的树脂吸附产生影响，并且可以提高淋洗效率，有望在低渗透砂岩铀矿床地浸开采中应用。研制了多功能CO2浸铀装置，该装置包括CO2流体提供系统、携带剂提供系统、超临界CO2流体浸取系统、CO2流体分离再循环系统和低压碳酸根络合浸出系统。实验研究了不同氧化剂、螯合剂、压力等因素对铀浸出的影响。结果表明，以FeCl3作氧化剂、压力10MPa时超临界CO2流体可以有效浸出砂岩铀矿石中的铀，其浸出率大于90%；显著高于常规浸出。研究了超临界CO2流体浸取铀的动力学机理并建立了动力学方程。本项目对地浸采铀的理论与技术发展具有重要的意义。