原地浸出开采铀矿技术，适用于开采品位较低的铀矿床，中国、俄罗斯、乌克兰、美国和捷克斯洛伐克等国家都有矿山采用该法进行生产。原地浸出采铀技术可分为酸法开采和碱法开采两种。我国的铀矿山一般用酸法浸出，溶浸剂由H2SO4和H2O2配制而成。原地浸出开采的基本过程是：溶浸剂从注液孔注入含水含矿层中，矿石中的矿物由于氧化和溶解反应而进入溶液中，溶浸液经由抽液孔抽出，送到水冶厂进行处理。同常规开采技术相比，该技术的生产效率高、经济效益好、工作环境好，劳动强度低。因此，该技术有广泛的应用前景。 我国新疆某铀矿山自八十年代中期采用原地酸法浸出开采技术以来，生产效益大为提高。然而，在生产过程中也发现了很多问题，其中最为突出的是生产会对地下水造成严重的污染。地下水中的污染物，主要是硫酸，来源于铀矿生产时注入的溶浸剂中含有的大量硫酸。治理污染，恢复地下水水质，需要投入大量的财力和物力，在技术上也比较困难。 我国铀矿开采生产过程中，设计单位为铀矿生产确定溶浸剂的配方、抽注孔的布置和抽液量、注液量。溶浸剂的配方根据室内静态浸出实验和柱子浸出实验确定，主要是确定溶浸剂与矿石中矿物的反应能力，研究者很少去注意流动条件下浸出反应的特征。铀矿的原地浸出实际上是个溶质反应运移过程，浸出的效率同时受到溶浸剂反应能力和溶浸液流动的控制。在流动条件下，溶液中某质点某时刻的浓度为该质点流动历程中反应过程的累积结果。流动的距离越长，则累积的效应越明显。设计单位设计时忽略了溶浸液运移的影响，给出的溶浸剂的浓度大大高于反应过程的实际需要，所以提供的溶浸剂常常导致了严重的后果。 如果考虑了溶液运移的影响，就可以降低溶浸剂中的硫酸含量，从而减少对地下水造成的污染。受各种技术条件的限制，室内实验难以完全反映原地浸出开采铀矿的溶质反应运移过程。一个合理的方案是通过建立数学模型结合室内实验来确定开采方案。原地酸法浸出开采铀的过程实际是一个复杂的水岩反应，只有合理分析了整个反应过程，科学构建了反应模型，才能满足实际生产的需要。水文地球化学模型是研究水岩相互作用的有力工具，所以可以使用水文地球化学模型来研究浸出过程。如果有足够的参数和先进的模拟技术，可以建立能够完备地反映生产实践的三维模型。然而，在当前条件下，完成该任务有很多困难。相对三维模型来说，一维模拟的技术比较成熟，更容易实现。现有许多模型应用表明，只要合理概化生产实际条件，一维模型可以得到满意的效果。 在论文的研究中，首先根据收集的许多溶浸液全分析结果，使用因子分析方法，研究了溶浸液中各个化学成分之间的相互关系，选择了决定反应过程的主要成分代表整个反应过程。然后，根据矿山的地质条件和矿石成分，确定了溶剂液中化学成分的来源以及反应的途径，确定了七种矿物反应的化学过程。结合柱浸实验的结果，分析了反应的机理。柱子实验的结果说明，主要的水岩反应过程都是动力反应，在原地浸出生产过程中，反应很难达到平衡。然后，根据宏观反应动力学的规律，给出了硅酸盐矿物、磁铁矿的反应速率表达式。矿石中的铀主要以四价和六价两种形式存在，四价铀首先被氧化为六价铀，六价铀与硫酸络合生成硫酸铀酰进入溶浸液中。为了不使模型过于复杂，本文根据美国碱法开采时对铀反应机理的研究，将这一系列的反应过程综合起来，根据整体反应的过程确定了反应的速率表达式。 对于考虑了动力学反应的模型来说，重要的一点就是要有正确的动力学参数，即反应速率。目前，很多的反应过程尚未有准确测定的动力学参数。室内实验的结果反映了一些化学反应的动力学过程的信息，作者认为可以利用传统的室内实验来确定较为合理的反应速率。根据所建立的基本模型，应用水文地球化学软件PHREEQC2.5模拟了静态浸出实验和柱子浸出实验，两个模拟交替进行，确定了适宜于该矿山实际的水岩反应的参数。模拟的结果证实，建立的模型可以比较完整地反映该铀矿山酸法浸出的规律。文中设计了几种开采方案，根据模拟结果确定了更为合理的溶浸剂配方。相对于现在使用的溶浸剂，使用该溶浸剂对铀的生产影响很小，注入的硫酸大量减少，对地下水造成的污染显著降低。 由于该模型充分考虑了原地酸法浸出过程中水岩作用的主要因素，科学地概括了反应过程，所以，相对于现有的铀矿酸法浸出模型，该模型更为完善与可靠。只要充分做好基础工作，该模型一定可以帮助提出适宜的开采方案。