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众所周知,铀是重要的能源和战略资源,我国约有60%铀矿资源赋存于含氟较高的花岗岩与火山岩型铀矿石中,研发高氟铀矿高效提取技术对于解决我国铀矿资源短缺问题具有重要意义。目前,铀矿生物浸出技术因经济、资源利用率高和环境友好等优点一直备受关注。但高氟铀矿浸出液中高浓度氟会强烈抑制微生物活性,影响浸出效果,严重制约了生物浸出技术在高氟铀矿中的推广与应用。本研究针对745矿高氟铀矿开展了耐高氟浸铀菌群选育及生理生化特性研究、高氟铀矿生物柱浸最优工艺参数批实验研究和浸出微观机理研究,并在745矿成功开展了万吨级高氟铀矿生物堆浸的工业应用,取得了以下研究结果:通过对745矿铀矿石化学成分、矿物组成、铀赋存状态与铀矿物嵌布特征等矿石性质的研究,为高氟铀矿生物浸出技术研发提供了地质地球化学依据。745矿矿石中铀含量约为0.20%,氟含量约为2.15%,硫含量约为0.24%。铀矿物主要为沥青铀矿和铀石,其次为钛铀矿和铀钍石。铀矿物主要呈微脉状、团块状、胶状产出于矿石微裂隙、脉石矿物晶体间隙中,粒径多小于0.1 mm。因矿石氟含量高、黄铁矿含量低,选育耐高氟浸铀菌群十分重要,培养菌液需要加入硫酸亚铁为铀矿生物浸出提供氧化剂。开展了适应高氟铀矿石和尾液的浸铀菌群的选育工作,获得了适宜高氟铀矿石生物浸出的菌种。从745矿固体渣样中富集的浸铀菌群B3mYP1Q-C主要由嗜铁钩端螺旋菌（Leptospirillum ferriphilum）和嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidimicrobium ferrooxidans）组成,经多级多代含氟尾液的逐级驯化后可适应氟浓度3.5 g/L 745矿尾液,经过33代转接后氧化4.75 g/L Fe2+需要21 h。该菌群最佳超声波诱变条件为超声波诱变60 min在300 mg/L NaF改良9K培养基中经3代培养Fe2+平均氧化率为2.20 g/L·d。B3mYP1Q-C-UW60-300菌最适生长温度、初始pH和转速分别为30℃、2.00和160 rpm。通过柱浸批实验系统研究了745矿高氟铀矿生物浸出技术,获得了高氟铀矿生物堆浸最佳工艺参数。结果表明,首先采用初始酸度40 g/L的清水介质按照10%喷淋强度进行递减梯度酸化至浸出液pH≤2.00;然后按照5%喷淋强度采用B3mYP1Q-C菌液/尾液交替喷淋至Fe出3+≥Fe进3+;再按照5%喷淋强度采用串柱液喷淋至浸出液铀浓度小于50 mg/L;最后按照5%喷淋强度采用尾液喷淋至浸出液铀浓度小于20 mg/L。四柱串联生物浸出实验各柱浸出周期为135 d,平均耗酸率为3.85%,平均铀渣计浸出率为89.79%。应用电子探针、SEM、XRD和RFLP等研究了745矿高氟铀矿生物浸出前后的矿物组成、矿石表面形态和微生物群落的变化特征。嗜铁钩端螺旋菌（Leptospirillum ferriphilum）和嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）是745矿高氟铀矿石浸出体系的优势菌群,其演替变化与取样深度、浸出阶段、喷淋状况等因素有关。附在矿石表面微生物多样性比游离于溶液中微生物多样性更丰富。矿石中裂隙铀和沥青铀矿容易生物浸出,石英包裹铀、钛铀矿难以生物浸出。生物浸出使矿石中Al2O3、FeO、Fe2O3、CaCO3、CaMg（CO3）2和CaF2溶解,生物浸出矿渣表面较粗糙,出现了新的物相—石膏晶体。结合745矿高氟铀矿石的主要组分提出了其生物浸出而形成石膏的生物化学反应过程。通过万吨级高氟铀矿多堆串联生物浸出工业化试验,建立了生物堆浸工程示范点。研究表明,B3mYP1Q-C菌经过3级现场扩大培养能在当地环境条件下生产合格菌液。两个生物浸堆的实际浸周期分别为129 d和122 d,耗酸率分别为4.97%和4.77%,铀渣计浸出率分别为90.5%和90.4%。比原矿品位相似的两个常规酸法生产堆的实际浸出周期分别缩短了18%和28%,耗酸率分别降低了10%和13%,铀渣计浸出率分别增加了0.7%和0.4%。