中国铀矿开采提炼史话

汤志成

1955年在全国范围内大面积展开的铀矿勘察活动取得丰硕成果，在湖南郴县（现郴州市）金银寨及其它许多地方发现了铀矿床。顺理成章地，建设矿山，开采、冶炼铀矿紧接着就被中国政府提上了议事日程。最初中方提出了一边找铀矿、一边建设矿山的思路，但苏联人认为，这样做既冒险又不合乎逻辑。不合逻辑倒还好理解，何谓冒险呢？原来苏联在这方面有过教训，交过学费：好不容易将矿山建起来了，但储量却只有少得可怜的几吨，最后不得不将矿山关闭。然而，建设矿山有个过程，需要时间，中国不愿等，也等不起。有条件要上，没有条件创造条件也要上，于是乎，一场土法开采、冶炼铀矿的热潮在全国各地迅速兴起。

探明金银寨铀矿储量

要制造原子弹，要发展核工业，没有裂变材料不行，没有铀矿资源不行。而苏联援助中国核工业的前提，恰恰是中国必须具备一定的铀矿储量。苏联的态度是明确的，只有中国的铀矿储量达到相应的规模，苏、中两国才能谈判苏联援建后续核工厂、实验室诸项目以及项目设计完成时间、设备交付期限等具体事宜。鉴此，分管核工业的第三机械工业部（以下简称三机部）决定，启动核工业设计需要的铀矿储量，由勘探程度较好的金银寨提供。而为在1957年6月底前完成金银寨铀矿储量的勘探任务，地质部派出分管铀矿地质勘探的第三局副局长张华坐镇金银寨指挥，并由2名苏联地质专家现场指导。

然而，金银寨的铀源体是花岗岩，异常坚硬，给钻探工作带来极大困难。

一是不容易下钻，下钻了难以打进去，打进去后又经常卡钻。为解决这个问题，三局专门从苏联请了一个有三十年钻探经验的钻探专家古德耶夫来助阵。不曾想古德耶夫虽是个老钻工，钻探经验丰富，但他的经验是钻砂岩的经验，而不是钻合成岩、变质岩的经验。面对金银寨的花岗岩，古德耶夫也是一筹莫展。但古德耶夫这个老头也很倔，下不了钻打不了眼就生闷气，就在钻机上不下来，甚至不吃饭。无奈张华只得时不时跟他谈心，做他的思想工作，劝他吃饭，帮他克服急躁、沮丧情绪。

二是钢钎钎头损耗严重。在钻探过程中，尽管使用的是当时凿岩能力较强的钨合金钎头，但也经常出现打不进去的现象，有时候终于打进去了，却钻不了几厘米，钎头就坏掉了，导致钎头的消耗量很大，前进的成本很高。然而，一方面，钎头供应量有限，用完了就得停工；另一方面，国家规定了造价，前进一米只能花多少钱，超支了就没办法。考虑到7月1日前必须完成探明铀矿储量的期限，三局心急如焚，只得利用一次去北京开会的机会，让金银寨铀矿副矿长刘宽带上几块金银寨花岗岩岩心，在会议现场用带来的花岗岩岩心楞角进行划玻璃的演示，用事实获得了增加钢钎钎头数量和增加工程造价预算的首肯。

功夫不负有心人。1957年6月，一份关于金银寨铀矿储量的报告送到北京。金银寨铀矿床钻探的结果表明，中国的铀矿储量满足了苏联提出的援助条件，铀矿矿山和水冶厂的设计工作终于可以在当年下半年正式启动。

采矿工人的奉献

从1958年4月29日开始，采矿队伍陆续抵达金银寨矿区，人数一度达到了2500人左右。由于金银寨是一个亘古莽荒之地，位置偏远，道路不通，因而集中解决大量矿工的住宿和生活问题十分困难。矿工们只得住在临时搭起的帐篷里，每人分得3块用作睡觉的窄木板。进入金银寨矿区后，矿工们先是经历梅雨季节，天气异常潮闷，铺盖卷整天都湿漉漉的。到了盛夏，天气酷热不说，蚊虫还特别多。面对这样的气候，那些来自北方的矿工有的不太适应，加以疾病蔓延，不少人打起了退堂鼓，但大多数还是坚持了下来。

矿工们的工作环境也十分恶劣。矿井里地下热水的流量很大，导致井下气温较高，达48摄氏度，可谓热气腾腾，在这样的环境中施工，穿衣服那是活受罪，得光着身子。而即使是光着身子，也还得用上面流下来的水不停地往身上冲，否则人在井下根本呆不住。更难耐的却是思乡之苦。住在金银寨矿区的苏联专家不仅单独住，单独吃，而且都带有家属，可以定期到长沙与家属团聚。但矿工们就享受不到这个待遇了，非但住宿条件差，工作环境恶劣，还长期背井离乡，有时候一年只能回家一二次。

土法炼铀

由于地壳中铀含量约为0.0004%，少数富矿中铀含量约为1%～4%，以化合物成矿，因此，为降低运输费用，通常在矿山现场对铀矿石进行粗炼，制成八氧化三铀含量60%～80%的中间产品，俗称“黄饼”。“黄饼”已确定的成分包括重铀酸钠、重铀酸氨、硫酸铀、铀的氢氧化物以及其它形式的铀的氧化物。“黄饼”通常是粉碎后的天然铀矿石经多种溶液萃取、沉淀而来的。

1958年，由于研究单位急需两吨二氧化铀做实验，但正规的铀矿和处理铀矿石的工厂却尚未建成，在这种情况下，三机部部长宋任穷指示地质部三局想办法先制取一定数量的“黄饼”。据此，三局决定在广东翁源下庄搞土法炼铀。

下庄是中国最早发现的花岗岩型铀矿床所在地，被苏联专家列别捷夫命名为希望矿化区。为将宋任穷部长的指示精神落到实处，三局副局长佟城率先赶到下庄，亲自组织土法炼铀工作。不到一个月时间，炼铀设施就建成了。厂房是用树皮、茅草和竹子搭起来的，厂房内并排竖立着几个装有硝酸、硫酸的大木桶。土法炼铀的基本程序是：首先将碎矿倒入木桶中浸泡，浸溶一段时间后，让浸液从第一个木桶依次流入第二个木桶、第三个木桶……最后流进置于地下的容器中；这个过程完成之后，再将地下容器中的溶液倒回到第一个木桶中，进入下一轮的循环。如此反复浸泡沉淀之后，就像磨豆腐一样，将几十个布袋悬空吊在另一个工棚内，用做豆腐的麻布包对溶液进行过滤，并将剩下的溶质置于铁窝中慢慢烤干，就得到八氧化三铀含量20%～50%的“黄饼”。

金银寨及其它地方炼铀的程序也与此类似。在金银寨矿区，矿工们用铁锤砸碎放在石臼中的矿石，然后用筛子筛出粉末，接着加酸浸出，滤斗过滤，电炉烤干。十来个人要足足干半个月，才能从几十吨矿石中炼出很少的200克铀来。在云南云沧铀矿，一个副专员亲自主持铀矿的开采与冶炼。在那里，年轻小伙子们首先用镐将铀矿石刨出，然后用碾粮食的碾子将铀矿石碾碎，再通过强酸浸泡、豆腐包过滤、铁窝煎熬等环节，将铀矿石制成“黄饼”。

铀矿冶炼“大跃进”

1958年，第三机械工业部改名为第二机械工业部（以下简称二机部）。受大跃进的感染，二机部提出了铀矿勘探、开采、冶炼要全民来办的方针，该方针报经中央批准后开始在全国推行，从而在全国掀起了大规模的铀矿勘探、开采、冶炼热潮。据不完全统计，在金银寨铀矿建设前后，共有两万余人的地质队伍在全国进行大面积的普查，许多县甚至人民公社都组建了地质队。在短短数月时间内，湖南、广东、辽宁等地的农民采矿大军便将开采基地近地表面的铀矿石几乎扫荡一空。

有资料表明，当时全国共有117个小厂矿进行铀矿开采、冶炼作业，江西、湖南、云南、贵州等二十余个省区的农民也被动员起来，用土法采矿并冶炼成“黄饼”。当然，不可否认的是，在此过程中，国家在经济上采取的倾斜政策也发挥了极大的作用，尽管有些土法炼就的“黄饼”八氧化三铀含量仅百分之十几、二十几，但国家当时定出的价钱却超过了黄金，每吨20来万元。

据二机部常务副部长刘杰回忆，二机部最初提出全民勘探、开采、冶炼铀矿方针时，曾计划推行三年左右，但实际上全民办铀矿的热潮仅持续了一年多就慢慢降温了，最后除留下下庄作为一个典型外，其它小矿绝大部分都被关闭了。

建设铀浓缩厂

据二机部副部长袁成隆回忆，通过全民办铀矿和土法炼铀，国家共获得“黄饼”163吨。这些“黄饼”在苏联后来毁约停援但我国铀矿山及水冶厂一时又难以建成的情况下，为中国初期的核燃料生产提供了基本原料，从而为中国第一颗原子弹炸响赢得了时间。

粗制成的“黄饼”尚需经过精致、氟化、铀同位素分离、还原等处理过程才能作为核武器装料或供核电站发电。而在这一过程中，最困难的是将铀从铀同位素混合物中分离出来。铀同位素分离需在专门的铀浓缩厂进行。因此，几乎与铀矿勘探在全国大面积展开的同时，中国也开始了铀浓缩厂的建设。

1960年6月，兰州铀浓缩厂开始进入设备安装阶段。为加快进度，更为节省经费，兰州铀浓缩厂当时安装的是从苏联一个工厂淘汰下来的扩散机。而据报道，兰州铀浓缩厂现在已不再采用气体扩散法而是采用离心分离法来生产浓缩铀，使用的设备也不是扩散机，而是自行研制生产的离心机。中核集团公司总工程师雷增光表示：“它（离心分离法）的耗电量大概相当于扩散法的二十五分之一，综合成本降下来50%还要多。”

气体扩散法与离心分离法的原料均为六氟化铀（由专门工厂生产），所不同的是，气体扩散法是利用六氟化铀在65℃就会气化的特点，不断地将六氟化铀气体向有大量微孔（直径约为0.01微米）的薄膜压送。由于含铀的气体分子比含铀的气体分子轻，热运动速度大，更容易通过薄膜，故而使铀得到一定程度的富集；而离心分离法是将六氟化铀置于高速旋转的离心机中，含铀的六氟化铀分子比含铀的六氟化铀分子轻，受到的离心力小，通常聚集在轴线附近。这样，从轴线附近引出气流，亦可使铀得到一定程度的富集。由于气化后的六氟化铀每扩散一次仅使铀的相对丰度提高百分之零点几，故而要达到丰度90%以上的武器级铀，往往需经过几千级的分离，如美国橡树岭的浓缩铀厂就有4384个扩散级。而采用离心分离法的一个大型的同位素离心机分离厂通常需要安装一二百万台离心机。

在中苏原子能工业援助协议指定的8个工业项目中，铀浓缩厂光是主设备扩散机就需要好几千台，而每一台扩散机都价值不菲，自然最费钱，其投资规模差不多与其它7个项目投资总和相当。正在建设的几个核工厂中，兰州铀浓缩厂最为关键，苏联专家也最多，有近50人。因此，中苏关系破裂对兰州铀浓缩厂建设带来的困难和损失可想而知。其实，早在中苏矛盾公开化之前，中方就已未雨绸缪，采取了一系列应变措施，譬如组织力量进行理论研究、科学实验和关键技术攻关等。技术人员利用苏联专家将撤未撤这段时间，一对一、多对一地开展友好活动和对口学习，想方设法地弄清搞透以前不明白的问题或以后可能遇到的难题。

1964年1月14日11时05分，兰州铀浓缩厂首次生产出了丰度达到90%的可用于核武器装料的铀！

[编辑/旭日]