核能是我国国防、军工、民用,等不可或缺的关键能源,而作为核能的关键元素—铀的开采和利用则显得尤为重要。铀矿开采所产生的铀废石和含铀放射性尾渣堆积在地表或地下,造成辐射危害和地下水污染,进而危害周围居民的生命健康安全,所以在降低环境危害,提高居民人身安全的同时,节能高效地开采铀,已经迫在眉睫。本研究旨在通过在常规碱浸过程中辅加适量表面活性剂,改善浸出液与铀矿石的接触效率,优化调节工艺参数,进而提高浸出速度和浸出率,达到资源利用合理化、环境安全最大化的目的。在25℃下测定了不同浓度的两种表面活性剂的浸出液的表面张力,确定了表面活性剂的离子胶束浓度范围是0.5-2 mg/L。发现未添加表面活性剂的溶浸剂的表面张力是74.440 mN/m,添加10 mg/L的H-350和H-380的溶浸剂的表面张力分别为35.040 mN/m和32.536 mN/m,降低了53%和56%。搅拌浸出实验结果表明,在浸出剂中添加1 mg/L的表面活性剂时,铀的浸出率分别提高了19%和10%,达到了近93%和83%,且浸出效果最好,从而证实了实验中H-350和H-380两种表面活性剂的离子胶束浓度是1 mg/L。进一步的条件实验确定了浸出过程中的最佳工艺条件是:浸出时间为4 h;搅拌速度为400 rpm;液固比是6:1以及NaHCO₃与Na₂CO₃的摩尔比是1:1。采用缩核模型拟合浸出动力学方程,发现在未添加表面活性剂的搅拌实验中,铀的浸出过程主要受混合控制,既包含化学控制又包含物理控制;当在浸出液中加入表面活性剂后,铀的浸出过程由混合控制转变为物理控制,说明表面活性剂的添加改变了碱法浸铀的动力学模型。可以解释为表面活性剂在浸出过程中通过降低边界膜厚度,提高固—液两相的接触效率,使化学控制和物理控制发生了耦合作用来实现动力学的变化,加快并提高铀的浸出速率和浸出率。本研究对铀的浸出提供了科学的工艺参数,从而解决我国铀湿法冶金中浸出率不高的问题。