综述：煤副产物及非常规资源中的铀：赋存特性与提取方法

本综述系统阐述了全球非常规铀资源（包括煤及煤副产物、黑色页岩、磷酸盐矿床、碳酸盐矿床和海水等）的分布特征、赋存形式及提取技术进展。文章重点分析了铀在煤炭燃烧副产品（如粉煤灰）中的富集机制，并对比了酸/碱浸出、吸附法（adsorption）、离子交换（ion exchange）和生物浸出（bioleaching）等技术的工业化潜力，为保障核能（nuclear energy）燃料供应和推动低碳能源转型提供了战略参考。

　　

Uranium in coal by-product and unconventional resources: occurrence characteristics and extraction methods

Introduction

核能因其高能量密度、低温室气体排放和运行稳定性，成为全球能源转型中的关键清洁能源选项。铀资源安全与核电发展密切相关，直接关系到国家能源安全。目前全球经济可采的常规铀资源储量仅约630万吨，而中国铀储量仅占全球4.38%，对外依存度超过70%。非常规铀资源占全球铀资源总量的60%，其开发具有重要战略意义。

Uranium in coal and coal products

煤炭消费产生的副产物（如煤矸石、粉煤灰）中常富含铀元素。全球煤炭中铀平均含量为2.40 mg/g，中国为2.31 mg/g。当铀浓度高于200 μg/g时即达到工业提取标准，超过40 μg/g则具备战略储备价值。例如，美国西部煤田、西班牙埃布罗河谷褐煤均发现显著铀富集。目前主要采用酸浸（硫酸浸出）或碱浸法提取，但技术进展缓慢且经济性有限。粉煤灰中的铀常以铀酸盐（uraninite）形式存在于玻璃相中，可通过湿法冶金技术高效回收。

Uranium in black shale

黑色页岩是一种富含有机质和铁硫化物的细粒沉积岩，自1950年代起就被发现具有显著铀富集现象。瑞典和爱沙尼亚分别拥有6.435亿吨和5.666亿吨黑色页岩资源，占欧洲该类型非常规铀资源的94%。因矿物粒度极细，需采用焙烧、酸浸、湿法冶金及生物浸出等特殊技术。原位浸出（in-situ leaching）技术也显示出提升经济性的潜力。

Uranium in phosphate deposits

磷酸盐岩是铀和稀土元素（REE）的重要来源。比利时、瑞典、爱沙尼亚和希腊的磷酸盐型铀资源总量约6.92万吨。平均每百万吨磷酸盐岩可产出约60吨U₃O₈。在磷酸肥料生产中，铀和稀土常作为副产品通过溶剂萃取、离子交换、超声波处理和生物催化工艺回收。需特别注意辐射防护和人员安全。

Uranium in carbonate deposits

碳酸盐矿床中的铀以氧化态和还原态形式存在于碱性火成岩复合体中。加拿大育空地区、克罗地亚姆列特岛的碳酸盐矿床均发现双价态铀分布。典型回收方法包括溶剂萃取、离子交换、选择性沉淀和厌氧离子色谱法。

Uranium in seawater

海水中铀储量可满足全球约7.2万年的铀需求。自1950年代起，英国、德国和日本即开始研究海水提铀技术。现有技术包括吸附法、离子交换、化学沉淀、膜分离和生物技术工艺。其中吸附法因材料高效（如高性能吸附剂）且工艺成熟，成为最受关注的研究方向。

Conclusion

非常规铀资源开发对实现铀供应多元化、增强能源安全和支撑可持续核燃料循环具有战略意义。然而，铀分布的高度异质性和低浓度特性仍是技术挑战。未来需研发低成本、低环境影响的提取技术，特别是海水提铀和煤副产物资源化利用方向。推动非常规铀资源开发将显著提升全球核能供应链的韧性。

CRediT authorship contribution statement

Shan Li: 综述撰写与课题设计；Hongxiang Xu: 数据整理与资金支持；Yijun Cao: 方法学与实验；Jiushuai Deng: 项目管理；Xin Sun: 软件与资源；Yuntao Kang: 监督与软件；Lin Ma: 验证与监督；Manjiang Xie: 可视化与验证。

Declaration of competing interest

作者声明无利益冲突。

Acknowledgments

本研究得到国家自然科学基金（52374287）、中央高校优秀青年团队项目（2023YQTD03）、中央高校基本科研业务费（2024JCCXHH04）、国家重点研发计划（2021YFC2902601）和中国矿业大学（北京）博士创新人才培育基金（BBJ2025053）支持。