Обожженные урановые руды выщелачиваются от урановой ценности как кислыми, так и щелочными водными растворами. Для успешной работы всех систем выщелачивания уран должен либо изначально присутствовать в более стабильном шестивалентном состоянии, либо быть окислен до этого состояния в процессе выщелачивания.
Кислотное выщелачивание обычно проводится путем перемешивания смеси руды и выщелачивания в течение от 4 до 48 часов при температуре окружающей среды. За исключением особых обстоятельств, в качестве выщелачивающего агента используется серная кислота; она подается в количестве, достаточном для получения конечного раствора выщелачивания с pH 1,5. В схемах сернокислотного выщелачивания обычно используется либо диоксид марганца, либо хлорат-ион для окисления четырехвалентного иона урана (U4+) до шестивалентного уранил-иона (UO22+). Обычно для окисления четырехвалентного урана достаточно около 5 килограммов (11 фунтов) диоксида марганца или 1,5 килограмма хлората натрия на тонну. В любом случае, окисленный уран реагирует с серной кислотой с образованием комплексного аниона уранилсульфата, [UO2(SO4)3]4-.
Урановые руды, содержащие значительное количество основных минералов, таких как кальцит или доломит, выщелачиваются 0,5-1 молярным раствором карбоната натрия. Хотя были изучены и испытаны различные реагенты, кислород является наиболее предпочтительным окислителем урана. Как правило, руды-кандидаты выщелачиваются на воздухе при атмосферном давлении и температуре 75-80° C (167-175° F) в течение периода, который зависит от конкретной руды. Щелочной выщелачиватель реагирует с ураном, образуя легко растворимый уранил-карбонатный комплексный ион, [UO2(CO3)3]4-.
Перед дальнейшей переработкой растворы, полученные в результате кислотного или карбонатного выщелачивания, должны быть осветлены. Крупномасштабное разделение глин и других рудных шламов достигается за счет использования эффективных флокулянтов, включая полиакриламиды, гуаровую камедь и животный клей.