Mинералы урана

10.07.2020

Среднее содержание урана в земной коре составляет, по А.П. Виноградову, 2,6*10в-4%. Количество урана в земной коре толщиной 20 км оценивается величиной порядка 10в14 т. Из этого следует, что урана в земной коре содержится почтя в 1000 раз больше золота, в 30 раз больше серебра и примерно столько же, сколько свинца и цинка. Уран встречается также в поде морей, океанов, озер и рек.

Уран рассеян в глинистых и битуминозных сланцах в некоторых углях, асфальтитах, нефти, фосфоритах.

В жилах гидротермальных месторождений урановые минералы (преимущественно урановая смолка) ассоциируют обычно с медью, никелем. висмутом, серебром, молибденом. При выветривании магматических пород и руд пегматитовых и гидротермальных месторождений первичные урансодержащие минералы разрушаются и четырехвалентный уран окисляется до шестивалентного; при этом образуется много вторичных минералов — фосфаты, ванадаты, арсенаты и др. Шестивалентный уран в виде растворимых соединений легко мигрирует с грунтовыми и поверхностными водами, адсорбируется многими осадочными породами и частично выносится в море, где он осаждается преимущественно с илистыми осадками, содержащими органические вещества, или с осадками фосфатов.

В настоящее время известно свыше 150 минералов урана. Это главным образом окислы, силикаты, титанаты, тантало-ниобаты и титано-тантал-ниобаты, фосфаты, арсенаты, ванадаты, карбонаты, сульфаты, молибдаты. Значительная часть минералов — вторичного происхождения.

Ниже дается характеристика важнейших минералов, используемых для промышленного получения урана. Рассмотрим вначале первичные минералы.

Ураннит UO2 — первичный минерал, встречающийся главным образом в гранитах, сиенитовых пегматитах и в пневматолитогидротермальных месторождениях. Он всегда содержит UО3 в результате окисления, которому способствует радиоактивный распад. Уранинит содержит также продукты радиоактивного распада: He, Ra, Ac, Po, Pb. Содержание свинца иногда достигает 20%.

Часто в уранините присутствуют примеси ThO2 (от 0,1 до 3%), лантаноиды (1—2%), изредка цирконий. Содержание урана колеблется от 15 до 85%. Уранинит черного цвета, удельный вес его 8—10,6, твердость по Moocy 5—6.

Уранинит часто ассоциируется с циртолитом (урансодержащим цирконом), ксенотимом, монацитом, ортитом и др.

Урановая смолка (настуран) представляет собой аморфную разновидность окислов урана такого же состава, что и уранинит. Настуран является важнейшим промышленным источником урана. Удельный вес 8—10,6, твердость 5—6. Настуран встречается в гидротермальных жилах вместе с сульфидами железа, меди, свинца, никеля, кобальта, молибдена, карбонатами, флюоритом и некоторыми другими минералами.

Урановая смолка чаще всего не содержит тория и редких земель, что указывает на различие условий образования уранита и урановой смолки.

Давидит — сложный окисел типа AO2, где А = Тi, Fe, U, Th, Y, Ce, La и другие РЗЭ, Pb, Си и др. Примерный состав; 51,8% TiO2; 17,3% FeO; 17,8% Fe2O3; 2,25% UO3; 4,5% (Y, Ce La ...)2O3; V2O6; 0,13% ThO2; 1,6% Cr2O3; 1.2% SiO*. Цвет давидита серовато*черный до черного; удельный вес 4,46; твердость 6.

Давидит — основной рудный минерал в высокотемпературных жильных месторождениях, богатых титаном.

Браниерит — метатитанат урана, тория, иттрия и редких земель. Химический состав браниерита непостоянный. Примерный состав минерала: 31,8-43,8% TiO2; 0,3-8,41% ThO2; до 29,9% UO2; 11,4-42,36% UO3; 1,1—3,45% CaO; 0,58—4,30% Fe2O3; 0,0—7,35% редких земель; 0,35-10,40% H2O.

Браннерит образуется преимущественно в магматической и пневматолитовой стадиях интрузивного процесса. Разновидностью браннерита с повышенным содержанием урана является минерал лодочники.

Самарскит — тантало-ниобат урана, железа и редких земель, преимущественно подгруппы иттрия; примерный химический состав, %:

Цвет самарскита бархатно-черный, блеск смолянистый. Твердость 5—6; удельный вес 4,48—5,69.

Беттафит — водный титано-тантало-ниобат уранила, кальция, железа, тория, редких земель (Ca, UO2)2+, Fe, Th, J, Ce, (Nb, Ta, Ti)3 O9* nН2O.

Примерный состав бетафита следующий: 30,0—37,36% Nb2O3; 16.68—28,60% UO3; от О до 1,46% Ta2O5; 3,12-11,61% CaO; 16,2-20,81% TiO2; 2,47-12,5 H2O.

К этой же группе минералов относятся фергусонит, пирохлор, эвксенит и ряд других, в которых содержание урана колеблется в пределах от долей процента до 10—15%.

Вторичные минералы урана, число которых очень велико, встречаются в зонах окисления месторождений уранинита или урановой смолки и в месторождениях коры выветривания. Приводим характеристики важнейших из них.

Карнотит K2(UO2)2(VO4)2*nН2O представляет собой гидратированный уранилванадат калия. Он содержит 55% U, 19—20% V2O6. Цвет карнотита ярко-желтый; удельный вес 4,46; твердость 2—2,5.

Tюямунит — уранилванадат кальция Ca (UO2)2 (VO4) 2*nН2O.

Содержит 48—51% U, 18—21% V2O5. Цвет его ярко-желтый; удельный вес 3,3—4,35; твердость 1—2.

Отенит — уранилфосфат кальция Ca(UO2)2(PO4)2*nH2O.

Содержит 45—56% U. Цвет отенита серно-желтый или зеленовато-желтый; твердость 2—2,5; удельный вес 3—3,2.

Торбернит — уранилфосфат меди Cu(UO2)2(PO4)2*nOH2O. Содержит 47—51% U. Цвет его зеленый; удельный вес 3,2-3,6; твердость 2-2.5.

Уранофан — уранилсиликат кальция Ca(UOa)2Si2O7*6H2O. Содержит, 64—67% UO2. Цвет его соломенно-желтый; твердость 2—3; удельный вес 3,81—3,%.

Шреки и герит Na2Ca3(UO2) (CO3)3 (SO4) F*10Н2O. Он содержит 29,3-32,7% UO3; 13,4-15,7% CO2; 3,17-10,74% SO3; 17.7-20,4% CaO; цвет желтый или зеленый; твердость 2,5; удельный вес 2.47—251.

Kaзолит —водный силикат уранила и скинца Pb(UO)3SiO4*H2O. Содержит 43,2—40,3% UO3; 30—40,5% SO3; 8,0—15,6% SiO2. Цвет янтарно-охряно-кремово-желтый; твердость 4—5; удельный вес 5,3—6.

Ту холит представляет собой соединение углерода с ураном, торием, спинном, редкоземельными элемента мн. Он содержит 27,9—61,5% С; 20—40% летучих углеводорода; 7,2—27% золы. Зола некоторых тухолитоо содержит от 4 до 40% U3O3; 14—48% ThO2; 15—20% (V, Ce...)2O3.

В разрабатываемых промышленных месторождениях наиболее важными урановыми минералами являются окислы — уранинит и урановая смолка.

Пирохлор обычно не является урансодержащим минералом, по известны граниты, например в Нигерии, в которых этот минерал в результате процесса замещения содержит уран в количествах, достаточных для того, чтобы эти месторождения представляли интерес как источник получения урана.

Большинство вторичных минералов часто находится в виде мягких порошкообразных оболочек или налетов на других минералах, которые легко удаляются при трении и процессе обработки руды и являются причиной образования шламов.

Урансодержащие минералы не только имеют сложный состав, но и очень изменчивы по своим физическим и химическим свойствам.

В жильных месторождениях железо, медь, кобальт, свинец, серебро, никель и висмут встречаются главным образом в виде сульфидов; содержание этих элементов убивает в перечисленном порядке.

Одной из особенностей ряда урановых месторождений является значительное изменение состава гематита и появление заметных количеств его землистых разновидностей. Хлоритизация и серинитизация вызывают образование хлорита, серицита и других гидросиликатов. Наличие этих минералов, а также карбонатов и глин увеличивает проблему шламообразовония, возникающую при обработке урановых руд.

Там, где первичные минералы урана представлены давидитом или браниеритом, присутствуют также и другие титансодержащие минералы. Так, в месторождении Радиум-Хнлл такими минералами являются ильменит и рутил, а в районе Блайнд-Ривер — рутил и анатаз.

При обработке гранитов, содержащих ураноносный пирохлор, в Нигерии существенное значение имеют такие минералы пустой породы, как натровый амфибол, рибекит и фтористые минералы, в том числе криолит.

Сопутствующие минералы создают при обработке урановых руд много разных проблем, к наиболее важным из которых относятся шламообразование и проблема расхода выщелачивающих реагентов; в связи с последней проблемой сопутствующие минералы могут служить причиной попадания в растворы различных нежелательных ионов, снижающих эффективность обработки и качество получаемого продукта.

В урановых месторождениях урановые минералы редко содержатся в виде мощных жил. Наиболее обычными являются узкие жилы, ширина которых составляет несколько сантиметров. Месторождение может состоять из сети небольших богатых рудных скоплений, выклинивающихся во всех направлениях. При разработке месторождений этого типа неизбежно происходит разубоживание добытой руды, и извлеченная жильная масса может содержать много пустей породы, которая может быть отсортирована, например, радиометрическим методом. Однако такие месторождения мало распространены.

Более часто встречаются урановые минералы либо в виде полностью рассеянных залеганий, либо среди сопутствующих минералов. Часто урановые минералы очень тесно ассоциированы с другими минералами. Так, например, в канадских месторождениях зерна урановой смолки размером меньше 0,074 мм содержат включения других минералов, и наоборот, в других минералах присутствуют включения урановой смолки. В давидите из Радиум-Хилла встречаются все стадии прорастания кристаллов и растворения в ильмените и гематите.

В месторождениях осадочного происхождения, таких, как урансодержащие фосфаты и черные сланцы, редко можно выделить индивидуальные урановые минералы. В известных месторождениях фосфатов основная часть урана присутствует в качестве замещающего элемента во фтор-апатите или коллофане. Некоторое количество урана содержится в глинистых минералах и органических веществах, которые также могут представлять собой урансодержащий компонент черных сланцев.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна