铀和铀矿yk02.pdfVIP

第一部分 铀矿资源和浸矿技术 第二章 铀资源和铀矿物 2.1 铀资源 铀资源是在目前和将来提供铀矿加工工艺研究和生产的基础。铀矿成因的研究可以为 寻找铀矿指明方向。研究和了解铀矿石的组成和性质将为确定铀矿加工工艺提供依据。 2.1.1 铀矿的成因 铀在地壳中的分布特性和存在形式是由它的化学性质决定的。从地球化学的角度，铀 [2.1] 具有如下性质 ： （1）铀是亲氧 （或亲石）元素，即铀与氧可以形成牢固的化合物。这是由铀的核外电 子层结构决定的，见表 2-1。 表 2-1 铀原子的核外电子层结构 电 子 层 K L M N O P Q 电 子 数 2 8 18 32 18+③ 8+① ② 注：加圆圈的电子数是价电子数 由表 2-1 可见，当铀失去价电子以后，铀离子（六价）的最外电子层（P 层）为 8 个 电子，呈惰性气体型，与氧、氟、氯的亲合力较强，极易形成氧化物或含氧盐。大多数铀 都分布在地表以下 20 km 以内的地壳中，就是因为该段地壳主要是由氧化物构成的硅酸盐 岩石层，这也是自然界中不存在铀的硫化物、氮化物、碳化物、氢化物以及铀不可能以金 属形式存在的原因。 （2 ）自然界中铀有两种稳定价态：四价和六价。因此，铀可以参与地球化学作用的氧 化-还原过程，形成种类繁多的铀矿物。 在高温高压的条件下，在含氧和含金属氧化物的介质中，铀最稳定的价态是四价。因 此，在熔融硅酸盐岩浆中铀以 UO2 （晶质铀矿）形式存在。在氧化条件下，铀容易从四价 氧化为六价形成铀酰离子（UO22+ ）。 在自然界，铀酰离子能和其他阳离子（主要是二价阳离子，例如：Ca2+ 、Ba2+ 、Cu2+ ） 一起与磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐、含水硅酸盐、钼酸盐、碳酸盐、硫酸盐等结合，形成各 种盐类。在各种凝胶质细分散物（例如：褐铁矿、蛋白质、磷酸钙、粘土矿物、有机物和 沥青等）上，铀酰离子很容易被吸附。铀酰离子的化合物容易溶解在含 SO42 － 或 CO32－ 等 阴离子的水中，因此溶解的铀可以随地下水迁移，生成各种次生铀矿物。 （3 ）在化学性质上，铀是两性元素。铀的氧化物既可以与其他碱性氧化物作用生成铀 酸盐，也可以与酸作用生成铀酰化合物。 11 （4 ）在结晶化学方面，铀能形成多电荷的大离子团，这就使铀只能与为数不多的元素 （例如：钍、稀土、钇、铌、钽、锆、铪等）有较密切的类质同象关系。 铀矿床是铀矿物的堆积体，铀矿床是分散在地壳中的铀元素在各种地质作用下不断集 中而成的，也是地壳不断演变的结果，这种地质作用称为 “成矿作用”。按照地质作用的能 量来源，“成矿作用”又可分为内成矿作用和外成矿作用。 2.1.1.1 内成矿作用 内成矿作用是由地球内部热能所产生的作用力引起的，可分为岩浆作用和变质作用。 2.1.1.1.1 岩浆作用 岩浆作用是由岩浆活动产生的。 岩浆是地球内部自然作用形成的粘稠而含有挥发性组分的硅酸盐熔浆。岩浆的化学成 分以硅、铝、镁、铁、钾、钙、氧等为主，这些元素在岩浆中的含量可达 99 % 以上，称 为“主要造岩元素”。 这些造岩元素在岩浆中的存在形式通常用氧化物的形式来表示，例 如：SiO 、Al O 等。SiO 是岩浆中含量最多的组分，岩浆中挥发性组分主要是 H O，此 2 2 3 2 2 外还有 CO 、SO 、H S 等。 2 2 2 岩浆有两个主要类型，一个是含硅和铝为主的酸性岩浆 （或称为：