Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов - Полькин С.И.
Скачать (прямая ссылка):
Горные породы (кислые) с высоким содержанием оксида кремния имеют, как правило, концентрацию урана выше средней, а в основных породах, образующих фундамент континентов и дно океана, содержание урана значительно ниже среднего. Такая закономерность распределения урана объясняется тем, что при кристаллизации магматического вещества, из которого образовались различные горные породы — основные, средние и кислые, последними застывали породы кислого состава — граниты. Уран, торий, редкие земли, цирконий, тантал, ниобий и ряд других элементов в ходе кристаллизации первоначальной магмы лишь в незначительных содержаниях могли входить в породы основного и среднего состава и накапливались в остаточной гранитной магме. Такие породы, как габбро, эклогит,
389
перидотит, дунит, содержат приблизительно от 50 до 40% SiO2 и от 2,4—1,4 г/т U; базальт — 50%)- SiO2 и 3,5 г/т U, а гранит, гранодиорит и диоритот от 70 до 60% SiO2 и от 9 до 4 г/т U.
Основываясь на тепловом балансе Земли, предполагают, что основная масса урана сконцентрирована в узкой зоне около поверхности земли.
При выветривании изверженных горных пород основная масса урана переходит в растворы и уносится в озера, моря и океаны, в водах которых содержится около 2 мг/м3 урана. В водах некоторых озер концентрация урана иногда в несколько десятков раз выше, чем в морской воде.
Уран содержится в различных почвах, а также в животных и растительных организмах; например, в золе растений обнаруживается несколько граммов на тонну.
Такое повсеместное распространение урана в природе объясняется его химическими и физико-химическими свойствами, в особенности поливалентностью, большим размером ионов, химической активностью, сравнительно высокой растворимостью в воде большинства шестивалентных его соединений, а также относительно высоким содержанием в земной коре. Эти же свойства урана приводят к его рассеиванию.
Урановые месторождения по своему происхождению делятся на два больших класса: эндогенные, или первичные, происхождение которых связано с магматической деятельностью (пегматитовые и гидротермальные месторождения), и экзогенные (месторождения выветривания, осадочные и осадочно-метаморфо-генные).
Эндогенные месторождения. Остаточная жидкая магма (где накапливается уран) отжимается в трещины, образовавшиеся перед этим в ранее застывших гранитах или соседних с ними породах, и, постепенно охлаждаясь, застывает, образуя пегматитовые жилы, слагающиеся полевыми шпатами, кварцем и слюдой. В небольших количествах в них выкристаллизовываются минералы редких элементов, в том числе минералы урана и тория.
Ураноносные пегматитовые жилы встречаются во многих странах, но скопления в них урановых минералов, как правило, незначительны. Исключение составляют лишь месторождения в районе Банкрофт (Канада) и Радиум-Хилл (Южная Австралия). Уран в пегматитовых жилах содержится в виде минерала уранинита и урансодержащих ниобатов редких земель, танталатов, титанатов и минералов тория. В пегматитах в состав уранинита входят изоморфные примеси тория и редких земель.
Гидротермальные урановые жилы образуются в глубинных интрузивных породах и излившихся на поверхность (эффузивных), в осадочных и метаморфических, где руды заполняют трещины. Наиболее обогащены урановыми минералами обычно те жишы или участки, которые проходят в породах,
390
обогащенных органическим веществом, сульфидами или минералами, содержащими двухвалентное железо. Все эти вещества являются восстановителями для шестивалентного урана; они восстанавливают его до четырехвалентного состояния с образованием широко распространенных минералов типа уранинита и настурана.
Гидротермальные месторождения часто достигают крупных размеров и характеризуются богатыми рудами. К этому типу относятся такие известные месторождения, как Шинколобве (Конго, Катанга), Эльдорадо (Канада). Иногда промышленный интерес кроме урана представляют сульфидные минералы цинка, свинца, меди и других металлов (ураново-полиметалличес-кие месторождения). Довольно часто уран ассоциирует с никелем, кобальтом, молибденом, висмутом и серебром. Из нерудных минералов присутствуют кварц, кальцит, барит и флюорит.
Между минералами уранинитом и настураном, присутствующими в гидротермальных жилах, ясных различий по химическому составу нет. Уранинит обладает кристаллическими формами, настуран—внешне аморфный. Настуран называют также урановой смолкой, урановой смоляной рудой или урановой смоляной обманкой. Особенность уранинита и настурана гидротермальных месторождений — практическое отсутствие в них тория и редкоземельных элементов.
Как правило, U4+ в уранините и настуране окислен в различной степени до U6+. Поэтому фактически эти минералы состоят из UO2 и UO3 и их состав выражается общей формулой U02,i6-2,7. Конечным продуктом окисления UO2 является UO3.
В гидротермальных месторождениях урана, богатых сульфидами, протекают процессы кислотного выветривания, сопровождающиеся значительным выносом и рассеиванием урана. Уран частично осаждается из раствора в виде малорастворимых соединений в зоне окисления и выщелачивания. Минералы зоны окисления в верхней ее части («железная шляпа») представлены соединениями шестивалентного урана — фосфатами, арсенатами и частично силикатами. За сходство с чешуйками слюды эти минералы (отенит, торбернит и другие из группы фосфатов; цейнерит и другие из группы арсенатов) называют урановыми слюдками. Для нижней части зоны окисления характерно развитие остаточных урановых черней как промежуточной стадии окисления 'настурана. Урановая чернь представляет собой закись-оксид урана непостоянного состава. Общая ее формула (Ui-X4+, Ux6+) O2+*. Формула по кислородному
