Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Cỏc lng ng urani t cỏc nc t nhiờn

Cỏc lng ng urani t cỏc nc t nhiờn

Tải bản đầy đủ - 0trang

điển hình trong các chương VII - X. Trong chương này chúng ta nghiên cứu nói riêng

các phản ứng chủ yếu dẫn đến sự lắng đọng urani trong tự nhiên.

Các q trình lý hóa gây ra sự lắng đọng urani từ dung dịch, có thể chia thành hai

nhóm: a) các q trình mà trong đó đóng vai trò chủ đạo là các phản ứng tương tác của

đất đá với uran hòa tan, và b) các q trình có liên quan với sự biến đổi thành phần hóa

học của các nước, gậy ra sự biến đổi các điều kiện thủy động lực tuần hồn, bởi ảnh

hưởng các q trình bay hơi, pha trộn nước các loại khác nhau.

Trong thành phần các đá các chất lắng quan trọng nhất của urani là một vài dạng

thành phần hữu cơ (các thực vật bị than hóa, các vật liệu chứa Carbon), các sunfua, các

hợp chất sắt, photphat, các vật liệu sét.Cơ chế sự liên quan của urani với các vật chất

hữu cơ khá phức tạp. Ở đó xảy ra các hiện tượng hấp thụ, trao đổi ion, tạo ra các hợp

chất urani hữu cơ và cuối cùng, sự lắng đọng urani do các tính chất khử của các vật

chất hữu cơ và các khí có liên quan với chúng.

Theo các tài liệu cảu Mur (Moore, 1954) các than chứa Polibitum, các than nâu

và than bùn khử loại bỏ 98% urani khỏi dung dịch sunfat uranil. Trong các điều kiện

như thế của các thí nghiệm gỗ hấp thụ 40% urani, than chứa bitum - 17%, antraxit 34%, grafit - 28%, than gỗ (than củi) - 80%, các đá fotfat - 63%, bentonit - 28%, các

đá phiến chứa dầu - 21%, canxit - 16%, nhựa đường - 10%. Moore cho rằng, ngoài sự

hấp thụ, ở đây xảy ra sự tạo ra các hợp chất hữu cơ.

Xalai (1959) xác định rằng, axit mùn trong các giới hạn pH = 37 cố định urani

từ các dụng dịch rất loãng. Khi hàm lượng uranu 1.10 -5 g/l hàm lượng của nó trong

than bùn bằng 0,01%. Sự cố định này là quá trình thuận nghịch của trao đổi Kation với

tác nhân địa hóa làm giàu 10000:1.Than bùn ở trạng thái bão hòa có thể bắt giữ tới

2

10% urani.Nếu như pH < 3 thì các ion UO2 khơng bị hấp thụ.Theo các tài liệu của tác

giả này, nếu như từ than bùn chiết xuất ra các axit mùn (humic) thì nó hầu như không

hấp thụ urani. Các tài liệu tương tự được Vain và nnk (1959) đưa ra các điều kiện tốt

nhất sự liên kết của urani của urani với đất mùn nằm trong các khoảng pH = 46. Theo

các tài liệu của họ, doplerit (muối ăn mòn tự nhiên) có thể tích tụ đến 8% urani. Các

thí nghiệm bởi N.T.Boxkrexenxka (1960) cùng đưa đến kết luận rằng, trong các than

nâu do bà nghiên cứu phần lớn urnai ở dưới dạng muối ăn mòn uranil. Urani các muối

có khả năng trao đổi với các ion khác.

X.M.Manxkaia và nnk (1956) đã đưa ra giả thiết rằng urani liên quan với than

bùn hữu cơ và than dướidạng hợp chất phức.Nhờ phương pháp sắc ký từ than bùn

chứa urani đã tách được hợp chất bền - phybat uranil.Đã chứng tỏ rằng, sự tích lũy

urani có thể trong các vỏ Xutuhbomcủa các chất hữu cơ, cũng như trong các sản phẩm

phân rã của Xutuh trong quá trình Melahoufuhooopafobah.

Bregher và nnk (Breger a.oth, 1955), sau khi đã nghiên cứu cơ chế lắng đọng

urani bởi than nâu, đã đưa đến kết luận rằng, môi trường axit vốn có của than nâu, gây

ra sự phá hủy hợp chất uranicarbonat, và phần lớn urani đươc giải phóng tham gia vào

phản ứng với các axit chất mùn, tạo ra các hợp chất urani hữu cơ. Chỉ một phần không

đáng kể urani được lắng đọng bằng cách hấp phụ trao đổi ion. Khi đó các nguyên tố

như Mn, Sr, Fe, Ni, Co, Be, Mo, Ti, Li, Pb, V, Zr, Cr không bị hấp thụ bởi than nâu;



73



trong khi đó các nguyên tố như là Na, Cu, Zn, Ba, Si, J được hấp thụ tốt. Vật chất hữu

cơ gây ra sự lắng đọng urani thậm chí từ nước biển giàu urani, như đã biết, rất không

đáng kể.

Bằng các nghiên cứu của các cộng tác viên của trường Mỏ Kolôradxki đã xác

định được rằng, một số phần lỏng của dầu thô tự nhiên khử và làm lắng đọng urani từ

các dung dịch sunfat uranil, nhưng q trình đó về số lượng khơng đóng vai trò quan

trọng.Vai trò tích cực hơn là nhiều dạng "dầu chết" trong các cấu trúc chứa dầu bị phá

hủy. Giả thiết rằng do sự oxi hóa dầu có thể tạo ra các axit và các muối carboxyl

(HOOC-), tác động của chúng đối với urani tương tự tác động của các nhựa trao đổi

ion.

Pirx và nnk (1959) sau khi đã nghiên cứu gần 50 các biểu hiện quặng riêng với

các khống vật keo chứa than chứa urani, trong đó có nhựa acpaib và tucholit, đã đi

đến kết luận rằng, các khoáng vật này được tạo ra từ các ete hữu cơ, các axit và các vật

chất hữu cơ có liên quan với dầu, và rằng cấu trúc ban đầu của chúng bị biến đổi một

cách có hệ thống phụ thuộc vào mức độ bức xạ nhiệt mà chúng đã chịu.

A.K.Lixixin (1960) đã nghiên cứu độ chứa urani của dầu bị oxi hóa của

trũngFerganxki. Theo các tài liệu của ơng các dầu nặng tương đối bị oxy hóa với hàm

lượng tăng cao của các thành phần nhựa atfan có khả năng chiết xuất urani từ các

nước. Các dầu nhẹ trên thực tế khơng chiết xuất urani từ các nước.

Các khí ga khử và lắng đọng urani từ các dung dịch kết hợp chặt chẽ với các vật

chất hữu cơ trong các đá. Chất làm kết tủa mạnh nhất urani là dihydrosunfua (H 2S),

điều này đã được nghiên cứu khá tốt trong phòng thí nghiệm, cũng như là trong các

điều kiện tự nhiên.Khi đó sự khử và kết tủa urani, như là Gruner (Gruner, 1956) xác

nhận, sẽ xảy ra mạnh hơn khi có mặt sắt.

Cơ chế kết tủa urani từ các dung dịch nước bởi các sunfua được nghiên cứu ít.

Một số thí nghiệm được mơ tả trong chương X cho phép giả thiết rằng, tác dụng khử

đối với urani, các sunfua gây ra khi oxy hóa chúng khơng hồn tồn, khi đó trong dung

dịch nước tạo ra hệ thống oxy hóa - khử đã thành phần, chứa các ion kim loại và lưu

huỳnh hóa trị khác nhau. Khi ở các giá trị axit của độ pH hệ thống có các tính chất oxy

hóa đối với urani, còn theo mức độ trung hòa bởi các đá chứa và sự biến đổi của độ pH

thì hệ thống có tính chất khử. Khi đó khử không chỉ urani, mà cả các kim loại khác

chứa trong dung dịch (sắt, đồng…) tạo đới làm giàu thứ sinh (sự xi măng hóa).

Trong các vật chất là các chất kết tủa urani, không được nghiên cứu đầy đủ vả vai

trò của sắt. Keix và Dod (1959) cho rằng, sắt hóa trị hai là một trong những chất khử,

kết tủa urani từ các dung dịch nước. Ví dụ như là, dấu hiệu tìm kiếm tốt đã được xác

định của các khoáng sàng urani trong thành hệ Morixon trên cao nguyên Kolorado

được coi là sự có mặt của các đá phiến chứa sắt màu lục, xen kẽ. Trên một số các biểu

hiện quặng trong các đá cát kết các tác giả đã nhận thấy mối liên hệ của các quặng

urani với các đá cát kết, trong các khoáng vật cộng sinh trong các quặng urani thường

có mặt xiderit (FeCO3).

Khi kết tủa urani từ các nước tự nhiên các phản ứng oxy hóa - khử xảy ra chủ yếu

ở các giá trị pH = 68, tức là trong các điều kiện chuyển dịch từ axit về kiềm tính, và

ngồi ra, trong dung dịch nhiều thành phần. Nếu như trong dung dịch ngồi sắt, có mặt

74



cả các thành phần thế xác định khác, như là điều đó xảy ra khi oxy hóa các sunfua, thì

đối với urani sẽ tác động thế tổng cộng của tồn bộ hệ thống nói chung. Khi khơng có

các thành phần như thế thế oxy hóa-khử của mơi trường sẽ được xác định chủ bởi các

hợp chất của sắt hóa trị hai và hóa trị ba.

Hem (Hem, 1961) đã làm thí nghiệm trên cơ sở các tính tốn nhiệt động lực học

xây dựng trường độ ổn định của các hợp chất sắt đối với các điều kiện của các nước tự

nhiên. Trên hình 21 đưa ra các trường độ bền các hợp chất của sắt khi các hàm lượng

khác nhau của sắt trong dung dịch nước, trên các hình 22 và 23 - cũng các trường độ

bền này khi có mặt các ion carboant và lưu huỳnh. Để so sánh đối với các đồ thị này

bởi chúng tôi, đã đưa vào các trường độ bền urani hóa trị bốn và hóa trị sáu trong dung

dich nước theo Garelc (1960). Như thấy rõ từ các tài liệu này, khi độ pH = 6 8, đặc

trưng đối với các nước tự nhiên, trong mơi trường chứa chỉ có sắt và urani, sự khử

urani chắc là sẽ không xảy ra. Điều đó cũng có thể nhận thấy cả đối với mơi trường

Carbonat. Khi có các hợp chất của lưu huỳnh, hệ thống chứa sắt và carbonat khi pH =

68, là hệ thống khử đối với urani. Chắc là trong tình trạng các nước tự nhiên đa thành

phần gần với môi trường trung hòa, sắt hóa trị hai là chất khử đối với urani.Ngoài ra,

sắt gây ảnh hưởng xúc tác đến quá trình khử urani và đóng vai trò quan trọng như là

chất đồng kết tủa.

Sự kết tủa urani bởi các fotfat được gây ra bởi có lẽ là, bởi sự tạo ra các hợp chất

urani fotpho khi hòa tan và bởi hiện tượng hấp thụ. Khi đó, theo các nghiên cứu của

Mak-Kelvi và Nelxon (M Kelvay and Nelson, 1950) và các nhà địa chất khác, khả

năng của các fotfat liên kết với urani bị giảm đi khi có mặt carbonat canxi. Các fotforit

chứa hơn 2% CO2 hầu như được đặc trừng bởi sự vắng mặt hồn tồn urani.Các tính

chất hấp phụ ion uranil có cả đối với khống vậy sét monmorilonit.

Trong đới biểu sinh các quá trình đồng kết tủa urani với các hydroxit các kim loại

khác và với các muối đóng vai trò lớn. Các hàm lượng micro của urani đặc trưng với

các nước tự nhiên, thông thường nhỏ hơn đáng kể các hàm lượng mà ở các hàm lượng

đó pha rắn riêng của urani có thể tạo ra. Ngồi ra các hydroxit urani trong các dung

dịch nước thiên về sự tạo ra các hydrit urani trong các dung dịch nước thiên về sự tạo

ra các ion được trùng hợp và các chất kết tụ dạng keo, do đó cả khi hàm lượng vượt

q tích độ hòa tan của chúng, chúng có thể được giữ trong dung dịch. Và trong các

trường hợp thứ nhất và thứ hai sự rơi lắng urani trong các chất kết tủa có thể được gây

ra bởi sự đồng kết tủa nó với các chất kết tủa các muối khác.

Trong hóa học người ta chia ra hai dạng đồng kết tủa: 1) đồng kết tủa riêng và 2)

đồng kết tủa tiếp theo. Trong loại đầu tách ra a) sự hấp thụ trên bề mặt chất lỏng các

hạt ở trong dung dịch và b) sự hấp lưu - sự đưa vào các ion lạ (và các phần tử của chất

hòa tan) trong thời gian tạo ra chất kết tủa. Loại thứ hai - sự kết tủa tiếp theo - được

đặc trưng bởi sự rơi lắng vào chất kết tủa các vật chất ở trong dung dịch với các hàm

lượng nhỏ, sau khi tách chất kết tủa chính, q trình lắng đọng nó gây ra ảnh hưởng

xúc tác đến sự lắng đọng của chúng. Ví dụ như là sự lắng đọng sunfua đồng trong môi

trường axit yếu gây ra sự lắng đọng chậm tiếp theo sunfua kẽm, mặc dù nó khơng bị

lắng đọng bởi dihydro sunfua (H2S) từ các dung dịch axit yếu.

75



Các quá trình đồng lắng đọng urani bằng thực nghiệm chưa được nghiên cứu đầy

đủ, nhưng có thể giả thiết rằng, tất cả các dạng đồng lắng đọng đã nêu được gặp trong

các điều kiện tự nhiên. Xtarik và nnk (1958) đã xác định rằng sự đồng lắng đọng các

số lượng micro urani với hydroxit sắt được thực hiện bằng cách bắt giữ hấp thụ thêm

vào đó sự bắt giữ urani xảy ra hồn tồn nhất khi pH = 58, khi các phân tử urani và

sắt được tích điện trái dấu. Theo các tài liệu của O.A.Alekin và N.P.Moritreva (1960)

khi lắng đọng CaCO3 tạo ra chất lắng mà các nguyên tố micro Zn, Pb, Mn, Ni, Co, Cu

bị hấp thụ.



Hình 21. Các trường độ bền của các hợp chất sắt hóa trị hai và sắt hóa trị ba khi độ

hoạt tính của sắt được hòa tan từ 0,01 đến 100 phần triệu theo Hem (1961). Các

đường đứt nét với điểm đánh dấu ranh giới trường độ bền của UO2 và các oxyt U6+

bị hydrat hóa theo Garelx (1960).

Theo các sự hấp thụ khoáng vật quan sát được trong tự nhiên có thể giả thiết

rằng, trong các điều kiện oxy hóa urani có thể bị đồng kết tủa, chắc là, với các chất kết

tủa của đa số muối rơi lắng từ các nước tự nhiên: các carbonat và sunfat canxi và

magie, các hydroxit sắt, mangan, đồng, các fotfat canxi, axit silicic và các hợp chất

76



khác. Trong các điều kiện khử sự đồng kết tủa của urani có thể với các muối sắt hóa trị

hai và các kim loại khác, với các carbonat, với axit silicic, với fotfat canxi, với các

sunfua.

Sự kết tủa urani từ các nước ngầm có thể xảy ra khi bay hơi. Khi đó lắng đọng

các silicat, vanadat, sunfat - carbonat, uranil…



Hình 22. Các trường độ bền của các hợp chất sắt hóa trị hai và hóa trị ba khi hoạt

tính 0,01 phần triệu của sắt bị hòa tan trong mơi trường carbonat khi hoạt tính

bicarbonat tương đương 100 phần triệu (đường liền nét) và 4000 phần triệu (đường





đứt nét) HCO3 theo Hem (1961). Các đường đứt nét với các điểm đánh dấu ranh

giới các trường độ ổn định của UO2 và UO2(OH)2 theo Garlex (1960).



77



Hình 23. Các trường độ bền của các hợp chất của sắt hóa trị hai và hóa trị ba khi

hoạt tính sắt bị hòa tan 0,01 phần triệu trong mơi trường carbonat (100 phần triệu

bicarbonat) khi có mặt lưu huỳnh với số lượng tương đương 10 (đường liền nét) và

2

100 (các đường đứt nét) phần triệu SO 4 theo Hem. Các đường đứt nét với điểm

đánh dấu các trường tính toán độ bền của UO2 và UO2(OH)2 theo các tài liệu của

Garlex (1960).

Trong quá trình kết tủa urani sự biến đổi phản ứng của nước đóng vai trò rất quan

trọng. Như đã biết , độ bền của các hydroxit, của các hợp chất phức sunfat và carbonat

của urani trong các dung dịch nước bị khống chế bởi các giá trị của độ pH. Đồng thời

với urani có thể lắng đọng các hydroxxit cả các kim loại khác, cũng như lắng đọng các

carbonat, fotfat, silicat, các hợp chất hữu cơ và các hợp chất khác, độ ổn định của

chúng trong dung dịch cũng bị khống chế bởi các giá trị độ pH. Các đá của các phần

dưới của đới biểu sinh khơng bị phong hóa và oxy hóa, chứa nhiều các chất trong trạng

thái khử và khi tương tác với nước chúng tạo ra hệ thống đệm, gây ra giá trị thấp của



78



Eh trong các nước. Khi chuyển từ trạng thái oxy hóa về trạng thái khử hàng loạt các

nguyên tố chứa trong nước, trong số đó có urani bị lắng đọng do sự tạo ra trong dung

dịch các hợp chất hóa trị thấp, có độ hòa tan nhỏ hơn.

Như thấy rõ trên các hình 10-14 (xem chương 1) đối với các điều kiện của các

nước tự nhiên đặc trưng sự phân bố gần nhau của các ranh giới trường độ ổn định của

hàng loạt nguyên tố, điều đó chứng tỏ đối với tính đồng nhất của các điều kiện khử của

chúng và có thể dùng để làm sáng tỏ các sự hấp thụ có khả năng của các nguyên tố khi

kết tủa từ các nước tự nhiên. Như là khi kết tủa trong các điều kiện khử yếu có thể hấp

thụ V4+, Cr3+, Pb2+, U4+, U6+, Sb3+, Bi0, Fe2+, As3+, Se0, Cu0, Cu+ và các nguyên tố khác,

khi kết tủa trong các điều kiện khử mạnh - hấp thụ U 4+, V3+, Fe2+, Sb0, As0, Sn2+, Pb2+,

Se2-. Trong các điều kiện khử cũng tạo ra các sunfua sắt, đồng, kẽm, chì và các kim

loại khác, thường là các chất đồng hành cộng sinh của urani được kết tủa từ các dung

dịch nước.

Tuy nhiên nên nhận thấy rằng, các trường độ ổn định đã được đưa ra và các kết

luận có liên quan với chúng đối với các điều kiện tự nhiên có phần nào mang đặc trưng

lý tưởng, bởi vì khi đó khơng tính tới thành phần muối của các nước và hoạt tính của

các ion trong hệ thống hóa học nhiều thành phần như thế, mà các nước tự nhiên là hệ

thống như thế.

Vị trí của đường cân bằng của urani chứng tỏ rằng, sự khử urani cũng như các

kim loại khác xảy ra dễ dàng hơn trong môi trường axit (khi các giá trị oxy hóa Eh lớn

hơn), so với môi trường kiềm. Độ axit của nước trong các điều kiện khử tự nhiên có

thể được tăng lên do sự bão hòa axit carbonic tự do, dihydro sunfua (H 2S), do sự có

mặt các axit hữu cơ. Trong đới thối hóa, trong các đá trầm tích vai trò đặc biệt đáng

kể là các vật chất hữu cơ, thêm vào đó ngay cả một số lượng khơng lớn các vật chất

hữu cơ khơng có ý nghĩa đối với hàm lượng urani trực tiếp trong các đá, có thể đóng

vai trò đáng kể trong việc làm giảm độ pH của các nước tạo ra bởi chúng các điều kiện

để khử urani.

Một trong các dạng có khả năng của sự tồn tại của urani trong dung dịch nước,

như đã nêu ở trên là dung dịch dạng keo hydroxit thành phần [UO2(OH)2]n. Khi tính tới

điều đó, có thể giả thiết rằng sự kết tủa urani từ nước có thể cùng với các q trình đã

mơ tả khác và do sự đơng tụ của keo này. Ngồi ra, urani có thể đồng kết tủa khi đơng

tụ các keo vật chất khác, ví dụ như các axit silicic và sắt. Như là, Ilxli và nnk (1959) và

Everkhart (1959) cho rằng độ ổn định của các dung dịch nước của urani, có giá trị

trung tính hoặc gần trung tính của độ pH, được giải thích bởi sự có mặt của các dạng

keo của oxit silic (SiO2) và sắt, hấp thụ urani. Trong q trình đơng tụ và kết tủa của

các keo này xảy ra sự lắng đọng và kết tủa của các keo này xảy ra sự lắng đọng và tích

lũy urani.Dạng như thế hàm lượng của urani đặc biệt đặc trưng đối với điều kiện khí

hậu ẩm ướt. Một trong những ngun nhân đơng tụ các keo trong các điều kiện tự

nhiên có thể là sự thay đổi của các điều kiện thủy động lực học - chuyển từ các điều

kiện lưu thơng tích cực của nước về các điều kiện của chế độ ứ đọng.

Sự lắng đọng urani từ các nước tự nhiên khi có sự khử khí của chúng có thể xảy

ra, có lẽ là khi có sự tách axit carbonic (khử) do sự phá hủy cân bằng carbonat. Các

carbonat canxi, magie có thể carbonat sắt bị lắng đọng khi đó có thể gây ra sự lôi cuốn

79



vào các chất lắng cả urani ở trong dung dịch. Đối với độ ổn định của urani trong dung

dịch sự có mặt của oxy cũng có ý nghĩa, bởi vì sự tách nó khỏi các nước trong các điều

kiên tự nhiên kèm theo thường là sự phát triển trong các nước các phản ứng khử.

Một số nhà nghiên cứu (Noble, 1960) giả thiết rằng sự lắng đọng và hàm lượng

urani từ các nước tự nhiên có thể xảy ra cả trong các đới tháo chảy các nước dưới sâu

do sự sụt giảm áp suất. Tuy nhiên cần biết rằng, theo các tài liệu đã có trong địa chất

thủy văn các nước tuần hoàn dưới sâu ở trong các điều kiện khử khắc nghiệt và chứa

rất ít urani. Trong các điều kiện như thế tạo ra các nước khống nóng, mà trong chúng

urani trong đa số các trường hợp khơng được phát hiện.

C. ĐỊA HĨA URANI TRONG ĐỚI OXY HĨA CÁC KHỐNG SÀNG URANI.

SỰ TẠO THÀNH CÁC VÀNH PHÂN TÁN THỨ SINH.

Các q trình phong hóa các quặng urani và các đá chứa dẫn đến sự tạo ra các đới

oxy hóa và các vành phân tán thứ sinh của urani trong đá gốc, đất, các trầm tích

Đeluvi-aluvi và trong các nước tự nhiên.

ĐỚI OXY HĨA CÁC KHỐNG SÀNG URANI

Các quy luật thành tạo đới oxy hóa các khoáng sàng urani thủy nhiệt là chủ yếu và

các khống sàng sunfua đã được mơ tả bởi X.X.Xmirnov năm 1936. X.X.Xmirnov

1955 tách ra hai nhóm các yếu tố ảnh hưởng đến sự thành tạo đới oxy hóa: tổng quát

hoặc là khu vực và địa phương. Thuộc nhóm đầu gồm khí hậu, các đặc điểm chung và

các đặc điểm kiến tạo-hình thành sinh khống và hóa học của nước vùng đã cho; thuộc

nhóm thứ hai – thành phần khống vật, các đặc điểm cấu trúc và kiến tạo của thân

quặng , các điều kiện thế nằm và đặc trưng của đá chứa. Trong nhóm này cũng gồm

loại độ chứa nước của các đá, tính phân đới thủy động học và hóa học của mơi trường

nước trên khu vực đã cho [về vai trò của khí hậu trong sự thành tạo đới oxy hóa đã

được nói trong chương VIII, dưới đây sẽ xem xét ảnh hưởng của các điều kiện địa chất

– khoáng vật học và các điều kiện địa chất thủy văn].

Đối với đới oxy hóa các khống sàng urani đặc trưng lớn hơn là các dạng sau đây

của các phản ứng hóa học (V.V.Serbina.1957).

1. Sự oxy hóa, biến đổi U4+ sang U6+, Fe2+ thành Fe3+, S2- thành S6+…

2. Sự thành tạo các hợp chất khó hòa tan; đối với urani có ý nghĩa lớn nhất là sự

lắng đọng uranil bởi các anion PO43-, AsO43-, VO 43-, ở mức độ nhỏ hơn bởi oxit

silic (SiO2) và bởi ion cacbonat;

3. Sự thủy phân

4. Sự hấp thụ uranil bởi các hydroxit sắt, bởi các khoáng vật sét, bởi opan

(SiO2nH2O) và bởi các chất hấp thụ khác.

Thành phần khoáng vật của đới oxy hóa phần nhiều được xác định bởi thành phần

của các quặng nguyên sinh và các đá chứa. Như là, sự phát triển của các asenat phỏng

80



đốn sự có mặt trong các quặng nguyên sinh các asenua (acsenopyrit, tenantit…) hàm

lượng cao của các fotfat có liên quan tới sự giàu bởi fotfo của các đá chứa (các đai cơ

lamprofia…). Hàm lượng các disunfit trong các quặng có ý nghĩa đặc biệt lớn

(V.G.MelKov, L.Tr.Pykhanxki, 1957). Các điều kiện kiềm – axit của quá trình này gây

ảnh hưởng to lớn đối với quá trình phản ứng hóa học của sự oxy hóa và thành phần

của các sản phẩm cuối cùng. Theo dấu hiệu này tách ra rõ ràng hai q trình chính: 1.

Sunfat với pH<4 và 2. Axit yếu, trung tính và kiềm yếu.

Quá trình sunfat phát triển trong các đá đã được làm giàu bởi disunfat, sự oxy hóa

chúng sinh ra lưu huỳnh tự do. Trong các điều kiện này sự oxy hóa nacturan kèm theo

sự chuyển dịch urani hóa trị 6 vào dung dịch với sự thành tạo sunfat hòa tan của uranil.

Sunfat hòa tan của urani di chuyển với nước được thấm qua. Theo mức độ tăng cao độ

pH của môi trường urani từ các nước bị lắng đọng , thêm vào đó ban đầu uranil được

liên kết với các ion Cu2+, PO43- và AsSO43-, tạo thành tobecnit và zeinerit; khi có sự tiếp

tục tăng cao độ pH của nước chúng bị biến đổi bởi autunit và uranoxpinit. Các fotfat

và acsenat của uranil thông thường được tạo ra từ các nước có độ pH=3,5; sự kết tủa

của các khống vật này có thể bắt đầu trong các mơi trường có tính axit lớn hơn, với

độ pH = 1,5÷2,3 (V.V Serbina, 1957).

Trong các nước axit yếu, trung tính và kiềm sự oxy hóa nacturan xẩy ra ở mức độ

đáng kể tại vị trí thế nằm, tạo thành các hỗn hợp hydroxit và silicat uranil, cũng như

cái gọi là gumit. Độ linh động của urani trong trường hợp này khơng lớn,và các

khống vật đã bị oxy hóa thường là các giả hình theo nacturan. Độ hòa tan thấp của

PO43- và AsO43- trong các mơi trường trung tính xác định bởi các vị trí khơng có các

fotfat và acsenat của uranil.

V.V.Serbina (1959) đưa ra các giai đoạn sau đây của sự oxy hóa nacturan trong các

điều kiện đã cho:

1.Nacturan (UO2.nUO3)

(OH)2.5H2O



Sơpit(4UO3.9H2O)



Xodit((UO2)3(SiO4)



Urannofan (Ca(UO2)2Si2O7.6H2O

2.Nacturan(UO2.nUO3)

Cazolit (PbO.UO2.SiO2.H2O)

Tobecnit (Cu(UO2)2(PO4)2.12H2O



Curit (2PbO.5UO2.4H2O)

Pacxonxit (Pb2(UO2)(PO4)2.2H2O

Autunit (Ca(UO2)2(PO4)2.10H2O



Uranofan (Ca(UO2)2Si2O7.6H2O

Hai quá trình đã được nghiên cứu của sự oxy hóa ở mức độ này hay khác được

phát triển trên tất cả các khoáng sàng, nhưng phụ thuộc vào tình huống cụ thể và giai

đoạn phát triển của đới oxy hóa mà một trong chúng sẽ trội hơn. V.V.Sernina (1957) đã

đưa ra các cộng sinh khoáng vật đặc trưng đối với hai loại (hình 33).

81



Trong hành trình phát triển của đới oxy hóa các mơi trường trung tính và kiềm yếu

có thể bị thay đổi bởi các mơi trường axit sunfat và ngược lại, điều đó xác định trong

các trường hợp này sự phức tạp của sự phát triển của đới, thể hiện rõ ràng tính giai

đoạn của quá trình này.

G.X.Grixaenko và nnk(1959) đã chia ra ba giai đoạn chính sau đây của sự thành

tạo các đới oxy hóa được họ nghiên cứu của các quặng sunfua urani : hydroxit –

silicat, Xliudkovưi, đặc biệt là silicat với số lượng khơng lớn hydrat.



Hình 33. Các sự cộng sinh trong hệ thống 5 thành phần

Giai đoạn đầu đặc trưng chỉ đối với các quặng carbonat, trong hành trình hòa tan

của chúng tạo ra môi trường kiềm và dễ dàng oxy hóa nacturan. Q trình này vượt

trước sự oxy hóa khối lượng chính của các sunfua. Mơi trường kiềm thuận lợi cho độ

linh động của oxit silic (SiO2) và cho sự lắng đọng của urani dưới dạng các silicat

uranil. Giai đoạn thứ hai được đánh dấu bởi sự oxy hóa khối lượng chủ yếu các sunfua

và bởi sự xuất hiện của các dung dịch axit. Thành tạo các Xliuđka khác nhau. Theo

mức độ tiêu hao các sunfua độ pH của các nước tăng lên và bắt đầu giai đoạn thứ ba,

giai đoạn silicat được đặc trưng bởi sự lắng đọng số lượng không lớn sơpit và

paratcupit. Các tác giả vẽ ra sơ đồ phân chia tương tự; trong các điều kiện oxy hóa các

thân quặng cụ thể khơng có các giai đoạn riêng.

Trong sự phát triển lâu dài của quá trình tại các phần trên của các thân quặng tất

cả các sunfua và nacturan bị oxy hóa, tạo ra đới OXY HĨA TỒN PHẦN.

G.X.Grixaenko và nnk (1959) tách ra hàng loạt các loại khống vật học của các đới

oxy hóa tồn phần các loại khống sàng urani thủy nhiệt. Khi oxy hóa các quặng urani

riêng, theo các tài liệu của họ, tạo ra các đới oxy hóa hydroxit – silicat và các đới

silicat riêng.

Trong các đới loại đầu nacturan bắt đầu chuyển thành hydronacturan, còn sau đó

thành hydroxit đơn và kép của urani hóa trị sáu: uatit, becquerelit, curit, uranoxferit,

clackerit, uranoxferit, vandenbrandeit. Các hydroxit tiếp tục bị biến đổi bởi silicat

uranil. Trong các đới này cũng gặp các xliudki fotfat và acsenat. Trong các khoáng vật

đồng hành cần kể đến các khống vật sét, và ở khối lượng khơng lớn là các hydroxit

sắt. Loại này của đới oxy hóa phân bố ở Liên Xơ rất khơng rộng rãi, nó được thành tạo

trong các điều kiện của các môi trường axit yếu, trung tính và kiềm yếu.



82



Phân bố lớn hơn đáng kể ở Liên Xơ là các đới oxy hóa silicat riêng, đối với chúng

đặc trưng sự vượt trội của các silicat uranil, một số lượng không lớn của các hydroxit

urani và xliudka. Thành phần khoáng vật trong loại này của đới oxy hóa đa dạng hơn,

các q trình xảy ra trong điều kiện độ pH thấp, điều đó liên quan với hàm lượng cao

hơn của các sunfua trong các quặng nguyên sinh. Các khoáng vật đặc trưng là

uranofan, β-uranotil, kaʓolit, có gặp xclodopkit phát hiện được cuproxclodopkit,

uranofan bari, xodit và các khống vật khác. Trong đó xliudka khơng chỉ có các fotfat

mà còn có chỗ có acsenat. Nhiều hơn đáng kể so với trong loại đầu là các hydroxit sắt.

Khi oxy hóa các quặng sunfua – urani tạo ra nhiều hơn đáng kể các đới oxy hóa đa

dạng. G.X.Grixaenko và nnk (1959) tách ra bốn loại khoáng vật học của đới oxy hóa

của các quặng tương tự: silicat-xliuđkovưi, xliuđkovưi riêng, xliuđkova -limonit và

limonit riêng. Các q trình oxy hóa xảy ra ở đây khi độ pH thấp, thúc đẩy sự oxy hóa

của các sunfua . Theo mức độ trung hòa axit lưu huỳnh độ pH tăng lên , điều đó xác

định sự tồn tại của các giai đoạn được ghi nhận cao hơn trong sự phát triển của đới

oxy hóa.

Sự đa dạng khoáng vật lớn hơn nổi bật ở các đới xliudkovưi, các đới này được tạo

ra khi oxy hóa các quặng ngun sinh ngồi chứa nacturan còn chứa các sunfua chì,

đồng, kẽm, asen, sắt và các kim loại khác. Trong khối mạch thường có carbonat, thuận

lợi cố định các khoáng vật thứ sinh.

Cùng với các xliudka urani khác nhau (các fotfat, asenat) đối với loại này các đới

oxy hóa đặc trưng các khoáng vật malachit, aʓyrit, xeruxit và các sản phẩm khác của

sự oxy hóa các sunfua.

Khi hàm lượng cao của pyrit trong các quặng và khi hàm lượng thấp của các chất

trung hòa (carbonat…) tạo ra loại limonit của đới oxy hóa. Các giá trị thấp của độ pH

(nhỏ hơn 4) trong trường hợp này thúc đẩy sự rửa rũa mạnh của urani, hàm lượng của

nó trong các nước có thể đạt tới hàng gam trên lít. Các nước này thường giàu cả PO 43-,

AsO43-, Cu2+, Pb2+, SiO2 và các chất làm kết tủa khác nhau của urani. Tuy nhiên sự lắng

đọng urani sẽ không xảy ra do các giá trị thấp của độ pH. Một phần không lớn của

urani bị hấp thụ bởi các khoáng vật – các chất hấp thụ (chủ yếu bởi hydroxit sắt). Các

chất hấp thụ có thể chứa cả radi. Trong giới hạn ( trong phạm vi), trong đới oxy hóa

phát triển chỉ các limonit và chỉ trên các thân quặng giàu có các xliudka. Sự tạo ra các

đới như thế của sự oxy hóa xảy ra tương đối nhanh, chúng được thành tạo trong các

điều kiện khơng chỉ địa hình bình ngun hóa mà cả địa hình vùng núi.

(A.U.Germanov và nnk 1959).

Do sự lan rộng dần dần oxy hóa từ trên xuống dưới, sự thay đổi thành phần hóa học

của các dung dịch theo phương thẳng đứng đới oxy hóa được chia tách thành hàng loạt

các tầng ngang – các phân tầng khác biệt bởi thành phần khoáng vật và bởi cơ chế hóa

học. Thơng thường các quặng bị biến đổi mạnh nhất nằm ở bề mặt, với chiều sâu thì

mức độ oxy hóa và biến đổi giảm xuống. Dần dần đới oxy hóa hồn tồn được biển

83



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Cỏc lng ng urani t cỏc nc t nhiờn

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×