Распоряжение мпр рф от 05.06.2007 n 37-р "об утверждении методических рекомендаций по применению классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых"

темнеет, покрываясь пленкой оксида. Кларк
-4
урана - 2,5 х 10 %, т.е. выше кларков многих редких металлов (Mo, W, Hg).
Атомный номер Z = 92, атомная масса А = 238,029. Существует в трех
3
кристаллических модификациях. Плотность 18,7 - 19,5 х 10 кг/куб. м,
2
твердость по Бринеллю 19,6 - 21,6 х 10 Мн/кв. м (200 - 220 кГс/кв. мм),
-6
слабый парамагнетик (удельная магнитная восприимчивость 1,72 х 10 ).
Температура плавления 1135 °C. Радиоактивен, в порошке пирофорен, в
растворах токсичен.
Уран химически весьма активный элемент. Он быстро окисляется на
воздухе, разлагает воду при 102 °C, легко реагирует со всеми неметаллами,
образует ряд интерметаллических соединений. Уран относится к III группе
периодической системы Менделеева, открывая, наряду с торием, семейство
актиноидов, представленное в основном трансурановыми, искусственно
получаемыми элементами (плутоний, америций, кюрий и др.). Однако по
химическим свойствам уран имеет много общих черт с элементами IV группы
(Mo, W, Cr). Он поливалентен, в четырехвалентном состоянии амфотерен и
склонен к изоморфизму с Ca, Ti, Th и редкими землями. В шестивалентном
состоянии в нейтральных и кислых растворах образует комплексный уранил-ион
+2
(UO ) .
2
Большинство соединений четырехвалентного урана нерастворимо в воде. В то же время большинство солей уранила - сульфаты, нитраты, карбонаты - хорошо растворимы. Различная растворимость урана в четырех и шестивалентном состоянии определяет условия его миграции и является главным фактором образования его концентраций в природе.
Фторид шестивалентного урана (гексафторид) возгоняется при 56 °C и
235
используется в процессе обогащения природного урана изотопом U.
238 235
Природный уран состоит из смеси трех изотопов: U (99,2739%), U
234
(0,7024%) и U (0,0057%). Периоды полураспада этих изотопов
9 8 5
соответственно равны: 4,51 х 10 лет, 7,13 х 10 лет и 2,48 х 10 лет.
238 235
Изотопы урана U и U в результате радиоактивного распада образуют
два радиоактивных ряда: уран-радиевый и актино-урановый. Конечными
206 207
продуктами распада рядов являются устойчивые изотопы Pb, Pb и гелий.
226
Из промежуточных продуктов практическое значение имеют радий Ra и радон
222
Rn.
С течением времени, через интервал, равный примерно десяти периодам полураспада наиболее долгоживущего дочернего продукта, в радиоактивном ряду урана наступает состояние устойчивого радиоактивного равновесия, при котором число распадающихся в единицу времени атомов всех элементов ряда одинаково.
226
Радий ( Ra) - щелочноземельный металл, гомолог бария, является в
238
ряду распада U основным гамма-излучателем. Чистый уран испускает только
слабопроникающие альфа-лучи. Период полураспада радия 1590 лет.
5
Радиоактивное равновесие между ураном и радием наступает через 8 х 10 лет
и наблюдается в древних, хорошо сохранившихся породах и минералах. При
-7
радиоактивном равновесии одному грамму урана соответствует 3,4 х 10
грамма радия. В равновесном ряду интенсивность гамма-излучения
пропорциональна содержанию урана, что позволяет осуществлять
экспресс-анализ урановых руд, а также их сортировку и радиометрическое
обогащение. Однако в незамкнутых природных системах равновесие между ураном
и радием может нарушаться, поскольку эти элементы имеют различную
миграционную способность.
Состояние равновесия системы принято выражать коэффициентом радиоактивного равновесия:
8
K = 2,94 х 10 C / C ,
pp Ra U
где C и C - содержания радия и урана в %.
Ra U
Необходимость изучения состояния радиоактивного равновесия составляет
одну из особенностей разведки и оценки урановых месторождений.
222
Радон ( Rn) представляет собой инертный газ, хорошо растворимый в
воде. Период полураспада радона очень мал - 3,8 суток. Поэтому его высокая
миграционная способность обычно не приводит к изменению соотношения между
гамма-активными продуктами и ураном. Однако при бурении разведочных скважин
в обводненных ураноносных породах может происходить отжатие буровым
раствором пластовых вод с растворенным радоном из околоскважинного
пространства, за счет чего интенсивность измеряемого каротажом
гамма-излучения окажется ниже соответствующей содержанию урана.
Необходимость изучения и учета этого явления составляет еще одну
особенность разведки и оценки некоторых типов урановых месторождений.
Урановые руды выделяют радон в окружающую среду (эманируют). Именно радон, попадая из рудничной атмосферы в легкие человека и распадаясь там на твердые более долгоживущие продукты, является одним из главных факторов радиационной опасности на урандобывающих предприятиях.
Способность руд к эманированию требует специального изучения (оценки удельного радоновыделения - УЭР), а проходка подземных горных выработок на урановых месторождениях - специальных мер безопасности (усиленная вентиляция, бетонирование обнаженных поверхностей и др.).
Минералогия урана исключительно разнообразна. Известно около 300 урановых и урансодержащих минералов, однако основную массу промышленных руд обычно слагают следующие (табл. 1).
Таблица 1
ВАЖНЕЙШИЕ УРАНОВЫЕ МИНЕРАЛЫ
---------T------------------------------------T--------------------¬
¦Минералы¦ Химический состав (формула) ¦ Содержание урана и ¦
¦ ¦ ¦тория (в скобках), %¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Уранинит¦(U, Th)O ¦62 - 85 (до 10) ¦
¦ ¦ 2x ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Настуран¦UO ¦52 - 76 ¦
¦ ¦ 2x ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Урановые¦UO ¦11 - 53 ¦
¦черни ¦ 2x ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Бранне- ¦(U, Th)Ti O ¦35 - 50 (до 4) ¦
¦рит ¦ 2 6 ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Коффинит¦U(SiO ) (OH) ¦60 - 70 ¦
¦ ¦ 4 1-x 4x ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Давидит ¦(Fe, Ce, U) (Ti, Fe, V, Cr) (O, OH) ¦1 - 7 ¦
¦ ¦ 3 7¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Нингиоит¦CaU(PO ) х 2H O ¦20 - 30 ¦
¦ ¦ 4 2 2 ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Карнотит¦K (UO ) (VO ) х 3H O ¦52 - 66 ¦
¦ ¦ 2 2 2 4 2 2 ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Торбер- ¦Cu(UO ) (PO ) х 12H O ¦48 ¦
¦нит ¦ 2 2 4 2 2 ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Отенит ¦Ca(UO ) (PO ) х 10H O ¦48 - 54 ¦
¦ ¦ 2 2 4 2 2 ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Уранофан¦Ca[UO (SiO OH)] х 5H O ¦55 - 58 ¦
¦ ¦ 2 3 2 2 ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Цейнерит¦Cu(UO ) (ASO ) х 12H O ¦55 ¦
¦ ¦ 2 2 4 2 2 ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Тюямунит¦Ca(UO ) (VO ) х 8H O ¦57 - 65 ¦
¦ ¦ 2 2 4 2 2 ¦ ¦
+--------+------------------------------------+--------------------+
¦Казалит ¦Pb[UO SiO ] х H O ¦42 - 50 ¦
¦ ¦ 2 4 2 ¦ ¦
L--------+------------------------------------+---------------------
В некоторых типах месторождений основным носителем урана является ураноносный фторапатит, в котором уран изоморфно замещает Ca.
4. Торий. Пластичный металл серебристо-белого цвета, на воздухе
медленно окисляется. Атомный номер 90, атомная масса 232,038. Существует в
3
двух кристаллических модификациях. Плотность 11,72 х 10 кг/куб. м,
твердость по Бринеллю 450 - 700 Мн/кв. м (45 - 70 кгс/кв. мм), парамагнитен
-6
(удельная магнитная восприимчивость 0,54 х 10 ). Температура плавления
1750 °С. Разлагает воду при 200 °С, на холоде медленно реагирует с азотной,
серной, плавиковой кислотами, легко растворяется в соляной кислоте и
царской водке. Радиоактивен.
Природный торий практически состоит из одного долгоживущего изотопа
232 10 238
Th с периодом полураспада 1,39 х 10 лет (содержание Th,
-8
находящегося с ним в равновесии, ничтожно - 1,37 х 10 %). Конечный продукт
208
ряда распада стабильный Pb. Продукты, способные обусловить нарушение
равновесия в ряду, отсутствуют. Один из промежуточных продуктов - инертный
газ торон (Tn), крайне короткоживущий (полураспад 54 сек.). Радиоактивное
равновесие между торием и основным его гамма-излучателем мезоторием (MsTh )
2
наступает через 75 лет.
В природных соединениях Th исключительно четырехвалентен. Большинство его соединений нерастворимо. В поверхностных условиях мигрирует только путем механического переноса минералов. Накапливается в россыпях.
-4
Несмотря на относительно высокий кларк (8 х 10 %), торий склонен к
рассеянию. Собственные его минералы редки. В качестве изоморфной примеси
встречается в различных минералах редких земель и тантала-ниобия. Наиболее
практически важные минералы приведены в таблице 2.
Таблица 2
НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ МИНЕРАЛЫ ТОРИЯ
---------T----------------------------------T---------------------¬
¦Минерал ¦ Хим. состав (формула) ¦Содержание Th (U) в %¦
+--------+----------------------------------+---------------------+
¦Монацит ¦(Ce, Th, U)PO ¦< 10 (< 6) ¦
¦ ¦ 4 ¦ ¦
+--------+----------------------------------+---------------------+
¦Лопарит ¦(Ce, Na, Ca, Th)(Ti, Nb)O ¦< 3 ¦
¦ ¦ 3 ¦ ¦
+--------+----------------------------------+---------------------+
¦Пирохлор¦(Ca, Na, Th, TR, U) ¦< 5 (< 7) ¦
¦ ¦ 2- ¦ ¦
¦ ¦(Nb, Ta, Ti) O (O, OH, F) n H O¦ ¦
¦ ¦ 2 6 1-m 2 ¦ ¦
+--------+----------------------------------+---------------------+
¦Торит ¦(Th, U)SiO ¦65 - 80 (1 - 2) ¦
¦ ¦ 4 ¦ ¦
+--------+----------------------------------+---------------------+
¦Торианит¦(Th, U)O ¦58 - 90 (1 - 30) ¦
¦ ¦ 2 ¦ ¦
L--------+----------------------------------+----------------------
В заметных количествах в настоящее время торий не добывается. Применение его в технике незначительно (в виде тугоплавкого оксида и для легирования некоторых специальных сплавов).
Месторождения собственно ториевых руд неизвестны. Наиболее перспективным источником получения больших его количеств являются россыпи монацита. Возможно также попутное получение тория при разработке пирохлоровых карбонатитов, щелочных лопаритоносных пород, других редкоземельно-редкометалльных месторождений. Массовое производство тория будет сопряжено с проблемой сбыта сопутствующих металлов, часть из которых пользуется весьма ограниченным спросом (редкоземельные).
5. Уран и торий являются сырьем для изготовления ядерного топлива с целью производства электрической и тепловой энергии (АЭС, АСТ, АТЭЦ), опреснения морской воды, получения