Факторы, контролирующие осаждение карнотита и отенита » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Факторы, контролирующие осаждение карнотита и отенита

15.07.2021

Основные положения. За последние десять лет много блестящих работ было посвящено изучению условий образования карнотита и отенита. В них рассматривалась природа вторичной урановой минерализации, развитой в непосредственной близости от первичных месторождений четырехвалентного урана. В связи с этим приведенные в работах результаты не могут быть использованы применительно к рассматриваемым ниже условиям минералообразования. До сих пор нет данных о геохимии вод близ вторичной минерализации, образующейся и в настоящее время.

В целом с физико-химической точки зрения отложение вторичных минералов урана зависит от

а) физико-химических параметров, таких, как pH, Eh и др.;

б) содержания в водах анионов-осадителей, таких, как фосфаты, ванадаты и арсенаты;

в) содержания урана;

г) содержания анионов, которые образуют достаточно устойчивые соединения с ионом уранила.

Ион UO2+ образует очень устойчивые соединения с некоторыми из главных компонентов, растворенных в природных водах, такими, как карбонаты и сульфаты. Достижение растворимости составных частей вторичных минералов также зависит от величины активности иона уранила. Значение этой величины меняется на много порядков, поскольку она является функцией изменения содержания этих ионов соответствующих комплексов при неизменной концентрации урана. Особенно важен в этом отношении карбонатный ион, образующий с ионом уранила очень устойчивое соединение (К = 10в-24).

Даже если опубликованные в настоящее время величины свободной энергии (AF) для основных вторичных минералов урана достаточно справедливы, то очень мало известно о кинетике реакций осаждения и растворения вторичных минералов и о действительных геохимических процессах, происходящих в природе. В частности, недостаточна информация по следующим аспектам проблемы:

А. Очень мало известно о роли органического вещества и глинистых минералов в процессе сорбции урана из природных вон. Можно допустить, что активность UO22+ достигает высоких значений на поверхности вторичных минералов. Лучше определить проблему может пример, приводимый Муто и др. Кривые растворимости карнотита и отенита в сравнении с величиной pH указывают на минимальную концентрацию урана (около 10в-7 молей) при pH = 6. Кривая сорбции урана каолинитом обнаруживает минимальное содержание урана также при pH = 6, но при этом содержание урана гораздо ниже: 10в-8 молей.

Органическое вещество и глинистые Минералы могут, таким образом, играть роль катализаторов при осаждении вторичных минералов урана.

Б. Ничего не известно о роли, которую играет каждая из вышеупомянутых переменных (величины Eh и pH, концентрация анионов, которые образуют комплексы с ионом UO22+) в осаждении вторичных минералов урана в природных условиях. В большинстве упоминавшихся работ приводятся результаты изучения минеральных парагенезисов. Их авторы исходят из теоретических положений о том, что равновесие минимального содержания урана со вторичными минералами является функцией физико-химических параметров (pH, Eh и др.), причем содержания осаждающих и образующих комплексов анионов остаются постоянными. Ни в перечисленных работах, ни в других источниках не содержится точных данных о роли прочих факторов, контролирующих осаждение вторичных урановых минералов; поясним сказанное примером. Карнотит является наиболее распространенным из вторичных минералов, имеющих промышленное значение. Ho почти ничего не известно о путях миграции ванадия в минерализованных зонах, о содержании ванадия в природных водах в равновесном состоянии с карнотитом и о пределах изменения его содержания в растворах. Другими словами, на площадях, где осаждались или осаждаются вторичные урановые минералы, не проведено полного гидрогеохимического изучения. Таким образом, сведения о происходящих геохимических процессах с учетом всего их разнообразия в зависимости от различных условий, определяемых окружающей средой, неполны.

Растворимость карнотита и отенита в природных условиях. Для пополнения сведений об осаждении вторичных минералов в природных условиях проводились следующие полевые и лабораторные работы:

А. Анализировались природные воды, в которых, как предполагается, карнотит и отенит находятся в равновесном состоянии.

Б. Определялись содержания урана, ванадия и основных компонентов в водах, предварительно в течение длительного времени находившихся в контакте с образцами пород, содержащих вторичные минералы урана.

В пробах вод, извлеченных из диатомита, содержащего карнотит (Сев. Лацио), так же как и в пробах родниковых вод с плато Сила (Калабрия), которые отлагают отенит, обнаруживаются чрезвычайно низкие содержания урана — около млрд-1 — и очень низкое содержание бикарбоната. Результаты анализов, приведенные в табл. 1, значительно отличаются от результатов, полученных другими исследователями, в том отношении, что в проанализированных нами образцах содержание урана намного ниже, чем можно было ожидать, исходя лишь из показателей растворимости карнотита и отенита.
Факторы, контролирующие осаждение карнотита и отенита

В задачи настоящей работы не входит установление того, какие происходили процессы и какое в действительности равновесие существовало между различными веществами (воды, вторичные минералы урана, органическое вещество, глинистые минералы и др.), определившими содержание урана в анализировавшихся водах. Следует, однако, отметить то обстоятельство, что были установлены содержания более низкие, чем ожидалось по теоретическим расчетам в водах, предположительно находящихся в равновесии со вторичными минералами урана.

В табл. 2 приведены результаты анализов проб воды, находившейся в контакте с карнотитом, содержавшимся в породах различных типов. Таким образом, из полученных результатов можно сделать следующие выводы:

А. Воды, находившиеся в контакте с диатомитом, содержавшим карнотит, обнаруживают очень низкое содержание урана, что хорошо согласуется с содержанием его в водах, извлеченных из диатомитов. Для этих вод всегда характерно низкое содержание бикарбоната и, следовательно, низкое содержание CO2- который наиболее эффективен для комплексирования с ионом уранила.

Б. Отношение V к U в водах сильно изменяется и не всегда соответствует отношениям их в карнотите. Теоретически равновесие со вторичными минералами является не единственным процессом, обусловливающим содержания урана и ванадия в водах. Равновесие каждого из этих двух элементов с глинистыми минералами, органическим веществом и др. в значительной степени обусловливает содержания урана и ванадия в растворе.

В. Содержание урана в водах в большой степени зависит от общего солевого состава вод и еще более — от содержания бикарбоната. Уже можно сделать некоторые общие выводы о минералообразовании:

а) устойчивое равновесие в природе гораздо сложнее, чем можно вывести из термодинамических данных о растворимости вторичных минералов урана;

б) содержание урана, обусловленное растворимостью карнотита и отенита, может сильно отличаться (на несколько порядков), поскольку оно находится в прямой зависимости от различной окружающей среды и геохимических условий. Следует подчеркнуть, что содержание урана в водах в равновесии с его вторичными минералами зависит главным образом от активности иона карбоната.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: