第3讲(铀元素及铀矿物)ppt课件
铀水冶工艺 21自然界中的铀及其化合物
氡气
? 镭、钍等放射性元素蜕变而获得。氡气是气体中最重的 一个，也是唯一一个常规条件下全部由放射性同位素构 成的气体。
? 氡有27种同位素，均为放射性核素。大气中氡本身不 参加化学反应, 但其衰变产生的射线及衰变产生的短寿 命衰变产物对人体健康具有危害作用。对人体危害最大 的主要是222Rn及其衰变产物。
? 宇宙空间落到地球上的陨石中也含有少量铀，这表明宇 宙空间也有铀存在。
? 铀自1789年发现以来，它只是作为一个化学元素被人们研究， 很少应用。 1896年贝克勒尔（ H. Bacquerel ）发现放射性和 1898年居里夫妇 从铀矿中发现 镭以后，作为获得镭的原料， 铀矿开采才有一些发展。
? 1938年，发现并确定了 铀核裂变 现象，使人们认识到可以通 过人为的方法，促使铀核发生裂变，释放出巨大的能量。理论 上，1kg 235 U 全部裂变反应后所释放出的能量相当于 2500 t 无烟煤完全燃烧所释放出的能量。
二氧化铀制备方法有两种：
? 热分解法 重铀酸铵、三碳酸铀酰铵及草酸铀酰等铀盐，在隔绝
空气的情况下，热分解生成UO3，分解产生的还原性气体进一步 将三氧化铀还原成二氧化铀。分解温度约为450℃，还原温度在 650℃到800℃之间，其反应式为：
? 二氧化铀为深褐色或黑色粉末。经 X射线结构分析， 其 密 度 为 10.96g·cm-3 。 松 装 密 度 在 3.76 ～ 4.96g·cm-3之间，熔点为2800℃。在很高的温度 下，它也不挥发，作为核燃料来讲，二氧化铀在 高温下的物理特性相当重要。
2.2 铀在元素周期表中的位置
第一章铀的性质及分布
第一章铀的性质及分布教学目的：让学生了解铀的基本知识、性质及分布特征，铀的用途。
教学重点和难点：铀的性质和分布。
主要教学内容及要求：了解铀的性质，理解铀在自然界中的分布特征，掌握铀在自然界中的存在形式。
铀矿地质是以铀为为研究对象，研究铀的地球化学特征，铀矿物的特征、鉴别方法，铀矿床的类型及其特征的一门学科。
一、铀的性质铀位于周期表上第Ⅲ族，属于锕系元素，其原子序数为92，原子量为238.027。
铀在自然界有三种同位素，其分布量及半衰期列于表1-1。
表1-1 铀天然同位素分布量及半衰期原子序数原子量铀同位素分布量，% 半衰期，年238U (UⅠ) 99.275 4.51×109235U (AcU)0.7196 7.1×10892 238234U (UⅡ) 0.0054 2.44×105 238U和235U是重要的核原料。
铀原子呈似椭圆形，其短半径为1.4Å，长半径为1.65Å，泛用1.534Å。
其离子半径大小随价态和配位数不同而有变化。
配位数为6的U4+离子半径为0.97Å。
铀具有3个不饱和的电子层——最外层、次外层和外数第三层，列于表1-2。
铀的价电子层结构为5f36d17s2。
由于不仅最外层电子参与成键，而且次外层和外数第三层的电子也参与成键，所以铀具有变价的特性。
铀失去全部价电子后的最外层电子结构为6s26p6，即次外层电子为8个，趋于惰性气体型，故属亲氧元素。
就铀的三种同位素的原子核来说，238U由92个质子和146个中子组成，238U由92个质子和143个中子组成，234U由92个质子和142个中子组成。
当原子核中中子数大大超过质子数时，原子核将产生自发的衰变，这就是铀的天然放射性。
（一）、铀的物理性质金属铀具金属光泽，呈银白色，微带淡蓝色调。
比重19.04。
熔点1132.3℃，沸点3818℃。
硬度比铜稍软，为240—260公斤/毫米2(布氏硬度)。
铀矿地质课件——7.1花岗岩型铀矿床
7.1.3.矿床构造特征
7.1.3.2裂隙构造
裂隙构造对碱交代型铀矿化和粘 土化型铀矿化有重要意义，而对微晶 石英型铀矿化意义不大。控矿的裂隙 构造有：
• 裂隙带矿体分布受一组或多组含矿裂 隙密集带控制。裂隙宽度为几厘米、 几十厘米至l一2米。但裂隙带的幅度 可达几百至上千米。
• 碎裂岩带碎裂岩是在裂隙破碎的基础 上进一步扭搓的产物，但碎块、碎屑 相对位移微小，所以仍旧把它归入裂 隙构造中。碎裂岩带是控制碱交代型 铀矿化的典型构造。
（壳幔混源同熔型）和S型（壳源重熔型）花岗 岩。
就目前资料看，产铀岩体多属于硅铝壳重熔 岩浆成因，以断裂重熔的为主，并以低温(平均 650。)花岗岩为其特点。
7.1.2.成矿地质条件
7.1.2.2 矿田定位构造及矿田构造组合
上述有关产铀岩体的地质特征，只阐明了形 成矿床的铀源条件。但必须指出，即使铀源体可以 提供丰富的铀源，如果没有导矿和控矿的构造条 件，铀不可能聚集成工业矿床。
7.1.2.成矿地质条件
7.1.2.1 产铀花岗岩的地质特征
4产铀岩体铀含量
¾ 在岩浆岩中，以花岗岩(>70%SiO2)的平均铀含量 最高，为4ppm。我国华南产铀岩体铀含量一般 为10－20ppm。岩体铀含量的高低，直接制约成 矿的可能性。
花岗岩中铀含量与成矿关系
岩体类别 无矿岩体 矿化岩体 成矿岩体 聚矿岩体
一般来说若x>20，对成矿有利。
7.1.2.成矿地质条件
7.1.2.1 产铀花岗岩的地质特征
3产铀岩体矿物学、岩石学及其演化特征
¾ 在同一岩浆旋回中从早期到晚期，无论是矿物成分还是化 学成分均有规律的演化，常形成花岗闪长岩――二长花岗 岩――普通花岗岩――碱长花岗岩这样的演化系列。岩体 各期次侵入体，从早到晚通常有从偏中性向偏酸、偏碱演 化的趋势，并且岩浆序列的演化还具有“钾－钠转折”现 象，即演化初期钾质逐渐增多，演化进入一定阶段钾质减 少而钠质增多。铀矿化常与钠转折前钾质增长末端岩性关 系密切。
《热液铀矿床》课件
热液铀矿床的环境影响与治理
热液铀矿床开发对环境可能造成一定影响，如土地破坏、水源污染和植被覆 盖减少。通过合理的环境治理措施，可以最大程度地减少这些影响，随着技术进步和能源需求的变化，热液铀矿床的开发和利用将继续发展。未来的研究重点可能包括高效的开采 技术和核废料处理、再利用等方面。
《热液铀矿床》PPT课件
欢迎来到《热液铀矿床》PPT课件！在本课程中，我们将深入研究热液铀矿床 的形成、分类、全球分布以及开发利用技术。让我们一起探索这个令人着迷 的矿床类型！
热液铀矿床概述
热液铀矿床是指铀矿物在热液流体的作用下沉积形成的一种特殊类型的铀矿 床。它们的形成与地下热液、岩浆活动密切相关，并存在于地球深层的岩石 中。
全球热液铀矿床分布及资源量
热液铀矿床广泛分布于全球各大洲，包括但不限于加拿大、澳大利亚、南非 和中国。不同国家的热液铀资源量各不相同，这些资源对未来的核能发展具 有重要意义。
热液铀矿床开发与利用技术
开发和利用热液铀矿床需要先进的技术和设备，如地质勘查、开采工艺和环境保护措施。了解这些技术将有助 于实现高效利用和最大化资源价值。
热液铀矿床的形成原理
热液铀矿床的形成过程涉及热液的运移、浸染和深部沉积，其中矿质及不同 的成矿反应条件影响着铀矿石的形成。了解这些原理可有助于预测和开发铀 矿床。
热液铀矿床的分类与特征
热液铀矿床可以根据其形成过程和地质特征进行分类，如矽酸盐型、硫酸盐 型和氧化冶金型。每种类型都具有独特的特征和开发潜力。
美丽的铀矿石
美丽的铀矿石铀矿有土状、粉末状、块状等等，有些土状的铀矿被称为铀黑，而块状的则被称为沥青铀矿。
铀矿石是具有放射性的危险矿物。
他们除了可以提取铀用于核工业外，还可以从中提取到镭和其他稀土元素。
铀，一种极为稀有的放射性金属元素，在地壳中的平均含量仅为百万分之二，其形成可工业利用矿床的几率比其他金属元素要小得多。
铀矿是矿石家族的“玫瑰花”，色彩艳丽，却具放射性。
铀矿石有上百种，今择其二十六种，详细介绍。
一、脂铅铀矿【化学组成】天然的铀氧化物的混合物，是晶质铀矿氧化后和水化合最后阶段的产物。
【形态】往往呈致密块体和皮壳，产于许多著名的晶质铀。
【成因及产状】脂铅铀矿常常含有铅和钍的氧化物以及大量的水，是一种铀氧化物的混合物。
为块体或覆着在其他矿物上的壳状。
这种矿物的外观变化很大，有些呈树脂状，故此得名。
二、斜水钼铀矿【化学组成】UMoO6(H2O)2·2H2O【晶体结构】单斜晶系,斜方柱晶类。
【物理性质】细晶粒，摩氏硬度2，比重4.6。
【成因及产状】一种铀矿。
罕见矿物，产出于铀矿脉之粘土矿物蚀变带内。
三、铜铀云母【化学组成】 Cu[UO2]2[PO4]2·12H2O【晶体结构】四方晶系。
【形态】板状、短柱状晶体，横断面四边形或八边形。
【物理性质】颜色鲜艳，翠绿色。
条痕较浅，淡绿色。
透明。
玻璃光泽，解理面珍珠光泽。
参差状断口。
摩氏硬度2-2.5，比重3.22-3.60，解理{001}完全。
性脆，具强放射性。
紫外光下发黄绿色荧光。
【鉴定特征】以其鲜明的颜色 , 四方板状晶形，强放射性等为特征。
【成因及产状】次生矿物，产于原生铀矿床的氧化带中是铀矿床较普遍产出的矿物，形成于酸性环境。
【主要用途】提取铀的原料之一。
【其它】世界上著名的产地有德国、西班牙、英国、澳大利亚和美国等。
四、铁铀云母【化学组成】Fe2+(H2O)8[UO2(PO4)]2【晶体结构】单斜晶系，薄板状晶体。
【物理性质】颜色，橄榄绿、青铜黄色、黄色。
《原子核的组成》课件PPT课件
Q ＝ Ze ＝ 88×1.6×10－19 C ＝ 1.41×10－17 C。 (3) 核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为 88。 (4) 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹 力，故有
qvB ＝ mv2/r r ＝ mv/qB 两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故
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放射性不是少数几种元素才有的，研究发现， 原子序数大于等于83的所有元素，都能自发的放 出射线，原子序数小于 83 的元素，有的也具有 放射性。
放大了1000 倍 的铀矿石
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在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？ 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以 外，还有些什么性质呢？ 这些射线带不带电呢？
贯穿本 领
电离作用
α射线
高速氦核流 2e 4mp
mp＝1.67×10－27 kg
0.1c
β射线
高速电子流 －e
γ射线
光子流(高频 电磁波) 0
0.99c
静止质量为零 c
偏转
最弱用纸能挡住 很强
与α射线反向 偏转
不偏转
最强穿透几厘
较强穿透几毫
米厚的铅
米厚的铝板
板
较弱
很弱
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例1. 如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一
(1) 镭核中有几个质子？几个中子？
(2) 镭核所带电荷量是多少？
(3) 若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4)
是镭的一种同位素，让
和
以相同速
度垂直射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，它们运动的轨
道半22径8 R之a比是多少？ 88
铀矿地质课件——第五章 铀矿床概论
5.2 铀矿床的特点及铀矿主要工业指标
按矿石的铀含量，将矿石划分为下列晶级： 极富矿石(一级矿石)，U>1％； 富矿石(二级矿石)，U0.3一1％； 普通矿石(三级矿石)，U0.1一0.3%； 贫矿石(四级矿石)，U0.05一0.l％； 极贫矿石(五级矿石)，U0.03一0.05％。
对矿床规模，目前国际上还没有统一的分级标 准，一般按下列标准分级； 巨型铀矿床，U3O8储量>100000吨； 大型铀矿床，U3O8储量10000—100000吨； 中型铀矿床，U3O8储最1.000—10000吨； 小型铀矿床，U3O8储量500—1外许多地质学家所提出的铀矿床分类，实际上 大多数属于成因分类。他们将已发现的铀矿床按其 形成的地质作用分为内生的、外生的和变质的三大 类，又依据其他地质因素对内生矿床、外生矿床和 变质矿床进一步分类。他们对内生铀矿床特别是对 热液铀矿床的分类依据有，元素组合、赋存矿床的 围岩性质、矿石成分、铀的沉淀方式并结合矿物组 合特征等等。对外生铀矿床的分类依据有，主岩类 型、含矿主岩岩相、使铀富集的地质作用阶段(沉积、 成岩、后生作用等阶段)等等。对变质矿床的分类依 据有，岩石和矿石在变质前后的工业意义和工艺特 性的改变、变成成矿作用等等。
5.2 铀矿床的特点及铀矿主要工业指标
在世界许多国家(或地区)，对单独开采的铀 矿床，通常要求其铀矿石的最低工业品位为 U2O80.07一0.08％。如果矿床的开采和技术 加工费用低，工业品位可降到 U3O80.05~0.06％。如果在矿石中含有可供 综合利用的组分，工业品位还可降到 U3O80.01—0.04%。
5.3 铀矿床的类型
因此，建立为多数人所接受的国际性铀矿床 分类，确实存在困难。各国学者常常从本国 的铀矿资源的实际情况出发，采用某种分类 原则囊括本国铀矿床类型而自成体系，以达 到指导寻找，勘探本国铀矿资源的目的。
铀矿地质13
第三阶段（40~25亿年）：该阶段地球出现第二次 较大规模的分异作用，出现多次玄武岩浆喷溢和强烈的 构造变动，以及钙碱性系列火山喷发和少量酸性岩浆的 侵入，形成初始的硅铝壳（层）。同时也出现富铀岩石， 如花岗岩、花岗片麻岩和混合岩等，但分布局限，故形 成矿床也很少。
第四阶段（25亿年~现在）：该阶段大陆壳分异已 渐趋完善，并构成明显的垂直分带：大陆壳上部由花岗 岩－片麻岩组成硅铝层；下部由玄武岩构成硅镁层。同 时期，大气圈也发生了根本性的变化：游离氧大量增加， 二氧化碳明显减少。极大地影响到大陆壳岩石的风化、 分异和改造，也影响到岩石中铀的活化、转移和沉淀富 集。因此，该阶段对铀成矿极为有利，构成了各种不同 类型的铀矿床。
图 世界主要铀矿省空间分布图 1－稳定陆块；2－太古宙基底；3－古－中元古代活动褶皱基底；4－稳定陆 块内基底出露区与覆盖区界限；5－新元古代活动带；6－古生代－中生代活
动带；7－新生代活动带；8－铀矿省及其编号
北美 洲
1.北萨斯喀彻温铀 矿省
加拿大萨斯喀彻温省北部
2.布兰德河—埃利 奥特湖铀矿省
二. 全球铀成矿的主要时代
1. 晚太古代－古元古代（28~19亿年） 在一些太古代克拉通的内部洼地或边缘坳陷带内产 有铀矿化，矿化类型为石英卵石砾岩型，如南非维特瓦 特斯兰德U－Au铀矿床、加拿大布兰德湖和巴西雅可宾纳 等含金石英卵石砾岩型铀矿床。 2. 中元古代（19~10亿年） 该阶段形成多种类型的铀矿床，而产于加拿大和澳 大利亚的不整合面型铀矿床是该阶段产出最为突出的铀 矿床类型。其他类型如矽卡岩型、碱交代型、基性岩型、 含铁石英岩型等。
一、全球主要铀成矿区（或带）
1. 古老地盾或地台型铀成矿区（或带） 1 ）加拿大铀成矿带 2 ）南非铀成矿区 3 ）中非铀成矿带 4 ）澳大利亚铀成矿带 5 ）印度铀成矿区 6 ）巴西铀成矿区