Уранові руди

Уранові руди: властивості, родовища і сфера застосування

Уран — радіо­актив­ний еле­мент гру­пи акти­но­ї­дів з атом­ним номе­ром 92, що у при­ро­ді пере­ва­жно пред­став­ле­ний ізо­то­пом ^238U з пері­о­дом напів­роз­па­ду близь­ко 4,5 млрд років. Це важ­кий срі­бля­сто-білий метал густи­ною понад 19 г/см³, який вияв­ляє кіль­ка сту­пе­нів оки­сне­н­ня, най­стій­кі­ши­ми з яких є +4 і +6. У зем­ній корі його сере­дній вміст ста­но­вить 2,5×10⁻⁴ %, з під­ви­ще­ни­ми кон­цен­тра­ці­я­ми у кислих магма­ти­чних поро­дах та вугли­стих слан­цях. У при­ро­дних умо­вах уран мігрує голов­но в оки­сне­них сере­до­ви­щах у фор­мі ура­ніл-іонів та ком­пле­ксів, оса­джу­ю­чись у від­нов­них зонах, що зумов­лює фор­му­ва­н­ня рудних покла­дів.

Ура­но­ві руди вхо­дять до пере­лі­ку кори­сних копа­лин загаль­но­дер­жав­но­го зна­че­н­ня, затвер­дже­но­го поста­но­вою Кабі­не­ту Міні­стрів Укра­ї­ни від 12 гру­дня 1994 р. № 827, як руди радіо­актив­них мета­лів.

Перелік корисних копалин загальнодержавного значення

Озна­йом­тесь з пов­ним кла­си­фі­ко­ва­ним спи­ском кори­сних копа­лин Укра­ї­ни

Пере­йти до пере­лі­ку
Фізико-хімічні властивості

Уран (U) —— радіо­актив­ний акти­но­їд з атом­ним номе­ром 92 та атом­ною масою 238,0289. У при­ро­ді пере­ва­жає ізо­топ ^238U з пері­о­дом напів­роз­па­ду близь­ко 4,5×10⁹ років. Це срі­бля­сто-білий метал густи­ною близь­ко 19 г/см³, який пла­ви­ться при тем­пе­ра­ту­рі близь­ко 1130 °C і кипить при 3500 °C. Він хімі­чно актив­ний, у спо­лу­ках вияв­ляє сту­пе­ні оки­сне­н­ня від +2 до +6, най­більш стій­ки­ми з яких є +4 та +6. Основ­ним при­ро­дним окси­дом є U₃O₈. Уран добре роз­чи­ня­є­ться в азо­тній та хло­ри­дній кисло­тах, утво­рює числен­ні спла­ви з мета­ла­ми. Його сере­дній вміст у зем­ній корі ста­но­вить 2,5×10⁻⁴ %, при­чо­му най­ви­щі кон­цен­тра­ції при­уро­че­ні до кислих магма­ти­чних порід і вугли­стих слан­ців. Відо­ма вла­сти­вість ура­ну до спон­тан­но­го роз­па­ду з утво­ре­н­ням радіо­ген­но­го свин­цю вико­ри­сто­ву­є­ться для визна­че­н­ня абсо­лю­тно­го віку гір­ських порід. Пері­о­ди напів­роз­па­ду 235U і 234U ста­нов­лять від­по­від­но 8,91×10⁸ та 2,235×10⁵ років.

За пере­ви­ще­н­ня кри­ти­чної маси уран може під­три­му­ва­ти лан­цю­го­ву ядер­ну реа­кцію, яка у некон­тро­льо­ва­них умо­вах при­зво­дить до вибу­ху, а у кон­тро­льо­ва­них — до регу­льо­ва­но­го «горі­н­ня» в реакто­рах. У при­ро­ді він мігрує пере­ва­жно в оки­сне­них лужних і ней­траль­них сере­до­ви­щах у вигля­ді ура­ніл-іонів і ком­пле­ксів, оса­джу­ю­чись у від­нов­них умо­вах. Оки­сно-від­нов­ні бар’єри є клю­чо­ви­ми зона­ми нако­пи­че­н­ня.

Ура­но­ві руди вклю­ча­ють понад сотню відо­мих міне­ра­лів: від окси­дів (ура­ніт, насту­ран) і гідро­окси­дів до силі­ка­тів (кофі­ніт, ура­но­фан, казо­літ), кар­бо­на­тів, суль­фа­тів, фосфа­тів, вана­да­тів, молі­бда­тів, тита­на­тів та змі­ша­них Ta–Nb–Ti фаз. Часто він вхо­дить ізо­мор­фно до цир­ко­ну, мона­ци­ту, ксе­но­ти­му, лей­ко­ксе­ну та гідро­кси­дів залі­за й мар­ган­цю.

Використання та вимоги до сировини

Від­кри­тий М. Кла­про­том у 1789 році, уран спо­ча­тку мав обме­же­не засто­су­ва­н­ня, але після від­кри­т­тя радіо­актив­но­сті та радію в кін­ці XIX ст. став об’єктом актив­но­го вивче­н­ня, а з 1940‑х років — про­ми­сло­во­го видо­бу­тку. Сьо­го­дні він голов­ним чином вико­ри­сто­ву­є­ться як пали­во для ядер­них реакто­рів, у тому числі судно­вих, а також для виго­тов­ле­н­ня захи­сних екра­нів, спе­ці­аль­них скла і кера­мі­ки та деяких спла­вів.

Еко­но­мі­чна цін­ність ура­но­вих руд визна­ча­є­ться їх вмі­стом і техно­ло­гі­чни­ми вла­сти­во­стя­ми. Бага­ти­ми вва­жа­ю­ться руди з понад 1 % U, бідни­ми — з мен­ше ніж 0,05 %. Рудна маса може мати силі­ка­тний, кар­бо­на­тний, суль­фі­дний, залі­зоокси­дний, фосфа­тний або орга­ні­чний хара­ктер. Стру­кту­ра руд варі­ює від кру­пно­зер­ни­стої до коло­ї­дно-дис­пер­сної. Неба­жа­ні домі­шки, такі як кар­бо­на­ти каль­цію і магнію, апа­тит, суль­фа­ти, гумус, суль­фі­ди, ускла­дню­ють пере­роб­ку.

Пере­роб­ка ура­но­вих руд перед­ба­чає меха­ні­чне зба­га­че­н­ня (радіо­ме­три­чне сор­ту­ва­н­ня, гра­ві­та­цію, фло­та­цію), кисло­тне або кар­бо­на­тне вилу­го­ву­ва­н­ня, під­зем­не вилу­го­ву­ва­н­ня для інфіль­тра­цій­них руд. Дослі­джу­ю­ться також техно­ло­гії вилу­че­н­ня ура­ну з мор­ської води. Супу­тньо з ура­ном можуть вилу­ча­ти­ся вана­дій, фосфор, молі­бден, рід­кі­сно­зе­мель­ні еле­мен­ти, тан­тал, ніо­бій, скан­дій.

Генетичні типи родовищ і розподіл у світі

Ура­но­ві руди фор­му­ю­ться в ендо­ген­них (магма­ти­чних, пегма­ти­то­вих, гідро­тер­маль­них, мета­со­ма­ти­чних, мета­мор­фо­ген­них), екзо­ген­них (оса­до­вих, вул­ка­но­ген­но-оса­до­вих, інфіль­тра­цій­них) і полі­ген­них умо­вах. Най­біль­ше зна­че­н­ня мають родо­ви­ща типу «незгі­дно­сті» (Кана­да, Австра­лія), піско­ви­ко­ві (США, Казах­стан, Узбе­ки­стан, Нігер), жиль­ні (Росія, Кана­да), гра­ні­тні (Намі­бія), бре­кчі­є­ві з мідно-золо­то-срі­бним зру­де­ні­н­ням (Австра­лія), кон­гло­ме­ра­то­ві (ПАР), мета­со­ма­ти­чні (зокре­ма в Укра­ї­ні).

Піско­ви­ко­ві родо­ви­ща при­уро­че­ні до пла­тформ­них піско­ви­ків і зба­га­чу­ю­ться на кон­та­кті зон оки­сне­н­ня з від­нов­ни­ми умо­ва­ми. Родо­ви­ща типу «незгі­дно­сті» фор­му­ю­ться на межі докем­брій­сько­го фун­да­мен­ту та пла­тформ­но­го чохла й від­зна­ча­ю­ться дуже висо­ки­ми вмі­ста­ми.

Родовища уранових руд в Україні

В Укра­ї­ні АЕС забез­пе­чу­ють близь­ко 40–45 % виро­бни­цтва еле­ктро­енер­гії, тому вла­сна ура­но­ва сиро­вин­на база має стра­те­гі­чне зна­че­н­ня. Оці­не­ні ресур­си сяга­ють 366 тис. т U, роз­ві­да­ні запа­си — 31 тис. т, відо­мо близь­ко 21 родо­ви­ща, щорі­чне виро­бни­цтво ста­но­вить близь­ко 500 т U.

На тери­то­рії Укра­ї­ни ура­но­ві руди пред­став­ле­ні кіль­ко­ма голов­ни­ми гене­ти­чни­ми типа­ми, що від­рі­зня­ю­ться умо­ва­ми фор­му­ва­н­ня, міне­ра­ло­гі­єю та про­ми­сло­ви­ми хара­кте­ри­сти­ка­ми. У межах Кіро­во­град­ської обла­сті роз­та­шо­ва­ні мета­со­ма­ти­чні та гідро­тер­маль­но-мета­со­ма­ти­чні родо­ви­ща, при­уро­че­ні до аль­бі­ти­тів і лужних мета­со­ма­ти­тів, серед яких Севе­ри­нів­ське, Вату­тін­ське, Мічу­рін­ське й Ком­па­ні­їв­ське. Севе­ри­нів­ське хара­кте­ри­зу­є­ться поту­жни­ми аль­бі­ти­то­ви­ми тіла­ми дов­жи­ною понад кіло­метр і гли­би­ною до 1 км, зба­га­че­ни­ми ура­ні­ні­том, бра­не­ри­том, кофі­ні­том та вто­рин­ни­ми силі­ка­та­ми ура­ну; нині пере­бу­ває у резер­ві. Вату­тін­ське об’єднує три основ­ні покла­ди у сму­зі аль­бі­ти­тів про­тя­жні­стю понад 3 км, з міне­ра­ла­ми ура­ні­ніт, насту­ран, ура­но­ва чернь, кофі­ніт, ура­но­фан, бета­у­ра­но­тил, бра­не­рит і дави­дит; ізо­то­пний вік зру­де­ні­н­ня ста­но­вить близь­ко 1,8 млрд років. Мічу­рін­ське при­уро­че­не до зони Голов­но­го роз­ло­му, має тон­ко-вкра­пле­ні й про­жил­ко­ві руди з ура­но­фа­ном, ура­но­ви­ми чер­ня­ми та силі­ка­та­ми ура­ну, локаль­но з висо­ки­ми вмі­ста­ми, вклю­чно з жиль­ни­ми Bi‑U різно­ви­да­ми.

До мета­мор­фо­ген­них, або залі­зо-ура­но­вих, нале­жать родо­ви­ща Кри­во­різь­ко-Кре­мен­чу­цької зони в Дні­про­пе­тров­ській обла­сті, зокре­ма Жов­то­рі­чен­ське, де ура­но­ве зру­де­ні­н­ня пов’язане з лужни­ми мета­со­ма­ти­та­ми (аль­бі­ти­ти, егі­ри­ні­ти, рибе­кіт-кар­бо­на­тні різно­ви­ди) та залі­зи­сто-кар­бо­на­тни­ми мета­со­ма­ти­та­ми. Тут виді­ля­ю­ться ура­ні­ні­то­ві, бра­не­ри­то­ві, ненад­ке­ві­то­ві, кофі­ніт-насту­ран-бра­не­ри­то­ві, суль­фі­дно-насту­ра­но­ві та мала­кон-апа­ти­то­ві руди, супу­тні­ми ком­по­нен­та­ми є скан­дій, вана­дій, титан, цир­ко­ній, гафній та рід­кі­сно­зе­мель­ні еле­мен­ти.

Пегма­ти­то­ві та жиль­ні родо­ви­ща, як-от Южне, Лозо­ва­цьке й Кали­нів­ське, пов’язані з пегма­ти­та­ми та апліт-пегма­то­ї­да­ми і містять ура­ні­ніт, ура­но­ву чернь, цир­то­літ та мона­цит. До оса­до­во-мета­мор­фі­зо­ва­них кон­гло­ме­ра­то­вих нале­жить Мико­ло-Козель­ське родо­ви­ще, де уран у вигля­ді насту­ра­ну зосе­ре­дже­ний у цемен­ті кон­гло­ме­ра­тів разом з піри­том, а також зустрі­ча­ю­ться мона­цит, цир­кон і суль­фі­ди.

Серед ура­но-бітум­них соля­но­ку­поль­них об’єктів, при­уро­че­них до соля­них діа­пі­рів, виді­ля­ю­ться Ада­мів­ське, Кра­сно­о­сколь­ське та Берек­ське родо­ви­ща, в яких твер­ді біту­ми (окси­ан­тра­ксо­лі­ти, окси­ке­ри­ти) зба­га­че­ні ура­ном до 1–2 %, супу­тні­ми еле­мен­та­ми є вана­дій, , молі­бден, ртуть, сви­нець, цинк і золо­то. Інфіль­тра­цій­ні родо­ви­ща Дні­пров­сько­го ура­но­во­ру­дно­го райо­ну при­уро­че­ні до еоце­но­вих вугле­но­сних товщ і мають пла­сто- або лін­зо­по­ді­бні, бага­то­яру­сні покла­ди, уран у яких зосе­ре­дже­ний пере­ва­жно у вугли­стій та гли­ни­стій речо­ви­ні; сере­дні вмі­сти ста­нов­лять 0,015–0,03 %, що робить їх при­да­тни­ми для під­зем­но­го вилу­го­ву­ва­н­ня.

Отже, ура­но­ві руди є стра­те­гі­чною сиро­ви­ною, без якої немо­жли­ве фун­кціо­ну­ва­н­ня суча­сної ядер­ної енер­ге­ти­ки та низ­ки висо­ко­те­хно­ло­гі­чних галу­зей. Їх цін­ність визна­ча­є­ться вмі­стом ура­ну, міне­ра­ло­гі­чним скла­дом і техно­ло­гі­чни­ми вла­сти­во­стя­ми, які зумов­лю­ють вибір спосо­бу пере­роб­ки. Фор­му­ва­н­ня родо­вищ від­бу­ва­є­ться в широ­ко­му спе­ктрі гео­ло­гі­чних умов — від магма­ти­чних і гідро­тер­маль­них до оса­до­вих та інфіль­тра­цій­них, при цьо­му клю­чо­ву роль віді­гра­ють оки­сно-від­нов­ні бар’єри, що забез­пе­чу­ють оса­дже­н­ня ура­ну з роз­чи­нів.

В Укра­ї­ні наяв­на зна­чна ресур­сна база ура­но­вих руд різних гене­ти­чних типів, однак про­ми­сло­ве осво­є­н­ня ускла­дню­є­ться низь­ким сере­днім вмі­стом мета­лу та пере­ва­жа­н­ням під­зем­но­го спосо­бу видо­бу­тку, що під­ви­щує собі­вар­тість. Під­ви­ще­н­ня ефе­ктив­но­сті можли­ве шля­хом впро­ва­дже­н­ня еко­но­мі­чні­ших техно­ло­гій, роз­ви­тку під­зем­но­го вилу­го­ву­ва­н­ня та пошу­ку нових пер­спе­ктив­них об’єктівВ Укра­ї­ні наяв­на зна­чна ресур­сна база ура­но­вих руд різних гене­ти­чних типів, однак про­ми­сло­ве осво­є­н­ня ускла­дню­є­ться низь­ким сере­днім вмі­стом мета­лу та пере­ва­жа­н­ням під­зем­но­го спосо­бу видо­бу­тку, що під­ви­щує собі­вар­тість. Під­ви­ще­н­ня ефе­ктив­но­сті можли­ве шля­хом впро­ва­дже­н­ня еко­но­мі­чні­ших техно­ло­гій, роз­ви­тку під­зем­но­го вилу­го­ву­ва­н­ня та пошу­ку нових пер­спе­ктив­них об’єктів.

ПРОЙДЕМО РАЗОМ ШЛЯХ ВІД ІДЕЇ ДО ВИДОБУВАННЯ

Тео­ре­ти­чні зна­н­ня з гео­ло­гії, міне­ра­ло­гії та оцін­ки ресур­сів — лише поча­ток. Щоб реа­лі­зу­ва­ти потен­ці­ал родо­ви­ща, потрі­бна чітка послі­дов­ність дій: від пра­во­вих про­це­дур до польо­вих робіт і видо­бу­тку.

Ниж­че — покро­ко­вий шлях, який ми допо­ма­га­є­мо прой­ти на пра­кти­ці.

циркон

Цирконій і гафній. Властивості та поширення

Гафній і цир­ко­ній — це стра­те­гі­чно важли­ві мета­ли, які зав­дя­ки сво­їм уні­каль­ним фізи­ко-хімі­чним вла­сти­во­стям

plagiogranite

Плагіограніт. Інтрузивна порода як свідок глибинних процесів планети

Пла­гі­о­гра­ніт — інтру­зив­на поро­да, що від­обра­жає про­це­си магма­ти­чної дифе­рен­ці­а­ції та фор­му­ва­н­ня оке­а­ні­чної кори.

palygorskit

Палигорськіт. Унікальні властивості породи та її поширення

Пали­гор­ськіт — воло­кни­стий гли­ни­стий міне­рал із висо­ки­ми адсорб­цій­ни­ми вла­сти­во­стя­ми, який утво­рю­є­ться у від­кла­дах тепло­го міл­ко­во­д­дя.