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 перелікуФізико-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.
Пов’язані матеріали
Більше публікацій про корисні копалини, способи видобутку та практичне використання ресурсів.
Цирконій і гафній. Властивості та поширення
Гафній і цирконій — це стратегічно важливі метали, які завдяки своїм унікальним фізико-хімічним властивостям
Плагіограніт. Інтрузивна порода як свідок глибинних процесів планети
Плагіограніт — інтрузивна порода, що відображає процеси магматичної диференціації та формування океанічної кори.
Палигорськіт. Унікальні властивості породи та її поширення
Палигорськіт — волокнистий глинистий мінерал із високими адсорбційними властивостями, який утворюється у відкладах теплого мілководдя.


