铀矿物
提取铀的方法
提取铀的方法提取铀是一项非常关键的工艺，用于将天然铀从矿物中分离出来，以供核能发电和其他应用。
以下是提取铀的10种方法以及其详细说明。
1. 采用浸出法提取浸出法是一种常用的提取铀的方法，它通过将铀矿物浸泡在化学试剂中，从而将铀溶解出来。
该方法通常使用盐酸、硫酸或碳酸钠溶液作为化学试剂。
随着时间的推移，铀将从矿物中溶解出来，随后可以通过过滤和析出等方法分离和回收。
2. 采用浮选法提取浮选法是一种基于矿物密度和表面水化特性的物理方法，用于分离矿物。
这种方法也可以用于提取铀，其中矿物被浸泡在添加了气泡的水中。
气泡会吸附在更密集的矿物表面上，将其提起并让其浮上水面。
铀矿物可以与其他矿物分离，并通过沉淀等方法实现提取。
3. 采用溶胶凝胶法提取溶胶凝胶法是一种新兴的提取方法，基于铀通过溶解和凝胶作用分离。
该方法使用某些物质，如三氯化铝和硝酸铵，将铀矿物分解为小颗粒，随后将铀分散在凝胶结构中。
最终，通过干燥、高温等方法，将铀从凝胶中分离并回收。
4. 采用萃取法提取萃取法是将某些物质从混合物中提取出来的一种方法。
该方法可以将铀从石墨、石英和其他矿物中提取出来。
该方法使用一种称为有机萃取剂的化学物质将铀从矿物中萃取出来，随后通过干燥等方法将有机物质分离并回收铀。
5. 采用氧化还原法提取氧化还原法是一种通过氧化和还原过程将铀从矿物中提取出来的方法。
在这种方法中，将铀矿物暴露在空气或氧气中，从而使铀氧化。
随后，使用还原剂将氧化铀还原成纯铀，随后可以通过沉淀等方法将铀分离并回收。
6. 采用强化磁场选矿法提取强化磁场选矿法是一种利用磁力将铀和其他矿物分离的方法。
该方法使用高强度磁场将铀和其他矿物分离，随后可以通过干燥等方法将铀从矿物中分离并回收。
7. 采用压缩空气筛选法提取压缩空气筛选法是一种利用压缩空气将铀和其他矿物分离的方法。
该方法使用压缩空气将铀和其他矿物分离，并通过筛子将铀和其他矿物分离。
随后可以通过沉淀等方法将铀从矿物中分离并回收。
第3讲铀元素及铀矿物
由于涉及核武器问题，铀浓缩技术是国际 社会严禁扩散的敏感技术。目前除了几个核大 国之外，日本、德国、印度、巴基斯坦、阿根 廷等国家都掌握了铀浓缩技术。提炼浓缩铀通 常采用气体离心法，气体离心分离机是其中的 关键设备，因此美国等国家通常把拥有该设备
作为判断一个国家是否进行核武器研究的标准。
二、铀元素的化学性质
铀属于锕系元素，铀的氧化态是价，离子半径的大小与配位数有关，离子 半径越大，配位数就越高。
铀的化学性质十分活波，几乎可以与稀有气体 元素以外的所有元素发生化学反应。例如：块 状金属铀在室温条件下的空气中可以缓慢氧化， 形成黑色的UO2薄膜，高度粉碎的金属铀在室 温的空气和水中都能自燃。
纯金属铀呈银白色，具有金属光泽，微带淡蓝 色色调。金属铀易氧化，所以在自然界几乎见 不到纯金属铀单质。粉末状金属铀由于受到氧 化呈灰黑色（+4价）。
在天然矿石中铀的三种同位素共生，其中235U 的含量非常低，只有约0.7205％，其他两种同 位素的相对丰度分别为，238U：99.2739%；234U： 0.0056%。
关于铀在地壳中的存在形式，大致可分 为以下三种：
1、铀矿物
自然界中铀以四价和六价两种价态 存在。在内生作用和外生作用中，四价 铀和六价铀都可形成独立的铀矿物和含 铀矿物。
由于内生作用中的温度、氧逸度等物理化学条 件变化很大，因而所形成的铀矿物类型以及铀 在这些矿物中的存在形式有明显的不同。
岩浆作用是在温度高、氧逸度低的条件下进行 的。所以铀在岩浆作用形成的矿物中，主要以 四价形式存在，多数晶质铀矿（如晶质铀矿、 沥青铀矿和铀黑）的含氧系数为2.17～2.50。介 质氧逸度随着温度降低而逐渐升高，因而在中 低温热液条件下形成的铀矿物（主要是沥青铀 矿，其次是铀石），即六价铀的含量显著增加， 沥青铀矿的含氧系数较高，多数为2.4～2.7。
铀矿物在环境中的迁移和转化研究
铀矿物在环境中的迁移和转化研究铀矿物作为一种重要的放射性元素，在环境中的迁移和转化一直是许多学者们所关注的热点话题。
在过去的几十年里，以核能为主的科技产业的快速发展，使得铀矿物在地壳和环境系统中的含量逐渐增加，进而对环境和公共健康带来了显著影响。
因此，对铀矿物在环境中的迁移和转化机理进行研究，对于评估和控制放射性元素对环境和公共健康的影响至关重要。
铀矿物的迁移机制铀矿物在地壳中广泛分布，并存在于地壳的不同层次中。
在地下水和岩石的相互作用过程中，铀矿物的溶出、输运和沉积等过程是影响铀矿物在环境中迁移的主要因素之一。
地下水是地下岩石中存储的水，在地表和地下水之间，通过自然渗透或人工开采方式形成相连通的水分析系统。
铀矿物的遗体在水分析系统中的行为受到其物化性质和环境介质的相互作用影响。
水中pH值、离子强度和有机质的含量等因素都对铀的溶解行为产生很大的影响。
在低pH值环境下，铀矿物的溶解度会增加，使得其释放和迁移的速率变得更快，同时，铀也易与水分析系统中的其他元素和氧化物进行复杂的反应，从而影响铀矿物在地下水中的存在形式和行为方式。
岩石是地壳中最基础的构成单元之一，其中含有丰富的铀矿物。
虽然岩石中铀和相应的放射性衰变产物的浓度通常较低，但岩石总量巨大，因此其对环境和公共健康的影响仍然不容忽视。
特别是，当岩石遭受强烈的机械和化学侵蚀作用，从而发生破碎和裂隙，并形成新的水路系统时，铀矿物的迁移就变得更加复杂和难以预测。
铀矿物的转化机制在环境中，铀矿物随时可能发生各种各样的转化。
例如，在被微生物和化学物质所影响的条件下，铀矿物的生物还原和氧化等过程都会发生，从而形成不同的化学形式。
铀矿物的生物还原是一种重要的铀矿物转化形式。
它是由微生物参与的过程，利用有机质和其他元素作为电子供体，将铀还原为更加易溶剂和水相互作用的化学形式。
生物还原的可能性和速率取决于其所生存的环境和微生物的种类，例如在含有亚硝酸盐和硫酸盐等微生物参与的水体环境中，铀的生物还原反应往往更容易发生。
铀矿种类
目前在自然界中已发现的铀矿物有134种，变种19个。
其中原生铀矿8种，变种7个；表生126种，变种12个。
原生铀矿物是主要的工业利用对象，而表生的铀矿物只作为找铀矿的野外标志。
根据铀矿物的物理性质和野外存在情况可分为两大组：第一组为黑色、褐黑色或暗褐色，比重大于5，硬度一般为5－6。
沥青光泽或半金属光泽。
它们主要为原生轴矿物并和其它种类矿物共生；第二大组矿物颜色鲜艳，比重较小（小于4）。
硬度一般小于3。
玻璃光泽或珍珠光泽。
原生铀矿物主要有晶质铀矿、沥青铀矿、钛铀矿、铈铀钛铁矿、铌钽铀矿和铀石等。
表生铀矿物主要有：黄钙铀矿、绿铀矿、红铅铀矿、铜铀云母和钙铀云母等。
鉴别铀矿物，首先是根据颜色和光泽，可以初步鉴别它是否是铀矿物，再做化学成分分析，X射线粉晶和X射线衍射分析，都能较为准确的鉴定出该矿物的名称。
接触铀矿物的人必须注意放射线的污染。
唯一可行的方法就是用清水清洗接触铀矿物的部位。
最重要的是清洗手，不能让放射性物质进入口中，只要注意防护，接触铀矿物后认真清洗，就不会有什么危险，也不会给身体留下任何危害。
铀矿基础
核电站
铀资源勘查 高放废物处置
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一、铀的基本性质
1.1 铀的物理性质
铀：元素符号U，原子序数92。1789年由德国化学家
克拉普罗特发现。
铀是存在于自然界中的一种稀有化学元素，铀主要含
三种同位素，即238U、235U和234U，都具有放射性，能 够自发地蜕变成另一种原子核，同时放出射线。 它们的半衰期分别是4.5×109a，7.3×108a和2.6×105a 。
铀矿基础
中广核铀业发展有限公司
马汉峰
2013.10.19
提
纲
一、铀的基本性质
二、铀矿物特征
三、铀矿床特征
四、铀的成矿作用
五、中国及世界铀资源概况 六、铀资源勘查 七、湖南省铀矿概况
核燃料循环示意图
“黄饼”
核工程
铀矿选冶
乏燃料后处理
扬子陆块东南缘
华南活动带
5.1 中国铀矿资源概况
5.2 世界铀资源概况
World U resources are hosted by ~14 different deposit types
>590 Economic / potential U deposits all types >500 Tonnes U @ >0.03% U (IAEA)
钙铀云母
2. 六价铀矿物
铜铀云母
提
纲
一、铀的基本性质 二、铀矿物特征 三、铀矿床特征 四、铀的成矿作用 五、中国及世界铀资源概况
六、铀资源勘查技术
三、铀矿床特征
三、铀矿床特征
3.1 铀矿床工业要求
1）铀矿石品位：
铀资源地质学实验
二、实验内容：
1、火山岩型铀矿床成矿理论回顾 2、实验矿床介绍 （1）660矿床、610矿床简介 （2）矿床分析步骤与分析方法提示 3、矿床资料：包括文字资料、图表、标本、薄片、 光片等
三、实验安排及重点：
1、实验老师先结合理论课内容对矿例进行介绍，分 析矿床的区域背景、矿床的地质概况、矿化特征及成矿 过程等。
发光分析快速简便，结果可靠。如能与其他方法配合使用， 就能取得较好的效果。
ห้องสมุดไป่ตู้
2、常见铀矿物的特征介绍
包括物理特征、放射性特征、荧光特征等多个方面
3、矿物种
沥青铀矿、晶质铀矿、铀黑、钛铀矿、铈铀钛铁矿、 铀石、脂铅铀矿、红铀矿、水沥青铀矿、钙铀云母、钡 铀云母、铜铀云母、芙蓉铀矿、纤铀碳钙石、板菱铀矿 等。
2、突出富铀层位在成矿中的重要性，强调后期改造 的关键性。
3、学生自我观察与分析。
四、实验作业：
总结碳硅泥岩型铀矿床成矿的一般特征。
2、强调沉积环境、氧化作用与铀成矿的关系。 3、学生自我观察与分析。
四、实验作业：
总结砂岩型铀矿床成矿的一般特征，并对比层 间氧化带型和潜水氧化型铀矿床的异同。
实验六、碳硅泥岩型铀矿床
一、实验目的：
通过本次实验，要求学生掌握碳硅泥岩型铀矿床的 成矿地质条件和矿化特征的分析思路和分析方法，并能 够比较熟练的掌握本类铀矿床的一般特点。
（1）放射性照相 放射性照相是利用铀、钍矿物对照相底片辐照后能使其感光
的特性来检查铀、钍矿物和研究其分布特点的方法。 该方法要求将含有铀、钍矿物的标本磨制成光面或光片。在暗室
中将光面或光片紧压在照相底片(最好是X光底片)上，样品即自行 对底片发生辐照(同时可用弱光源在底片上作好定位标记)。经过一 段时间后，取出底片，按规定处方冲冼即可。底片上与铀、钍矿物 对应处因受射线辐照而变黑，其黑度与矿物中铀、钍含量及辐照时 间成正比。辐照时间可通过试验确定，以变黑部分的轮廓比较清晰 为宜。据试验，沥青铀矿等铀含量高的矿物只需4－5小时的辐照即 可；铀含量1－5％的矿物需时1－3日，铀含量0.5－1％的矿物需时 3－5日。当铀矿物单体很细小时，需适当延长辐照时间。
第3讲铀元素及铀矿物
（2）元素组合
铀属于亲石元素，与氧有很强的亲合力，因此 在自然界中只形成氧化物、氢氧化物和含氧盐 类矿物，而不形成硫化物、砷化物和氟化物类 矿物，也不存在自然元素型的单质铀。
铀矿物中的元素组合因铀的价态而异，这是铀 矿物化学成分的又一特点。
与四价铀结合的元素基本上是亲石元素。它们 组成的矿物有简单氧化物、复杂氧化物、硅酸 盐和磷酸盐等。
六价铀矿物中类质同象主要表现为阴离子之间 的置换，如：O2-和OH-之间、[PO4]3-和[AsO4]3之间的置换。阳离子类质同象不太明显，仅见 于少数矿物中。
（4）放射性衰变
铀属于放射性元素，因此铀矿物的化学成分是 不恒定的。
自从铀矿物在地壳中形成之后，其成分就按照 一定的规律发生着变化，结果矿物中的铀含量 逐渐减少，而铀的衰变产物206Pb、207Pb却越积 越多（铀238经8次α衰变和6次β衰变，最终衰变 为铅206；铀235经7次α衰变和4次β衰变，最终 衰变为铅207；铀234衰变为钍230）。
子主要是O2-，许多元素以络阴离子形式与铀结 合。铀矿物中常见的络阴离子有[SiO4]4-， [PO4]3-，[AsO4]3-，等等。 阳离子主要是亲石元素，其次是部分亲硫元素 和亲铁元素等。在个别情况下，亲气元素H和 N以H+和NH4+的形式参与铀矿物的组成。
2、铀矿物化学成分的特点
（1）铀的价态
六价铀矿物中结构水主要以羟基(OH)-形式存 在们，与仅 结在 构少 联数系矿紧物密中，以因离此子只有H3在O+较形高式温存度在下。才它 能从矿物中逸出，同时矿物的结构也随之而遭 到破坏。
二、铀矿物的晶体化学特点
1、四价铀矿物的晶体化学特点 （1）键性和晶格类型 四价铀矿物的晶体结构分析表明，铀在 其中以U4+离子形式存在，四价铀矿物主 要是离子键化合物，多数属于离子晶格。 因为U4+的离子半径较大，所以其配位数 较高。
第四章铀矿物各论
第四章 铀矿物各论教学目的：让学生了解四价铀矿物、六价铀矿物和含铀矿物的化学成分、晶体化学特点及其成因和分类，掌握每一类铀矿物的基本特征及鉴定方法。
教学重点和难点：四价铀矿物和六价铀矿物的特点及鉴定。
主要教学内容及要求：理解四价铀矿物的化学成分、晶体化学特点、物理性质及其成因；掌握主要四价铀矿物的特征及鉴定方法。
理解六价铀矿物的化学成分、晶体化学特点、物理性质及其成因；掌握主要六价铀矿物的特征及鉴定方法。
理解含铀矿物的化学成分、晶体化学特点、物理性质及其成因；掌握主要含铀矿物的特征及鉴定方法。
第一节四价铀矿物一、铀的简单氧化物铀的简单氧化物是以UO2为主要成分的矿物。
本类矿物只有一个矿物种——晶质铀矿（Uraninite）。
其晶体化学式为（U4+，U5+，Th，REE，Pb）O x，式中x=2.17—2.70沥青铀矿（Pitch-blende）是品质铀矿的变种*。
沥青铀矿在形态特点、地质产状和混入物成分等方面有别于晶质铀矿。
晶质铀矿和沥青铀矿是目前提炼铀的主要矿物原料，具有十分重要的工业意义。
（一）、化学成分本类矿物的主要化学成分是UO2，其中一部分U4+已氧化为U5+。
此外，还常含呈类质同象的Th，RE等和放射性衰变成因的Pb以及Ca，Fe，Si，P等杂质。
在晶质铀矿和沥青铀矿中，UO2与UO3的分子数比值可在很大范围内变化，晶质铀矿的UO2：UO3为4：1—2：3，其中多数为2.5：1—1，沥青铀矿的UO2：UO3为4：1—1：4，其中多数为2：1—1：2。
沥青铀矿比晶质铀矿常含较多的UO3。
在晶质铀矿中，（ThO2+RE2O3）分子数占总量的1~20%。
而且ThO2和RE2O3的相对比值变化较连续；而沥青铀矿中，（ThO2+RE2O3）分子数占总量的0~l％，ThO2和RE2O3的相对比值变化不连续，RE2O3相对含量较高者居多。
晶质铀矿的理想成分是UO2，但实际上却含相当多的UO3。
UO2：UO3的大小反映矿物的形成条件和形成后的变化。
铀矿石种类
铀矿石种类铀矿石是一种含有铀元素的矿石，它是核能的主要原料之一。
铀矿石主要分为天然铀矿石和人工放射性矿石两大类。
下面将介绍几种常见的铀矿石。
1. 铀铀矿石铀铀矿石是指含有铀元素最多的铀矿石。
它的化学公式为U3O8，通常呈黑色或暗棕色。
铀铀矿石主要存在于地下，常见的矿石有铀铀矿、铀钒铀矿等。
铀铀矿石是目前核能工业使用最广泛的矿石之一，是核燃料的重要来源。
2. 铀钨矿石铀钨矿石是指含有铀和钨元素的矿石。
它的化学公式为(U,Fe)(WO4)2，通常呈黑色或棕黑色。
铀钨矿石中的铀主要以四氧化三铀的形式存在。
铀钨矿石主要存在于花岗岩、石英脉和砂岩中，常见的矿石有钨铀矿、钨钼铀矿等。
铀钨矿石中的钨元素也是重要的工业原料之一。
3. 铀铀矿石铀铀矿石是指含有铀和钍元素的矿石。
它的化学公式为(U,Th)4O8，通常呈黑色或暗棕色。
铀铀矿石主要存在于岩石中，常见的矿石有钍铀矿、钍铀矿等。
铀铀矿石中的钍元素也是一种放射性元素，具有一定的利用价值。
4. 铀锆矿石铀锆矿石是指含有铀和锆元素的矿石。
它的化学公式为(U,Zr)SiO4，通常呈黑色或棕黑色。
铀锆矿石主要存在于花岗岩中，常见的矿石有锆铀矿、锆石等。
铀锆矿石中的锆元素是一种重要的工业金属，在核工业中也具有一定的应用。
5. 铀钾矿石铀钾矿石是指含有铀和钾元素的矿石。
它的化学公式为(UO2,K2O)·2SiO2·2H2O，通常呈黄色或绿色。
铀钾矿石主要存在于砂岩、岩石和泥炭中，常见的矿石有钾铀矿、铀泥炭矿等。
铀钾矿石中的钾元素也是一种重要的工业原料之一。
在核能工业中，铀矿石是不可或缺的燃料。
通过提取和加工铀矿石，可以获得铀浓缩物，用于核反应堆的燃料。
铀矿石的开采和利用也需要严格的安全措施，以避免对人类和环境造成不良影响。
铀矿石的种类繁多，不同种类的矿石在性质和用途上有所差异，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的矿石进行利用。
铀
四价铀矿物：在化学成分上既含有四价铀，又含有六价铀，在结构上以U4＋基本结构单元的矿物。
六价铀矿物：在化学成分上以六价铀为主，在结构上以铀酰—阴离子结合为基本结构单元的矿物。
铀矿的工业指标：指评价工业价值、圈定矿体、计算资源储量的标准和依据。
原生铀矿物：内生条件下、沉积成因和后生淋积成因形成的铀矿物。
表生铀矿物：由原生铀矿物氧化后形成的或者以岩石中溶于地下水的活性铀为铀源而形成的六价铀矿物。
变生作用（非晶化作用）：系指在铀、钍衰变过程中放出的射线作用下和核裂变碎片的作用下某些含铀、钍矿物的晶体结构遭到破坏从而呈非晶态的现象。
变生矿物：内部结构遭到破坏，但仍保持着晶体外形的矿物。
多型性：是一种特殊类型的同质多象，是指化学成分相同的物质，形成若干种仅仅在层的堆积顺序上有所不同的层状晶体结构的现象。
放射性：系指铀、钍、镭等元素的原子核能自发地蜕变为另一种原子核，同时释放出α、β、γ射线的现象。
荧光：是在外来能量（紫外线）的激发下，矿物发光的现象。
岩浆铀矿床：又称侵入体内型或正岩浆铀矿床。
系指通过岩浆结晶分异作用直接富集形成的铀矿床。
伟晶岩型铀矿床：系指经结晶分异的残余酸性熔浆（极少为碱性熔浆）经冷凝结晶和气成交代而形成铀矿床。
热液铀矿床：是指由不同成因的含铀热水溶液，以及它们的混合热液，在适宜的物理化学条件下及各种有利的地质条件下，经过充填和交代等方式形成的铀的富集体。
蚀变围岩：因热液交代作用而引起的围岩变化称为热液蚀变，而蚀变后的岩石称为蚀变围岩。
线性构造：系指具有线状延伸特点的断层和裂隙。
环型构造：系指由环型、半环型断裂以及岩墙群组成的构造形态。
层型构造：系指顺层断裂构造及层内裂隙构造。
花岗岩型铀矿床：是指与花岗岩体有紧密空间关系和成因关系的热液铀矿床直线型构造组合：主要由两条或以上互相平行或侧列对称或锐角相截的夹持断裂构造组合。
曲线型矿田构造组合：主要由弧形构造断裂互相结合所构成的夹持构造。
火山岩型铀矿床：是指在成因上、时间上和空间上与火山岩密切相关的铀矿床。
铀矿物学
1、铀矿物的化学成分有哪些主要特点？铀矿物的组成元素、铀的价态、元素组合、类质同像、放射性衰变、铀矿物中的水（四价铀矿物一般不含水。
大多数六价铀矿物都含水，以层间水和结构水为主。
）2、四价铀矿物与六价铀矿物的晶体化学特点有哪些？四价铀矿物的晶体化学特点1 ）键性和晶格类型2）晶体结构类型3）类质同像4）变生作用3、铀矿物的物理性质有哪些主要特点？（P32-33）4、铀矿物的成因有哪些？（P31）5、铀矿物分为哪几类？I.四价铀矿物•四价铀的简单氧化物：晶质铀矿、沥青铀矿（胶状晶质铀矿）、铀黑（粉末状晶质铀矿）•四价铀和钛的复杂氧化物：钛铀矿•四价铀和钼的复杂氧化物：褐钼铀矿、紫钼铀矿•四价铀的硅酸盐：铀石•四价铀的磷酸盐：稀土磷铀矿Ⅱ.六价铀矿物铀酰氢氧化物：简单氢氧化物：柱铀矿；复杂氢氧化物：红铀矿、黄钙铀矿、黄钡铀矿•铀酰硅酸盐：硅钙铀矿、β硅钙铀矿•铀酰磷酸盐：钙铀云母、铜铀云母、钡铀云母•铀酰砷酸盐：（准）钙砷铀云母、（准）翠砷铜铀矿•铀酰钒酸盐：钒钙铀矿、钒钾铀矿•铀酰碳酸盐：纤碳铀矿、菱铀矿•铀酰硫酸盐：水硫铀矿、β水硫铀矿•铀酰钼酸盐：钼铀矿、水钼铀矿•铀酰亚硒酸盐：硒铅铜铀矿、硒钡铀矿•铀酰亚碲酸盐碲铅铀矿、碲铀矿•铀酰的复盐：铀酰硫酸盐-碳酸盐：板菱铀矿；铀酰硫酸盐-磷酸盐：湘江铀矿5、四价铀矿物总的特征是什么？在化学成分上既含四价铀，又含六价铀,而在晶体结构上以U4+为基本构造单元的铀矿物。
本类矿物呈黑色、褐黑色或暗褐色，不透明或半透明。
多数为内生作用的产物，能稳定的存在于还原环境下。
具有重要的工业价值。
6、四价铀矿物与六价铀矿物的总体特征区别?六价铀矿物的基本组成、颜色、晶体结构、透明度、荧光特征、形成环境及其他特征进行详细描述7、铀酰氢氧化物手标本上主要的鉴定特征？脂铅铀矿、裂隙、干裂纹。
第三章铀矿物通论
第三章 铀矿物通论教学目的：让学生了解铀矿物的化学成分、晶体化学特点及铀矿物的成因和分类，掌握铀矿物的基本特征及鉴定方法。
教学重点和难点：铀矿物的特点和成因，铀矿物的鉴定。
主要教学内容及要求：了解铀矿物的化学成分、晶体化学特点及铀矿物的成因和分类；理解主要铀矿物的特征；掌握铀矿物的特征及鉴定方法。
矿物是具有相对固定的化学成分和确定的内部结构的天然产物，铀矿物是以铀为基本组分的矿物，现已发现155种铀矿物，下面分别叙述其基本特征。
第一节铀矿物的化学成分一、铀矿物的组成元素在自然界，铀能与许多种化学元素结合。
与铀结合的阴离子主要是O2－，而（OH）一只见于少数铀矿物中，F－只见于个别铀旷物中。
许多元素以络阴离子形式与铀结合。
铀矿物中常见的络阴离子有[SiO4]4－，[PO4]3－，[AsO4]3－，[V2O8]6－，[CO3]2－，[SO4]2－，[MoO4]2－，[SeO3]2－和[TeO3]2－等。
参与铀矿物组成的阳离子主要是亲石元素（惰性气体型离子和靠近惰性气体型离子一侧的过渡型离子）中的K，Na，Ca，Mg，Ba，AI，Ti，Th，Y，RE，Nb，Ta和Mn等，其次是亲硫元素（铜型离子）中的Cu，Pb，Zn，Bi，Tl以及亲铁元素（过渡型离子）中的Fe，Co，Ni和Mo等（图1.1）。
在个别情况下，亲气元素H和N以H+和NH4+的形式参与铀矿物的组成。
二、铀矿物化学成分的特点和变化（一）铀的价态铀是变价元素，在矿物中以+4和+6两种价态存在。
铀原子有6个价电子，其价电子层结构式为5f36d17s2。
当这6个价电子相继失去时，铀可以形成+2，+3，+4，+5和+6五种价态。
但是，在自然界除+4和+6外，其他价态都不稳定。
氧化态为零的铀在水溶液中是极强的还原剂。
因此，在自然界不能形成铀的单质。
在自然界+4和+6价的铀以U4+和UO22+（铀酰）离子形式存在。
铀以+4和+6两种价态存在这一现象有十分重要的意义，因为四价铀和六价铀，不但在晶体化学性质上，而且在地球化学性质上都有重大的差别。
常见铀矿物
铀矿物目前已发现的铀矿物和含铀矿物约170种以上，其中25—30种具有实用意义列举如下：沥青铀矿(U3O8) 含U 42—76%晶质铀矿(U3O8) 含U 55—64%钙铀云母(Ca(UO2)2P2O8·8H2O) 含U 46—52%铜铀云母(Cu(UO2)2P2O8·2H2O) 含U 42%钒钾铀矿K2〔UO2〕2〔VO4〕2·3H2O 含U 42—46%钒钙铀矿CaO、2UO3V2O5·nH2O 含U 41—48%钛铀矿(TiO2·U2O3)TiO3，铀石U(SiO4)1-x(OH)4x，硅钙铀矿(H2O)2Ca(UO2)(SiO4)·3H2O钍矿物方钍石(Th，U，Ce)O2 含ThO2 70—80%钍石ThSiO4 含ThO2 48—72%独居石(Ce，La，Dy)PO4·ThO2 含ThO2 5—10%沥青铀矿沥青铀矿(pitchblende)，晶质铀矿的沥青状隐晶质变种。
又称非晶铀矿或铀沥青。
成分UO2，含U42％～76％，常含铅，不含或微含钍、稀土元素。
是提取铀的最主要矿物原料。
等轴晶系。
矿物外形为胶态肾状、钟乳状、葡萄状或致密块状。
沥青黑色，条痕黑色，树脂光泽或半金属光泽。
莫氏硬度3～5，比重6.5～8.5。
具强放射性。
主要产于中、低温热液矿床和沉积、淋积矿床中。
晶质铀矿uraninite 理想的化学成分为UO2 ，化学成分U4+mUn6+O2m+3n。
晶体属等轴晶系的氧化物矿物。
天然矿物中总有部分U(氧化为U(故化学式实际为(UU)O2+，值最大可达0.6。
富含U(的土状变种称为铀黑。
钍、钇、铈等稀土元素可类质同象替代铀，含量高的分别称为钍铀矿或钇铀矿。
晶质铀矿具强放射性，化学成分中总是含有少量的铅、镭和氦，其中铅和氦是铀、钍放射性蜕变的最终稳定产物。
镭和地球上的氦都首先是在晶质铀矿中发现的。
根据铅铀比和氦铀比可以测定矿物的地质年龄。
铀的提取
立志当早，存高远
铀的提取
一、“分散元素”——铀
铀矿物具有放射性和荧光性两大特性。
此外四价铀矿物和六价铀矿物具有不同特征色泽，四价铀多呈黑色、灰黑色；六价铀矿物颜色十分鲜艳。
几种铀矿石
铀在地壳中平均含量为2.5×10-6，总埋藏量虽然比金、银、水银还要多，但是铀在地下的埋藏十分分散，被称做“分散元素”。
并且，铀的化学性质很活泼，喜欢和其他元素合道，形成复合矿，已发现的铀矿物约有近200 种，铀矿的特点是品位低、矿体分散、规模小，找到高品位的铀矿相当不容易，品位高于万分之五就有开采价值。
铀矿的开采，过去主要用地下开采或露天开采。
找矿、采矿和选矿，都会产生很多的废矿渣石。
一般，挖出1 吨铀矿石往往拿不到1 千克铀。
还有，铀衰变的子体镭和氡，是高毒性的放射性核素，必须做好防护工作。
我国对治理废渣石，总结了“拦、护、填、封、疏、盖、植”七字治理方法，有效减少了空气中氡的析出率和水中铀和镭的浓度。
二、地浸办法好
近年来开发的地浸法，对砂岩型铀矿，不必将铀矿石挖出来，省去运输、磨碎矿石等许多工序，只要打几口井，往地下注酸（或碱）液，在地下把铀溶解出来。
然后，将铀矿浆从地下抽上来，直接输运到水冶厂去加工。
这样，把采矿、选矿和水冶连成一体，不会产生很多污染环境的废石和尾矿砂。
地浸确实是个好办法，但是，目前找到适用于地浸的铀矿床还不算多。
除了地浸外，还有堆浸法、原地爆破浸出法、细菌浸出法等。
堆浸法就是把。
铀矿物各论
晶质铀矿化学成分的UO2－UO3(ThO2+REE2O3)三元图 左边方框内的投影点表示三元图中相应投影点的晶质
铀矿中ThO2与REE2O3的相对比值 1-晶质铀矿；2-钇铀矿；3-方钍石；4-铀方钍石
（2）物理性质
晶质铀矿和沥青铀矿虽然具有相同的晶体结构（ 萤石型结构），但它们之间的析出形态完全不同。
晶质铀矿的 晶形与双晶
花岗岩中晶 质铀矿的晶形
花岗岩中晶质铀矿的环带结 构（戎嘉树等，1980）
沥青铀矿在反射光下可见同心环带和韵律条带，它们由 一系列较薄的弯曲的，反复更替的条带组成，各条带在弯 曲程度上大体一致，但宽度大小不一，在硬度、反射率和 微量元素等方面也有所差别。环带和韵律条带的数量随着 矿物沉淀间断次数的增多而增多，此外，沥青铀矿的干裂 纹也很发育。 晶质铀矿在反射光下也可见韵律条带，但其形态呈规则 的几何图形出现，代表晶体在不同方向上的切面特征。 铀黑常呈土块状或沥青铀矿及晶质铀矿的假象
②Th4+与U4+的离子半径和化学性质相似，可与U4+ 形成完全类质同象系列，如方钍石、钍铀矿、铀方钍 石等。
TR3+与U4+、Th4+之间能形成异价类质同像置换， 所以也广泛存在于铀的简单氧化物中。
PbO在铀简单氧化物中存在，有两方面成因的铅产 生，一种是放射性衰变形成的铅（如238U→206Pb； 232Th→208Pb），另一种是机械混入物的铅，它们呈自 然铅或方铅矿以包裹体或细脉状分布于晶质铀矿及沥 青铀矿中。
（一）四价铀的简单氧化物
铀的简单氧化物是以UO2为主要成分的铀 的氧化物，铀矿物包括晶质铀矿及其变种沥青 铀矿和铀黑，其中晶质铀矿和沥青铀矿含U3O8 达73-90%，具有重要的工业意义，是目前提炼 铀的主要铀矿物原料。
铀矿物种类
铀矿物种类铀黑英文：uraniumblack释文：化学分子式为UO2.70-2.92。
是沥青铀矿或晶质铀矿原地氧化生成的，一般存在于沥青铀矿或晶质铀矿的表面。
随着氧化程度的不同，其化学组成会在一定范围内变化：UO3>9.8%～40.4%；UO2微量～11.7%；ThO2<3%(若由晶质铀矿氧化生成的铀黑，ThO23%～8%)。
密度为3.1～4.8g/cm3，硬度变化范围较大。
它一般呈土状或烟灰状，黑色或深灰绿色。
铀矾英文：uranopilite释文：又称铀华、铀钙矾、铀钙矿、水硫铀矿。
化学式(UO2)6[(OH)10|SO4]·12H2O单斜晶系或三斜晶系。
晶体呈针状、柱状、板状、沿[010]扁平状，沿C轴延长。
集合体呈皮壳状、薄膜状、放射状、小球粒状和鳞片状。
亮柠檬黄色，带多种色调的绿色。
玻璃光泽或弱的丝绢光泽，集合体为暗淡光泽。
可见沿[010]的解理。
性脆，硬度2～2.5。
密度3.75～3.96g/cm3。
在紫外光照射下发亮柠檬黄或淡黄绿色荧光，有时也见不到荧光。
是常见的表生铀矿物，产于铀矿床氧化带，当含铀酸性溶液蒸发时，在坑道壁和矿体围岩表面形成。
盈江铀矿英文：yingjiangite释文：化学式K2Ca(UO2)7(PO4)4(OH)6·6H2O。
斜方晶系。
晶体呈针状，集合体呈束状、致密块状。
深黄色或带褐的黄色。
强玻璃光泽。
解理沿[001]完全，沿[100]中等。
硬度2～3。
密度4.15～4.54g/cm3。
在紫外光照射下发弱的绿黄色荧光。
产于内生铀矿床氧化带，与钙铀云母、腾冲铀矿、铜铀云母等共生。
是中国学者1990年在云南省盈江县发现的新矿物。
斜磷铅铀矿英文：parsonsite释文：化学式Pb2(UO2)[PO4]2·2H2O。
三斜晶系。
晶体呈柱状、针柱状，沿C轴延长，沿{010}呈扁平状；有时呈片状、板条状。
集合体呈皮壳状、放射束状、晶簇状、致密块状。
花岗伟晶岩中三种含铀矿物的研究
花岗伟晶岩中三种含铀矿物的研究花岗伟晶岩是世界各地不同地质背景中富集U元素的主要岩石类型，其含铀矿物（U Minerals）是其中重要成分。
本文就花岗伟晶岩中的三种含铀矿物做一个研究，该研究主要由综述及矿物属性分析两部分组成。
首先是关于花岗伟晶岩含铀矿物的总结。
在花岗伟晶岩中常见的U矿物有辉新矿、柠檬矿和钍离子，它们的结构及物性学特征都不一样。
辉新矿具有棕褐色的钝化形态及其低密度（2.9-3.2g·cm^-3），并有碱和抗酸性，易碎性较强，比旋光度为正1.58-1.67。
柠檬矿具有黄色至棕褐色的粗糙外观，比重为4.4-4.8g·cm^-3，折射率为2.26，比旋光度为负1.33至负1.434。
钍离子则具有高抗热和耐腐蚀性能，结晶形状为短直锥形，晶质结构为等边三角柱形和菱形。
其次，对花岗伟晶岩的三种含铀矿物的物理和化学特性进行分析。
辉新矿的物理性质表现为其单斜晶系和结晶类型。
它是一种区域矿物，具有低烟散射性，表面凹凸不平，化学成分以磷酸盐和类铬酸盐为主，具有优良的铀吸附性。
而柠檬矿的结构特性明显不同于辉新矿，它是优质放射性物质的潜在来源，具有质量分数为主的磷钾钙铝三离子和类铬六价离子，由于其物性和特殊的孔隙结构，柠檬矿具有良好的铀吸附性。
最后，钍离子的物理和化学特性表现为其化学组成，具有高密度和良好的耐酸性，体积膨胀很小，结晶栽培温度低，耐磨性好，晶粒乳状是其特征。
综上所述，花岗伟晶岩是世界各地不同地质背景中富集U元素的主要岩石类型，其中包含三种重要的含铀矿物，即辉新矿、柠檬矿和钍离子。
每种矿物都具有独特的物理和化学特性，特别是辉新矿和柠檬矿，它们具有良好的铀吸附性。
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3.1四价铀矿物
四价铀矿物四价铀矿物包括四价铀的简单氧化物，四价铀的复杂氧化物，四价铀的硅酸盐，磷酸盐和钼酸盐，在自然界较为常见且具有工业价值的铀矿物基本上以前三大要素为主。
另外，在磷酸盐中的个别铀矿物如人形石具有一定的工业价值。
（1）、四价铀的简单氧化物
铀的简单氧化物是以UO2为主要成分的铀的氧化物，铀矿物包括晶质铀矿及其变种沥青铀矿和铀黑，其中晶质铀矿和沥青铀矿含U3O8达73-90%，具有重要的工业意义，是目前提炼铀的主要铀矿物原料。
晶质铀矿（uraninite）的晶体化学式为（U4+、U6+、Th、RE、Pb）Ox式中x=2.17-2.70其中x称含氧系数。
沥青铀矿和铀黑与晶质铀矿有基本相同的化学组分和晶体结构，属同一矿物种，但是，沥青铀矿和铀黑在混入物成分、形态、产状及某些物理性质等方面与晶质铀矿有明显的差别，是晶质铀矿的不同变种。
晶质铀矿常见于花岗岩和花岗伟晶岩中，以及岩浆铀矿床、伟晶型铀矿床、高温热液铀矿床和沉积-变质铀矿床中，晶质铀矿主要是高温条件下从溶液中结晶的产物；
沥青铀矿主要产于中、低温热液铀矿床及砂岩型、碳硅泥岩型、煤岩型，沉积铀矿床和后生淋积铀矿床中；铀黑则形成于各种氧化带和胶结带中。
晶质铀矿、沥青铀矿与黑色非放射性矿物及含铀矿物有某些相似，但晶质铀矿，沥青铀矿的析出形态，沥青光泽，密度大和强放射性都是明显的区别标志，此外，可根据晶质铀矿和沥青铀矿易氧化，表面常有表生铀矿物，溶于酸并有铀的微化反应等与含铀的复杂氧化物相区别。
粉末状的铀黑易与铁锰的氢氧化物相混淆，但铀黑具有强放射性。
（2）四价铀的复杂氧化物（铀和钛的复杂氧化物）
铀和钛的复杂氧化物主要是UO2和TiO2所组成的化合物。
矿物有钛铀矿，斜方钛铀矿和铈铀钛铁矿，其中斜方钛铀矿是钛铀矿的同质多象变体，钛铀矿具有非常需要的工业价值，而铈铀钛铁矿的工业价值极为有限，斜方钛铀矿是我国首先发现的新的铀矿物种。
本类矿物与铀的简单氧化物有些类似，两者区别在于：（1）形态不同，常具柱状、板状晶形，并处在变生态（2）表面新鲜，无次生变化，不溶于酸；（3）溶解性不同后者具立方体晶形或呈胶状，结晶质或隐晶质，易风化，表面常具表生铀矿物，能溶于酸。
此外，还可根据Ti的微化反应进行区别。
本类矿物形成于高温条件下，产于酸性和碱性伟晶岩中，以及高温热液脉和变质铀矿床中，亦产于酸性和碱性岩浆岩中，此外，在砂岩中也有产出，在前寒武纪石英卵石砾岩型铀矿床中产有变质成因的钛铀矿所形成的巨型工业铀床。
（3）四价铀的硅酸盐
铀的硅酸盐是以U4+和SiO44-为主要成分的化合物，其矿物种目前只有一种-铀石。
铀石是一工业铀矿物，它在自然界分布较广，是目前提提炼铀的主要矿物原料之一，因此具有极为重要的工业意义。
在自然产生的铀石中，多呈变生态，实验表明，在变生铀石中，除结晶质铀石的残留体和变生程度不等的铀石外，还形成了极其分散的晶质铀矿（或沥青铀矿）和非晶态的SiO2，因此，宏观上纯净的铀石单矿物实际上常是多矿物集合体。
铀石很容易与沥青铀矿相混淆，如肾状的铀石和沥青铀矿，晶体的铀石和呈铀假象的沥青铀矿之间，在形态和物理性质方面都非常相似，因此铀石和沥青铀矿在手标本上很难区别，两者的显著区别在于铀石透明，非均质，反射率偏低，裂纹少；而沥青铀矿不透明，均质，反射率偏高（11—21%），裂纹多，及具同心环带结构。
铀石是分布较广的原生铀矿物，产于中低温热液铀矿床及后生淋积铀矿床中。
在中、低温热液矿床中，铀石可产于花岗岩型，火山岩型，不整合面型等多种热液铀矿床中，与沥青铀矿或与钛铀矿，胶磷矿共生。
铀石常呈薄壳状围绕着沥青铀矿生长或与沥青铀矿及萤石交替沉淀，形成环带，有时呈放射状沿沥青铀矿胶态集合体的表面发育。
后生淋积成因的铀石多见于产出在砂岩型铀矿中，在美国科罗拉多高原砂岩型铀矿床中尤为突出，在该矿床中，它是一种重要的铀矿物，形成于还原环境，与沥青铀矿及低氧化态的钒矿物共生，铀石主要以交代有机物的方式产出，极少数呈浸染状产出。
在我国东胜砂岩型铀矿床中也发现了铀石。
铀石属不稳定的矿物，在热液作用下，铀石容易被交代形成沥青铀矿，甚至形成呈铀石假象的沥青铀矿，因此，铀石仅产出在地质年龄比较年轻的铀矿床中。
早期阶段形成的铀石已经被破坏和改造，它们有的变成了沥青铀矿，而有的可能被其它矿物所交代。
3.2六价铀矿物
六价铀矿物或称铀酰矿物，在自然界分布较广，但数量为数有限，因此一般来说仅仅只有找矿意义，而工业价值较小。
特殊情况下，有个别矿物例外，如产于澳大利亚伊利里蒸发岩中的铀矿床，其中具工业价值的铀矿物是钒钾（钙）铀矿。
六价铀矿物的种类很多，可形成铀酰氢氧化物及各种铀酰的含氧酸盐。
如铀酰磷酸盐、铀酰钒酸盐、铀酰砷酸盐、铀酰碳酸盐、铀酰硫酸盐及铀酰的亚硒酸盐和亚碲酸盐、钼酸盐、铀酰复盐等。
（1）铀酰氢氧化物和重铀酸盐
铀酰氢氧化物和重铀酸盐主要产出在原生铀矿床或铀矿化点氧化带，与原生铀矿物关系密切，具有重要找矿意义。
因而是较为重要的铀酰矿物。
该类铀矿物种目前发现有二十多种，可能还有一些未知的矿物种等待发掘。
本类矿物形成于表生条件下，且多产于热液铀矿床和含铀伟晶岩氧化带，较少见于砂岩型及碳硅泥岩型等后生淋积铀矿床氧化带。
①铀酰氢氧化物只出在矿体中原生铀矿物特别集中的地段，如呈致密块状和致密细脉状的矿体，而当原生铀矿物呈细浸染状时，则很少形成铀酰氢氧化物，它表明铀酰氢氧化物只有在铀浓度很高的介质环境中才能形成。
②铀酰氢氧化物一般呈隐晶质致密块状，沿铀的简单氧化物中的细小裂隙或干裂缝发育，或者呈环带状包围原生铀矿物，或者呈晶质铀矿和沥青铀矿的假象。
常见与铀酰硅酸盐矿物紧密连生。
形成黄褐、黄橙色的细粒多矿物集合体“脂铅铀矿”。
晶体发育较好的铀酰氢氧化物一般都发育在“脂铅铀矿”或铀的简单氧化物内的空洞中，铀酰氢氧化物是晶质铀矿和沥青铀矿原地氧化的产物。
③铀酰氢氧化物发育的地段，一般原生矿石不含或只含少量硫化物，尤其是二硫化物。
在碱性介质中铀的简单氧化物发生氧化和水化，变成水沥青铀矿和各种铀酰氢氧化物。
④在铀酰矿物（表生矿物）发育且显示分带的铀矿床氧化带中，离原生矿最近的是铀酰氢氧化物，向外依次出现铀酰硅酸盐和铀酰磷酸盐。
（2）铀酰硅酸盐
目前已发现的铀酰硅酸盐矿物有15个矿物种，它们在自然界分布很广，具有重要的找矿意义。
本类矿物形成于表生环境条件下，产于各类铀矿床和铀矿化点的氧化带，其形成环境与铀酰氢氧化物相似，形成于碱性环境中，一般是在中性至弱碱性溶液中最有利于它们的形成和保存。
铀酰硅酸盐是含SiO44-的溶液与正在氧化着的原生铀矿物或已形成的铀酰氢氧化物之间的化学反应的产物。
SiO44-可交代铀酰氢氧化物，因此，铀酰硅酸盐也能呈原生铀矿物的假象或者呈环带状包围早已形成的铀酰氢氧化物。
本类矿物的产出有如下几个方面的特征。
①常与铀酰氢氧化物连生，形成细粒的多矿物集合体－“脂铅铀矿”。
以上述产状出现的铀酰硅酸盐多呈隐晶质致密块状，是原生铀矿物的原地氧化产物。
②常见铀酰硅酸盐矿物的分布与原生铀矿物之间有一定的距离（但一般不超过矿体范围之外），它们常在脉石或含矿围岩的裂隙中或空洞是形成针状，放射状的晶体和集合体，以上述方式产出的矿物可称为半原地氧化产物。
③本类矿物的形成，与原生矿石的物质成分有密切的关系。
当原生矿石不含或含少量硫化物时，能够形成由氢氧化物和硅酸盐组成的氧化带，或者几乎完全由硅酸盐组成的氧化带。
随着硫化物的增多，也能形成由硅酸盐和磷酸盐、砷酸盐共同组成的氧化带。
④本类矿物的形成还与氧化带所处的发育阶段有关，在硫化物较多的情况下，早期介质为碱性、中期为酸性，晚期又为碱性。
形成的铀酰矿物对应为：铀酰硅酸盐－矿物溶解－铀酰硅酸盐（少量）。
（3）铀酰磷酸盐
铀酰磷酸盐在自然界分布比较广泛，矿物种类也较多，与原生矿化有一定的成因联系，因此，它具有重要的找矿意义（有33个矿物种和4个变种）。
本类矿物中分布最广的是钙铀云母和准钙铀云母，其次是磷钙铀矿、准钡铀云母、准铜铀云母，其余矿物较为少见。
本类矿物形成于表生条件下，既可以是原生铀矿物的氧化产物―产于原生铀矿床的氧化带；也可以从流经含铀岩石并富集了铀的地下水中析出―产于淋积铀矿床中。
本类矿物形成于酸性介质条件，主要与围岩或矿石中的黄铁矿等硫化物有关。
其发育程度与含硫化物的数量密切相关。
本类矿物从来不是呈原生铀矿物的假象。
（4）铀酰钒酸盐
已发现有12个矿物种和两个变种，是主要的找矿标志，其中的钒钾铀矿和钒钙铀矿有时可作为工业铀矿物进行开采，它是目前仅有的可作为工业铀矿物的铀酰类矿物，如产于澳大利亚伊利里地区的钙结岩型铀矿床，其中的工业铀矿物即为钒钾（钙）铀矿。
本类铀矿主要产在沉积岩形成的氧化带中，它与沉积岩中含V较高有关，在热液铀矿床的氧化带中则很少出现，是原生铀矿物（沥青铀矿、铀石）氧化后，以过溶解迁移而形成的次生铀矿物，多产出在砂岩型铀矿床氧化带及碳硅泥岩型铀矿床和含铀磷块岩氧化带中，在砂岩中它们分布在裂隙面上和胶结物中，或呈被膜状分布在砾石及炭化植物残体的表面，其赋存部位离原生铀矿物一般都不远，向深部逐渐过渡为原生铀矿物。
本类矿物亦产于蒸发作用形成的蒸发岩型铀矿床中。
本类矿物形成的介质环境为中性至弱碱性介质环境。
分布最广的矿物是钒钾铀矿和钒钙铀矿，其它较少见。