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铀矿地球化学研究论文范文

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铀矿地球化学研究论文范文

我国铀矿床分类一直以赋矿围岩为依据,已发现的铀矿类型主要有花岗岩型、火山岩型、碳硅泥岩型和砂岩型,其中花岗岩型和火山岩型铀矿无论是在矿床数量上还是在资源量上都占主导地位。需要指出的是,这种分类没有考虑成矿作用。就相山矿田铀矿床分类,本书沿用火山岩型铀矿术语。

火山岩型铀矿系指其成因和物质来源与火山作用及其产物有密切联系,并且以具有明显的热液蚀变和大多数矿体以脉型产出为主要特征。因而,火山岩型铀矿是一种热液脉型铀矿,在国内外一直是作为热液矿床(Hydrothermal deposit)进行研究的。

世界上目前有二十多个国家发现有火山岩型铀矿床,主要产于环太平洋带、阿尔卑斯-喜马拉雅山带、俄罗斯西伯利亚地台南部(覃慕陶等,2001)。火山岩型铀矿的研究成果表现在对其成因认识的不断深化,岩浆分异热液成矿说曾一度占统治地位,但随着资料的积累和成矿作用研究的深入,人们认识到岩浆分异热液成矿说并不能解释全部火山岩型铀矿床的成因。随后,众多学者根据火山岩型铀矿存在矿岩时差、含矿火山盆地长时间内存在承压水动力系统、成矿溶液的稳定同位素组成等基本地质事实,结合典型火山岩型铀矿的观察和研究,相继提出了浅成低温热液改造成矿说、古脉状承压热水排泄区铀成矿说(李学礼等,2000)、双混合成矿说(Chen Zhaobo,1981)和碱交代作用成矿说(杜乐天,2001)。

国外较系统的研究成果有:.里奇、.霍兰和U.彼得森(1976),他们通过大量的文献调研和野外工作,对北美洲,欧洲、大洋洲和非洲等地的许多热液铀矿床特征进行了总结,以传统地球化学理论为基础,认为包括火山岩型铀矿在内的热液铀矿床中的铀都是通过氧化溶液搬运的,并由六价铀还原成四价铀而沉淀成矿。高温高压条件下的化学动力学实验已对这一认识的普适性提出了质疑。图加林诺夫(1977)以前苏联某火山洼地中的铀矿床为例,从区域地质、矿床地质、矿物学、热液蚀变、矿床形成的物理化学条件等方面进行了剖析和研究,提出了如下基本论点:①成矿溶液是由渗流水沿顺层集水带潜入地下,并可能在陆相火山洼地下部层位与变质水或其他深层水混合而形成的;②火山洼地内水渗流时间长且有滞流性质,溶液成分中可能加入了大量岩浆活动的喷气物质,导致溶液与围岩发生剧烈反应;③复杂的岩性成分以及地层岩石的孔隙度和透水性各不相同,使溶液中富集包括铀在内的多种组分;④含铀溶液运移至减压区时,由于物理化学平衡受到破坏,因而发生成矿作用。需要指出的是,上述基本论点突出的是外生水在火山洼地内对成矿物质的二次迁移,没有揭示火山作用与铀成矿间的本质联系。

我国目前已发现的火山岩型铀矿床有80%左右分布在华南铀成矿省(图)。已探明的火山岩型铀矿储量占我国铀矿总储量的1/4左右,火山岩型铀矿是我国主要铀矿床工业类型之一(覃慕陶等,2001)。

我国火山岩型铀矿近年来较系统的研究成果有:覃慕陶等(2001)以地质力学理论为指导,以地质构造环境为基础,对南岭地区花岗岩型和火山岩型铀矿开展了“构造-岩浆-成矿”三位一体的综合研究,探讨了成矿的地球化学过程、成矿机制,并指出花岗岩型铀矿主要是热液作用成矿,火山岩型铀矿以成岩作用成矿为主。杜乐天(2001)在对我国典型热液铀矿床实例解剖的基础上,进而将中国热液铀矿床与俄罗斯、美国、巴西、南非、澳大利亚、法国等国家的同类矿床进行了对比,总结了中国热液铀矿基本成矿规律和一般热液成矿学,对以往热液铀矿的有关成矿理论提出了独特的见解,认为中国乃至全球包括火山岩型铀矿在内的热液铀矿是碱交代作用形成的,形成矿床的热液来自幔汁(HACONS)。

图 中国铀成矿省、火山岩及火山岩型铀矿床分布示意图

矿床的形成,一般都经历了由矿源、流体运输到矿石沉淀聚集的过程(翟裕生,1996),铀成矿作用也不例外。火山岩型铀矿以往的研究多以成矿过程中的“聚”为重要对象,至于“源”何在?一直说不清楚,事实上,火山岩型铀矿床研究争论的焦点就是矿质、热液的来源。此外,成矿流体的演化、矿质的沉淀等,也见解不一。

综述火山岩型铀矿的研究,主要是以传统地球化学理论为基础,围绕已经形成的矿床客观实体开展成矿地质背景、矿床特征、控矿因素、成矿规律等研究,属包括假说推断、唯空间定位、缺少系统演化及动力学过程分析的唯象学研究方法,将观察所得到的经验事实和大量的分析测试数据进行总结、归纳和演绎,并形成唯象理论(Phenomenologfy)。审视目前国内外的地学研究大多还是在形成唯象理论的层次上,许多研究成果仅是较前人观察的地质事实及分析测试数据有所补充或更新,然而在基础理论和方法论上缺乏创新,基本上只是在同一水平上多次重复,本质上还是徘徊于必然王国之中(於崇文,2003)。正因为如此,火山岩型铀矿研究仍然有许多问题说法不一。可见,火山岩型铀矿研究在基础理论和方法论上仍处于探索的阶段。

20世纪80年代以来,南京大学地球科学系、核工业290研究所、核工业北京铀矿地 质研究院等单位在这一地区开展了广泛的研究工作,并从区域上系统总结了产铀花岗岩的 地球化学特征(张祖还等,1991)。然而,上述研究大多侧重于大范围的区域性工作,或 是对产铀花岗岩铀矿化特征方面的研究,而很少针对某一具体的产铀岩体展开更加深入细 致的研究工作,因而对产铀岩体岩石地球化学特征及其成因方面的研究还比较薄弱。为 此,选择了南岭东段最为重要的产铀岩体——贵东复式岩体(图7-3)中的笋洞岩体, 开展了较为详细的年代学、微量元素和同位素地球化学研究工作,以便深入了解该产铀岩 体的岩石地球化学特征,查明花岗岩的物质来源及其形成的地球动力学背景。

贵东岩体位于南岭东段粤北地区,区域上属于南岭地区三条东西向岩浆岩带之一的花 山-大东山-贵东岩浆岩带的重要组成部分,是一个由沙溪岩体、鲁溪岩体、下庄岩体、 笋洞岩体、龟尾山岩体和帽峰岩体等组成的早中生代—晚中生代复式岩体(图7-3),出 露面积达1500km2。该岩体侵入的围岩在东北侧和东侧为寒武-奥陶系浅变质砂岩、板岩 及含炭板岩;在南侧主要为泥盆-石炭系砂岩、碳酸盐岩。接触带附近的围岩均有不同程 度的接触变质作用。笋洞岩体是贵东复式岩体的一个重要组成部分,出露面积约90km2。 主要由中粒,次为中粗粒黑云母花岗岩组成,局部见有中粗粒似斑状花岗岩。岩体范围内 NWW、NNE和NEE向基性岩脉十分发育(图7-4)。花岗岩呈花岗结构或似斑状结构, 组成矿物主要为钾长石、斜长石、石英、黑云母和白云母。以往研究认为,贵东复式岩体 属中-晚侏罗世岩浆活动产物(金景福,1984;王学成,1986;胡瑞忠等,1988)。但近 期高精度的单颗粒锆石U-Pb定年结果表明,贵东复式岩体是早中生代—晚中生代多次 岩浆活动产物(孙涛等,2003)。

1.形成时代

笋洞岩体以往尚未有人进行过年代学研究。为获得可靠的测年数据,从该岩体中335矿床KD-17坑道以西500m处,选择了新鲜的中粒似斑状黑云母花岗岩全岩样品,由天 津地质矿产研究所同位素实验室李惠民研究员采用当前比较可信的单颗粒锆石U -Pb同 位素稀释法测定岩体的形成时代,分析结果见表7-6。

图7-3 贵东复式岩体地质图

图7-4 粤北贵东复式岩体中笋洞岩体地质略图(a)研究区位置示意图;(b)贵东岩体简图;(c)贵东复式岩体东部花岗岩及基性岩脉分布图

由表7-6所示,笋洞岩体中锆石的U-Pb表面年龄表现出不同的变化特征:序号1 和2锆石为长柱状透明自形晶,代表岩浆结晶锆石。它们(尤其是序号2)的三组表面年 龄相当一致,反映锆石自形成以来,对放射成因铅保持了封闭。考虑到238U和235U的半衰 期及其丰度存在差异,锆石中放射成因207Pb的丰度比放射成因206Pb的丰度约低20倍,使 前者的测量精度较差,导致207Pb/235U和207Pb/206Pb年龄值往往不能反映岩体形成的真实年龄。这表明,对于放射成因组分积累较少的年轻锆石来说,206Pb/238U年龄比207Pb/235U 和207Pb/206Pb年龄更能反映锆石的结晶时间(Composton,1992)。因此,序号1和2的206Pb/238U年龄的加权平均值(±)Ma应代表锆石结晶年龄。序号3和4锆石颗 粒的表面年龄偏高,206Pb/238U年龄为223~289Ma,207Pb/235U年龄为236~318Ma,207Pb/206Pb 年龄为361~539Ma。它们为短柱状晶体,因此,表面年龄值的偏高可能同这两颗锆石内 部含有少量继承锆石核有关。本文取(±)Ma代表笋洞岩体的形成时代(图 7-5)。

表7-6 笋洞岩体锆石U-Pb同位素分析结果

注:206Pb/204Pb已对实验空白(Pb=0÷050ng,U=)及稀释剂作了校正,其他比值中的铅同位素均为放 射成因同位素,括号内的数字为2σ绝对误差,(2)表示±(2σ)。

图7-5 笋洞岩体锆石U-Pb谐和图

利用激光探针ICPMS对贵东复式岩体中其他岩体所进行的系统单颗粒锆石U-Pb同 位素定年表明(徐夕生等,2003),贵东岩体是早中生代—晚中生代多次岩浆侵入形成的 复式杂岩体,其中鲁溪岩体((239±5)Ma)、下庄岩体((±)Ma)是早中生 代花岗岩;隘子岩体((±)Ma)、司前岩体((151±11)Ma)是晚中生代花 岗岩。鲁溪岩体中的锆石颗粒,除一个样品(S013-54)表现为410~500Ma外,其余锆 石颗粒可分为年龄较老和较年轻(图7-6(a)(b))两组,但两组锆石在形貌上没有明 显的区别。下庄岩体的15颗锆石样品中,有2颗锆石表现为元古代的年龄(即S013-88 和S013-100的207Pb/206Pb年龄分别为1275Ma和2137Ma),有2颗锆石表现为古生代的年 龄(即S013-87和S013-112的206Pb/238U年龄分别为427Ma和458Ma),这4颗锆石具 较复杂的内部结构或浑圆状核心(图7-6(c),(d)),表明它们是残留锆石或继承锆 石;其余11颗锆石样品的年龄较为一致。下庄岩体中1275~2137Ma残留锆石(图7-6(d))的发现,表明贵东花岗岩杂岩体的物质来源与华南元古宙陆壳基底有关(Xu Xish- eng et al.,2003)。详细的单颗粒锆石U-Pb同位素定年为研究贵东岩体的形成演化与构 造作用、成矿作用的关系提供了重要的依据。

图7-6 贵东复式岩体中代表性锆石颗粒背散射电子图像

2.主量元素特征

笋洞岩体的主量元素组成具有如下特征(表7-7):(1)SiO2含量高,为%~ %(平均为%);(2)碱含量较高,K2O+Na2O=%~%(平均为 %);钾大于钠,K2O/Na2O=~(平均为);(3)铝饱和指数(A/CNK) 高,样品的A/CNK值基本上都大于(~,平均为,表7-7),属强过 铝花岗岩范畴;在ACF图中,数据点都位于斜长石-堇青石-黑云母组合范围内,相似 于S形花岗岩(图7-8)。在A/CNK-NK/A图解上,数据点都位于亚碱性过铝质区域内(图7-7(b));(4)在Frost et al.(2001)提出的SiO2-TFeO/(TFeO+MgO)(图7-7(c))和SiO2-(K2O+Na2O-CaO)(图7-7(d))图上,分别落在镁质花岗岩和碱钙 质花岗岩区,与过铝质淡花岗岩的分布区域一致;(5)CIPW标准矿物成分计算表明,所有 样品均出现刚玉分子,C值都大于1(%~%,表7-7),碱性长石含量高(Or+Ab=%~%),钙长石含量低(An=%~%);(6)FeO/(FeO+ MgO)比值较低,低于(~,平均为),与过铝质花岗岩的特征(<,肖庆辉等,2002)完全一致。

表7-7 笋洞岩体的主量元素(ωt%)、微量元素和稀土元素(10-6)分析结果

续表

注:LOI为烧失量;Total为总量;TFeO=FeO+×Fe2O3。

3.微量元素特征

笋洞岩体富集不相容元素Rb,Th和稀土元素Ce,Sm,Y,明显亏损Ba,Sr,P,Ti 和轻微亏损Nb,Ta,“峰” 和“谷” 区别明显(图7-8),属于典型的低Ba-Sr花岗岩, 相似于南岭东段强过铝花岗岩(孙涛等,2003)。Nb,Ta,Ti的亏损反映岩浆源区主要由 地壳物质组成,P的亏损可能同磷灰石的分离结晶作用有关。由表7-7可见,笋洞岩体 的Nb/Ta比值较低(~,平均为)。这表明,岩浆作用过程中Nb和Ta发生 过较明显的分馏,Nb趋向亏损而Ta相对富集。笋洞岩体的铀含量((~)× 10-6,平均为×10-6)比中国东部上地壳的平均值(×10-6,高山等,1999)高 5~12倍,从而可为区域内铀矿化的富集提供丰富的铀源。它的Rb/Sr比值(~, 平均为)和Rb/Nb=~(平均为)都明显高于中国东部(分别为 和,高山等,1999)和全球(分别为和,Taylor et al.,1985)上地壳的平均 值。这些特征表明,笋洞岩体源自成熟度较高的陆壳物质。

图7-7 笋洞岩体的主要元素图解

4.稀土元素特征

由表7-7可知,笋洞岩体的稀土总量为(~)×10-6(平均为× 10-6),它稍低于火成岩的平均含量(290×10-6);LREE/HREE=~(平均为 ),(La/Yb)N=~(平均为),表明轻稀土相对富集,轻、重稀土之 间的分馏相对明显,配分曲线略呈右倾型(图7-9);(La/Sm)N值较高(~), 反映轻稀土的分馏相对明显;(Gd/Yb)N值较低(~),反映重稀土的分馏不明 显;Eu亏损明显,δEu =~(平均为)。

5.同位素特征

(1)氧同位素:如表7-8所示,笋洞岩体具有高的全岩δ18O值(‰~‰, 平均为‰),反映其源区是由富18O的地壳物质组成。但应当指出,全岩δ18O值的变 化已远远超出分析误差允许的范围(约‰)以及由岩浆结晶分异作用产生的δ18O值 变化范围(<1‰~2‰,Muehlenbach et al.,1982),因而上述δ18O值的明显变化或者 反映岩体曾受到流体的作用,或者归因于岩体的源区具有不均一的氧同位素组成,本文认 为后一种可能性较大(讨论见Nd-Sr同位素部分)。

图7-8 笋洞岩体的微量元素蛛网图解(标准化所用MORB数据据Pearce,1983)

图7-9 笋洞岩体的稀土元素球粒陨石标准化曲线(标准化所用球粒陨石数据,Taylor et al.,1985)

表7-8 笋洞岩体的Nd-Sr同位素组成

注:Nd模式年龄采用二阶段模式进行计算,计算公式:

南岭东段中-新生代盆-山动力学及其铀成矿作用

(2)Nd-Sr同位素:笋洞岩体的εNd(t)值低,为~(平均为);(87Sr/86Sr)i值高,为~。在εNd(t)-t图上,数据点位于南岭地区前寒武 纪地壳Sm-Nd同位素演化区域内(图7-10(a));在εNd(t)-(87Sr/86Sr)i图上,数据 点都位于右下方第四象限内,与华南壳源型花岗岩(沈渭洲等,1999)的分布范围一致(图7-10(b));采用两阶段模式(陈江峰等,1999)计算的Nd模式年龄为1762~ 1933Ma(平均为1843Ma)。这些特征表明,笋洞岩体属壳源型花岗岩范畴,是由古-中 元古代地壳组分经部分熔融形成的。

除了上述已指出的、笋洞岩体具有大的全岩δ18O值变化外,它的Nd,Sr同位素组成 同样变化明显:εNd(t)值的变化达ε单位,(87Sr/86Sr)i值的变化达,都已远 远超出分析误差允许的范围(εNd为ε单位,87Sr/86Sr为)。同一岩体中Nd,Sr 同位素组成显著变化的例子已不鲜见(陈江峰等,1992;DePaolo,1981;Michard-Vitrac et al.,1980;Juteau et al.,1984;Halliday,1984;Deniel et al.,1987;Krogstad et al.; 1996),并对此已提出不同的模式进行解释,如同化-分离结晶模式(DePaolo,1981; Halliday,1984)、壳-幔混合模式(Michard-Vitrac et al.,1980;陈江峰等,1992)、流 体作用模式(Juteau et al.,1984)和同位素初始不均一模式(Deniel et al.,1987;Krogs- tad et al.;1996)等。鉴于在εNd(t)-(87Sr/86Sr)i图上,笋洞岩体的数据点呈明显的水平 方向展布,十分类似于喜马拉雅地区Manaslu淡色花岗岩(图7-10(b)),因此,笋洞 岩体Nd,Sr,O同位素组成的明显变化很可能象Manaslu花岗岩(εNd(t)=~ ,(87Sr/86Sr)i=~,δ18O=‰~‰,Deniel et al.,1987) 那样,是由源区同位素组成的初始不均一性造成的。因为当这种具有不均一同位素组成的 源区发生低程度部分熔融时,岩浆作用(包括熔融和对流混合等)并没有使这种不均一 消失,而是继承了源区同位素组成的不均一性(Deniel et al.,1987;Krogstad et al., 1996)。

图7-10 笋洞岩体的εNd(t)-t和εNd(t)-(87Sr/86Sr)i图

(3)Pb同位素:表7-9列出了笋洞岩体钾长石的铅同位素组成。由于钾长石不含铀 或铀含量极低,故测定的铅同位素组成即可代表岩体形成时的初始同位素组成。与上述 Nd,Sr,O同位素组成不同的是,笋洞岩体的铅同位素组成相当均一,206Pb/204Pb=~ ,207Pb/204Pb=~,208Pb/204Pb=~。在铅构造模式图上, 数据点分布于造山带演化线上方(图7-11),相似于华南壳源型花岗岩(沈渭洲等, 1992;朱炳泉,1998),表明笋洞岩体的源区具有相对均一的铅同位素组成。

表7-9 笋洞岩体的Pb同位素组成

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原子能出版社暂无官网。

中国原子能出版社是中央一级专业出版社,成立于1973年,前身是1959年成立的中国科学院原子核科学委员会编辑委员会。隶属于中国核工业集团公司下属的中国核科技与信息研究院,它的任务是编辑出版核领域的各类科学技术图书、期刊、教材以及其他相关领域的各类书籍和辞书。

出版社职位有图书编辑;电脑录入、排版;美术设计;电脑动画设计 ;设计、制作、代理、发布广告等(未取得行政许可的项目除外)

许可经营项目:出版核科学与核工程技术领域内有关基础理论、应用理论与工程技术方面的图书、教材;出版核工业教育、科技及宣传方面的音像制品;出版、发行《中国核电》杂志;利用自有《中国核电》杂志发布广告(广告经营许可证有效期至2013年12月31日)。

出版核科技图书涉及的专业有:核物理、等离子体物理与受控核聚变、高能物理、核反应堆、核动力工程、核电子学、加速器、离子源技术、放射化学、辐射化学、核化工、核燃料、放射性废物处理与处置、铀同位素分离、铀矿地质、铀矿冶、核仪器仪表、核武器、辐射防护、放射医学,核医学、核农学、同位素生产与应用等。

近年来,中国原子能出版社与美国、俄罗斯、英国、法国、德国、国际原子能机构(IAEA)等国家和机构进行了出版合作。

参考资料:百度百科-中国原子能出版社

铀尾矿相关毕业论文

铀矿渣含有天然放射性元素。关于它的比放射性标准,国际上尚未作统一规定。中华人民共和国《放射防护规定》第三十一条规定:“比放射性大于1×10居里/公斤者,应按放射性废物处理。”迄今采用的处理含铀尾矿渣的方法是堆放弃置,或者回填矿井。有些国家正在研究根本解决的方法。例如在水冶加工方面,提出地下浸出和就地堆浸技术,只把浸出液送往水冶厂提取金属铀。此外,还研究尾矿渣的固结和造粒技术;利用各种化学药品和植被使尾矿坝层稳定。受放射性沾污器物的处置对于沾有人工或天然放射性核素的各种器物,就其比放射性的强弱分为高水平和中、低水平两类;就其性质则区别为可燃性和非燃烧性两种。这类固体废物的主要的处理和处置方法是:去污受放射性沾污的设备、器皿、仪器等,如果使用适当的洗涤剂、络合剂或其他溶液在一定部位擦拭或浸渍去污,大部分放射性物质可被清洗下来。这种处理,虽然又产生了需要处理的放射性废液等,但若操作得当,体积可能缩小,经过去污的器物还能继续使用。另外,采用电解和喷镀方法也可消除某些被沾污表面的放射性。压缩将可压缩的放射性固体废物装进金属或非金属容器并用压缩机紧压。体积可显著缩小,废纸、破硬纸壳等可缩小到1/3至1/7。玻璃器皿先行破碎,金属物件则先行切割,然后装进容器压缩,也可以缩小体积,便于运输和贮存。焚烧可燃性固体废物如纸、 布、 塑料、木制品等,经过焚烧,体积一般能缩小到1/10至1/15,最高可达1/40。焚烧要在焚烧炉内进行。焚烧炉要防腐蚀,并要有完善的废气处理系统,以收集逸出的带有放射性的微粒、挥发性气溶胶和可溶性物质。焚烧后,放射性物质绝大部分聚积在灰烬中,残余灰分和余烬要妥加管理以防被风吹散。已收集的灰烬一般装入密封的金属容器,或掺入水泥、沥青和玻璃等介质中。焚烧法由于控制放射性污染面的要求很高,费用很大,实际应用受到一定限制。埋藏选择埋藏地点的原则是:对环境的影响在容许范围以内;能经常监督;该地区不得进行生产活动;埋藏在地沟或槽穴内能用土壤或混凝土覆盖等。场地的地质条件须符合:①埋藏处没有地表水;②埋藏地的地下水不通往地表水;③预先测得放射性在土壤内的滞留时间为数百年,其水文系统简单并有可靠的预定滞留期;④埋藏地应高于最高地下水位数米。有些国家认为天然盐层比较适宜作为这种废物的贮存库。理由是盐层的吸湿性良好,对容器的腐蚀性较小,易于开挖,时间久了,有可能形成密封的整体,对长期贮存更为安全。德意志联邦共和国正在一座废弃的阿瑟盐矿进行试验,美国国立橡树岭实验室(ORNL)提出了理想的盐穴贮藏库的模型。海洋处置近海国家采用桶装废物掷进深水区和大陆架以外海域的海洋处置法。要求盛装容器具有足够的下沉重量,能经受住海底的碰撞,能抵御深水区的高压作用,并能防止腐蚀和减少放射性的浸出量。经过实践认为,处置区必须远离海岸、潮汐活动区和水产养殖场。此法对公海会造成潜在危害,国际上颇有争议。放射性废液转化成的固体废物的处置放射性废液浓缩产物经过固化处理而转化成的放射性固体废物,一些国家倾向于采取埋藏的办法处置,认为这样能保证安全。依照所含放射性强度的自发热情况,低水平废物可直接埋在地沟内。中等水平的则埋藏在地下垂直的混凝土管或钢管内。高水平固体废物每立方米的自发热量可达430千卡/小时以上,必须用多重屏障体系:第一层屏障是把废物转变成为一种惰性的、不溶的固化体,第二层屏障是将固化体放在稳定的、不渗透的容器中;第三层屏障是选择在有利的地质条件下埋藏。最终处置放射性固体废物管理的根本问题是最终处置。目前在探讨中的高水平放射性废物的最终处置方法有:将重要的放射性核素如(铯、(锶、(氪和(碘等置于反应堆中照射,使之转变成尽快衰变的短寿命核素或转变成稳定性核素;利用远程火箭将放射性物质运载到地球引力以外的太空中去;或是置于南极冰上,利用其释放的热能溶化冰块形成一井穴而将废物封锢等。这些设想,涉及国际条约,并且有技术和经济上的困难,近期内难于实现。放射性固体废物的回收利用对于铀矿石和废矿渣,主要是提高铀、镭等资源的回收率和回收提炼过程中所使用的化学药品等。至于大量裂变产物和一些超铀元素的回收必须先把它们从废液或灰烬的浸出液中分离,然后根据核素的性质和丰度分别或统一纯化,作为能源辐照源或其他热源、光源等使用,也可考虑把高水平的放射性固体废物制成固体辐射源,用于工业、农业及卫生方面。

西南地区不同类型矿产开发过程中形成的大量尾矿、煤矸石、废石、废土等固体废弃物、矿山废水和废气排放,是造成矿山地质环境污染、矿山地质灾害和矿山资源破坏的主要因素,如能将这些废弃物加以综合利用,变废为宝,是恢复治理矿山地质环境的重要措施。

(一)矿山尾矿的综合利用

矿山尾矿是选矿加工过程中排放的固体废渣,储存在矿山尾矿库中。西南地区截至2002年,累计堆存尾矿量已超过6×104t,主要分布在大型国有矿山,中、小型矿山一般未建尾矿库,直接排入山谷、河湖和洼地,污染环境,压占大片土地资源。尾矿中含有丰富的有用元素可综合利用,有的元素价值甚至超过了主要元素,如四川省丹巴县杨柳坪镍矿,尾矿中含有大量的铂和钯可综合利用,其价值远超过镍金属,现在杨柳坪镍矿已改名为铂镍矿;四川攀枝花钒钛磁铁矿伴生的钪,其价值亦超过其他有价元素的总和。价值很高的伴生组分选矿时往往未得到回收而进入尾矿,因此尾矿的综合利用潜力极大,可作为资源进行二次开发,同时亦可减少矿山环境污染和土地资源破坏。

国外尾矿综合利用较好的美国,在明尼苏达州铁矿山建立了一个年处理百万吨的尾矿选矿厂,年回收铁精矿20×104t,精矿品位达60%;美国用浸溶法提取铜矿山废渣,每年回收铜在20×104t以上。南非利用老尾矿建成日处理4000t尾矿的选厂,专门提取金和铀(任永云,1980)。

西南地区尾矿堆积最多的典型矿山有云南个旧锡矿区和四川攀枝花钒钛磁铁矿区,前者已堆存13000×104t尾矿,后者堆存有11000×104t尾矿,两者都有极高的综合利用价值,矿区已采取措施开发利用。

1.云南个旧锡矿山尾矿综合利用

云南个旧是我国锡都,锡业公司始建于1883年,是我国老工业基地,锡产量约占全国的三分之一,占世界的10%,年选矿石量430余万t,选矿平均回收率锡、铜。矿石中伴生的有用组分铅、锌、铋、钨、钼、铁等,都进入尾矿。个旧锡矿有大小选矿厂28个,堆存尾矿量13000×104t。主要选厂尾矿化学成分见表6-7。其中前5位金属元素Sn,Pb,Cu,Zn,Fe的平均含量(算术平均法)分别为,,,,,都达到了可供综合利用的程度(丁其光等,1995),而且资源量相当可观,锡金属量达20×104t,相当于4个大型锡矿床的规模;铜金属量达×104t,铅金属量169×104t,锌金属量×104t,铁金属量2522×104t。

表6-7 个旧锡矿主要选厂尾矿化学成分 单位:%

1983年云南个旧锡矿的尾矿综合利用问题受到国家重视,被列入国家科技攻关项目。1984年研究成果通过国家科委鉴定验收。尾矿综合开发利用取得了较好指标:黄茅山尾矿,含~,经二次选矿回收产品含Sn2%~,选矿回收率~;古山尾矿含~,经二次选矿回收产品含Sn2%~,选矿回收率为~。选矿成本~元/t,取得了较好的效益。在此基础上,逐步开展了尾矿工业生产。

2.四川攀枝花钒钛磁铁矿尾矿综合利用

四川攀枝花是我国重要钢铁基地,所开采的钒钛磁铁矿石铁保有储量约占全国铁矿储量的,占西南地区的52%,占四川省的74%;钒储量占全国总储量的;钛储量占全国储量的,是我国第二大铁矿山。年产矿石1350×104t,为露天开采。矿石中除上述3种元素外,还伴生有钪、铬、镓、钴、镍、铜、硫、磷、锰、硒、碲、铂族元素等多种有价元素,其含量均达工业综合利用的要求,但目前这些成分均未回收而进入了尾矿中。

攀枝花钒铁磁铁矿的尾矿都堆存在马家田尾矿库中,堆存量约11000×104t,是西南地区最大的尾矿库。尾矿的化学成分见表6-8。

根据目前的选矿技术条件,马家田尾矿库尾砂中的钛可以被二次选矿利用。特别是尾矿库标高1188m以下约5841×104t,属早期选铁尾矿,是选钛的宝贵资源。如按表6-8中TiO2含量为计算,5841×104t尾矿中含TiO2约有540×104t,按26%的回收率计,可回收×104t,折合品位的钛精矿约300×104t,相当于现在攀枝花选钛厂12年的产量。而1188m标高以上还有5000×104t以上的尾矿,也有回收价值(丁其光等,1995),表明该尾矿库中钛资源量是相当可观的。这些尾矿的综合利用,既可解决国家资源急需,又可缓解矿山地质环境问题。

表6-8 马家田尾矿库堆存尾矿化学成分 单位:%

(二)矿山煤矸石、废渣、废水综合利用

1.煤矸石综合利用

西南地区采煤过程中形成的煤矸石堆存量约90000×104t,在矿坑附近堆积成山,占压大量土地面积,暴雨季节易形成滑坡、泥石流地质灾害,污染矿山周边河湖水系。但煤矸石又是重要的资源,可综合利用。主要利用措施如下:

1)直接用于建筑、交通工程填方、垫路基等;

2)用于充填采空塌陷区或沟谷,进行土地复垦和改造地形;

3)用来制造建筑材料,如:制矸石砖、生产水泥或水泥混合材料;

4)用作矸石电厂发电燃料。

从西南地区情况来看,由于近几年建筑、交通工程发展较快,尤其煤矿山附近公路建设,利用大量煤矸石用于路基铺垫。但煤矸石制作建材,如生产矸石砖、水泥、矸石发电等深化利用,发展较为缓慢,仅部分矿山企业综合利用效果较好,如:四川峨眉市龙池镇八益煤矿年产煤15×104t,年产煤矸石和尾矿粉共8×104t,矿山因交通方便,专门修建了砖厂,利用煤矸石和尾矿粉生产建筑用砖,年利用量达6×104t,综合利用率达75%,大大缓解了环境压力。贵州省盘江煤电集团、水矿集团所属大、中型矿山利用煤矸石发电,解决了60%的自身动力用电。利用煤矸石生产页岩砖、充填采空区,年消耗矸石量40×104t,产生了很好的经济效益。利用矿山周围沟谷堆放煤矸石,沟谷填满后覆土复耕、植树,还田于民,改善了工农关系,创造了一定社会效益。此外,以天然煤矸石为原料,通过酸溶一步法将煤矸石中的氧化铝溶解出来,并通过试验,确定溶出量最高时的工艺条件,再经过盐基度的调整(70%左右),形成碱式聚合氯化物,该聚合物具有很好的絮凝作用,从而成为一种新型高效净化剂(刘红艳等,2004)。可用于工业用水和污水的净化作用,具有广阔的应用前景。入选全国首批6个循环经济试点城市的重庆市,为发展循环经济,使煤矸石变废为宝,目前全市已批准投资30亿元,修建7个煤矸石综合利用发电厂,总装机容量58×104kW,并逐步形成产业链。

重庆最大的动力煤生产基地——松藻煤电公司,煤炭年产400×104t,煤矸石年排放量100×104t。现已堆积成的6座煤矸石山,既占用土地又污染环境。为使煤矸石变废为宝,松藻煤电公司将投资13亿元建起西南最大的环保发电厂——重庆松藻煤电公司安稳煤矸石火力发电厂。这座装机容量为30×104kW的煤矸石火力发电厂,采用废弃的煤矸石为燃料,每年可吃掉150×104t煤矸石,年发电量可达16×108kW·h。

合川市三汇镇煤炭资源丰富,年产煤炭150×104t,每年同样产生大量废弃煤矸石。为此,他们引进新技术,投资亿元建成×104kW的煤矸石发电厂,用煤矸石发电,变废为宝。而用煤矸石发电,每年又可产生30多万吨粉煤灰。于是电厂和富丰水泥集团联手,通过技术改造,建成一条利用粉煤灰生产水泥的生产线。据悉,富丰水泥集团还计划投入8000万元,拟建一座×104kW的热发电厂,利用余热发电,以消除水泥生产中产生的余热对环境的不良影响。

2.煤灰渣的综合利用

西南地区能源矿山大量堆存的煤灰渣是一种重要矿产资源,应加强综合利用,减少环境污染,其主要成分是SiO2,约占50%;其次是Al2O3和Fe2O3,占40%左右;其余为CaO,MgO,SO3及其他稀有分散元素。国外对煤灰的综合利用非常重视,综合利用率最高为英国,达70%,西德为65%~70%、法国50%、日本52%、美国50%左右。我国排灰量居世界前列,但利用率仅20%~30%。

美国根据他们国家煤灰渣中普遍含有1%的钛、15%的铝、~15%的铁等特点,从中提炼铝和铁;并从煤的飞灰中提取锗、镓、铀、硒等稀有分散元素。我国用磁选法从含铁10%以上的煤灰中试验提取的铁精粉,品位达到48%~50%,所炼生铁完全合格;从含铝高含铁低的煤灰渣中生产了聚合铝、氯化铝的硫酸铝等产品。

提炼了金属铝、铁和稀有分散元素后的煤灰渣可供制作煤灰水泥,这种水泥的吃灰量大、成本低、工艺简单,而且具有抗渗性能好、后期强度高、抗拉强度高、水化热低等特点。高442m的美国芝加哥新西尔斯塔状楼,从墙体、楼板到防火设施等全部构件都用煤灰水泥制成。

煤灰渣内含有铝硅酸盐玻璃质,还大量用来制造人工轻质骨料,以代替卵石和黄沙。英国来特格公司用煤灰渣原料建设了一座年产13×104t人工轻质骨料厂,效益很好。国外利用煤灰制造人工轻质骨料发展很快,已成为建材工业中的一支劲旅。

煤灰渣还可以直接掺入混凝土。美国建筑业通常每立方米掺入煤灰渣,可以节约20%的水泥和10%的沙子,如美国芝加哥高200m的市政大楼就是用掺煤灰混凝土建成的(王在霞,1980)。由于煤灰的传热系数比很小,是理想的绝热材料,可以制成各种保温混凝土。

煤灰渣还可直接用于筑路,用其作柏油路的底基层或路基,其特点是防冻、防翻浆和龟裂,并且防水性能良好。据统计,美国四车道的公路每千米用煤灰渣作路基耗量100t,用量很大。

煤灰经过加工处理后,制成的农业肥料,用于盐碱地可以改良土壤;用于沙土地可以保水防渗;用于粘土地可以疏松土壤。由于煤灰有孔隙,透气性好有利微生物活动分解。煤灰中含有多种微量元素,可促进植物的生长。

煤灰渣的用途范围正日益扩大,如试制绝缘纤维材料;利用其作充填塑料、油漆、喷料、橡胶化合物、防火剂等理想配料;从煤灰中还可以提取合成润滑油等。

四川主要煤矿可采煤层煤灰样的分析结果显示,煤灰成分较前述美国煤灰成分为优。例如晚三叠世须家河煤系的煤层,煤灰中的铝含煤特别高,一般在20%~30%之间;含铁大多低于10%;含钛高于1%,广旺煤矿为1%~3%,白腊坪煤矿1%~;含锗量较高者如永荣西山、安富等井田为50×10-6以上(工业品位为20×10-6);雅安的天全、芦山、宝兴等地的大炭、粗糠炭的煤灰中锗可富集到100×10-6左右;涪陵高子湾井田煤灰中的铀为302×10-6~800×10-6。晚二叠世龙潭煤系的煤层灰分含铁较高,一般为20%~30%;含铝相对较低,一般为10%~20%,但底部煤层含铝量有增多的趋势,如鱼田堡煤矿的K1煤层铝含量高达25%~35%,比上部煤层高出10%以上;其他如钛、锗、镓、铀等的含量在有的矿区相当富集,打通煤矿8号煤层钛的含量为~,华云山高顶山二号井田为,李子垭煤矿为~,南桐二井煤灰中锗可富集到70×10-6~120×10-6,江油松木咀除锗含量较高外铀含量达455×10-6,叙永古宋区K1煤层的铀为117×10-6~378×10-6;此外,镓的含量是随铝含量增高而增高,当铝在25%左右时,镓的含量大多在40×10-6左右(工业品位30×10-6)。

四川省煤灰中铝的含量普遍在20%左右,这是提炼铝的重要资源。如果能把大量煤灰利用起来,按每年回收100×104t煤灰提取20%的铝计,同时将富集的锗、铀、镓、钛等提出,再将煤灰渣制作为水泥或人工轻质骨料等,这项收入是相当可观的。

此外,利用含铝高的煤灰或煤矸石提取聚合铝,氯化铝已在辽宁南票矿务局大规模生产。四川省须家河煤系夹矸或煤灰渣含铝高,重庆市涂山煤矿小型试验所提取的聚合铝在处理污水时具有用量少(10 t水用 kg)、效果好、速度快等优点。

为能使大量煤灰渣和煤矸石变害为利,物尽其用,国外对煤灰等的研究和利用极为重视,许多国家设有灰渣研究的专门机构,例如日本已批准从煤炭开发基金中拨款用于研究煤灰渣的利用技术。美国政府认为,由于煤灰渣综合利用的前景日渐扩大,因此,已不再把灰渣视为废物,而当成一项自然资源予以充分利用。美国内政部主编的矿物年鉴已将煤灰渣作为第6种固体矿物,列入国家统计。美国还成立了“国家煤灰协会”,并出版《煤灰利用》学术刊物,西德有些电厂,已经不设灰场,煤灰已作为商品外售。罗马尼亚《科研发展纲要》,已将煤灰利用列入国家立项的研究课题,在政府有关部门领导下有计划地开展研究工作。

我国煤灰利用的研究尚未全面展开,建议有关部门把煤灰综合利用列入日程。目前排灰量逐年增大,再不积极统筹安排,化害为利,负担将更加沉重。资源的再利用问题已是十分紧迫。

3.加强对与煤共生矿产的综合利用

西南地区煤矿普遍共生有硫铁矿和粘土岩,其数量相当大,是重要的矿产资源。但采煤过程中,作为废渣堆存矿山,造成环境地质问题,应加强综合利用,变废为宝。

重庆市天府煤田与煤共生的硫铁矿层长8000m,垂深500m,厚160m,分布面积,平均含硫,初步估算资源量(333+334)为1177×104t,为煤系沉积的大型硫铁矿床,有较大的综合利用价值。

广泛分布于川南和川东的晚二叠世龙潭煤系,含有3~5层可采煤层。在龙潭煤系的底部,普遍发育一层硫铁矿粘土岩,除硫一般都达到了工业开采的品位外,粘土岩亦为质量比较优良的硬质或软质耐火粘土。仅川南宜宾专区的珙县、兴文、叙永、古蔺等县1000余平方千米的范围内,通过区测和地质勘探以后,除有60多亿吨无烟煤外;尚有硫铁矿30余亿吨;耐火粘土近亿吨。

川南硫铁矿粘土岩矿层距可采煤层近的只有半米多,远的也仅3~4m。因此在考虑煤或硫的开采时,必须统筹规划,否则将会造成顾此失彼的严重后果,既浪费大量宝贵资源,又造成矿山环境地质问题。四川叙永县六润坝、古蔺德跃关等地硫铁矿粘土岩层具有广阔的综合利用价值。矿层平均厚,含硫平均有效品位,通过单矿浮选一次最终精矿产率为,品位,有效硫回收率为,有害杂质小于1%,目前有民营企业在开采。

矿石浮选后的尾矿即粘土岩的分析结果见表6-9,其耐火度为1710~1730℃。

以上各项指标介于国家标准Ⅰ级与Ⅱ级硬质耐火粘土之间。

此外,该矿层在制选过硫酸(用沸腾炉法)以后,剩下的残渣所作分析结果见表6-10。

表6-9 硫铁矿尾矿粘土岩的分析结果

表6-10 硫铁矿残渣的分析结果

以上各元素指标均符合冶铁高炉富矿要求(王在霞,1980)。

叙永县六涧坝硫铁矿粘土岩矿石,提取了硫精砂以后的矿石尾矿,可以全部加工成Ⅰ级至Ⅱ级软质耐火粘土,并具有较好的工艺性能,收缩率很低,在800℃高温下仍不变形,无裂纹或破裂的情况。因此在烧制耐火砖或陶瓷时可以直接用生料一次成型,不需加工成熟料,减少工艺流程,省钱省时。

川南古蔺县德跃关小汉炭煤层的直接底板是一层厚3~4m的粘土岩。经采样试验,属于Ⅰ级至Ⅱ级硬质耐火粘土岩。在该区的龙潭煤系最底部的硫铁矿高岭石粘土岩,经重选硫铁矿后的尾砂属于Ⅰ级软质耐火粘土。

此外,浮选硫铁矿后的尾砂,炉渣中尚相对富集V2O5,TiO2,Ga,Au等矿产,有的已达到综合利用价值。

4.金属、非金属矿山废渣、废水综合利用措施

西南地区金属、非金属矿山废渣堆存量有10多亿吨,综合利用量小。综合利用措施主要是直接用于铺垫公路路基和其他建筑工程填方,以及用于企业附近充填沟谷改造地形。少部分岩性较好,含土质少的废石加工为建筑石料用于工业民用建筑。个别企业废石(土)、尾矿利用成效较好。四川省江油市马角坝镇四川双马投资有限公司石灰石矿,年产水泥用石灰石200×104t,产出废石×104t,废石全部被粉碎作为水泥原料加以利用,综合利用率达100%。

云南省东川矿务局投资105万元对落雪铜矿选厂尾矿水循环系统进行了改造,使循环率提高到,减少了废水排放;投资万元对落雪铜矿精矿溢流水作了沉淀净化处理,使其固体含量大大降低,每年多收1000t矿砂。此外,1984年矿务局科研所与东川市砖瓦厂合作,用尾矿作主要原料,烧制砖获得成功,产品经云南省建材研究所鉴定,达到100号黏土砖标准。这些措施对矿山地质环境问题起到了缓解作用。

到(m2·s)。测试结果表明,我国铀尾矿库滩面的氡析出率通常介于(m2·s)之间,铀尾矿库退役之前滩面氡析出率远大于退役之后的国家标准限值((m2·s))。铀尾矿是核地质学名词。

下庄铀矿田保存因素研究论文下载

下庄矿田具北东向、北东东向和北西西向成矿构造,不排除有成矿后活动的踪迹。除此之外,矿田也发育明显的破矿或保矿构造(新构造),如上洞断裂和马屎山断裂,它们形成时代较新,联合控制了下庄断块的下陷,保护了之前形成的铀矿免受或少受侵蚀剥露。

一、上洞断裂

分布在下庄矿田北部,是下庄矿田的北西边界,断裂走向40°~50°,倾向南东,倾角64°~81°,主要表现为碎裂岩、构造泥、构造破碎带、构造角砾岩带,无石英岩充填,热液蚀变不强烈,与铀成矿的关系不大。

在始兴县司前镇合水口村南约处(手持GPS坐标:北纬24°37'″,东经114°07'″,高程468m),见上洞断裂露头(图9-4),从上至下(从南东往北西)依次见:①花岗岩碎裂、裂隙带,该带宽约5m,裂隙发育,产状不一,早期硅质细脉被折断、破碎(照片9-1),见水针铁矿化;②棕红色构造泥(照片9-2),宽约3m;③构造破碎带(照片9-3),宽约20cm,见角砾岩、构造透镜体、花岗质糜棱岩。下结构面产状147°∠64°~81°。构造线(下界面与地形的交线)不大平整,构造的剪切平移特点不明显。正断是上洞断裂的主要运动方式。

图9-4 上洞断裂剖面素描图

照片9-1 碎裂岩带中的硅质细脉被折断、破碎

照片9-2 上洞断裂棕红色构造泥

上洞断裂无石英脉充填,构造岩没有热液蚀变的迹象,在区域上,上洞断裂也是地形地貌的分划线,故上洞断裂具有新构造活动的特点,是矿后破矿或保矿断裂构造。

在构造上盘的白水寨地区(竹筒尖铀矿区),钻遇大量碎裂岩体,钻孔严重漏水,钻探施工难度大。这些碎裂岩带,岩石松散(照片9-4),水针铁矿化明显,无热液矿物充填或胶结,活动时代较新,是上洞断裂活动的派生构造。

照片9-3 上洞断裂构造破碎带

照片9-4 白水寨ZK5-4约500m处碎裂岩

二、马屎山断裂

分布在矿田东南边缘,南西起自上楼,往北东经狮子尾,至新社止,断续出露长。总体走向60°~70°,倾向南东,倾角50°~70°(图9-5)。舒缓波状,一般宽2~10m,最大宽达30m,最小宽2m。

沿断裂发育断层泥、构造角砾岩、碎裂岩(宽3~5m)、花岗碎裂岩(宽1~3m),硅质充填不多,有时见弱硅化、绢云母化、绿泥石化等蚀变,在变质岩区发育片理化、岩层陡立。据区域资料,马屎山断裂及其南东侧的平行断裂组属恩平-新丰断裂带的北延部分,断裂规模较大,延长>200km。

图9-5 马屎山断裂剖面示意图(据广东省核工业296大队,1994)

断裂两旁的地层时代差异较明显,北西盘主要分布寒武纪地层,而南东盘以泥盆-石炭纪地层为主,说明在早期,断裂北西盘有较大幅度的抬升,南东盘相对下降,但在晚期,北西盘则是下降盘。断裂上盘分布有白垩纪红盆,其形态和展布受马屎山断裂控制。

据区域资料,马屎山断裂及其南东侧的平行断裂组属恩平-新丰断裂带的北延部分,断裂规模较大,延长>200km。往北可能与崇石-石城断裂相连,断裂带两侧的重力场和航磁场均显示有明显的差异,沿断裂带出露温泉17处,最高温度83℃,震中烈度>6度的地震曾发生6次。

王军等(2011)对马屎山断裂带内部的热液石英脉体进行了ESR定年,结果是7~,反映了断裂活动时代较新,确为成矿后新生代断裂。

三、上洞断裂和马屎山断裂的保矿作用

下庄矿田成矿构造具有多期次、多方向、密集发育的特点,受新构造运动的影响,成矿后构造也有明显的发育,特别是矿田东南边缘的马屎山断裂和西北边缘的上洞断裂活动,是贵东岩体东部的铀矿化得以保存形成下庄矿田的重要因素,下庄矿田的存在与下陷断块运动具有内在的关联。

上洞断裂上盘(南东盘)向南东下滑,马屎山断裂上盘(南东盘)向北西逆冲,形成了相对下陷的下庄断块(图9-6)。在区域上,下庄断块是全南地堑的组成部分,处于全南地堑的南西端,受区域性恩平-新丰断裂(马屎山断裂)和安基山断裂控制。

图9-6 上洞断裂和马屎山断裂控制的下庄断块剖面示意图

全南地堑有不少地段被白垩纪红层覆盖,沿马屎山断裂北西侧红层呈断续或串珠状分布。在下庄断块,仅在南东边缘靠近马屎山断裂一侧有细长条状红层分布或残留,上洞断裂南东侧没有红层残留,表明下庄断块是一个由东南向北西逐渐抬升的掀斜地块。

在新构造期整体隆升剥露的地质背景中,下庄断块,包括全南地堑,相对于东南和北西两侧的断块,获得了相对较慢的隆升速度和较弱的侵蚀作用,从而使新构造期之前形成的铀矿,免受强烈的侵蚀破坏,铀矿床得以完整或较完整地保存下来了。而贵东岩体西部,在新构造之前可能也形成了与下庄矿田相近规模的铀矿,但由于成矿后一直处于强烈隆升构造背景,岩体遭受了强烈的侵蚀破坏,铀矿剥蚀殆尽。

下陷断块或断陷带控矿或保矿的事实,在华南有一定的普遍性,如大州矿田受巨龙顶断陷带控制,桃山矿田产于NE向桃山断裂控制的箕状断陷带内(张万良,2008),鹿井矿田矿床主要位于QF1与QF2夹持区形成的丰州断陷残留盆地边缘(张万良等,2010),相山、河草坑矿田分别与抚州-永丰断陷盆地和会昌断陷盆地有关(张万良,2005;张万良等,2009)。

诸广地区在区域伸展构造背景下,以南雄、牛栏、塘洞、城口等主干断裂为活动中心,形成了一系列北东向或北北东向展布的断陷带,这些主干断裂和断陷带共同控制了储广地区铀矿田、矿床的分布规律。

因此笔者得出结论,下庄矿田成矿后发育的上洞和马屎山断裂,控制了下庄断块的下陷,是下庄矿田得以保存的关键要素。

我国至今已探明大小铀矿200多个,证实了相当数量的铀储量。矿石以中低品位为主, 品位的矿石量占总资源量的绝大部分。矿石组分相对简单,主要为单铀型矿石,

仅在极少矿床有其他金属元素共生,形成铀?钼、铀?汞、铀?铜、铀?多金属、铀?钍?稀土矿床。矿床规模以中小型为主(占总储量的60%以上),在一些矿田内,矿床往往成群出现,有的几个,有的几十个,而其中常有1~2个主体矿床存在。探明的铀矿体埋深多在500m以内。矿床类型主要有花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型铀矿床4种;其所拥有的储量分别占全国总储量的38%、22%、、16%。含煤地层中铀矿床、碱性岩中铀矿床及其他类型铀矿床在探明储量中所占比例很少,但具有找矿潜力。

全国铀矿资源分布不均衡,已有23个省(区)发现铀矿床,但主要集中分布在赣、粤、黔、湘、桂、新、辽、滇、冀、蒙、浙、甘等省(区),尤以赣、湘、粤、桂四省(区)资源为富,占探明工业储量的74%。

中国铀矿成矿时期以中新生代为主,并主要集中在87~45Ma。成矿的先后顺序是:混合岩型、伟晶岩型、花岗岩型、火山岩型、碳硅泥岩型和砂岩型。据铀矿床矿化类型、成矿时代和大地构造单元中分布特征,划分了东部铀成矿省、天山?祁连山铀成矿省、滇西铀成矿区。并据矿床成因、赋矿围岩和成矿特征将中国主要铀矿床分为内生铀矿床(岩浆型、热液型)、外生铀矿床(成岩型、后生淋积型)和复成因铀矿床三类。

铀矿中国是铀矿资源不甚丰富的一个国家。据近年我国向国际原子能机构陆续提供的一批铀矿田的储量推算,我国铀矿探明储量居世界第10位之后,不能适应发展核电的长远需要。矿床规模以中小为主(占总储量的60%以上)。矿石品位偏低,通常有磷、硫及有色金属、稀有金属矿产与之共生或伴生。矿床类型主要有花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型铀矿床4种;其所拥有的储量分别占全国总储量的38%、22%、、16%。含煤地层中铀矿床、碱性岩中铀矿床及其他类型铀矿床在探明储量中所占比例很少,但具有找矿潜力。中国铀矿成矿时代的时间跨度为距今1900~3Ma之间,即古元古代到第三纪之间,以中生代的侏罗纪和白垩纪成矿最为集中。空间分布上我国铀矿床分南、北两个大区,北方铀矿区以火山岩型为主,南方铀矿区则以花岗岩型。

中国铀矿分布

铀矿我国共探明大小铀矿床(田)200多个,主要分布在江西、广东、湖南、广西,以及新疆、辽宁、云南、河北、内蒙古、浙江、甘肃等省(区)。

矿床以中小型为主,其中主要的铀矿床有:相山铀矿田、郴县铀矿床、下庄铀矿田、产子坪铀矿田、青龙铀矿田、腾冲铀矿床、桃山铀矿床、小丘源铀矿床、黄村铀矿床、连山关铀矿床、蓝田铀矿床、若尔盖铀矿床、芨岭铀矿床、伊犁铀矿床、白杨河铀矿床。已经建成和新建的厂矿有:衡阳铀矿、郴州铀矿、大浦街铀矿、上饶铀矿、抚州铀矿、乐安铀矿、翁源铀矿、衢州铀矿、澜河铀矿、仁化铀矿、本溪铀矿、蓝田铀矿、伊犁铀矿等。

在先进的技术支撑和优秀的勘查队伍保障下,我国铀矿资源潜力前景也相当可观,目前,我国还有十多个铀成矿带及大面积的勘查空白区尚待开展系统的勘查评价,找矿前景十分广阔。至2007年底为止,新一轮全国铀矿资源潜力预测评价正在进行,预计我国潜在铀资源超过数百万吨。目前看来,我国铀资源完全可以满足国内核电发展的需求。

广西的铀矿集中在桂林兴安县资源县地区,是国内目前最大的矿。

不过我看来这个可能需要关系才能开采吧,这种关于核技术的稀有资源不是随便就可以挖的。

核能开发利用现状及对环境的污染 唐 浩 【关键词】:能源危机 核能发展 开发利用现状 核电 环境污染 【摘要】:面对日益加剧的能源危机以及化石能源的利用产生的温室效应、环境污染等问题,世界各国都对能源的发展决策给予极大重视。

核能是一种清洁、安全、技术成熟的能源,开发利用核能成为能源危机下人类做出的理性选择。本文着重阐述了核能的发展历程、核能的开发利用现状以及核能的开发利用对环境造成的影响,分析了核能、核电相对于传统能源的明显优势,指出了大力开发利用核能、发展核电是实现人类社会和经济可持续发展的必然选择,清洁、高效的核能有着广阔的发展前景。

能源是人类社会和经济发展的保障性资源,同时能源问题也是世界性的问题。目前人类所使用的能源主要是化石能源,自19世纪70年年代产业革命以来,化石燃料的消费量急剧保持增长,90%以上的世界经济活动所需的能源都依靠化石能源提供,由于大量消耗,这类资源正趋于枯竭;同时化石燃料的大规模利用也带来了严重的环境污染,导致了温室效应和全球气候变暖等一系列环境问题。

能源危机与环境危机日益紧迫,寻找新的清洁、安全、高效的能源是人类所面临的共同任务。现代社会中,除了煤炭、石油、天然气、水力资源外,还有许多可利用的能源,如风能、太阳能、潮汐能、地热能等等,但是由于技术问题和开发成本等因素,这些能源很难在近期内实现大规模的工业生产和利用;而核能是一种经济、安全、可靠、清洁的能源,同各种化石能源相比起来,核能对环境和人类健康的危害更小,这些明显的优势使核能成为新世纪可以大规模使用的安全和经济的工业能源。

从20世纪50年代以来,前苏联、美国、法国、德国、日本等发达国家建造了大量的核电站, 由于核电具有巨大的发展潜能和广阔的利用前景,和平发展利用核能将成为未来较长一段时期内能源产业的发展方向。 1 能源危机与发展核能的必然性 由于人类对化石能源的大规模开发利用,可供开采的化石能源日益衰竭,在世界一次能源供应中约占 , 其中石油占、煤炭占、天然气占。

非化石能源和可再生能源虽然发展迅猛、增长很快, 但仍保持较低的比例, 约为。根据《2004年BP 世界能源统计》, 截止到2003年底, 全世界剩余石油探明可采储量为亿吨, 2003年世界石油产量为亿吨, 即可供开采年限大约42 年。

煤炭剩余可采储量为 亿吨, 可供192 年,天然气剩余可采储量为 万亿立方米, 可供67 年。化石燃料在使用过程中也造成了严重的环境污染,温室效应、酸雨和全球气候变暖等全球性的环境问题不断加剧,资源危机和环境危机使人类文明的可持续发展受到制约和挑战。

在已知的可再生新能源中,由于技术上的困难和经济性等因素,已开发的太阳能、风能、沼气等均未能大规模利用,只有水电资源已大规模开发利用,尽管尚可继续开发,但仅靠水电资源难以满足经济和社会发展的需求,由此看来 ,要使可再生能源达到全面应用并足以支持经济持续发展的水平,还需要相当一段进一步开发的时期。由于新的可再生清洁能源目前面临技术和成本的问题,只有核能是一种既清洁、又安全可靠且经济上具竞争力的最现实的替代能源。

根据国际原子能机构的一位专家发表的报告,一座装机容量为100万KW 的燃煤电厂,每年要耗煤250万吨,所排放的废物有:二氧化碳650万吨(含碳200万吨),二氧化硫万吨,氮氧化物4000吨,煤灰28万吨(其中含有毒重金属约400吨)。而同样规模的一座压水堆核电站,每年才消耗低浓铀25吨(相当于天然铀150吨),所排放的废物为:经处理固化的高放废物9吨(体积约3立方米),将被存放于地下深层与环境隔绝的岩井中,另有中放废物200吨、低放废物400吨。

核电厂不排放二氧化碳、二氧化硫或氮氧化物,且1kgU-235裂变产生的能量相当于200吨标准煤。据有关报告显示,现在世界每年因燃烧化石燃料所排放的二氧化碳已达55亿吨(以碳计)之多,而截止1993年的统计,由于使用核能发电已使世界二氧化碳的排放减少了8%。

所以在未来相当一段时期内,发展利用核能将成为21世纪人类应对能源危机和实现经济可持续发展的必然选择。2 核能的发展历程与开发利用现状 核能发展的简单历程 人类对核能的现实利用始于战争。

核能的战争用途在于通过原子弹的巨大威力损坏敌方人员和物资, 达到制胜或结束战争的目的, 目前人类对核能的开发利用主要是发展核电, 相对与其他能源, 核能具有明显的优势。核电站的开发与建设开始于20世纪50年代,1954年,前苏联建成电功率为5000kW 的实验性核电站;1957年,美国建成电功率为9万kW 的希平港原型核电站;这些成就证明了利用核能发电的技术可行性。

国际上把上述实验性和原型核电机组称为第一代核电机组。20世纪60年代后期以来,在试验性和原型核电机组基础上,陆续建成电功率在30万kW 以上的压水堆、沸水堆、重水堆等核电机组,它们在进一步证明核能发电技术可行性的同时,使核电的经济性也得以证明:可与火电、水电相竞争。

20世。

根据史书记载,我们本次人类从最原始的石器时代到出现现在的高度文明,才不超过一万年时间.很显然,这些文明古迹不属于我们本次人类所创造.实际上,许多文明古迹,我们现在人类科学技术都无法建造.根据这些确凿的证据,一些学者提出了史前文明学说,是指在我们本次人类文明之前在地球上曾经存在过人类文明. 同时,所发现的许多文明古迹时间跨度非常古远.从当今发掘和发现的各种不同史前人类文明遗迹看,从一个非常久远的远古时代开始,在我们这个地球上就一直存在着人类,并发展出高度发达的文明.如在三叶虫化石上发现的6亿年至亿年前的穿着鞋的人类脚印,在今天的非洲加蓬共和国发现的20亿年前的大型链式核反应堆,在现今南非发现的28亿年前的金属球,及多次不同时期的石器等等,很难想象它们属于同一人类文明时期.因此,科学家们又提出了多次史前文明的理论,认为地球上曾经有过多次史前人类及文明.人类的发展并不象以前想象的那样,而是周期性的,不同时期地球存在不同的文明. 现代科学已认识到,一切事物发展皆有周期性.人有生、老、病、死;植物、动物也有生、老、病、死;社会的发展有周期性,同样,人类的发展也很可能有周期性.这可以从当今发掘出和发现的各种不同史前人类文明遗迹和不同史前人类石器时代留下的工具找到线索.。

中国是铀矿资源不甚丰富的一个国家。

据近年我国向国际原子能机构陆续提供的一批铀矿田的储量推算,我国铀矿探明储量居世界第10位之后,不能适应发展核电的长远需要。矿床规模以中小为主(占总储量的60%以上)。

矿石品位偏低,通常有磷、硫及有色、稀有金属矿产与之共生或伴生。矿床类型主要有花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型铀矿床4种;其所拥有的储量分别占全国总储量的38%、22%、、16%。

含煤地层中铀矿床、碱性岩中铀矿床及其他类型铀矿床在探明储量中所占比例很少,但具有找矿潜力。中国铀矿成矿时代的时间跨度为古元古代到第三纪,以中生代的侏罗纪和白垩纪成矿最为集中。

空间分布上我国铀矿床分南、北两个大区,北方铀矿区以火山岩型为主,南方铀矿区则以花岗岩型力量重要。 中国是继美国之后的世界第二大能源消费国,而且对能源需求增长迅速。

专家指出,单单依靠油、煤、气、水电等传统能源不可能满足中国对能源的需求,发展核能是无可避免的一种选择。中国目前计划大力扩建核电站,在二○二○年前使核能发电能力翻四番。

澳洲拥有世界上四成的易开采铀储量。澳洲的铀矿石出口每年为该国带来约三亿美元左右收入,目前最大买家为美国、日本、南韩和欧盟国家。

为了适应发展核电的长远需要,所以中国要在澳洲勘探和开采铀矿,以满足其核子发电业日益增加的铀矿需求。

关于铀纯化的发展研究论文

这是有史以来第一次在战争中使用原子弹,它使用了一种著名的元素来制造灾难:铀。这种放射性金属的独特之处在于它的一种同位素铀235是唯一能够维持核裂变反应的天然同位素。(同位素是原子核中中子数不同的元素的一种形式。)

要了解铀,了解放射性很重要。铀具有天然的放射性:它的核是不稳定的,因此元素处于不断衰变的状态,寻求一种更稳定的排列方式。事实上,铀是使放射性发现成为可能的元素。1897年,法国物理学家亨利·贝克勒尔在照相底片上留下了一些铀盐,作为研究光如何影响这些盐的一部分。令他惊讶的是,板块上起了雾,显示出铀盐的某种排放。1903年,贝克勒尔因这一发现与玛丽和皮埃尔·居里共同获得了诺贝尔奖。据杰斐逊国家直线加速器实验室称,

,铀的性质为:

铀具有放射性。贝克勒尔在一块未曝光的照相底片上留下了一个铀样品,底片变得混浊。据英国皇家化学学会(Royal Society of Chemistry)称,他得出的结论是,它发出的是看不见的光线。这是放射性研究的第一次,开辟了一个新的科学领域。波兰科学家玛丽·居里(Marie Curie)在贝克勒尔被发现后不久就创造了“放射性”一词,并与法国科学家皮埃尔·居里(Pierre Curie)一起继续研究,以发现其他放射性元素,如钋和镭,根据世界核协会的数据,宇宙中的铀在66亿年前在超新星中形成。它遍布地球,在大多数岩石中约占百万分之二到四。它在最丰富的元素中排名第48位高温 *** 玻璃中的铀酰化合物,使其在下沉时释放出光子。固体铀氧化物。这是铀在浓缩前通常出售的形式。据世界核协会(World Nuclear Association)称,铀在20个国家开采,其中一半以上来自加拿大、哈萨克斯坦、澳大利亚、尼日尔、俄罗斯和纳米比亚。伦泰克认为,所有人类和动物都会自然地暴露在食物、水、土壤和空气中微量的铀中。在大多数情况下,普通民众可以安全地忽略摄入的量,除非他们生活在危险的废物场、地雷附近,或者作物生长在受污染的土壤中或用受污染的水浇灌。鉴于

在核燃料中的重要性,研究人员对铀的功能非常感兴趣,特别是在熔毁期间。当反应堆周围的冷却系统发生故障,反应堆堆芯裂变反应产生的热量融化燃料时,就会发生熔毁。这发生在切尔诺贝利核电站的核灾难期间,导致了一个被称为“大象脚”的放射性物质团。

了解核燃料融化时的行为对核工程师建造安全壳至关重要,约翰·帕里斯说,2014年11月,Parise和来自阿贡国家实验室和其他机构的同事在《科学》杂志上发表了一篇论文,第一次阐明了核燃料的主要组成部分——熔化的二氧化铀的内部工作。二氧化铀不会熔化直到温度达到5432华氏度(3000℃),所以很难测量当物质变成液体时会发生什么,Parise告诉Live Science——没有足够坚固的容器。“KdSPE”“KdsPS”“我们的解决办法是用二氧化碳激光器从顶部加热二氧化铀球。“这个球悬浮在气流上,”帕里斯说你有一个物质球漂浮在气流上,所以你不需要一个容器。“KdSPE”“KDSPs”,然后研究人员将X射线穿过二氧化铀气泡,并用探测器测量X射线的散射。散射角揭示了二氧化铀内部的原子结构。“KdSPE”“KDSPs”。研究人员发现,在固体二氧化铀中,原子排列成一系列立方体,在网格状图案中与空隙交替,每个铀原子周围有八个氧原子。阿贡国家实验室研究员Lawrie Skinner在一段关于实验结果的视频中说,当这种物质接近其熔点时,氧元素会变得“疯狂”。氧原子开始四处移动,填满了空间,从一个铀原子跳到另一个铀原子。

最后,当材料熔化时,结构就像萨尔瓦多达利画的那样,立方体变成无序多面体。帕里斯说,在这一点上,每个铀原子周围的氧原子的数量(称为配位数)从8个减少到7个左右(有些铀原子周围有6个氧原子,有些则有7个,Parise说:“平均每个铀的个氧原子。”KDSPE“KDSPs”知道这个数字使得我们有可能对二氧化铀在高温下的行为进行建模。下一步是增加更多的复杂性。核核不只是二氧化铀,他说。它们还包括锆等材料以及用于屏蔽反应堆内部的任何材料。研究小组现在计划添加这些材料来观察材料的反应如何变化。“KDSPE”“KDSPs”“你需要知道纯二氧化铀液体的行为,这样当你开始观察少量添加剂的影响时,你能看到它们有什么区别吗?”帕里斯说:

绝大多数铀用于发电,通常用于控制核反应。剩余的贫化铀可以回收利用,利用其他类型的能源,比如太阳的能量。Igor Usov和Milan Sykor的2017年专利

太专业了,知道答案了也告诉我。。。。。。。。。。

最重的天然元素铀已经成为新能源的主角,那么铀又是怎样提炼出来的呢? 在居里夫妇发现镭以后,由于镭具有治疗癌症的特殊功效,镭的需要量不断增加,因此许多国家开始从沥青铀矿中提炼擂,而提炼过镭的含铀矿渣就堆在一边,成了“废料”。 然而,铀核裂变现象发现后,铀变成了最重要的元素之一。这些“废料”也就成了“宝贝”。从此,铀的开采工业大大地发展起来,并迅速地建立起了独立完整的原子能工业体系。 铀是一种带有银白色光泽的金属,比铜稍软,具有很好的延展性,很纯的铀能拉成直径毫米的细丝或展成厚度毫米的薄箔。铀的比重很大,与黄金差不多,每立方厘米约重19克,象接力棒那样的一根铀棒,竟有十来公斤重。 铀的化学性质很活泼,易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属铀暴露在空气中时,表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状铀于室温下,在空气中,甚至在水中就会自燃。美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“贫铀弹”,能烧穿30厘米厚的装甲锕板,“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。 铀元素在自然界的分布相当广泛,地壳中铀的平均含量约为百万分之,即平均每吨地壳物质中约含克铀,这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些,平均每吨含克铀。依此推算,一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低,每吨海水平均只含毫克铀,但由于海水总量极大,且从水中提取有其方便之处,所以目前不少国家,特别是那些缺少铀矿资源的国家,正在探索海水提铀的方法。 由于铀的化学性质很活泼,所以自然界不存在游离的金属铀,它总是以化合状态存在着。已知的铀矿物有一百七十多种,但具有工业开采价值的铀矿只有二、三十种,其中最重要的有沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀)、品质铀矿(二氧化铀)、铀石和铀黑等。很多的铀矿物都呈黄色、绿色或黄绿色。有些铀矿物在紫外线下能发出强烈的荧光,我们还记得,正是铀矿物(铀化合物)这种发荧光的特性,才导致了放射性现象的发现。 虽然铀元素的分布相当广,但铀矿床的分布却很有限。国外铀资源主要分布在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。据估计,国外已探明的工业储量到1972年已超过一百万吨。随着勘探活动的广泛和深入,铀储量今后肯定还会增加。我国铀矿资源也十分丰富。 铀矿是怎样寻找的呢?铀及其一系列衰变子体的放射性是存在铀的最好标志。人的肉眼虽然看不见放射性,但是借助于专门的仪器却可以方便地把它探测出来。因此,铀矿资源的普查和勘探几乎都利用了铀具有放射性这一特点:若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强,就说明那个地区可能有铀矿存在。 铀矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别。但由于铀矿石的品位一般很低(约千分之一),而用作核燃料的最终产品的纯度又要求很高(金属铀的纯度要求在99.9%以上,杂质增多,会吸收中子而妨碍链式反应的进行),所以铀的冶炼不象普通金属那样简单,而首先要采用“水冶工艺”,把矿石加工成含铀60~70%的化学浓缩物(重铀酸铵),再作进一步的加工精制。 铀水冶得到的化学浓缩物(重铀酸氨)呈黄色,俗称黄饼子,但它仍含有大量的杂质,不能直接应用,需要作进一步的纯化。为此先用硝酸将重铀酸铵溶解,得到硝酸铀酰溶液。再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂),以达到所要求的纯度标准。 纯化后的硝酸铀酰溶液需经加热脱硝,转变成三氧化铀,再还原成二氧化铀。二氧化铀是一种棕黑色粉末,很纯的二氧化铀本身就可以用作反应堆的核燃料。 为制取金属铀,需要先将二氧化铀与无水氟化氢反应,得到四氟化铀;最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀,即得到最终产品金属铀。

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