Презентация 6 - Томский политехнический университет

РЕСУРСЫ УРАНА БУДУЩЕГО
Рихванов Леонид Петрович,
д.г.м.н, профессор
Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия
Классификация месторождений
МАГАТЭ
•
•
•
•
•
The International Atomic Energy Agency assigns the uranium deposits according to their geological
settings to 15 main categories of deposit types, arranged according to their approximate economic
significance [IAEA2004]:
Unconformity-related deposits
–месторождения типа несогласия
Sandstone deposits
- месторождения в песчаниках
Quartz-pebble conglomerate deposits – месторождения в конгломератах
Vein deposits
- месторождения жильного типа
Breccia complex deposits
- месторождения в брекчиевых комплексах
•
Intrusive deposits
•
Phosphorite deposits
•
•
•
•
•
•
Collapse breccia pipe deposits
- месторождения в трубках взрыва
Volcanic deposits
- вулканические породы
Surficial deposits
- поверхностные месторождения
Metasomatite deposits
-метасоматические месторождения
Metamorphic deposits
-метаморфические месторождения
Lignite
- лигниты
•
Black shale deposits
-месторождения в чёрных сланцах
•
•
Other types of deposits
-месторождения других типов
- месторождения интрузивного типа
-месторождения в фосфоритах
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
КОМПЛЕКСНЫЕ УРАНОВЫЕ, УРАНТОРИЕВЫЕ, РЕДКОМЕТАЛЬНОУРАН-ТОРИЕВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
И РЕСУРСЫ
В ИНТРУЗИВОПОДОБНЫХ
ПОРОДАХ(МЕСТОРОЖДЕНИЯ
«ПОРФИРОВОГО» ТИПА)
Радиогеохимическая характеристика
некоторых металлогенических типов
гранитоидов
Природные геохимические
ассоциации элементов
Месторождения РЗЭ вне Китая (2012)
Россыпи различных
типов
Карбонатиты
(30%)
Недосыщенные
SiO2
суперщелочные
породы
Щелочные
гранитоиды
Коры
выветривания по
карбонатитам
(10%)
Geologic map of the Rössing area
SEG-PDAC U Short Course 03 4-5 2006, Giant U
deposits: Exploration guidelines, models, & discovery
techniques
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
М АГМ АТ И Ч Е С К И Е М Е С Т О Р О ЖДЕ Н И Я У Р АН А
Cycle géologique de l’uranium
• anatexie : Rössing (Namibie)
> 0,4 kg U3O8 /
Mt
0,2-0,3 kg U3O8 /
Mt
0,1-0,15 kg U3O8 /
Mine à ciel ouvert (MCO) de RÖSSING (Namibie)
Michel Cuney (Mars 2006)
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
М АГМ АТ И Ч Е С К И Е М Е С Т О Р О ЖДЕ Н И Я У Р АН А
•
•
Simultaneous enrichment in:
U, Th, Zr, REE, Nb,Ta, F …
•
•
U in steenstrupine:
Silicophosphate of U, Th, Zr, REE, Nb,Ta, F
•
83 320 t U @ 260 ppm
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
М АГМ АТ И Ч Е С К И Е М Е С Т О Р О ЖДЕ Н И Я У Р АН А
Typical section through the Kvanefjeld
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
М АГМ АТ И Ч Е С К И Е М Е С Т О Р О ЖДЕ Н И Я У Р АН А
Массив Халдзат-Бурегтей
(CЗ Монголия)
“MONTEM” CO.,LTD.
“HALZAN BUREGTEI” DEPOSIT
BASIC INDUSTRIAL MINERALS
AND ELEMENTS
CONTENTS:
•
•
•
•
•
Zirconium-1.4-2.0%
Niobium-0.20%
Tantal-0.011%
Yttrium-0.11%
Rare-earth element-0.3%
RESOURCES:
•
•
•
•
•
Zirconium-2.4 million tons
Niobium-335 thousand tons
Tantal-17.8 thousand tons
Yttrium-183.5 thousand tons
Rare-earth element-490 thousand tons
Содержание элементов в породах рудного штока и
гравитационном концентрате месторождения
Халдзат Буректей (СЗ Монголия)
Элементы,г/т
Ta
La
Ce
Nd
Sm
Eu
Tb
Yb
Lu
Сумма РЗЭ
Hf
Th
U
Порода рудного штока
152 (0,015%)
623
691
701
92,1
4,9
14,9
134
19,4
2 280 (0,23%)
184
58
72
Концентрат из
породы
21 200 (2,12%)
35 100
63 300
19 400
–
260
262
179
7,6
118 500 (11,9%)
72
1 020 (0,1%)
2 102 (0,2%)
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАНОВЫЕ
РЕСУРСЫ В
УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ПОРОДАХ
Зависимость содержания U от cодержания С орг
Квасцовые сланцы Швеции,чёрные
сланцы Чаттануга,Канзаса и Аллигейни
(по В.М. Гавшину и др., 1983 со
ссылкой на Т. Бейтса и Э. Строла)
Баженовская свита Западной
Сибири
(по В.В. Хабарову и др., 1980)
Схематическая карта расположения основных ураноносных
черносланцевых формации мира (картографическая основа взята с
https://maps.google.ru/).
1 – Чаттануга, США; 2 – Швеция; 3 – Прибалтика, Россия и Эстония; 4 – Западная Сибирь, Россия;
5 – Каратау, Казахстан; 6 – бассейн Черного моря; 7 – залив Уолфиш-Бей, Намибия
Распространение углеродисто-кремнистых
сланцев на территории Казахстана и Ср. Азии
(составил Карпенко А.Ю.,2010 г.,по материалам С.Г. Анкиновича и Е.А. Анкинович
(1978), К.Е. Калмурзаева (1981)):
1- хр.С З Каратау (+ м-ния
Курумсак (Крм),
Баласаускандык(Блс)), 2- Джебаглы,
3 - Кок-Ийрим-Тоо, 4- Джетим-Тоо, 5 Сары-Джаз, 6 - Кендыктас, 7 Зап.Прибалхашье (Домбралы); 8 Улутау, 9 - Ишимская излучина, 10 Джетыгара, 11 - Аягуз; 12 Джунгарский Алатау; 13 - Карагур; 14
- Кыргызата, Наукат; 15 - Кара-Чагыр,
Ходжа-Рушнай-Мазар, Вуадиль; 16 Кара-Танги, Туль; 17 - Чарку, Сарытаг,
Даргун-Маргун; 18 - Фандарья; 19 Сев.Нуратау; 20 - горы Ауминзатау (+
м-ния Косчека, Джантуар), Ю.
Тамдытау; 21- Ю.Букантау; *Т-М Тюя-Муюн.
Месторождения в углисто- и
кремнисто-глинистых сланцах
• Месторождения в углисто- и кремнисто-глинистых
сланцах представляют собой осадочные морские
образования, претерпевшие длительный региональный
метаморфизм.
• Такие месторождения характеризуются повышенным
содержанием урана в рудах и более отчетливо
выраженным метаморфизмом руд и вмещающих пород.
• Повышенное содержание урана связывается с его
миграцией и локализацией в определенных участках и
прослоях при процессах регионального метаморфизма.
Месторождения в углисто- и
кремнисто-глинистых сланцах
• Р.В. Гецева (1957) указывает, что в рудах таких
месторождений уран обычно бывает представлен
остаточными урановыми чернями, возникшими в
результате окисления дисперсных выделений урановой
смолки. Мелков и др. также указывают на наличие в таких
месторождениях тухолита, развивающегося в виде
линзочек и прослоев среди различных сланцев и
кварцитов. Процессы метаморфизма нередко вызывают
полимеризацию и карбонатизацию органических остатков,
образование стяжений, конкреций и метакристаллов
пирита, марказита, хлоритоида, пирофиллита и др.
минералов. Часто происходит серитизация глинистого
вещества. Типичное образование – альпийские жилки.
Месторождения в углисто- и
кремнисто-глинистых сланцах
• Урановая минералищация обычно пространственно
связана с органическим веществом и с выделениями
пирита.
• Рудные тела характеризуются пластообразными формами
и строгой стратификаией.
• Так же Р.В. Гецевой упокзано, что в черных сланцах
оруденение контролируется послойными нарушениями и
милонитизацией, а в слюдисто-глинистых сланцах
доломитизированных известняках – скоплениями пирита.
Этапы формирования по Р.В. Гецева
• Первый этап соответствует средней стадии развития
структуры и главной фазе складчатости. Этот этап
выражается в перекристаллизации пород и дегидратации
минералов.
• В качестве новообразований здесь появляются: доломит,
кальцит,
серицит,
пирит.
Уран
теряет
свою
первоначальную связь с органическими соединениями,
мигрирует
и
частично
выделяется
в
виде
диспергированных окислов.
Этапы формирования по Р.В. Гецева
• Второй этап совпадает с конечной стадией развития
геосинклинали, когда уже процессы складкообразования
затухают и усиливается действие поровых растворов. В
результате
протекающих
процессов
метасоматоза
происходит выделение окислов урана, марказита и
продуктов
окисления
органических
соединений.
Осаждение окислов урана происходит на окисляющихся
продуктах органических соединений и в местах
концентрации пирита и марказита.
Этапы формирования по Р.В. Гецева
• Третий этап характеризуется затуханием тектонических
движений и появлением трещинных растворов. В этот
период происходит цементация брекчий и образование
альпийских жилок. Здесь возникают поздние генерации
карбонатов, марказита и пирита. Образуются кварц,
битум, графит, халькопирит. В альпийских жилках
происходит незначительное образование окислов урана,
выделяющихся на пирите.
Типичное развитие метаморфогенных жилок в различных породах
продуктивной толщи (по Р. В. Гецевой)
•
1 – доломотизированный известняк; 2 – глинисто-известковый сланец; 3 – известково-глинистый сланец; 4 –
глинисто-кремнистый сланец; 5 – углисто-глинистый сланец; 6 - пиритовый прослой; 7 – жильный кварц (по
сланцеватости); 8 – жильный кварц с пиритом; 9 - жильный доломит (в трещинах разрыва).
Геологическое строение урановых месторождений в углистокремнистых сланцах (по Б. Л. Рыбалову, 1965)
•
а — секущие рудные штокверки в углисто-кремнистых сланцах; б — жилообразные рудные столбы внутри
секущего рудного штокверка; в — согласное залегание тонковкрапленных руд в слюдисто-кремнистых сланцах; г
— согласное залегание штокверковых и тонковкрапленных руд; 1 — слюдисго-глннистые сланцы; 2 — углистокремнистые сланцы; 3 — известняки, доломиты; 4 — углисто-глинистые сланцы; 5 — известковистые и глинистые
сланцы; 6 — диабазовые порфириты; 7 — межпластовые надвиги; 8 — секущие разломы и трещины; 9 — рудные
залежи с прожилкововкрапленнои текстурой; 10 — рудные залежи с тонковкрапленной текстурой; 11 —
жилообразные рудные столбы
Месторождение Курумсак
• охватывает юго-восточную часть БаласаускандыкКурумсакской антиклинальной зоны, представляющей
собой серию складчатых структур высоких порядков,
вплоть
до
изоклинальной
складчатости.
Антиклинальными поднятиями рудное поле разделяется
на три синклинальных подзоны с углами падения на
крыльях складок до 70-88о. Углеродисто-кремнистые
образования
курумсакской
свиты
слагают
ядра
синклиналей.
Месторождение Курумсак
• В ней выделяется три пачки; средняя представлена
ванадиеносным
горизонтом,
мощностью
10-15м,
регионально
обогащенным
ванадием,
ураном
и
молибденом. В нем установлено 10 слоев, различных по
составу и содержанию V2O5, P2O5, U, Mo и других
компонентов. Средние "сингенетические" концентрации
V2O5-0,9%, Mo-0,02%, U-0,007%. Выделяется сланцеводоломитовая пачка с содержанием урана от 0,01 до 0,03%,
мощность рудного (≥0,01%) слоя до 3м. Первичные руды
подразделяются на "кварцево-углистые" и "черные
сетчатые", составляющие поднятия, вмещающими
породами являются песчано-сланцевые отложения
андреевской свиты венда, а также габбро-диориты, апофиз
диоритовых порфиритов и лейкократовые граниты
Легаевского массива.
Месторождение Курумсак
• Оруденение отчетливо контролируется разломами: северозападным Кварцитовым, широтным Линейным и северовосточным
Баянтайским.
Около
80%
запасов
сосредоточено в Северной рудной зоне (7 рудных тел).
Подавляющая часть оруденения локализовано в
трубообразных брекчиевых залежах (зонах), развитых в
толще песчаников, алевролитов, аргиллитов, а также в
дайках гранит-порфиров и гранит-аплитов и в штоке
габбро-диоритов. Руды комплексные, фосфор-урановые со
средним содержанием урана 0,130% и пентоксида
фосфора 2,5%. Главные рудные минералы – коффинит,
браннерит, настуран, апатит. Оруденение контролируется
метасоматитами типа эйситов. Месторождение крупное,
частично отработано, законсервировано
Условные обозначения
А – геологическая карта, Б – геологический разрез по линии Е-Д.
1 – песчаники, алевролиты, глинистые сланцы бешарыкской свиты верхнего ордовика; 2 – кварцсерицит-хлоритовые глинистые сланцы, алевролиты суындыкской свиты среднего ордовика;
3 – кремнистые и глинистые сланцы, яшмы камальской свиты, нижнего-среднего ордовика;
4 – известняки, доломиты кокбулакской свиты среднего-верхнего кембрия;
5 – углеродисто-глинистые, углеродисто-кремнистые, ванадиеносные сланцы, кремни, доломиты
курумсакской свиты нижнего-среднего кембрия;
6 – тиллитоподобные конгломераты, сланцы байконурской свиты венда;
7 – глинистые, кварц-хлорит-серицитовые сланцы, переслаивающиеся мраморизованные
известняки, известковисто-хлоритовые сланцы, алевролиты, прослои углисто-глинистых сланцев
(курайлинская свита венда);
8 – песчаники, гравелиты, алевролиты, кварц-хлорит-серицитовые сланцы, прослои углистоглинистых сланцев (косшокинская свита венда);
9 – конгломераты, песчаники ранской свиты венда;
10 – ванадиеносный горизонт курумсакской свиты;
11 – тектонические нарушения: а – установленные, б – предполагаемые;
12 – геологические границы: а – установленные, б – предполагаемые;
13 – граница зоны поверхностного окисления;
14 – разведочные скважины: 1 – на карте, 2 – на разрезе;
15 – шахта;
16 – элементы залегания пород.
Месторождение Курумсак
• Первичные руды подразделяются на "кварцево-углистые"
и "черные сетчатые", составляющие до 90–95%, а также
"глинисто-углистые"
и
"кварцево-роскоэлитовые"
(окисленные).
• Уран связан с углеродистым веществом ("антраксолитом"),
представлен тонкорассеянной формой настурана, а в зоне
окисления
вторичными
слюдками-тюямунитом,
метаторбернитом, отенитом, уранофаном, ураноспинитом,
сорбируется глинистыми продуктами выветривания и
оксидами.
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ
В ФОСФОРИТАХ
Зависимость содержания U от
cодержания Р2О5:
Большую часть мировых ресурсов урана составляют морские фосфориты со
сравнительно однообразным содержанием урана, колеблющимся в
пределах 60–130 г/т. Фосфатная продукция из главных промышленных месторождений фосфоритов центральной и южной Флориды (США), Марокко,
штатов Айдахо и Юта (США), Западной Сахары, Мексики, Иордании,
восточной Флориды (США), Перу, Ирака постоянно имеет однородные
содержания урана около 100–120 г/т.
Р. Янг (1988), со ссылкой на Дё Вото и Стивене, приводит данные о том, что в
292 727 млн.т. подсчитанных запасов пригодного к извлечению фосфата в
западных странах содержится 29,5 млн.т. урана. Основная масса запасов
фосфатов (223 342 млн.т) находится в США, где ресурсы доступного для
извлечения урана составляют 22,5 млн.т. Из других стран значительными
запасами урана в фосфоритах располагают: Марокко – 4,95 млн.т., Западная
Сахара – 0,56 млн.т., Мексика – 0,42 млн.т. и Иордания – 0,36 млн.т.
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
У Р АН О В Ы Е Р Е С У Р С Ы В Ф О С Ф О Р И Т АХ
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ
В ТОРФАХ
• потенциальным источником
урана могут быть золы
торфяных залежей, в
которых уран нередко
содержится на уровне n100 n1000 г/т (Бойл, 1987 и др..))
и , зачастую, по нашим
данным, сопровождается
высокими концентрациями
редких земель, прежде всего
неодима. Таковым являются
объекты Витимо-Каренгского
района на севере Бурятии и
ряда других стран
(Канада,США и др.)
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ
В БОКСИТАХ
Мировая добыча бокситов в настоящее время составляет
примерно 70 млн.т. в год, в результате переработки которых
получается 35 млн.т. «красной глины». Многие
перерабатывающие фабрики в мире функционируют уже в
течение 40 лет и более, в результате чего отходов, т.е. «красных
глин», могло накопиться более 1 млрд.т. Если принять, что
среднее содержание урана в этих отходах составляет 10 г/т, то
ресурсы этого металла здесь значительны.
В настоящее время небольшие предприятия уже извлекают
такой уран (Р. Янг, 1988). и США.
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
У Р АН О В Ы Е Р Е С У Р С Ы В Б О К С И Т АХ
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ
В ВОДАХ
(ГИДРОМИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ)
Схема взаимосвязи между общей
минерализацией и содержанием урана для
различных типов природных вод (по А.И. Германову, 1963).
•
•
1 – атмосферные осадки; 2 – грунтовые воды вне
участков выщелачивания ранее накопленных в
породах каменной соли, гипса и других
воднорастворимых солей; 3 – воды урановых
месторождений в окислительной обстановке; 4 –
подземные воды в восстановительной обстановке; 5 –
речные воды; 6 – озерные воды; 7 – морские воды.
Все природные воды – поверхностные
и подземные, воды горячих
источников, рассолы нефтяных полей,
содержат те или иные количества
урана. Они не являются
«месторождениями» в обычном
понимании, так как не представляют
собой концентраций кристаллических
минералов в породах. Обычные
содержания урана в пресных
поверхностных и подземных водах
колеблются в пределах 0,05-10 млрд–1.
Морская вода содержит около 3 млрд–
1, и, как известно, объем ее огромен.
Содержание урана в пресных водах
некоторых рудных районов может
достигать нескольких сотен или даже
тысяч миллионных долей.
Информация, появившаяся в середине 2011 года, свидетельствует о
наличие значительных (50 т. т) количеств урана в содовом озере Ван
(Турция) и о явном интересе к этому источнику уранового сырья со
стороны турецкого технического и бизнес сообщества.
Урановое озеро
Ван, Турция.
Запасы 50 тыс. т.
Концентрация
урана около 0,07
мг/л.
Содержание некоторых элементов в
озёрах Монголии (по О.В.Скляровой и др.,2012)
• Воды такого типа уже использовались для извлечения
урана в районе рудного пояса Грантс (США).
• В Японии были построены и апробированы опытные
фабрики, где уран извлекается из морской воды.
• Развитие технологий создания новых сорбентов
позволяют надеяться на успех.
• В этом плане весьма интересны сорбенты фирмы
«Blukher»(Германия), которые сейчас проходят
испытания по извлечению некоторых металлов из
воды.
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ
В ТЕХНОГЕННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ
ОБРАЗОВАНИЯХ
1.Отходы ураноперерабатывающей
промышленности(Кара-Балта и др.).
2.Отходы переработки апатитовых руд
(Кольский полуостров), редкометальноредкоземельных руд(Актюз, Киргизия и др.)
3.Золо-шлаковые отходы угольных ТЭЦ и ГРЭС.
4. Сточные воды переработки Cu -Cu-Mo руд и
др.
Cостав руд месторождений
полуострова Мангышлак
Среднее содержание, %
Месторождение
P2O5
SПИР
Al2O5
U
TR2O5
Ni
Co
Mo
U
P2O5
TR
P2O5
Меловое
4,32
11,1
12,5
0,05
0,18
0,06
0,015
0,022
0,01
0,042
Томак
8,5
11,2
11,5
0,062
0,26
0,067
0,017
0,014
0,007
0,031
Тайбагар
8,0
9,3
10,0
0,043
0,21
0,057
0,013
0,015
0,005
0,026
Тасмурун
5,16
15,3
7,0
0,040
0,15
0,075
0,026
0,042
0,007
0,026
Садырнын
3,14
9,5
12,0
0,022
0,10
0,050
0,017
0,035
0,007
0,032
Учебный курс: «Месторождения РАЭ»
У Р АН - Р Е ДК О М Е Т АЛ ЬН Ы Е М Е С Т О Р О ЖДЕ Н И Я В М О Р С К И Х ГЛ И Н И С Т Ы Х …
U и Th в углях и продуктах их сжигания
Содержание урана и тория в золах
углей теплоэлектростанции
Монголии
Название ТЭЦ
Наименование
месторождения
угля
Среднее содержание элемента в золах
г/т
Уран
Торий
ТЭЦ 4
Г. Улан-Батор
Баганур
53,4
12,4
ТЭЦ
г. Чойбалсана
Адунчулуун
207
Н.д
Выщелачивающие растворы на некоторых
медных месторождениях и
перерабатывающих фабриках в среднем
содержат 10, и на медном руднике БингемКаньон (шт. Юта) уран извлекается в
качестве попутного продукта.
Заключение
• Представленный анализ потенциальной сырьевой базы урана
не позволяет согласиться с утверждением о том, что
человечество столкнётся с проблемой дефицита урана. Урана на
планете достаточно много. Проблема заключается только в
том, что нет достаточно хорошо отработанных
эффективных, экономически и экологически приемлемых
технологий по его извлечению. Страны с развитым
технологическим укладом (Япония, Китай, Франция, Германия
и др.) активно работают над этим. И проблема потенциальных
ресурсов урана будущего активно обсуждается.
• При решении проблемы редких земель придётся столкнуться с
проблемой высоких концентраций радиоактивных элементов в
продуктах переработки. И придётся ответить на вопрос: это
сырьё или это отходы ???
Прогноз аналитической группы
Core Consultants на 2015 год
• Мировой дефицит критических
редкоземельных металлов, к которым
относятся неодим, европий, тербий,
диспрозий и иттрий, может составить 20
тыс. тонн на фоне ограничения их
поставок из Китая. Потребление этих
металлов в 2012 году оценивается в около
140 тыс. тонн, а к 2015 году – до 200 тыс.
тонн.