Общие сведения о рудах радиоактивных металлов

Москва, 2018

Методические рекомендации по применению Классификации запасов и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Руды радиоактивных металлов. Разработаны Федеральным государственным бюджетным учреждением «Всероссийский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГБУ «ВИМС») по заказу Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации.

Одобрены секцией НТС Минприроды России, протокол от 18.12.2018 № 15

 

Предназначены для работников предприятий и организаций, осуществляющих свою деятельность в сфере недропользования, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Настоящие Методические рекомендации направлены на обеспечение пользователей информацией по рудам радиоактивных металлов, необходимой для проведения работ по этапам и стадиям геологоразведочного процесса, для выбора современных и эффективных методов исследования геологических объектов, для принятия решений о продолжении или прекращении геологоразведочных работ, о вовлечении запасов разведанных месторождений в промышленное освоение, а также о проектировании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.

 

 

Принятые сокращения:

ГРР — геологоразведочные работы

ГИС — геофизические исследования в скважинах

МПР — Министерство природных ресурсов РФ

МСБ — минерально-сырьевая база

ОПР — опытно-промышленная разработка

ПР — прогнозные ресурсы

СПВ — скважинное подземное выщелачивание

ТПИ — твердые полезные ископаемые.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РУДАХ РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ.. 4

2 СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НА РУДЫ РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ ПО МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИМ (МИНЕРАГЕНИЧЕСКИМ) ЗОНАМ, БАССЕЙНАМ, РУДНЫМ РАЙОНАМ, ПОЛЯМ, РУДОПРОЯВЛЕНИЯМ, ФЛАНГАМ И ГЛУБОКИМ ГОРИЗОНТАМ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.. 16

3 ОЦЕНКА ПРОГНОЗНЫХ РЕСУРСОВ РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ, В ТОМ ЧИСЛЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АПРОБАЦИИ ПРОГНОЗНЫХ РЕСУРСОВ УРАНОВЫХ РУД, ПОСТАНОВКЕ ИХ НА КАДАСТРОВЫЙ УЧЕТ. 18

4 ГРУППИРОВКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ ПО СЛОЖНОСТИ СТРОЕНИЯ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ, ПОИСКОВ, ОЦЕНКИ, РАЗВЕДКИ.. 20

5 ИЗУЧЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ.. 22

6 ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ 42

7 ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ, ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ, ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И ДРУГИХ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ.. 49

8 ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРАНОВЫХ РУД, В ТОМ ЧИСЛЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕСЧЕТЕ И ПЕРЕУТВЕРЖДЕНИИ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ.. 55

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 64

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 65

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 75

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. 76

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. 77

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. 78

 

 

СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НА РУДЫ РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ ПО МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИМ (МИНЕРАГЕНИЧЕСКИМ) ЗОНАМ, БАССЕЙНАМ, РУДНЫМ РАЙОНАМ, ПОЛЯМ, РУДОПРОЯВЛЕНИЯМ, ФЛАНГАМ И ГЛУБОКИМ ГОРИЗОНТАМ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

10. Планомерное изучение территории бывшего Советского Союза, и в том числе Российской Федерации, на уран начато в 1945 году, когда по постановлению Совнаркома СССР для руководства поисками и разведкой месторождений урана было создано Первое Главное геологическое управление (ПГГУ) и образована централизованная система специализированных на уран исследований.

В рамках управления в 1949 году было образовано 10 территориальных подразделений, деятельность которых охватывала почти всю страну за исключением некоторых северных малоосвоенных районов азиатской части РФ.

Кроме того, всем организациям бывшего Министерства геологии СССР вменялось в обязанность производство массовых (попутных) поисков на уран при проведении геологосъемочных и поисковых работ, заключавшихся в обязательном радиометрическом сопровождении работ и проведении гамма-каротажа всех пробуренных скважин.

Кроме производственных организаций проблемой урана занимались многие научно-исследовательские институты (ВИМС, ИГЕМ, ВИРГ, ВСЕГЕИ и др.), в тематике которых урановая тема занимала значительное место.

В результате многолетних прогнозных, поисковых и разведочных работ на территории России определилось 14 ураноносных регионов, включающих 7 рудных районов и 48 потенциально ураноносных районов.

К рудным относятся районы, в которых находятся осваиваемые или планируемые к освоению объекты с балансовыми запасами урана. При наличии только резервных месторождений нераспределенного фонда недр или неучтенных Госбалансом объектов районы классифицируются как потенциально ураноносные.

11. Всего на территории Российской Федерации выявлено 202 урановых месторождения, более 1400 рудопроявлений и около 17 000 радиоактивных аномалий и точек урановой минерализации. При этом почти 80 % выявленных объектов приходится на азиатскую часть страны, в том числе 60 % — на Восточную Сибирь.

12. Ресурсная база Российской Федерации складывается из запасов и прогнозных ресурсов.

Балансовые запасы урана России на 01.01.2016 г. составляют 720 тыс. т, сконцентрированных в 59 месторождениях. Основная часть этих запасов — около 70 % находится в распределенном фонде недр [Госдоклад, 2015; 2016]. Из общего количества учтенных месторождений небольшая часть относится к разрабатываемым в настоящее время — это объекты Стрельцовского, Зауральского и Витимского рудных районов (месторождения Стрельцовское, Октябрьское, Юбилейное, Далматовское, Хиагдинское и др.). Ряд объектов рассматриваются как подготавливаемые к освоению и среди них крупные месторождения Эльконского (Курунг, Эльконское плато) и Стрельцовского (Аргунское, Жерловое) районов. Большинство же месторождений распределенного фонда относится к разведанным, но к настоящему времени не осваиваемым (Дружное, Северное в Эльконском, Намару, Источное в Витимском районах, Горное, Березовое в южном Забайкалье и др.). Помимо этого, 28 месторождений из разных районов находятся в нераспределенном фонде недр.

По объему запасов урана в недрах отечественная МСБ урана достаточно велика и занимает третье место в мире после Австралии и Казахстана. Однако качество запасов оставляет желать лучшего из-за невысоких содержаний урана в рудах и недостаточной развитости инфраструктур рудных районов. Лишь 9–10 % извлекаемых запасов, как правило отрабатываемых способом скважинного подземного выщелачивания (Витимский и Зауральский районы), относятся к категории менее 80 долл./кг по себестоимости получения урана и на сегодня могут считаться рентабельными. основная часть МСБ урана России представлена объектами с рядовыми жильно-штокверковыми рудами, содержащими не более 0,1–0,2 % металла, часто расположенными в сложных географо-экономических и горнотехнических условиях. В подавляющем большинстве случаев такие объекты требуют использования дорогостоящего подземного горного способа добычи.

Достаточно значительна в сырьевой базе доля молибден-урановых жильно-штокверковых месторождений в вулканотектонических структурах, главную роль среди которых играют объекты Стрельцовского района, разрабатываемые уже около 50 лет. Изначально запасы урана составляли здесь порядка 300 тыс. т, но к настоящему времени почти две трети их погашено, а средние содержания урана в оставшихся рудах снизились от нескольких десятых долей до 0,15 %. Однако ресурсы этого района далеко не исчерпаны: планируется введение в строй двух крупных месторождений с рудами повышенного качества — Аргунского и Жерлового, остаются возможности выявления новых урановорудных объектов как в пределах самого рудного поля, так и на прилегающих к нему участках.

Доля в общих запасах урана песчаниковых пласто- и линзообразных месторождений в палеоруслах сейчас не превышает 8 %, но их значение трудно переоценить. Руды этого типа, известные в Зауральском и Витимском районах, отрабатываются самым прогрессивным, дешевым и экологическим способом скважинного подземного выщелачивания. Пока это единственные в России руды, позволяющие осуществлять рентабельное производство урана.

Доля в запасах каждого из еще трех типов месторождений — уранового жильного и жильно-штокверкового в высокорадиоактивных гранитах, уранового плито- и линзообразного в терригенно-вулканогенных и молассоидных впадинах и U-P-TR пластообразного в скоплениях костного детрита рыб не превышает первых процентов.

Весьма значительна (16 %) в общих балансовых запасах доля попутного урана комплексных месторождений России.

Территориально учтенные урановые месторождения находятся в пяти Федеральных округах и девяти субъектах Федерации: Северо-Западном (Респ. Карелия), Южном (Респ. Калмыкия), Уральском (Курганская область), Сибирском (Респ. Тыва, Иркутская область, Респ. Бурятия, Забайкальский край), Дальневосточном (Респ. Саха-Якутия, Хабаровский край).

13. Прогнозные ресурсы урана России. Подсчет прогнозных ресурсов урана сделан Концерном «Геологоразведка», осуществлявшим в стране все геологоразведочные работы на уран. Подведомственными ему производственно-геологическими объединениями проведена оценка прогнозных ресурсов урана перспективных площадей, выделяемых на территориях их деятельности. Полученные таким образом экспертные данные были рассмотрены и скорректированы компетентной комиссией, состоящей из ведущих специалистов отрасли.

На 01.01 2016 г. общие прогнозные ресурсы урана России составляли 2264 тыс.т, в том числе Р₁ -150 тыс. т, Р₂ — 564 тыс.т, Р₃ — 1550 тыс. т. Эти ресурсы, расположенные в 20 субъектах Федерации, сконцентрированы на 49 объектах разного ранга (рудные поля, узлы, районы). Из них наибольшее число — 31 объект — находится в Сибирском ФО, шесть объектов — в Дальневосточном ФО, по четыре в Уральском и Северо-Западном и по два в Центральном и Южном округах. Основная доля прогнозных ресурсов урана приходилась на Сибирский и Уральский ФО. Только в этих округах выделялись объекты с ресурсами категории Р₁.

Оценка прогнозных ресурсов того или иного объекта базировалась на ожидаемых в его пределах типах урановых месторождений.

14. Степень изученности территории России позволяет утверждать, что возможности выявления новых крупных урановорудных районов ограничены, а резерв легко открываемых, выходящих на поверхность или близповерхностных месторождений практически исчерпан.

Перспективы наращивания минерально-сырьевой базы урана в пределах, определившихся урановорудных и ураноносных районов связывается главным образом с выявлением скрытых и слабо проявленных месторождений.

Возможности выявления новых крупных ураноносных районов незначительны.

Москва, 2018

Методические рекомендации по применению Классификации запасов и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Руды радиоактивных металлов. Разработаны Федеральным государственным бюджетным учреждением «Всероссийский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГБУ «ВИМС») по заказу Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации.

Одобрены секцией НТС Минприроды России, протокол от 18.12.2018 № 15

 

Предназначены для работников предприятий и организаций, осуществляющих свою деятельность в сфере недропользования, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Настоящие Методические рекомендации направлены на обеспечение пользователей информацией по рудам радиоактивных металлов, необходимой для проведения работ по этапам и стадиям геологоразведочного процесса, для выбора современных и эффективных методов исследования геологических объектов, для принятия решений о продолжении или прекращении геологоразведочных работ, о вовлечении запасов разведанных месторождений в промышленное освоение, а также о проектировании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.

 

 

Принятые сокращения:

ГРР — геологоразведочные работы

ГИС — геофизические исследования в скважинах

МПР — Министерство природных ресурсов РФ

МСБ — минерально-сырьевая база

ОПР — опытно-промышленная разработка

ПР — прогнозные ресурсы

СПВ — скважинное подземное выщелачивание

ТПИ — твердые полезные ископаемые.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РУДАХ РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ.. 4

2 СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НА РУДЫ РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ ПО МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИМ (МИНЕРАГЕНИЧЕСКИМ) ЗОНАМ, БАССЕЙНАМ, РУДНЫМ РАЙОНАМ, ПОЛЯМ, РУДОПРОЯВЛЕНИЯМ, ФЛАНГАМ И ГЛУБОКИМ ГОРИЗОНТАМ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.. 16

3 ОЦЕНКА ПРОГНОЗНЫХ РЕСУРСОВ РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ, В ТОМ ЧИСЛЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АПРОБАЦИИ ПРОГНОЗНЫХ РЕСУРСОВ УРАНОВЫХ РУД, ПОСТАНОВКЕ ИХ НА КАДАСТРОВЫЙ УЧЕТ. 18

4 ГРУППИРОВКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ ПО СЛОЖНОСТИ СТРОЕНИЯ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ, ПОИСКОВ, ОЦЕНКИ, РАЗВЕДКИ.. 20

5 ИЗУЧЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ.. 22

6 ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ 42

7 ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ, ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ, ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И ДРУГИХ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ.. 49

8 ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРАНОВЫХ РУД, В ТОМ ЧИСЛЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕСЧЕТЕ И ПЕРЕУТВЕРЖДЕНИИ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РУД РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ.. 55

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 64

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 65

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 75

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. 76

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. 77

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. 78

 

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РУДАХ РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ

1. Настоящие Методические рекомендации разработаны в соответствии с Положением о Министерстве природных ресурсов и экологии Российской Федерации, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 11 ноября 2015 г № 1219 [1], Положением о Федеральном агентстве по недропользованию, утвержденным Постановлением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2004 г № 293 (в редакции от 07.07.2016 г) [2] и содержат основные положения по применению Классификации запасов и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых [3] в отношении руд радиоактивных металлов.

2. Методические рекомендации направлены на оказание практической помощи недропользователям и организациям, осуществляющим:

- планирование и проведение геологоразведочных работ ранних стадий, нацеленных на выявление перспективных объектов и реализацию потенциала разноранговых металлогенических таксонов (рудные зоны, районы, узлы, рудные поля, рудопроявления) с количественной оценкой прогнозных ресурсов разных категорий;

- проектирование и проведение оценочных и разведочных работ на месторождениях с подготовкой материалов по подсчету запасов полезных ископаемых для представления их на государственную экспертизу;

- сбор данных и подготовку материалов для проектирования разработки месторождения.

3. Уран. Металл светло-серого цвета, легко поддается обработке, сравнительно мягкий, на воздухе темнеет, покрываясь пленкой оксида. Кларк урана — 2,5∙10–4 %, те. выше кларков многих редких металлов (Mo, W, Hg). Атомный номер Z=92, атомная масса А=238,029. Существует в трех кристаллических модификациях. Плотность 18,7–19,5∙10³ г/см³, твердость по Бринеллю 19,6–21,6∙10² Мн/м² (200–220 кГс/мм²), слабый парамагнетик (удельная магнитная восприимчивость 1,72∙10^–6). Температура плавления 1135 С^°. Радиоактивен, в порошке пирофорен, в растворах токсичен.

Уран химически весьма активный элемент. Он быстро окисляется на воздухе, разлагает воду при 102 С^°, легко реагирует со всеми неметаллами, образует ряд интерметаллических соединений. Уран относится к III группе периодической системы Менделеева, открывая, наряду с торием, семейство актиноидов, представленное в основном трансурановыми, искусственно получаемыми элементами (плутоний, америций, кюрий и др.). Однако по химическим свойствам уран имеет много общих черт с элементами IV группы (Mo, W, Cr). Он поливалентен, в четырехвалентном состоянии амфотерен и склонен к изоморфизму с Са, Ti, Th и редкими землями. В шестивалентном состоянии в нейтральных и кислых растворах образует комплексный уранил-ион (UO₂)⁺².

Большинство соединений четырехвалентного урана нерастворимо в воде. В то же время большинство солей уранила — сульфаты, нитраты, карбонаты — хорошо растворимы. Различная растворимость урана в четырех и шестивалентном состоянии определяет условия его миграции и является главным фактором образования его концентраций в природе.

Фторид шестивалентного урана (гексафторид) возгоняется при 56 С^° и используется в процессе обогащения природного урана изотопом ²³⁵U.

Природный уран состоит из смеси трех изотопов: ²³⁸U (99,2739 %), ²³⁵U (0,7024 %) и ²³⁴U (0,0057 %). Периоды полураспада этих изотопов соответственно равны: 4,51∙10⁹ лет, 7,13∙10⁸ лет и 2,48∙10⁵ лет.

Изотопы урана ²³⁸U и ²³⁵U в результате радиоактивного распада образуют два радиоактивных ряда: уран-радиевый и актино-урановый. Конечными продуктами распада рядов являются устойчивые изотопы ²⁰⁶Рb, ²⁰⁷Рb и гелий. Из промежуточных продуктов практическое значение имеют радий ²²⁶Ra и радон ²²²Rn.

С течением времени, через интервал равный примерно десяти периодам полураспада наиболее долгоживущего дочернего продукта, в радиоактивном ряду урана наступает состояние устойчивого радиоактивного равновесия, при котором число распадающихся в единицу времени атомов всех элементов ряда одинаково.

4. Радий ( ²²⁶Ra) щелочноземельный металл, гомолог бария, является в ряду распада ²³⁸U основным гамма-излучателем. Чистый уран испускает только слабопроникающие альфа-лучи. Период полураспада радия 1590 лет. Радиоактивное равновесие между ураном и радием наступает через 8∙10⁵ лет и наблюдается в древних, хорошо сохранившихся породах и минералах. При радиоактивном равновесии одному грамму урана соответствует 3,4∙10^–7 грамма радия. В равновесном ряду интенсивность гамма-излучения пропорциональна содержанию урана, что позволяет осуществлять экспресс-анализ урановых руд, а также их сортировку и радиометрическое обогащение. Однако в незамкнутых природных системах равновесие между ураном и радием может нарушаться, поскольку эти элементы имеют различную миграционную способность.

Состояние равновесия системы принято выражать коэффициентом радиоактивного равновесия:

К_рр= 2,94∙10⁸ С_Ra/ С_U,

где С_Ra и C_U — содержания радия и урана в % %.

Необходимость изучения состояния радиоактивного равновесия составляет одну из особенностей разведки и оценки урановых месторождений.

Минералогия урана исключительно разнообразна. Известно около 300 урановых и урансодержащих минералов, однако основную массу промышленных руд обычно слагают следующие (Таблица D.1).

Таблица D.1 — Важнейшие урановые минералы

Минералы	Химический состав (формула)	Содержание урана и тория (в скобках), %
Уранинит	(U,Th)O2х	62–85 (до 10)
Настуран	U02х	52–76
Урановые черни	U02х	11–53
Браннерит	(U, Th)Тi2Об	35–50 (до 4)
Коффинит	U (SiО4) 1–х (OH)4x	60–70
Давидит	(Fe,Ce,U)(Ti,Fe,V,Cr)3(O,OH)7	1–7
Нингиоит	CaU(P04)2 ∙2H2O	20–30
Карнотит	K2(UO2)2(VO4)2 ∙3H2 O	52–66
Торбернит	Cu (UO2)2(P04)2 ∙12H2 O
Отенит	Ca(UO2)2(P04)2 ∙10H2 O	48–54
Уранофан	Ca[UO2(SiO3OH)] 2∙5H2 O	55–58
Цейнерит	Cu (UO2)2(As04)2 ∙12H2 O
Тюямунит	Ca (UO2)2(V04)2 ∙8H2 O	57–65
Казалит	Pb[UO2SiO4] ∙H2 O	42–50

В некоторых типах месторождений основным носителем урана является ураноносный фторапатит, в котором уран изоморфно замещает Са.

5. Торий. Пластичный металл серебристо-белого цвета, на воздухе медленно окисляется. Атомный номер 90, атомная масса 232,038. Существует в двух кристаллических модификациях. Плотность 11,72∙10³ г/см³, твердость по Бринеллю 450–700 Мн/м² (45–70 кгс/мм²), парамагнитен (удельная магнитная восприимчивость 0,54∙10^–6). Температура плавления 1750 С^о. Разлагает воду при 200 С^о, на холоде медленно реагирует с азотной, серной, плавиковой кислотами, легко растворяется в соляной кислоте и царской водке. Радиоактивен.

Природный торий практически состоит из одного долгоживущего изотопа ²³²Th с периодом полураспада 1,39∙10¹⁰ лет (содержание ²³⁸Th, находящегося с ним в равновесии, ничтожно — 1,37∙10^–8 %). Конечный продукт ряда распада стабильный ²⁰⁸Pb. Продукты, способные обусловить нарушение равновесия в ряду отсутствуют. Один из промежуточных продуктов — инертный газ торон (Tn) крайне короткоживущий (полураспад 54 сек). Радиоактивное равновесие между торием и основным его гамма-излучателем мезоторием (MsTh₂) наступает через 75 лет.

В природных соединениях Th исключительно четырехвалентен. Большинство его соединений нерастворимо. В поверхностных условиях мигрирует только путем механического переноса минералов. Накапливается в россыпях.

Несмотря на относительно высокий кларк (8 ∙10^–4 %), собственные минералы тория редки. В качестве изоморфной примеси встречается в различных минералах редких земель и тантала-ниобия. Наиболее практически важные минералы приведены в таблице (Таблица D.2). В заметных количествах в настоящее время торий не добывается. Применение его в технике незначительно (в виде тугоплавкого оксида и для легирования некоторых специальных сплавов).

Таблица D.2 — Наиболее важные минералы тория

Минерал	Хим. состав (формула)	Содержание Th (U) в %
Монацит	(Ce, Th, U) PO4	<10 (<6)
Лопарит	(Ce, Na, Ca, Th) (Ti, Nb)O3	< 3
Пирохлор	(Ca,Na,Th,TR,U)2– (Nb,Ta,Ti)2O6(O,OH,F)1–m n H2O	<5 (<7)
Торит	(Th,U)SiO4	65–80 (1–2)
Торианит	(Th,U)O2	58–90 (1–30)

Месторождений собственно ториевых руд неизвестно. Наиболее перспективным источником получения больших его количеств являются россыпи монацита. Возможно также попутное получение тория при разработке пирохлоровых карбонатитов, щелочных лопаритоносных пород, других редкоземельно-редкометальных месторождений.

6. Уран и торий являются сырьем для изготовления ядерного топлива с целью производства электрической и тепловой энергии (АЭС, ACT, АТЭЦ), опреснения морской воды, получения вторичного ядерного горючего, других искусственно приготавливаемых делящихся веществ и изотопов, трития, восстановителей для металлургической промышленности, новых видов химической продукции и научных исследований. Ядерные реакторы находят применение как транспортные силовые установки.

Из природных изотопов, свойствами, необходимыми для использования в качестве атомного топлива, обладает только изотоп урана ²³⁵U. Однако в атомных реакторах путем облучения нейтронами из изотопа ²³⁸U может быть получен искусственный изотоп — плутоний (²³⁹Pu), а из ²³²Тh — изотоп ²³³U, также обладающие свойствами атомного горючего. При этом в специальных типах реакторов-размножителей процесс может осуществляться так, что количество вновь образующегося атомного топлива будет превышать количество ²³⁵U, затраченного на поддержание работы реактора.

Некоторая часть урановых руд используется для производства радия, соединения урана применяются в медицине, химии, фотографии, электротехнике и др. Торированные катоды применяются в электронных лампах, а оксидно-ториевые — в магнетронах и мощных генераторных лампах. Добавка 0,8–1 % ThО₂ к вольфраму стабилизирует структуру нитей накаливания. Диоксид тория используется как огнеупорный материал, а также как элемент сопротивления в высокотемпературных печах. Торий и его соединения широко применяют в составе катализаторов в органическом синтезе, для легирования магниевых и дру­гих сплавов для реактивной авиации и ракетной технике.

7. По характеру урановой минерализации руды разделяются на следующие основные типы:

- настурановые и уранинитовые;

- коффинит-настуран-черниевые;

- браннеритовые и настуран-браннеритовые (настуран-коффинит-браннеритовые);

- руды со сложными урансодержащими, торийсодержащими и редкоземельными минералами (монацит, лопарит, торит, эвдиалит, сфен, пирохлор, гаттчетолит и т.п.);

- настуран-апатитовые;

- уранослюдковые.

8. Геологические условия, в которых формируются месторождения радиоактивных руд, многообразны. Количество геолого-промышленных типов этих месторождений и их роль, как сырьевой базы, изменяются в течение достаточно коротких промежутков времени. Отдельные геолого-промышленные типы в настоящее время утрачивают свое промышленное значение (урано-битумный, железо-урановый и др.) в связи с отработкой соответствующих месторождений. Получают промышленное значение геолого-промышленные типы, не игравшие ранее существенной роли в производстве урана и тория, что вызва­но достижениями в разработке новых способов добычи, переработки и использования минерального сырья (селен-урановые в проницаемых отложениях, редкометальные торий-урановые в щелочных массивах, карбонатитах и др.). Такие изменения должны учитываться при планировании и производстве геологоразведочных работ.

9. Известные на сегодняшний день в стране и за рубежом геолого-промышленные типы месторождений урана отражены в таблице (Таблица D.3), а классификация торий-содержащих месторождений — в таблице (Таблица D.4).

В таблице (Таблица D.5) для сведения показана типизация руд месторождений урана по классификации МАГАТЭ. Основной объем мировой добычи урана обеспечиваются месторождениями типа структурно-стратиграфических «несогласий» и «песчаникового» типов; в России основной объем урана добывается на месторождениях жильного типа, связанных с вулканическими структурами (Стрельцовский тип).

 

 

Таблица D.3 — Промышленные типы месторождений урана и основные типы руд

Промышленные типы месторождений

Морфологический тип и комплекс вмещающих пород

Природный (минеральный) тип руд

Среднее содержание U в руде, %

Попутные компоненты

Промышленный (технологический) тип руд

Примеры месторождений

 

Эндогенный в областях тектоно-магматической активизации докембрийских щитов	Плито-, столбо- и линзообобразные залежи в гнейсах, мигматитах и гранитах	Урановый. Коффинит-настуран-браннеритовый, уранинит-браннеритовый	0,1	–	Энергетический урановый (сортировочный, гидрометаллургический)	Мичуринское, Ватутинское и Северинское (все Украина)
Пласто-, и линзообразные залежи в железо-магнезиальных сланцах и железистых кварцитах	Урановый. Гематит-магнетит-настуран-уранинитовый	0,2	Fe до50 %	Энергетический железо-урановый (сортировочный, гидрометаллургический, пиро-гидрометаллургический)	Желтореченское, Первомайское (Украина)
Штокверки и линзы в гранитоидах, мигматитах и пегматитах	Урановый и торий-урановый. Браннерит-уранинитовый, коффинит, браннеритовый, настуран-браннеритовый	0,04–0,07	Au,Ag, Мо	Энергетический урановый с золотом и серебром (сортировочный, флотационно-гидро- пирометаллургический)	Южное и Лозоватское (Украина), Россинг (Намибия)
Плито-, жило- и линзообразные залежи в кристаллических сланцах, мигматитах, гранитах	Золото-урановый. Браннеритовый	0,15	Au	Энергетический урановый с золотом (сортировочный, гидрометалургический)	Дружное, Курунг, Снежное (Эльконкский рудный район)
Эндогенный в зонах структурно-стратиграфических несогласий	Линейные залежи и жилы в кристаллических сланцах, гнейсах фундамента и песчаниках осадочного чехла	Урановый, никель-урановый Арсенидно-сульфидно-коффинит-настурановый	0,3–12	Au, Ni, Cu, Ag	Энергетический урановый золото-никельсодержащий (гидрометалургический)	Сигар-Лейк и Роки-Лейк (Канада), Джабилука, Набарлек (Австралия)
Эндогенный в структурах тектонической активизации складчатых областей	Столбо-, линзо- и жилообразные залежи в песчанниках, углеродистых сланцах, диабазах, гранитах и известняках	Урановый, Коффинит-фторапатит-браннерит-настурановый	0,12	TR	Энергетический урановый (сортировочный, гравитационно- гидрометаллургический)	Грачевское, Косачинское и Восток (все Казахстан)
Урановый фосфор-урановый, молибден-урановый аршиновит-молибденит-браннерит-настурановый, апатит-уранинитовый	0,08–0,1	Mo, Au, Zr, Р2О5 25–30	Энергетический урановый (сортировочный, гидрометал-лургический)	Маныбайское Заозерное (Казахстан)
Пласто- и линзообразные залежи в углисто-кремнистых сланцах	Урановый. Настуран-коффинитовый, урановые черни-настурановый	0,05	V	Энергетический урановый (сортировочный, гидрометаллургический)	Шмирхау, Ройст и Беервальде (Германия)
Жильные и линзообразные залежи в амфиболитах, углеродисто-кремнистых сланцах	Урановый. Сульфидно-арсенидно-настурановый с самородн. серебром, карбонат-коффинит-настурановый	0,4	Ag до200г/т Bi, Ni, Co, Sn, Zn, Pb, W, Mo	Энергетический урановый c серебром (сортировочный, гидрометаллургический)	Шлема-Альберода, (Германия), Пршибрам (Чехия)
Эндогенный в вулканно-тектонических структурах складчатых областей	Штокверки, линзо- жило- и пластобразные залежи в вулканитах, гранитоидах, туфопесчаниках, мраморах	Молибден-урановый Настурановый, настуран-коффинитовый, иордизит-настурановый, Сульфидно-настурановый	0,12–0,5	Мо, Pb, Bi, Zn	Энергетический, металлургический молибден-урановый (сортировочный, гидрометаллургический)	Стрельцовское, Тулукуевское, Аргунское (Россия), Бота-Бурум, Кызылсай (Казахстан),
Экзогенный в морских глинах платформенного чехла	Пласты и линзы в серых и черных глинах с костным детритом	Редкометалльно-урановый Редкометалльно-ураноносный костный фосфат	0,05	Sc, Y, TR, Re	Энергетический урановый (сортировочный, гравитацион-но- гидрометаллургический)	Степное, Меловое (Казахстан) Шаргадык (Россия)
Экзогенный в водопроницаемых толщах платформенного чехла	Ленто- и линзообразные залежи, роллы в сероцветных песчаниках и гравеллитах	Урановый Коффинитовый, урановые черни-настурановый	0,1–0,2	Se, V, Mo, Re	Энергетический урановый (скважинное подземное выщелачивание — гидрометаллургический)	Учкудук и Сургалы (Узбекистан), Буденновское (Казахстан)
Ленто- и линзообразные залежи в углисто-глинистых сероцветных песчаниках, песках и гравелитах	Урановый Урановые черни-коффинит-настурановый	0,02–0,1	–	Энергетический урановый (скважинное подземное выщелачивание — гидрометаллургический)	Долматовское, Хохловское, Хиагдинское,Имское, Девладовское (Украина)
Лентообразные залежи в бурых углях, углистых песчаниках и сланцах	Урановый Молибденит-коффинит-урановые черни-настурановый	0,03–0,1	Mo, Se, Re	Энергетический урановый (сортировочный, гидрометаллургический, пиро-гидрометаллургический)	Нижне-Илимское и Кольджатское (Казахстан)
Линзо-, пласто-, лентообразные залежи и роллы в красноцветных и пестроцветных песчаниках, глинистых сланцах	Битум-урановый и ванадий-урановый Урановые черни-коффинит-настурановый	0,n	V	Энергетический урановый (сортировочный, гидрометаллургический	Майлисайское, (Кыргызстан), Адамовское (Украина), Амброзия-Лейк (США)

 

Таблица D.4 — Классификация торийсодержащих месторождений с основными типами руд

Промышленные типы месторождений	Структурно-морфологический тип и комплекс вмещающих пород	Природный (минеральный) тип руд	Среднее содержание в руде ThO2, %	Основные компоненты	Промышленный (технологический) тип руд	Примеры месторождений
Торийсодержащие коренные руды	Пластообразные залежи (стратифицированные) в агпаитовых нефелиновых сиенитах	Торий — редкоземе-льный Лопаритовый	0,02	TR, Ta, Nb, Zr, U	Химико-металлургический редкоземельно-редкометалльный с ураном и торием (сортировочный, гравитационно-флотационно-гидрометаллургический)	Ловозерское
Коры выветривания карбонатитов	Пластообразные залежи в корах выветривания карбонатитов	Торий — редкометалльный Пирохлоровый, монацит-пирохлоровый	0,01–0,05	Nb, Ta, TR, P	Металлургический тантал–ниобиевый с торием (сортировочный, флотационно-гидрометаллургический)	Томтор, Белозиминское, Араша (Бразилия)
Россыпной прибрежно-морской и континентальный	Пластовые залежи в береговых пляжный и донных отложениях	Редкоземельно-ториевый Монацит-циркон-рутил-ильменитовый	Монацит n.100 г/м^3	Zr, Ti, TR	Металлургический титан-цирконий- редкоземельно-ториевый (гравитационно-электростатический-магнит-но-гидрометаллургический)	Туганское, Лукояновское, Малышевское (Украина), россыпи Австралии, Индии, США
Пластовые аллювиальные залежи	Редкоземельно-ториевый Монацит-торит-касситеритовый	Монацит n.100 г/м^3	TR, Sn	Металлургический олово- редкоземельно-ториевый (гравитационно-электроста-тический-магнитно-гидрометаллургический)	Россыпи Юго-Восточной Азии, Африки и Южной Америки
Пластовые ложково-аллювиальные залежи	Цирконий-ториевый. Циркон-монацитовый	Монацит n.100 г/м^3	Zr	Металлургический цирконий-ториевый (гравитационно-электростатический-магнитно-гидрометаллургический)	Юг Енисейского кряжа, Алданский массив, Калба-Нарынская зона
Торит-изоферро-платиновый	Торит n.10– n.100 г/м^3	Pt	Металлургический платина-ториевый (гравитационно-гидрометаллургический)	Кондерское

Таблица D.5 — Типы урановых месторождений мира и России по классификации МАГАТЭ

№ № типов

Тип, доля в мировой добыче

№ № подтипов

Характеристика

За рубежом

РФ, краткая характеристика