Cỏc dng vn chuyn ca Urani

hàm lượng, nhưng khi hàm lượng nhỏ hơn 0,1N nó được dịch chuyển không

đáng kể;

b) Dung dịch keo (keo) hydroxit thành phần [UO2(OH)2]n, mang điện tích âm; độ

pH ổn định của các dung dịch này nằm trong khoảng 5-8;

c) Các carbonat phức dễ hòa tan thành phần Na 4[UO2(CO3)3], 0,1N dung dịch của

chúng có pH = 10,6, nhưng cả khi pH = 10,88 bắt đầu bị thủy phân với sự lắng

đọng urani; Geoehcoh và Makgohaibg (theo V.V Serbin, 1957) để bắt đầu sự

thủy phân người ta cho đại lượng pH = 11;

d) Các hợp chất muối kiềm phức dễ hòa tan, ổn định cho tới khoảng rộng của các

giá trị pH.

Khả năng vận chuyển urani trong các dung dich muối dưới dạng các hợp chất

này bắt nguồn từ các tính chất hóa học của urani. Đã biết khơng nhiều cách xác định

trực tiếp các dạng có mặt của urani trong các nước tự nhiên. Theo các tài liệu của

B.N.Lackorin… (1959), trong nước hồ được các tác giả nghiên cứu, phần lớn urani ở

dưới dạng ion Carbonat phức [UO2(CO3)3]4-, điều đó được gây ra bởi hàm lượng cao

của ion Bicarbonat trong nước khi pH bằng 8,4 - 8,7. Một số lượng nào đó của urani

trong nước này có điện tích dương, điều đó đã được xác định nhờ các nhựa trao đổi

ion, và ngoài ra, giả thiết rằng một phần urani ở dưới dạng phức chất với các vật chất

hữu cơ và ở trạng thái hấp thụ trên các thể lơ lửng mảnh nguồn gốc hữu cơ và khoáng

vật.

I.E.Xtarik và L.B.Koliadin (1957) đã nghiên cứu trạng thái của urani trong nước

biển bằng cách lọc vi, hấp thụ trên các nhựa và thủy tinh trao đổi ion, đo độ linh động

điện di. Đã xác định được rằng, urani trong nước đại dương khi pH = 7,5 ở trong trạng

thái ion phân tán, dự đoán dưới dạng anion phức chất carbonat.

Các tác giả của chương này đã nghiên cứu nước dưới đất của một số khống sàng

urani bằng phương pháp điện thẩm tích. Phương pháp điện thẩm tích được tiến hành

trên máy thẩm tách loại Pauli với các màng ngăn xelafan. Buồng giữa được đổ đầy

nước nghiên cứu, các buồng bên - là buồng chưng cất. Phép thẩm tách được tiến hành

cho đến khi trong các buồng bên cạnh ba lần đo cuối cùng pH không cho các giá trị

không đổi. Theo các tài liệu nhận được, trong các nước của các khoáng sàng urani thủy

nhiệt khi các giá trị pH của nước trong các khoảng 6-7 và hàm lượng urani n.10 -6 đến

n.10-4 g/l nó ở dưới dạng các ion mang điện tích dương cũng như điện tích âm, nhưng

phần lớn urani (80-40%) mang điện tích dương. Một phần nào đó của urani còn lại

trong buồng giữa, có lẽ là dưới dạng các phân tử không phân ly, các hạt keo hoặc các

ion được trùng hợp, thêm vào đó số lượng urani như thế trong các mẫu khác nhau của

nước là khác nhau - từ 6 đến 40% hàm lượng tổng cộng.

Các nghiên cứu tương tự đã được thực hiện với các dung dịch nhân tạo, nhận

được bằng cách rửa lũa nacturan, bột đen, các quặng urani sunfua và silicat bằng nước

cất. Trong các thí nghiệm với các chiết xuất nước từ bột đen và nacturan phần chủ yếu

70



của urani trong các dung dịch với pH = 5,26,6 mang điện tích dương. Khi thẩm tách

chiết xuất nước từ các đá phiến than - silic với pyrit và bột đen urani (pH = 3,8, hàm

lượng urani 3.10-3 g/l) 50% urani có điện tích dương, gần 50% còn lại trong bình giữa

và một phần rất nhỏ mang điện tích âm. Tại chỗ chiết xuất từ quặng silicat với các

khoáng vật silicat thứ sinh của urani (pH = 7,2, hàm lượng urani 1,6.10 -3 g/l) chỉ có

chừng 20% urani mang điện tích dương, số lượng còn lại được giữ trong bình giữa.

Các ion urani mang điện tích dương trong nước tự nhiên, chắc là các cation



UO 22 và UO (OH)+ , các ion mang điện tích âm - là các anion khác nhau, chủ yếu tổ

2

hợp sunfat và carbonat.

Theo các tài liệu của Coulomb (Coulmb, 1955) trong các thí nghiệm với các

nhựa trao đổi ion trong các dung dịch nước, nhận được bằng cách hòa tan nacturan với

2

4

pyrit (pH = 3,7), chừng 80% urani ở dưới dạng các anion UO2 (SO 4 ) 2 và UO 2 (SO 4 )3

2

trong các số lượng khác nhau. Khi pH > 4 quan sát được chỉ các ion UO 2 và



UO2 (OH)  .Bắt đầu từ pH = 3,5 kích hoạt phản ứng UO 22  OH � UO 2 (OH)  và khi

pH = 4,5 lắng đọng các cặn UO 2 (OH)2 ; nhưng khi có các ion carbonat và fotfat quá

2

2

trình này thay đổi, bởi vì khi có CO3 tạo ra các phức chất UO2 (CO3 )2 ổn định khi

4

pH từ 4,5 đến 6,5 và UO2 (CO3 )3 , ổn định khi pH = 11.

Các kết quả thí nghiệm của các nhà nghiên cứu khác nhau theo sự nghiên cứu

ảnh hưởng của carbonat canxi và magie đến sự chuyển hóa urani từ hydroxit tổng hợp

và các khoáng vật tự nhiên xác nhận rằng, urani trong các nước thành phần

hydrocarbonat canxi có thể ở khơng chỉ dưới dạng Na 4[UO2(CO3)3] mà cả ở dưới dạng

các hợp chất tương tự với Ca và Mg, các hợp chất đó khác nhau với hợp chất đầu có

độ ổn định nhỏ hơn chút ít trong các dung dịch nước.

Phân tích các tài liệu thực tế đã được tích lũy có thể đưa ra các kết luận sau đây:



1. Các dạng vận chuyển urani trong các dung dịch nước là đa dạng và phụ thuộc

vào pH và thành phần hóa học của nước.

2. Sự vận chuyển urani dưới dạng các hợp chất sunfat có sự phân bố hạn chế và

đặc trưng chỉ đối với các nước axit sunfat. Trong các dung dịch này khi tương tác

chúng đối với các khoáng vật nguyên sinh của urani, rõ ràng là, có thể có sự có mặt

của urani hóa trị IV, bởi vì các hợp chất sunfat của nó có độ hòa tan tốt, nhưng trong

các điều kiện oxy hóa sự di chuyển của urani trong trạng thái này có thể chỉ ở các

khoảng cách gần.

3. Khi các giá trị pH của các nước trong khoảng 4,5 - 7,5 urani tong dung dịch chủ

2



yếu dưới dạng các ion UO2 và UO 2 (OH) cũng như ở dưới dạng các phân tử không



71



phân ly thành phần UO2.H2O hoặc UO3.2H2O. Rõ ràng là các dạng này là rất phổ biến

trong tự nhiên, bởi vì pH của phần lớn các nước tự nhiên ở trong khoảng các giá trị 6

đến 8. Xu hướng các hydrat trioxit urani đối với việc tạo ra trong dung dịch nước các

ion được trùng hợp và các chất kết tụ keo gây ra sự vận chuyên urani dưới dạng các

muối hydroxit. Việc tạo ra các muối đặc biệt có khả năng khi rửa lũa các đá silicat, khi

pH của các dung dịch gần trung tính.



2

4. Trong các nước chứa các ion HCO3 và CO3 có thể là dạng ổn định vận chuyển



các hợp chất phức uranilcarbonat phân ly không chỉ với natri mà cả với canxi và magie

2

4

dưới dạng các ion UO2 (CO3 ) 2 khi pH từ 4,5 đến 6,5 và UO 2 (CO3 )3 khi các giá trị



kiềm hơn của pH.

5. Các hợp chất hữu cơ có thể tồn tại trong các nước kiềm yếu cũng như là trong

các nước axit yếu dưới dạng các phức chất với các axit phybo cũng như dưới dạng các

hợp chất muối kiềm.

Các dạng hóa học tồn tại của urani trong các nước tự nhiên chịu sự biến đổi theo

mức độ chuyển động của nước đi xa khỏi nguồn làm giàu nó bởi urani. Điều đó liên

quan với sự biến đổi độ pH và thành phần hóa học của nước khi chuyển hóa từ một

hồn cảnh địa hóa này sang hồn cảnh địa hóa khác và có sự trộn lẫn với các nước bề

mặt. Chính vì vậy các dạng tồn tại của urani trong các nước loại khác nhau có thể khác

nhau.

2. Các lắng đọng urani từ các nước tự nhiên

Để biết hàng loạt các phản ứng hóa học, dẫn đến sự lắng đọng urani từ các dung

dịch nước.Nhiều phản ứng trong chúng đặc trưng đối với các nước tự nhiên. Những

3

3

3

phản ứng đó, ví dụ, các quá trình lắng đọng urani bởi PO 4 , VO 4 , AsO 4 và các

anion khác dẫn đến sự tạo ra các fotfat, asenat, vanadat, silicat và các khống vật khó

hòa tan khác của urani. Sự phổ biến lớn trong vùng biểu sinh là các phản ứng khử

urani hóa trị VI dẫn đến sự lắng đọng các hợp chất khó hòa tan của urani hóa trị IV.

Trong hàng loạt các hoàn cảnh vào sự lắng đọng của urani có sự tham gia cả các hiện

tượng hấp thụ và đông tụ các keo. Nhiệm thấy cả các quá trình bay hơi, dẫn đến sự tạo

ra các khống vật urani hòa tan trong nước. Các q trình khác cũng có vai trò.

Trong hồn cảnh cụ thể sự lắng đọng urani thường xảy ra khơng do một phản

ứng hóa học nào, mà do tác động tổng hợp của hàng loạt các yếu tố,của nhiều q

trình. Ví dụ như là sự lắng đọng urani có thể là hậu quả của quá trình khử urani hóa trị

VI, sự hấp thụ và lắng đọng xảy ra đồng thời. Chính vì vậy nói một cách đúng đắn

hơn, không về các phản ứng xác định lắng đọng urani, mà về các dạng chính của các

quá trình lắng đọng urani, trong đới biểu sinh, mỗi một trong chúng là tập hợp của một

số phản ứng hóa học và lý hóa. Các dạng này của các quá trình sẽ được nêu một cách



72



điển hình trong các chương VII - X. Trong chương này chúng ta nghiên cứu nói riêng

các phản ứng chủ yếu dẫn đến sự lắng đọng urani trong tự nhiên.

Các q trình lý hóa gây ra sự lắng đọng urani từ dung dịch, có thể chia thành hai

nhóm: a) các q trình mà trong đó đóng vai trò chủ đạo là các phản ứng tương tác của

đất đá với uran hòa tan, và b) các q trình có liên quan với sự biến đổi thành phần hóa

học của các nước, gậy ra sự biến đổi các điều kiện thủy động lực tuần hoàn, bởi ảnh

hưởng các quá trình bay hơi, pha trộn nước các loại khác nhau.

Trong thành phần các đá các chất lắng quan trọng nhất của urani là một vài dạng

thành phần hữu cơ (các thực vật bị than hóa, các vật liệu chứa Carbon), các sunfua, các

hợp chất sắt, photphat, các vật liệu sét.Cơ chế sự liên quan của urani với các vật chất

hữu cơ khá phức tạp. Ở đó xảy ra các hiện tượng hấp thụ, trao đổi ion, tạo ra các hợp

chất urani hữu cơ và cuối cùng, sự lắng đọng urani do các tính chất khử của các vật

chất hữu cơ và các khí có liên quan với chúng.

Theo các tài liệu cảu Mur (Moore, 1954) các than chứa Polibitum, các than nâu

và than bùn khử loại bỏ 98% urani khỏi dung dịch sunfat uranil. Trong các điều kiện

như thế của các thí nghiệm gỗ hấp thụ 40% urani, than chứa bitum - 17%, antraxit 34%, grafit - 28%, than gỗ (than củi) - 80%, các đá fotfat - 63%, bentonit - 28%, các

đá phiến chứa dầu - 21%, canxit - 16%, nhựa đường - 10%. Moore cho rằng, ngoài sự

hấp thụ, ở đây xảy ra sự tạo ra các hợp chất hữu cơ.

Xalai (1959) xác định rằng, axit mùn trong các giới hạn pH = 37 cố định urani

từ các dụng dịch rất loãng. Khi hàm lượng uranu 1.10 -5 g/l hàm lượng của nó trong

than bùn bằng 0,01%. Sự cố định này là quá trình thuận nghịch của trao đổi Kation với

tác nhân địa hóa làm giàu 10000:1.Than bùn ở trạng thái bão hòa có thể bắt giữ tới

2

10% urani.Nếu như pH < 3 thì các ion UO2 không bị hấp thụ.Theo các tài liệu của tác

giả này, nếu như từ than bùn chiết xuất ra các axit mùn (humic) thì nó hầu như khơng

hấp thụ urani. Các tài liệu tương tự được Vain và nnk (1959) đưa ra các điều kiện tốt

nhất sự liên kết của urani của urani với đất mùn nằm trong các khoảng pH = 46. Theo

các tài liệu của họ, doplerit (muối ăn mòn tự nhiên) có thể tích tụ đến 8% urani. Các

thí nghiệm bởi N.T.Boxkrexenxka (1960) cùng đưa đến kết luận rằng, trong các than

nâu do bà nghiên cứu phần lớn urnai ở dưới dạng muối ăn mòn uranil. Urani các muối

có khả năng trao đổi với các ion khác.

X.M.Manxkaia và nnk (1956) đã đưa ra giả thiết rằng urani liên quan với than

bùn hữu cơ và than dướidạng hợp chất phức.Nhờ phương pháp sắc ký từ than bùn

chứa urani đã tách được hợp chất bền - phybat uranil.Đã chứng tỏ rằng, sự tích lũy

urani có thể trong các vỏ Xutuhbomcủa các chất hữu cơ, cũng như trong các sản phẩm

phân rã của Xutuh trong quá trình Melahoufuhooopafobah.

Bregher và nnk (Breger a.oth, 1955), sau khi đã nghiên cứu cơ chế lắng đọng

urani bởi than nâu, đã đưa đến kết luận rằng, mơi trường axit vốn có của than nâu, gây

ra sự phá hủy hợp chất uranicarbonat, và phần lớn urani đươc giải phóng tham gia vào

phản ứng với các axit chất mùn, tạo ra các hợp chất urani hữu cơ. Chỉ một phần không

đáng kể urani được lắng đọng bằng cách hấp phụ trao đổi ion. Khi đó các nguyên tố

như Mn, Sr, Fe, Ni, Co, Be, Mo, Ti, Li, Pb, V, Zr, Cr không bị hấp thụ bởi than nâu;



73