基于砂岩型铀矿中蚀变钛铁矿聚铀机理的含铀废水处理材料与方法研究

中国北方中新生代沉积盆地的砂岩型铀矿中,普遍发育蚀变钛铁矿(TiO_(2))与铀矿物空间赋存关系密切的现象,为放射性含铀废水处理材料与方法研究提供了新线索与地质依据。为提供一种可用于含铀废水处理的材料及方法,本文以鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿为例,通过砂岩型铀矿中蚀变钛铁矿与铀矿物空间赋存关系的分析,结合环境领域广泛应用的TiO_(2)光催化还原技术,提出了蚀变钛铁矿的吸附-催化还原聚铀机理,并结合实验研究进行验证。实验结果表明,纳米TiO_(2)不仅具有吸附与催化还原双重聚铀属性,还可叠加光照与铀衰变能催化还原的效果,达到含铀废水处理及铀资源回收的目的。因此,可将纳米TiO_(2)作为含铀废水处理的材料。

有关砂岩中钛铁矿蚀变与铀成矿作用的研究进展

当前国内外砂岩型铀矿勘查研究显示,砂岩型铀矿床中普遍发育有钛铁矿及其蚀变产物,且与铀矿物在空间上存在紧密的共(伴)生关系。目前,对于钛铁矿蚀变及其与铀沉淀富集关系方面的研究十分有限,多停留在电子探针微区分析及理论推测层面,特别是与钛铁矿蚀变矿物具有密切成生关系的含钛铀矿物是什么,钛铁矿蚀变及其蚀变产物对于铀的沉淀富集有何作用?这些事关铀成矿机理的关键性科学问题研究十分薄弱,在一定程度上制约了对于该类铀矿化成矿作用研究以及勘查找矿工作的进一步深入。笔者在前期研究工作的基础上,调研了国内外相关文献,对涉及到钛铁矿蚀变及其与铀成矿作用有关的研究进展及存在问题进行了梳理。研究发现,实验模拟与分子热动力学模拟相结合的研究方法是成因矿物学以及矿床成矿机理研究的一个重要发展方向,可以将矿物学及矿床学研究尺度从矿物尺度拓展到分子尺度、乃至原子尺度,可以真正揭示含矿砂岩中钛铁矿蚀变作用过程中蚀变矿物的生成序列、铀的迁移-沉淀-富集机理以及内在动力学机制。纳米科学以及多学科与地质学的交叉与深度融合,为成矿作用研究提供了新的研究手段,也为进一步深化铀成矿作用机理、丰富铀成矿理论提供了新的研究领域。

鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿含矿砂岩中钛铁矿蚀变及其聚铀过程探讨

国内砂岩型铀矿含矿砂岩中普遍可见蚀变钛铁矿与铀矿物空间关系密切的现象,是国内砂岩型铀矿研究领域全新发现。为探讨砂岩型铀矿含矿砂岩中钛铁矿蚀变特征及其聚铀过程,本文选择鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿为例,通过镜下观察、扫描电镜、电子探针等精细微区分析手段对研究区含矿砂岩中蚀变钛铁矿与铀矿物空间赋存关系及对铀富集机理开展研究。研究结果表明,鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿含矿砂岩中钛铁矿主要沿其边缘、裂隙或靠近其核部等部位蚀变形成白钛石、含铀白钛石或锐钛矿;铀石呈毛刺状、微细柱状围绕锐钛矿或白钛石生长,或在钛铁矿蚀变空洞中形成大量呈针织状的铀石集合体,反映出钛铁矿-白钛石/锐钛矿-含铀白钛石-含钛铀石-铀石的矿物组合递变顺序;砂岩型铀矿中蚀变钛铁矿可通过吸附-自催化还原的方式造成铀富集沉淀,并可将蚀变钛铁矿的聚铀过程分为钛铁矿蚀变-铀吸附预富集(Ⅰ)与蚀变钛铁矿自催化还原铀成矿(Ⅱ)两阶段,其中蚀变钛铁矿吸附铀衰变过程产生β与γ射线为蚀变钛铁矿自催化还原聚铀提供了条件。