在地壳中,铀并不丰富。晶体中平均含量约为每号2到4克(百万分之二到四)。每号海水中含量约1毫克。有些花岗岩每号含达80克,而某些页岩的铀含量则可达每号300克。
然而,铀在地球化学上是可迁移的。原生矿床(在花岗岩或戽武岩中局部富集)或次生聚集可以因风化侵蚀和在冲积层中富集而移位;溶解在迳流或渗滤水中,随后在还原环境中沉演出来;或在某些情况下被淽液带走而移位。绝大多数采出的矿石是“黑”矿石。结果发现其中的铀是以四价氧化态存在的:在沥青铀矿或晶质铀矿中以氧化物形成,在铀石中以硅酸盐形式,在钛铀矿中以一种更复杂的物质,即钛酸铀的形式存在。由上述这些矿物氧化生成的许多种色彩鲜艳的次生矿物为岩石采集者们所珍视。次生铀矿物包括磷酸盐(如钙铀云母)、钒酸盐(如钒钾铀矿或钒铅钡铀矿)和硅酸盐(如硅钙铀矿)。硅钙铀矿细脂铅铀矿添加了黄色,有时在沥青铀矿的表面上能发现这类变种产物。
矿床类型
经济合作与发展组织的地质学家们把铀矿床分为6类:
——石英砾石砾岩。在这种砾岩中,铀存在于砾石的胶结物中。砾岩是很古老的岩石,在大气氧出现之前就形成了,其年龄超过23亿年。它们局限于前寒武纪地质区:安大略、魁北克、澳大利亚、印度及南非。在南非,铀存在于含铀的金矿中。
——远古代不整合矿床。不整合矿床在褶皱山脉侵蚀后形成,其年龄为16亿到18亿年。在页岩、片麻岩的断裂或破碎带中可以发现它们,有时也存在于砂岩中。澳大利亚北部地区的朗格(Ranger)、夹皮卡(Jabiluka)、柯加拉(Koongarra)和那巴列克(Nabarlek)和加拿大的克留夫(Cluff)湖、凯(Key)湖、莱泌特(Rabbit)湖以及萨斯喀彻温州的瓦洛及(BeaverLodge)等矿床都属品位最高和最大的矿床之列。
——花岗岩及类似岩石中的矿床。例如纳米比亚的罗辛(Rossing)地区或巴西的波索思(PocosdeCaldas)矿床。
——脉状矿床。这种矿床的大小可变性很大,从乔基姆斯萨尔(波希米亚),欣科罗希韦(Shinkolobwe,扎伊尔)和镭港(PortRadium,加拿大)的巨大的沥青铀矿矿脉,直到法国列蒙辛(Limousin)和温德(Vendee)地区的黑苏尼(Hercynia)花岗岩内的窄裂隙矿床以及美国科罗拉多州的页岩断裂矿床都为这种矿床。
——在还原环境中生成的砂岩型矿床。包括从三叠纪到第三纪形成的美国砂岩,古炭纪形成的尼日尔河流三角洲砂岩和加蓬的前寒武纪海相砂岩。
——其它矿床。如北非、佛罗里达州和怀俄明州的磷酸盐矿床,瑞典的页岩矿床和北达科他州及南达科他州的褐煤矿床。
虽然在大多数国家都能发现铀,但是,只有那些幅员习阔,且具有有利地质条件的国家才拥有世界主要的铀资源(美国、加拿大、澳大利亚、南非、苏联、土耳其和中国)。此外尼日尔正在开采大矿床,而法国也有丰富的铀资源。
采矿
扎伊尔加丹加省的辛科洛布韦(Shinkoobwe)矿已开采了40年。该矿的矿石中竟含有75%的铀!含1%铀左右的矿床(如最近在加拿大的萨斯喀彻温省发现的矿床)本不多见,而加拿大雪加(Cigar)湖含12%铀的矿床则是更为罕见,法国现在正在开采的矿石中铀的平均含量为0.2%(即2000ppm)。据认为铀含量低到500ppm或更低一些的矿石在开采规模大(如纳米比亚罗辛矿的铀含量为350ppm,每天处理35000吨矿石),或者矿石中含有其它有经济价值的矿物(如南非的惠瓦特兰)矿的主要产品是黄金,而矿石中的铀含量仅为250ppm)时,还可能有开采价值。铀含量低就需要开采大量矿石,还需要强有力的开采手段,对于小型矿床更是如此。
只要有可能就尽量采用露天采矿法。然而,在许多情况下必须通过地下采矿法采出矿石。
对于贫矿脉,浸出法也许是最经济的解决办法。该技术就是把硫酸喷淋在已破碎或已磨碎的矿石上,再回收此淋浸液,提取溶解的铀。
铀矿开采的防护措施
铀矿石中含有铀的全部放射性子体产物,特别是丰度最高的同位素铀一238的子体产物。每三吨铀中就含有一克镭和几立方毫米的氡气。当采矿中把土翻过来时,氡气就释放出来,并产生放射性尘埃。据估计,一名在含o.1%铀的竖井中工作不穿防护衣具的矿工所受到的照射剂量率为o.6毫雷姆/小时。尽管此值已低于允许剂量,但仍然是较高的。通过加强通风排氡,利用喷雾捕集尘埃粒子的方法来降低照射剂量。这些措施可使矿工免受因辐射和吸人硅石(在所有的采矿作业中,这是很普遍的)而选成的对健康的综合危害。