在地殼中,鈾并不豐富。晶體中平均含量約為每號2到4克(百萬分之二到四)。每號海水中含量約1毫克。有些花崗巖每號含達80克,而某些頁巖的鈾含量則可達每號300克。
然而,鈾在地球化學上是可遷移的。原生礦床(在花崗巖或戽武巖中局部富集)或次生聚集可以因風化侵蝕和在沖積層中富集而移位;溶解在逕流或滲濾水中,隨后在還原環(huán)境中沉演出來;或在某些情況下被淽液帶走而移位。絕大多數(shù)采出的礦石是“黑”礦石。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中的鈾是以四價氧化態(tài)存在的:在瀝青鈾礦或晶質(zhì)鈾礦中以氧化物形成,在鈾石中以硅酸鹽形式,在鈦鈾礦中以一種更復雜的物質(zhì),即鈦酸鈾的形式存在。由上述這些礦物氧化生成的許多種色彩鮮艷的次生礦物為巖石采集者們所珍視。次生鈾礦物包括磷酸鹽(如鈣鈾云母)、釩酸鹽(如釩鉀鈾礦或釩鉛鋇鈾礦)和硅酸鹽(如硅鈣鈾礦)。硅鈣鈾礦細脂鉛鈾礦添加了黃色,有時在瀝青鈾礦的表面上能發(fā)現(xiàn)這類變種產(chǎn)物。
礦床類型
經(jīng)濟合作與發(fā)展組織的地質(zhì)學家們把鈾礦床分為6類:
——石英礫石礫巖。在這種礫巖中,鈾存在于礫石的膠結(jié)物中。礫巖是很古老的巖石,在大氣氧出現(xiàn)之前就形成了,其年齡超過23億年。它們局限于前寒武紀地質(zhì)區(qū):安大略、魁北克、澳大利亞、印度及南非。在南非,鈾存在于含鈾的金礦中。
——遠古代不整合礦床。不整合礦床在褶皺山脈侵蝕后形成,其年齡為16億到18億年。在頁巖、片麻巖的斷裂或破碎帶中可以發(fā)現(xiàn)它們,有時也存在于砂巖中。澳大利亞北部地區(qū)的朗格(Ranger)、夾皮卡(Jabiluka)、柯加拉(Koongarra)和那巴列克(Nabarlek)和加拿大的克留夫(Cluff)湖、凱(Key)湖、萊泌特(Rabbit)湖以及薩斯喀徹溫州的瓦洛及(BeaverLodge)等礦床都屬品位最高和最大的礦床之列。
——花崗巖及類似巖石中的礦床。例如納米比亞的羅辛(Rossing)地區(qū)或巴西的波索思(PocosdeCaldas)礦床。
——脈狀礦床。這種礦床的大小可變性很大,從喬基姆斯薩爾(波希米亞),欣科羅希韋(Shinkolobwe,扎伊爾)和鐳港(PortRadium,加拿大)的巨大的瀝青鈾礦礦脈,直到法國列蒙辛(Limousin)和溫德(Vendee)地區(qū)的黑蘇尼(Hercynia)花崗巖內(nèi)的窄裂隙礦床以及美國科羅拉多州的頁巖斷裂礦床都為這種礦床。
——在還原環(huán)境中生成的砂巖型礦床。包括從三疊紀到第三紀形成的美國砂巖,古炭紀形成的尼日爾河流三角洲砂巖和加蓬的前寒武紀海相砂巖。
——其它礦床。如北非、佛羅里達州和懷俄明州的磷酸鹽礦床,瑞典的頁巖礦床和北達科他州及南達科他州的褐煤礦床。
雖然在大多數(shù)國家都能發(fā)現(xiàn)鈾,但是,只有那些幅員習闊,且具有有利地質(zhì)條件的國家才擁有世界主要的鈾資源(美國、加拿大、澳大利亞、南非、蘇聯(lián)、土耳其和中國)。此外尼日爾正在開采大礦床,而法國也有豐富的鈾資源。
采礦
扎伊爾加丹加省的辛科洛布韋(Shinkoobwe)礦已開采了40年。該礦的礦石中竟含有75%的鈾!含1%鈾左右的礦床(如最近在加拿大的薩斯喀徹溫省發(fā)現(xiàn)的礦床)本不多見,而加拿大雪加(Cigar)湖含12%鈾的礦床則是更為罕見,法國現(xiàn)在正在開采的礦石中鈾的平均含量為0.2%(即2000ppm)。據(jù)認為鈾含量低到500ppm或更低一些的礦石在開采規(guī)模大(如納米比亞羅辛礦的鈾含量為350ppm,每天處理35000噸礦石),或者礦石中含有其它有經(jīng)濟價值的礦物(如南非的惠瓦特蘭)礦的主要產(chǎn)品是黃金,而礦石中的鈾含量僅為250ppm)時,還可能有開采價值。鈾含量低就需要開采大量礦石,還需要強有力的開采手段,對于小型礦床更是如此。
只要有可能就盡量采用露天采礦法。然而,在許多情況下必須通過地下采礦法采出礦石。
對于貧礦脈,浸出法也許是最經(jīng)濟的解決辦法。該技術就是把硫酸噴淋在已破碎或已磨碎的礦石上,再回收此淋浸液,提取溶解的鈾。
鈾礦開采的防護措施
鈾礦石中含有鈾的全部放射性子體產(chǎn)物,特別是豐度最高的同位素鈾一238的子體產(chǎn)物。每三噸鈾中就含有一克鐳和幾立方毫米的氡氣。當采礦中把土翻過來時,氡氣就釋放出來,并產(chǎn)生放射性塵埃。據(jù)估計,一名在含o.1%鈾的豎井中工作不穿防護衣具的礦工所受到的照射劑量率為o.6毫雷姆/小時。盡管此值已低于允許劑量,但仍然是較高的。通過加強通風排氡,利用噴霧捕集塵埃粒子的方法來降低照射劑量。這些措施可使礦工免受因輻射和吸人硅石(在所有的采礦作業(yè)中,這是很普遍的)而選成的對健康的綜合危害。