太阳城集团

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一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201410133465.4

申请日:

2014.04.03

公开号:

太阳城集团CN103954739A

公开日:

2014.07.30

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 33/24申请日:20140403|||公开
IPC分类号: G01N33/24 主分类号: G01N33/24
申请人: 核工业北京地质研究院
发明人: 修晓茜; 张玉燕; 范洪海; 刘红旭; 所世鑫
地址: 100029 北京市朝阳区安外小关东里10号院
优先权:
专利代理机构: 核工业专利中心 11007 代理人: 罗立冬
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法律状态
申请(专利)号:

CN201410133465.4

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2016.01.27|||2014.08.27|||2014.07.30

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明属于地质技术领域,具体涉及一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法。目的是为了定量分析砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿的关系。该方法包括:以层间氧化带砂岩型铀矿床氧化带、过渡带、还原带为不同亚带选取样品,计算三种样品质量及其含铀质量与比例;分离提纯粘土矿物,并计算其质量;分析三种样品中粘土矿物的类型、组成及性质;计算粘土矿物的含铀质量及含铀比例;进行粘土矿物与硝酸铀酰的吸附反应实验,得到最有利吸附条件;在最有利吸附条件下,考察样品中粘土矿物对铀的二次吸附性;分析典型矿物标样混合物与样品中粘土矿物吸附性差异;将区域地质背景与最有利吸附条件相比较,判断粘土矿物对铀的富集作用。

权利要求书

权利要求书
1.  一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,包括如下步骤:
步骤1:以层间氧化带砂岩型铀矿床氧化带、过渡带、还原带为不同亚带选取岩芯样品,计算三种亚带的岩芯样品质量为Q1、Q2、Q3,计算三种亚带的岩芯样品含铀质量为U1、U2、U3;
步骤2:分离提纯三种亚带岩芯样品中的粘土矿物,并计算分离后的粘土矿物的质量为MQ1、MQ2、MQ3;
步骤3:分析三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的类型、组成及性质;
步骤4:计算三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的含铀质量为BU1、BU2、BU3;计算三种亚带的岩芯样品的含铀比例U1/Q1、U2/Q2、U3/Q3,以及三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的含铀比例BU1/MQ1、BU2/MQ2、BU3/MQ3;
步骤5:进行粘土矿物与硝酸铀酰的吸附反应实验,比较不同类型的粘土矿物在不同初始溶液浓度、不同pH值条件下的吸附性,得到最有利吸附条件;
步骤6:在最有利吸附条件下,进行粘土矿物与硝酸铀酰的吸附反应实验,得到三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的含铀质量为AU1、AU2、AU3,计算AU1/MQ1、AU2/MQ2、AU3/MQ3的比值,并分别与BU1/MQ1、BU2/MQ2、BU3/MQ3进行比较,得到三种亚带岩芯样品中的粘土矿物对铀的二次吸附性;
步骤7:利用典型矿物标样按照步骤3中的粘土矿物类型和组成进行配比混合,获得代表三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的混合物,将三种混合物在最有利吸附条件下进行粘土矿物与硝酸铀酰的吸附反应实验,得到各混合 物的含铀质量CU1、CU2、CU3,求CU1/AU1、CU2/AU2、CU3/AU3的比值,分析典型矿物标样混合物与不同亚带中提纯的粘土矿物吸附性差异;
步骤8:将区域地质背景与最有利吸附条件相比较,判断粘土矿物对铀的富集作用。

2.  如权利要求1所述的一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,其特征在于:步骤5中,所述吸附反应实验包括:
步骤5.1,根据步骤3获得的粘土矿物的类型选择性质相同的典型矿物标样,进行典型矿物标样在不同酸碱条件下对硝酸铀酰中的六价铀的吸附反应实验,比较同一粘土矿物类型在不同pH值条件下的吸附率大小。
步骤5.2,进行典型矿物标样在不同初始浓度的硝酸铀酰溶液中的吸附反应实验,比较同一粘土矿物类型在不同溶液浓度条件下的吸附率大小。
步骤5.3,在相同pH值、初始溶液浓度条件下,用不同类型的典型矿物标样对硝酸铀酰中的六价铀进行吸附反应实验,比较不同类型的粘土矿物的吸附性强弱;
步骤5.4,从上述实验中,得到吸附率最大时的粘土矿物的类型、pH值、溶液浓度,作为粘土矿物在砂岩型铀矿床成矿过程中富集铀的最有利条件。

3.  如权利要求1或2所述的一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,其特征在于:所述步骤2中粘土矿物的提纯,具体包括:
步骤2.1,将岩芯样品碎成小块,用去离子水冲去碎块表面吸附的粉末,用去离子水将岩芯样品浸透,封好放入冷冻—解冻装置中;
步骤2.2,反复冷冻—解冻碎样;
步骤2.3,化学样品的处理;
(a)除去碳酸盐及代换性钙镁离子。
(b)除去氧化铁、氢氧化铁;
(c)除去二氧化硅;
步骤2.4,洗涤掉Cl-、Mg2+、Ca2+、HCl;
步骤2.5,制备悬浮液:加入浓氢氧化铵分散剂,加去离子水轻轻搅拌,静止;
步骤2.6,用沉降虹吸法、离心分离法和微孔滤膜过滤法分离出所需粒级的粘土矿物。

4.  如权利要求1或2所述的一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,其特征在于:所述步骤3中,粘土矿物的类型包括下述一种或多种:高岭石K,蒙脱石S,伊利石I,绿泥石C,伊蒙混层I/S,绿蒙混层C/S;利用FTIR傅氏转换红外线光谱分析仪通过红外光谱特征吸收和高频区OH基吸收强度的差异确定粘土矿物类型;
利用X—射线衍射分析获得的粘土矿物组成,确定不同类型的粘土矿物所占百分比;
所述粘土矿物的类型、组成及性质包括下述一种或多种:CEC、比表面积、结构负电荷密度及膨胀倍数。

说明书

说明书一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法
技术领域
本发明属于地质技术领域,具体涉及一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法。 
背景技术
砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀的沉淀富集关系密切,粘土矿物类型主要有高岭石、蒙脱石、伊利石以及部分伊蒙混层。由于工业提取方式繁琐,前人在粘土矿物对铀的吸附富集成矿的研究较少,且多为定性研究。 
发明内容
本发明的目的是为了定量分析砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿的关系,提供一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法。 
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下: 
一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,包括如下步骤: 
步骤1:以层间氧化带砂岩型铀矿床氧化带、过渡带、还原带为不同亚带选取岩芯样品,计算三种亚带的岩芯样品质量为Q1、Q2、Q3,计算三种亚带的岩芯样品含铀质量为U1、U2、U3; 
步骤2:分离提纯三种亚带岩芯样品中的粘土矿物,并计算分离后的粘土矿物的质量为MQ1、MQ2、MQ3; 
步骤3:分析三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的类型、组成及性质; 
步骤4:计算三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的含铀质量为BU1、BU2、BU3;计算三种亚带的岩芯样品的含铀比例U1/Q1、U2/Q2、U3/Q3,以及三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的含铀比例BU1/MQ1、BU2/MQ2、BU3/MQ3; 
步骤5:进行粘土矿物与硝酸铀酰的吸附反应实验,比较不同类型的粘 土矿物在不同初始溶液浓度、不同pH值条件下的吸附性,得到最有利吸附条件; 
步骤6:在最有利吸附条件下,进行粘土矿物与硝酸铀酰的吸附反应实验,得到三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的含铀质量为AU1、AU2、AU3,计算AU1/MQ1、AU2/MQ2、AU3/MQ3的比值,并分别与BU1/MQ1、BU2/MQ2、BU3/MQ3进行比较,得到三种亚带岩芯样品中的粘土矿物对铀的二次吸附性; 
步骤7:利用典型矿物标样按照步骤3中的粘土矿物类型和组成进行配比混合,获得代表三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的混合物,将三种混合物在最有利吸附条件下进行粘土矿物与硝酸铀酰的吸附反应实验,得到各混合物的含铀质量CU1、CU2、CU3,求CU1/AU1、CU2/AU2、CU3/AU3的比值,分析典型矿物标样混合物与不同亚带中提纯的粘土矿物吸附性差异; 
步骤8:将区域地质背景与最有利吸附条件相比较,判断粘土矿物对铀的富集作用。 
如上所述的一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,其中:步骤5中,所述吸附反应实验包括: 
步骤5.1,根据步骤3获得的粘土矿物的类型选择性质相同的典型矿物标样,进行典型矿物标样在不同酸碱条件下对硝酸铀酰中的六价铀的吸附反应实验,比较同一粘土矿物类型在不同pH值条件下的吸附率大小。 
步骤5.2,进行典型矿物标样在不同初始浓度的硝酸铀酰溶液中的吸附反应实验,比较同一粘土矿物类型在不同溶液浓度条件下的吸附率大小。 
步骤5.3,在相同pH值、初始溶液浓度条件下,用不同类型的典型矿物标样对硝酸铀酰中的六价铀进行吸附反应实验,比较不同类型的粘土矿物的吸附性强弱; 
步骤5.4,从上述实验中,得到吸附率最大时的粘土矿物的类型、pH值、溶液浓度,作为粘土矿物在砂岩型铀矿床成矿过程中富集铀的最有利条件。 
如上所述的一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,其中:所述步骤2中粘土矿物的提纯,具体包括: 
步骤2.1,将岩芯样品碎成小块,用去离子水冲去碎块表面吸附的粉末,用去离子水将岩芯样品浸透,封好放入冷冻—解冻装置中; 
步骤2.2,反复冷冻—解冻碎样; 
步骤2.3,化学样品的处理; 
(a)除去碳酸盐及代换性钙镁离子。 
(b)除去氧化铁、氢氧化铁; 
(c)除去二氧化硅; 
步骤2.4,洗涤掉Cl-、Mg2+、Ca2+、HCl; 
步骤2.5,制备悬浮液:加入浓氢氧化铵分散剂,加去离子水轻轻搅拌,静止; 
步骤2.6,用沉降虹吸法、离心分离法和微孔滤膜过滤法分离出所需粒级的粘土矿物。 
如上所述的一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,其中:所述步骤3中,粘土矿物的类型包括下述一种或多种:高岭石K,蒙脱石S,伊利石I,绿泥石C,伊蒙混层I/S,绿蒙混层C/S;利用FTIR傅氏转换红外线光谱分析仪通过红外光谱特征吸收和高频区OH基吸收强度的差异确定粘土矿物类型; 
利用X—射线衍射分析获得的粘土矿物组成,确定不同类型的粘土矿物所占百分比; 
所述粘土矿物的类型、组成及性质包括下述一种或多种:CEC、比表面积、结构负电荷密度及膨胀倍数。 
本发明的有益效果是: 
本发明的有益效果为:(1)涵盖从野外地质观察采样到实验内提纯模拟 的各个阶段,实现定性到定量的转变;(2)发明整个流程基于实验的基础上,使得过程规范化和可信度高;(3)提纯方法合理可行,经过反复的实验对比,利用冻温法进行粘土矿物的分选提纯工作,这样的可以提高粘土矿物的产率,并且避免其他矿物的混入;(4)对于深化砂岩型铀成矿作机理,厘定粘土矿物与铀成矿作用的具体关系具有重要作用。 
本发明提供的一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,包括野外采取实验样品、实验室内提取粘土矿物进行铀成矿模拟实验。本发明涵盖从野外地质观察到实验内提纯模拟的各个阶段,实现定性到定量的转变,过程规范化和可信度高,提纯方法合理可行,对于深化砂岩型铀成矿作用机理,厘定粘土矿物与铀成矿左右的具体关系具有重要作用。 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法作进一步详细的说明。 
实施例1: 
一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,包括如下步骤: 
步骤1:以层间氧化带砂岩型铀矿床氧化带、过渡带、还原带为不同亚带选取岩芯样品,计算三种亚带的岩芯样品质量为Q1、Q2、Q3,计算三种亚带的岩芯样品含铀质量为U1、U2、U3; 
步骤2:分离提纯三种亚带岩芯样品中的粘土矿物,并计算分离后的粘土矿物的质量为MQ1、MQ2、MQ3; 
步骤3:分析三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的类型、组成及性质; 
步骤4:计算三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的含铀质量为BU1、BU2、BU3;计算三种亚带的岩芯样品的含铀比例U1/Q1、U2/Q2、U3/Q3,以及三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的含铀比例BU1/MQ1、BU2/MQ2、BU3/MQ3; 
步骤5:进行粘土矿物与硝酸铀酰的吸附反应实验,比较不同类型的粘 土矿物在不同初始溶液浓度、不同pH值条件下的吸附性,得到最有利吸附条件; 
步骤6:在最有利吸附条件下,进行粘土矿物与硝酸铀酰的吸附反应实验,得到三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的含铀质量为AU1、AU2、AU3,计算AU1/MQ1、AU2/MQ2、AU3/MQ3的比值,并分别与BU1/MQ1、BU2/MQ2、BU3/MQ3进行比较,得到三种亚带岩芯样品中的粘土矿物对铀的二次吸附性,比较粘土矿物在理想状态下与实际矿床中的物理化学条件下对铀的吸附性差异; 
步骤7:利用典型矿物标样按照步骤3中的粘土矿物类型和组成进行配比混合,获得代表三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的混合物,将三种混合物在最有利吸附条件下进行粘土矿物与硝酸铀酰的吸附反应实验,得到各混合物的含铀质量CU1、CU2、CU3,求CU1/AU1、CU2/AU2、CU3/AU3的比值,分析典型矿物标样混合物与不同亚带中提纯的粘土矿物吸附性差异,用以判定选取的用于吸附实验的粘土矿物典型矿物标样的可信性; 
步骤8:将区域地质背景与最有利吸附条件相比较,判断粘土矿物对铀的富集作用。 
实施例2: 
在实施例1的基础上,步骤5中最有利吸附条件可通过如下步骤获得: 
步骤5.1,根据步骤3获得的粘土矿物的类型选择性质相同的典型矿物标样,进行典型矿物标样在不同酸碱条件下对硝酸铀酰中的六价铀的吸附反应实验,比较同一粘土矿物类型在不同pH值条件下的吸附率大小。 
步骤5.2,进行典型矿物标样在不同初始浓度的硝酸铀酰溶液中的吸附反应实验,比较同一粘土矿物类型在不同初始溶液浓度条件下的吸附率大小。 
步骤5.3,在相同pH值、初始溶液浓度条件下,用不同类型的典型矿物标样对硝酸铀酰中的六价铀进行吸附反应实验(可选择pH=5,初始溶液浓度 为109μg/L),比较不同类型的粘土矿物的吸附性强弱; 
步骤5.4,从上述实验中,得到吸附率最大时的粘土矿物的类型、pH值、初始溶液浓度,作为粘土矿物在砂岩型铀矿床成矿过程中富集铀的最有利条件(吸附达到动态平衡的太阳城集团为最佳接触太阳城集团)。 
实施例3: 
在实施例1或实施例2的基础上,对于步骤2中粘土矿物的提纯,可采用冻温法,具体包括: 
步骤2.1,将岩芯样品碎成小块,用去离子水冲去碎块表面吸附的粉末,用去离子水将岩芯样品浸透,封好放入冷冻—解冻装置中; 
步骤2.2,反复冷冻—解冻碎样; 
步骤2.3,样品的化学样品的处理; 
(1)除去碳酸盐及代换性钙镁离子。 
(2)除去氧化铁、氢氧化铁; 
(3)除去二氧化硅; 
步骤2.4,洗涤掉Cl-、Mg2+、Ca2+、HCl; 
步骤2.5,制备悬浮液:加入浓氢氧化铵分散剂,加去离子水轻轻搅拌,静止。 
步骤2.6,用沉降虹吸法、离心分离法和微孔滤膜过滤法分离出所需粒级的粘土矿物。 
实施例4: 
一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,包括如下步骤: 
步骤1,选取层间氧化带砂岩型铀矿床氧化带、过渡带、还原带中的岩芯样品,称其质量为Q1、Q2、Q3,并用电感耦合离子体质谱方法测试其单位质量岩芯样品的含铀质量,得到U1、U2、U3; 
步骤2,分离提纯氧化带、过渡带、还原带中的粘土矿物(例如高岭石K, 蒙脱石S,伊利石I,绿泥石C,伊蒙混层I/S,绿蒙混层C/S等),计算分离后的粘土矿物的质量为MQ1、MQ2、MQ3。 
将步骤1所采集的岩芯样品自然风干,可利用冻温法进行粘土矿物的分选提纯工作(常规方法先用粉碎机和磨球机将岩芯样品粉碎成小于1mm的粒级,放入玛瑙研钵体中,加入去离子水进行湿磨,不可避免含钾矿物碎屑颗粒混入)。 
步骤2.1,将岩芯样品碎成1cm左右的小块,用去离子水冲去碎块表面吸附的粉末,将洗好的样品碎块放入容器(例如1000ml的塑料瓶)中,用去离子水将岩芯样品浸透,封好塑料瓶,放入冷冻—解冻装置中。 
步骤2.2,反复冷冻—解冻碎样。先降温并恒定一段太阳城集团,使岩样冻透,再升温并恒定一段太阳城集团,使岩样完全解冻,经过反复冷冻—解冻,岩样会被分散开。冷冻恒温温度控制在-10℃,解冻恒温温度控制在+15℃。由于不同岩样的致密程度不同,岩样彻底散开达到制备悬浊液的目的不同,所需太阳城集团也不尽相同。一般来说为使岩芯样品在此温度下充分的冻透和解冻,50g左右的岩芯样品约需1.5h,100g左右的岩芯样品约需2.5h,500g~600g的岩芯样品要4h。 
步骤2.3,样品的化学样品的处理。 
(1)除去碳酸盐及代换性钙镁离子。用0.2mol/L盐酸溶液反复处理含碳酸盐及代换性钙镁的样品。直至浑浊液pH为3.5左右为止。其反应方程式为:CO32-+2H+→H2O+CO2↑。选择盐酸处理碳酸盐是因为碳酸根离子在酸性溶液中分解为水和二氧化碳气体,化学反应能进行到底,并且盐酸是强酸,电离度大,其他的酸电离度小并有氧化性,因此不适用。 
检查碳酸盐处理是否完全:用小滴管吸取一滴溶液放在pH试纸上,如果试纸变红色,说明碳酸盐已处理完全,可以进行下一步工作。如果试纸变绿色或蓝色,说明碳酸盐尚未处理完全,需继续加0.2mol/L盐酸溶液处理, 直至溶液呈酸性为止。 
(2)除去氧化铁、氢氧化铁:一般50g样品加入0.3mol/L柠檬酸钠溶液和1mol/L的碳酸氢钠溶液的混合液,充分搅拌,放入水浴锅中加热90℃,加入0.1g次亚硫酸钠,不断搅拌5分钟,静止,倒出清液即可。 
(3)除去二氧化硅:若砂岩岩芯样品的胶结物为粘土及蛋白石或其他非晶质二氧化硅,提取其中的粘土须用强碱(NaOH)溶液煮,反复处理多次。 
步骤2.4,洗涤。混浊液中有大量的Cl-、Mg2+、Ca2+、多余的HCl等存在时,不利于粘土分散,需把它们洗掉。一般采用抽滤方法洗涤(也可采用离心法等)。抽滤设备由抽气泵、抽滤瓶及巴氏滤管组成,三部分依次用胶管连接起来。将巴氏滤管插入装有浑浊液的烧杯中,接通电源,用滤管把浑浊液中液体部分吸到抽滤瓶中直至吸干,再往烧杯中加蒸馏水反复抽洗,一般抽洗5次即可。为了检查Cl离子和Ca离子是否洗净,取数滴滤液加两滴5%AgNO3溶液,如无白色沉淀,说明澄清液中无Cl离子。反应方程式如下:Cl-+Ag+→AgCl↓(白色沉淀) 
另取数滴澄清液加10%NH4OH溶液以中和滤液,再加数滴10%醋酸溶液酸化,然后加入饱和草酸铵溶液数滴,加热,如无白色沉淀,说明无Ca离子。反应方程式如下:Ca2++C2O42-→CaC2O4↓(白色沉淀) 
步骤2.5,悬浮液的制备。将步骤2.4洗涤后得到的分散样品倒入一个5000ml的大烧杯中,加入1ml-3ml的浓氢氧化铵分散剂,加去离子水轻轻搅拌,静止。 
步骤2.6,分别用沉降虹吸法、离心分离法和微孔滤膜过滤法分离出不同粒级的粘土矿物(一般来说,沉降吸虹法较适合提取1μm~2μm粒级的粘土组分,离心分离法适合提取0.2μm~1μm粒级的粘土组分,而微孔滤膜真空抽滤法则适合更细粒的粘土组分的提取),得到所有粒级的粘土矿物的混合物。再用分析天平称其质量,得到三种亚带岩芯样品中的粘土矿物的质量 分别为MQ1、MQ2、MQ3,将其质量分别除以步骤1称得的氧化带、过渡带、还原带中的岩芯样品质量(Q1、Q2、Q3),得到粘土矿物所占矿物的百分含量。 
步骤3,查明获得的粘土矿物类型主要为高岭土K、蒙脱石S、伊利石I。及各类型所占比例及CEC、比表面积等物理性质。并利用扫描电镜观察不同层间氧化带间的粘土矿物的形态特征。 
步骤3.1,利用X—射线衍射分析获得的粘土矿物组成。确定不同类型的粘土矿物所占百分比。扫描电镜下高岭土多呈典型的假六方片状,集合体则呈典型的层片状和蠕虫状,多充填于粒间孔隙中,少量分布于粒表;蒙脱石多呈花朵状、弯曲片状、格子状以及泥状;伊利石形态为不规则的片丝状、片状或层片状,形成于粒表粒间或溶孔中。 
步骤3.2,利用FTIR傅氏转换红外线光谱分析仪通过红外光谱特征吸收和高频区OH基吸收强度的差异确定粘土矿物类型。 
步骤3.3,测定不同粘土矿物的比表面积,若比表面积越大,则对铀的吸附能力越大。 
步骤4,进行不同亚带中粘土矿物与铀含量的相关性分析。 
步骤4.1,利用步骤1中所得到的铀含量U1、U2、U3和不同亚带的岩芯样品质量Q1、Q2、Q3,计算并比较单位质量不同亚带的岩芯样品中的铀含量U1/Q1、U2/Q2、U3/Q3的大小。 
步骤4.2,用电感耦合等离子体质谱方法测试步骤2获得的粘土矿物中的铀含量BU1、BU2、BU3。 
步骤4.3,求BU1/MQ1、BU2/MQ2、BU3/MQ3的比值,判断氧化带、过渡带、还原带岩芯样品中粘土矿物与铀的相关性,若比值越大说明粘土矿物对铀的富集程度越高。 
步骤5,不同类型的粘土矿物在不同溶液浓度、不同pH值条件下的吸附性比较,实验时,利用与粘土矿物性质相同的的典型矿物标样 
用与粘土矿物类型相同的典型矿物标样与硝酸铀酰进行吸附反应实验,对反应后的粘土矿物进行红外光谱特征分析,若在920cm-1处存在特征吸收峰,证实其存在铀酰类物质。利用铀激光分析仪测试吸附前、后溶液中铀酰离子的浓度变化计算粘土矿物对硝酸铀酰的吸附率及吸附量。吸附实验的最优接触太阳城集团设定为12h。 
步骤5.1,通过选取与步骤3中所获得的粘土矿物类型相同的典型矿物标样在不同酸碱条件下与硝酸铀酰进行吸附反应实验,通过计算吸附前后比较同一粘土矿物类型在不同pH值条件下的吸附率大小,吸附率最大时的pH值为最佳pH值。 
步骤5.2,通过选取与步骤3中所获得的粘土矿物类型相同的典型矿物标样与不同初始浓度的硝酸铀酰溶液进行吸附反应实验,比较同一粘土矿物类型在不同溶液浓度条件下的吸附率大小,吸附率最大时的溶液浓度为最佳溶液浓度。 
步骤5.3,选取与步骤3中所获得的粘土矿物类型相同的典型矿物标样对硝酸铀酰溶液中的六价铀进行吸附实验,比较不同类型的粘土矿物的吸附性强弱。 
步骤5.4,分析总结影响粘土矿物吸附性的主要因素为粘土矿物类型、初始溶液浓度和溶液的pH值,并判断粘土矿物在砂岩型铀矿床成矿过程中富集铀的最有利条件。吸附达到动态平衡的太阳城集团为最佳接触太阳城集团。 
步骤6,比较不同亚带分离的粘土矿物与铀的吸附实验。比较粘土矿物在理想状态下与实际矿床中的物理化学条件下对铀的吸附性差异; 
步骤6.1,在步骤5得出的最有利条件下,用步骤2所获得不同亚带(指氧化带、过渡带、还原带)的粘土矿物与硝酸铀酰进行吸附反应实验,使其吸附性得到最优。 
步骤6.2,用电感耦合等离子体质谱方法测试步骤6.1反应后粘土矿物中 的铀含量AU1、AU2、AU3。 
步骤6.3,求AU1/MQ1、AU2/MQ2、AU3/MQ3的比值,并分别与BU1/MQ1、BU2/MQ2、BU3/MQ3进行比较,比较不同亚带分离的粘土矿物对铀的二次吸附性,判断粘土矿物在理想条件下与实际矿床中吸附性的差异。 
步骤7,粘土矿物的典型矿物标样与不同亚带中提纯的粘土矿物吸附性比较。 
步骤7.1,将粘土矿物典型矿物标样按照步骤3中查明的粘土矿物类型和组成配比粘土矿物的混合物。 
步骤7.2,重复步骤6.1-6.2,得到反应后粘土矿物的铀含量CU1、CU2、CU3。 
步骤7.3,求CU1/AU1、CU2/AU2、CU3/AU3的比值,分析典型矿物标样混合物与不同亚带中提纯的粘土矿物吸附性差异。若结果在0.9~1.1的范围内,则可以判定选取的用于吸附实验的粘土矿物典型标样具有可信性,用其完成的各类型的吸附实验结果具有可靠性; 
步骤8,将区域地质背景与最有利吸附条件相比较,判断粘土矿物对铀的富集作用。。 
实验样品采集于新疆蒙其古尔铀矿床,西山窑组和三工河组地层,埋藏深度在250m~370m之间,一种砂岩型铀矿床中粘土矿物与铀成矿关系的计算方法,包括以下步骤: 
步骤1,选取层间氧化带砂岩型铀矿床氧化带、过渡带、还原带中的岩芯样品,分别用分析天平称其质量Q1、Q2、Q3,并用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)方法测试其铀含量,得到U1、U2、U3,见下表: 

步骤2,分离提纯氧化带、过渡带、还原带中的粘土矿物(高岭石K,蒙皂石S,伊利石I,绿泥石C,伊蒙混层I/S,绿蒙混层C/S等),将步骤1所采集的岩芯样品自然风干,利用冻温法进行粘土矿物的分选提纯工作(常规方法先用粉碎机和磨球机将岩样粉碎成小于1mm的粒级,放入玛瑙研钵体中,加入去离子水进行湿磨,不可避免含钾矿物碎屑颗粒混入)。 
步骤2.1,将岩芯样品碎成1cm左右的小块,用去离子水冲去碎块表面吸附的粉末,将洗好的样品碎块放入一个1000ml的塑料瓶中,用去离子水将岩芯样品浸透,封好塑料瓶,放入冷冻—解冻装置中。 
步骤2.2,反复冷冻—解冻碎样。先降温并恒定一段太阳城集团,使岩样冻透,再升温并恒定一段太阳城集团,使岩样完全解冻,经过反复冷冻—解冻,岩样会被分散开。冷冻恒温温度控制在-10℃,解冻恒温温度控制在+15℃。由于不同岩样的致密程度不同,岩样彻底散开达到制备悬浊液的目的不同,所需太阳城集团也不尽相同。一般来说为使岩芯样品在此温度下充分的冻透和解冻,50g左右的岩芯样品约需1.5h,100g左右的岩芯样品约需2.5h,500g~600g的岩芯样品要4h。 
步骤2.3,样品的化学样品的处理。 
(1)除去碳酸盐及代换性钙镁离子。用0.2mol/L盐酸溶液反复处理含碳酸盐及代换性钙镁的样品。直至浑浊液pH为3.5左右为止。其反应方程式为:CO32-+2H+→H2O+CO2↑。选择盐酸处理碳酸盐是因为碳酸根离子在酸性溶液中分解为水和二氧化碳气体,化学反应能进行到底,并且盐酸是强酸,电离度大,其他的酸电离度小并有氧化性,因此不适用。 
检查碳酸盐处理是否完全:用小滴管吸取一滴溶液放在pH试纸上,如果试纸变红色,说明碳酸盐已处理完全,可以进行下一步工作。如果试纸变绿色或蓝色,说明碳酸盐尚未处理完全,需继续加0.2mol/L盐酸溶液处理,直至溶液呈酸性为止。 
(2)除去氧化铁、氢氧化铁:一般50g样品加入0.3mol/L柠檬酸钠溶液和1mol/L的碳酸氢钠溶液的混合液,充分搅拌,放入水浴锅中加热90℃,加入0.1g次亚硫酸钠,不断搅拌5分钟,静止,倒出清液即可。 
(3)除去二氧化硅:若砂岩的胶结物为粘土及蛋白石或其他非晶质二氧化硅,提取其中的粘土须用强碱(NaOH)溶液煮,反复处理多次。 
步骤2.4,洗涤。混浊液中有大量的Cl-、Mg2+、Ca2+、多余的HCl等存在时,不利于粘土分散。必须把它们洗掉。一般采用抽滤方法洗涤。抽滤设备由抽气泵、抽滤瓶及巴氏滤管三部分组成。将巴氏滤管插入装有浑浊液的烧杯中,接通电源,用滤管把浑浊液中液体部分吸到抽滤瓶中直至吸干,再往烧杯中加蒸馏水反复抽洗,一般抽洗5次即可。为了检查Cl离子和Ca离子是否洗净,取数滴滤液加两滴5%AgNO3溶液,如无白色沉淀,说明澄清液中无Cl离子。反应方程式如下:Cl-+Ag+→AgCl↓(白色沉淀) 
另取数滴澄清液加10%NH4OH溶液以中和滤液,再加数滴10%醋酸溶液酸化,然后加入饱和草酸铵溶液数滴,加热,如无白色沉淀,说明无Ca离子。反应方程式如下:Ca2++C2O42-→CaC2O4↓(白色沉淀)。 
步骤2.5,悬浮液的制备。将分散好的样品倒入一个5000ml的大烧杯中,加入1ml-3ml的浓氢氧化铵分散剂,加去离子水轻轻搅拌,静止。 
步骤2.6,分别用沉降虹吸法、离心分离法或微孔滤膜过滤法分离出不同粒级的粘土矿物(一般来说,沉降吸虹法较适合提取1μm~2μm粒级的粘土组分,离心分离法适合提取0.2μm~1μm粒级的粘土组分,而微孔滤膜真空抽滤法则适合更细粒的粘土组分的提取)。再分别用分析天平称其质量,分别为MQ1、MQ2、MQ3,将其质量分别除以步骤1称得的氧化带、过渡带、还原带中的岩芯样品质量,得到粘土矿物所占矿物的百分含量。 
步骤3,查明获得的粘土矿物组成及性质。并利用扫描电镜观察不同层间氧化带间的粘土矿物的形态特征。 
步骤3.1,利用X—射线衍射分析获得的粘土矿物组成。确定不同类型的粘土矿物所占百分比。扫描电镜下高岭土多呈典型的假六方片状,集合体则呈典型的层片状和蠕虫状,多充填于粒间孔隙中,少量分布于粒表;蒙脱石多呈花朵状、弯曲片状、格子状以及泥状;伊利石形态为不规则的片丝状、片状或层片状,形成于粒表粒间或溶孔中。 
步骤3.2,利用FTIR傅氏转换红外线光谱分析仪通过红外光谱特征吸收和高频区OH基吸收强度的差异确定粘土矿物类型。 
步骤3.3,测定不同类型粘土矿物的性质(例如CEC(阳离子交换量)、比表面积、结构负电荷密度及膨胀倍数等基本性能),结果如下表所示,蒙脱石的各项数值均较高岭石高,其中比表面积和CEC值差一个数量级。 

步骤4,查明不同亚带中粘土矿物与铀含量的相关性分析。 
步骤4.1,计算用步骤1中所得到的铀含量U1、U2、U3,与层间氧化带砂岩型铀矿床氧化带、过渡带、还原带中的岩芯样品质量Q1、Q2、Q3,比较单位质量不同氧化带的岩芯样品所含的铀含量U1/Q1、U2/Q2、U3/Q3的大小。 
步骤4.2,用电感耦合等离子体质谱方法测试步骤2获得的粘土矿物中的铀含量BU1、BU2、BU3。 
编号 BU1(10-6g)BU2(10-6g)BU3(10-6g)数据 1.34 10.75 3.44
步骤4.3,求BU1/MQ1、BU2/MQ2、BU3/MQ3的比值,判断氧化带、过渡带、还原带粘土矿物与铀的相关性分析,若比值越大说明粘土矿物对铀的富集程度越高。通过上表明显看出在氧化—还原过渡带附近其比值最高,说 明粘土矿物在氧化—还原过渡带附近的吸附性最强。 
步骤5,不同类型的粘土矿物在不同溶液浓度、不同pH值条件下的吸附性比较。用粘土矿物与硝酸铀酰进行吸附反应实验,对反应后的粘土矿物进行红外光谱特征分析,若在920cm-1处存在特征吸收峰,证实其存在铀酰类物质。利用铀激光分析仪测试吸附前、后溶液中铀酰离子的浓度变化计算粘土矿物对硝酸铀酰的吸附率及吸附量。 
步骤5.1,选取步骤2中所获得的粘土矿物物理化学性质相同的的典型矿物标样进行对硝酸铀酰中的六价铀的吸附的对比实验,比较不同类型的粘土矿物的吸附性强弱。通过选取不同比例的高岭石和蒙脱石的混合物进行吸附实验。比较不同类型的粘土矿物对硝酸铀酰中六价铀的吸附实验,实验证明蒙脱石的吸附容量要明显的优于高岭石,粘土样品的吸附率高低与样品中蒙脱石的含量呈正比,即蒙脱石含量越高,其吸附率越大,反之亦然。这与粘土矿物其本身的基本性能相一致。蒙脱石和高岭石对铀酰离子的吸附容量大小关系为:蒙脱石﹥高岭石。 
步骤5.2,通过选取典型矿物标样在不同酸碱条件下与硝酸铀酰进行吸附反应实验,通过计算吸附前后比较同一粘土矿物类型在不同pH值条件下的吸附率大小,优选吸附实验中的最佳pH条件。 
上述步骤5.2中吸附实验的最优pH值为5。在逐步改变实验的pH条件下进行粘土矿物对硝酸铀酰中六价铀的吸附实验,通过实验得出的粘土矿物对六价铀的吸附率值随pH值的变化,呈先升后降的趋势,确定pH值为5时粘土矿物对六价铀的吸附率达到最大值。说明在砂岩型铀成矿过程中,弱酸环境下有利于粘土矿物对铀的预富集作用。 
步骤5.3,通过选取典型矿物标样在不同溶液浓度条件下与硝酸铀酰进行吸附反应实验,比较同一粘土矿物类型在不同溶液浓度条件下的吸附率大小。实验得出的初始溶液中铀的浓度与吸附率成反比。在砂岩型铀矿床成矿作用 中,证实粘土矿物对六价铀的吸附作用在沉积成岩铀预富集阶段起较大作用。 
所述各步骤中吸附实验的最优接触太阳城集团设定为12h。通过大量实验研究发现,当接触太阳城集团小于12h时,随着实验太阳城集团的增加,粘土矿物对六价铀的吸附率逐渐增加;当实验太阳城集团超过12h,吸附达到动态平衡。粘土矿物对六价铀的最优接触太阳城集团为12h。 
步骤5.4,分析总结影响粘土矿物吸附性的主要因素,以判断粘土矿物在砂岩型铀矿床成矿过程中富集铀的最有利条件。砂岩型铀矿床粘土矿物的吸附性主要与蒙脱石的含量、成矿流体的浓度和pH条件相关,在弱酸环境下成矿流体浓度较低时粘土矿物中蒙脱石含量越高其吸附性越好。 
步骤6,比较不同亚带分离的粘土矿物与铀的吸附实验。 
步骤6.1,在步骤5得出的有利条件下,用步骤2所获得不同亚带的粘土矿物与硝酸铀酰进行吸附反应实验,使其吸附性得到最优。 
步骤6.2,用电感耦合等离子体质谱方法测试步骤6.1反应后粘土矿物中的铀含量AU1、AU2、AU3。 
步骤6.3,求AU1/MQ1、AU2/MQ2、AU3/MQ3的比值,并分别与BU1/MQ1、BU2/MQ2、BU3/MQ3进行比较,比较不同亚带分离的粘土矿物对铀的二次吸附性。由于两组比值相差不大,说明矿床中各亚带中的分离的粘土矿物对铀的二次吸附性不大。 
步骤7,粘土矿物的典型标样与不同亚带中提纯的粘土矿物吸附性比较。 
步骤7.1,将粘土矿物标样按照步骤3中查明的粘土矿物类型和组成配比粘土矿物的混合物。 
步骤7.2,重复步骤6.1-6.2,得到反应后粘土矿物的铀含量CU1、CU2、CU3。 
步骤7.3,求CU1/AU1、CU2/AU2、CU3/AU3的比值,分析典型矿物标样混合物与不同亚带中提纯的粘土矿物吸附性的联系。其CU1/AU1、CU2/AU2、 CU3/AU3的比值均在0.95-1.03之间,说明各粘土矿物的典型标样与矿床中各类型的粘土矿物的吸附性相似,针对其吸附性的研究具有一定的代表性和可参考性。 
步骤8,结合区域地质背景讨论粘土矿物与铀成矿的关系。新疆某典型砂岩铀矿床,其氧化还原过渡带地下水pH值为一般为7.10~8.15,接近于中性,含矿含水层地下水水铀含量一般在35μg/L~100μg/L之间,水温16℃~25℃,其各项水文地质特征均有利于粘土矿物对铀的富集作用。 
该方法包括野外采取实验样品、实验室内提取粘土矿物进行铀成矿模拟实验。本发明涵盖从野外地质观察到实验内提纯模拟的各个阶段,实现定性到定量的转变,过程规范化和可信度高,提纯方法合理可行。对于深化砂岩型铀成矿作用机理,厘定粘土矿物与铀成矿左右的具体关系具有重要作用。 
上面对本发明的实施例作了详细说明,上述实施方式仅为本发明的最优实施例,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。 

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