2.1 Окислительная обстановка водной миграции
2.1.1 Кислородные сильнокислые воды (рН <3)
Эти воды формируются при окислении пород, обогащенных сульфидами, а также содержащих свободную серу /11/.
Кислородные сильнокислые воды – наиболее благоприятные для водной миграции урана. В этих водах хорошо растворяются минералы как четырех, так и шестивалентного урана, при этом уран находится в растворе в виде уранил-иона UO22+, образующего с сульфат-ионами комплексы состава /12/:
Влияние кислорода в этих водах на интенсивность перехода урана из настурана и уранинита в раствор зависит от вещественного состава породы. Существенную роль играют пирит и органическое вещество, понижающие под влиянием кислорода рН раствора, что вызывает интенсивное поступление урана в раствор. Катионы Na+, Ca2+, Mg2+ в этих водах никакой роли не играют, присутствие железа повышает интенсивность окисления и перехода урана в раствор /7/.
При нейтрализации этих вод (при взаимодействии с карбонатами пород или разбавлении этих вод нейтральными) образуется гель гидроокиси уранила UO2(OH)2.
2.1.2 Кислородные слабокислые воды (рН=3,0 – 6,5)
Слабокислые свойства воде придают органические кислоты, угольная кислота.
В этой области рН при наличии карбонат-ионов образуются карбонатные комплексы шестивалентного урана:
- устойчив при рН=4,5-6,5.
- устойчив при рН=11.
Присутствие в воде кислорода увеличивает интенсивность перехода урана в раствор, с другой стороны, слабая кислотность раствора способствует гидролизу уранил-иона, в связи с чем концентрация урана в растворе низкая.
В работе /13/ указывается, что равновесие карбонатного комплекса с гидроксокомплексом при одинаковой активности устанавливается при рН=5,16.
В случае наблюдения карбонат-ионов гидролиз подавляется.
2.1.3 Кислородные нейтральные или слабощелочные воды (рН=6,5-8,5)
В этих водах влияние кислорода также благоприятно сказывается на растворении урановых минералов, однако переход урана в раствор ограничен процессом гидролиза. В нейтральных хлоридных и сульфатных водах растворимость урановых минералов близка к их растворимости в дистиллированной воде /7/.
В присутствии карбонат-ионов устойчив комплекс состава:
При рН=7,5-8 воды бикарбонатного состава являются благоприятной средой для растворения карбонатов, сульфатов, ванадатов, а также окислов урана. В слабоминерализованных водах с нейтральной реакцией наиболее растворимы сульфаты, сульфокарбонаты и карбонаты урана, однако, высоких концентраций урана в этих водах не наблюдается из-за нейтрального или близкого к нему значения рН /7/.
В виде взвесей и коллоидов в нейтральной воде могут находиться урановые черни /7/.
2.1.4 Кислородные сильнощелочные (содовые) воды (рН=>8,5)
Эти воды являются высокоактивными по отношению к урану и обеспечивают его интенсивную миграцию в раствор /7, 12/.
В этих растворах уран существует в форме карбонатного комплекса:
2.2 Восстановительная глеевая обстановка
Глеевые воды – воды, не содержащие кислорода, сероводорода, но обладающие восстановительными свойствами, присущими благодаря наличию в водах в основном железа и марганца в двухвалентном состоянии /7/.
Глеевые воды, в свою очередь, подразделяются на слабоглеевые и резкоглеевые.
Слабоглеевые воды характеризуются тем, что железо (II) не восстанавливает уран, который мигрирует в шестивалентном состоянии. Слабоглеевая обстановка отличается неустойчивым физико-химическим состоянием урана. Миграция или осаждение урана зависит от рН вод, их состава и соотношения систем /7/:
Резкоглеевые воды характеризуются тем, что железо и марганец находятся в двухвалентной форме, при этом уран восстанавливается до U(IV) и осаждается.
К восстановлению урана приводит сильное понижение окислительно-восстановительного потенциала, который определяется содержащимися в воде углеводородами и их производными (органическими кислотами) /7,12/.