伊犁盆地乌库尔其矿区腐殖酸-张玉燕

1、中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology伊犁盆地乌库尔其矿区腐殖酸伊犁盆地乌库尔其矿区腐殖酸与铀成矿关系研究与铀成矿关系研究中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology许多沉积岩中金属矿床与有机质有着密切的关系。

2、许多沉积岩中金属矿床与有机质有着密切的关系。涂光炽（涂光炽（1998）研究了腐殖酸与）研究了腐殖酸与Ag，Au等金属的作用关系等金属的作用关系, 强调腐殖酸与许多贵金属元素之间的络合反应。强调腐殖酸与许多贵金属元素之间的络合反应。傅家谟（傅家谟（1989）、叶连俊（）、叶连俊（1998）曾在有机质与层控矿床的）曾在有机质与层控矿床的关系和生物有机质成矿作用研究方面取得重大突破。关系和生物有机质成矿作用研究方面取得重大突破。Cranger （1989）研究美国克罗拉多铀矿床时指出）研究美国克罗拉多铀矿床时指出,铀矿的富铀矿的富集与沉积岩中有机酸与集与沉积岩中有机酸与H2S的还原作用有关。的还原作

3、用有关。中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology腐殖酸腐殖酸铀铀？由于有机质本身的复杂程度和研究条件所限制由于有机质本身的复杂程度和研究条件所限制,在有在有机质与金属成矿关系方面机质与金属成矿关系方面,有关有机质的化学结构及有关有机质的化学结构及其与金属离子作用机理方面研究力度还不足。其与金属离子作用机理方面研究力度还不足。中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nucle

4、ar Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology地质背景地质背景腐殖酸的提取及表征腐殖酸的提取及表征腐殖酸对铀的吸附实验腐殖酸对铀的吸附实验伊犁盆地腐殖酸与铀成矿的关系伊犁盆地腐殖酸与铀成矿的关系汇报提纲汇报提纲中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology地质背景伊犁盆地构造单元划分及铀矿床分布示

5、意图伊犁盆地构造单元划分及铀矿床分布示意图 乌库尔其中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology地质背景乌库尔其地区铀矿化主要分布在中、下侏罗统水西沟群暗色乌库尔其地区铀矿化主要分布在中、下侏罗统水西沟群暗色含煤建造中，其内含有许多有机质。与铀成矿关系最密切的有含煤建造中，其内含有许多有机质。与铀成矿关系最密切的有机质是腐殖酸机质是腐殖酸(HA)。 中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China Nat

6、ional Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology腐殖酸可在早期成腐殖酸可在早期成岩作用中产生，并岩作用中产生，并经历一系列生物化经历一系列生物化学作用。学作用。腐殖酸在导致矿源层的形成具有重要作用腐殖酸在导致矿源层的形成具有重要作用成岩作用中腐殖酸形成过程成岩作用中腐殖酸形成过程( (据据BornerBorner修改修改) )中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质

7、研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology腐殖酸在后生改造腐殖酸在后生改造,水水-岩岩反应中起着重要作用反应中起着重要作用铀迁移铀迁移氧化带氧化带过渡带过渡带原生带原生带铀沉淀铀沉淀HA络合、吸附络合、吸附HA吸附、还原吸附、还原中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology腐殖酸提取实验腐殖酸提取实验 提取原理提取原理 碱溶碱溶酸析酸析中国核工业集团公

8、司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology腐殖酸提取实验腐殖酸提取实验流程图流程图去除硅酸去除硅酸盐杂质盐杂质中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology还原带还原带过渡带过渡带氧化带氧化带腐殖酸提取实验腐殖酸提取实验实验实验编号

9、编号 岩性岩性 深度（深度（m） 分带分带 提取提取HA含含量（量（mg）提取率提取率（%）X1 浅红色中砂岩浅红色中砂岩 420 氧化带氧化带 10.01X2 灰色细砂岩灰色细砂岩 400 过渡带过渡带 180.18X3灰色泥岩灰色泥岩 412 还原带还原带 80.08过渡带提取腐殖酸最多，氧化带最少过渡带提取腐殖酸最多，氧化带最少中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology吸收带位置吸收带位置/cm-

10、1归属归属3406（35003300）缔合羟基吸收峰，源于酚、醇或羧酸类缔合羟基吸收峰，源于酚、醇或羧酸类OH或或酰胺酰胺NH 吸收吸收2923、2854（30002800）脂肪族脂肪族CH3、 CH2 和和CH吸收吸收1699(17201650)羧酸中羧酸中COCO振动吸收振动吸收，芳烃环骨架振动、水的变，芳烃环骨架振动、水的变形振动及酰胺键的振动，形振动及酰胺键的振动， 1608（16501600）芳烃环骨架振动、水的变形振动及酰胺键的振芳烃环骨架振动、水的变形振动及酰胺键的振动动1510 、 1434、1378（14001375）苯环的骨架不对称振动吸收峰、苯环的骨架不对称振动吸收峰、羧

11、酸的羧酸的C O H变形振动变形振动1239 、 1024 （12401200）羧酸的特征吸收羧酸的特征吸收、醇的、醇的OHOH吸收吸收腐植酸的表征腐植酸的表征- -红外光谱分析红外光谱分析 -COOH、-OH、多聚、多聚芳核、半醌自由基等芳核、半醌自由基等多种活性基团多种活性基团中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology腐植酸的表征腐植酸的表征-元素分析元素分析分带分带C C%过渡带过渡带53.74

12、53.74 4.03 4.03 1.24 1.24 39.23 39.23 1.76 1.76 腐殖酸性质：腐殖酸性质： 芳香度高、分子量大、腐殖化程度较低芳香度高、分子量大、腐殖化程度较低中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology离子交换作用（吸附作用）离子交换作用（吸附作用） UO22+ 交换H+而被固定在腐殖酸的表面，只发生在吸附作用的初期，随后这些UO22+将被转化为腐殖酸铀酰络合物。中国核工业

13、集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology腐殖酸对铀的吸附实验腐殖酸对铀的吸附实验 吸附率（吸附率（R R）计算公式为：）计算公式为： R=（1-c/c0）100 %吸附容量（吸附容量（Q Q）计算公式为：）计算公式为：Q=（c0-c）V / W实验原理实验原理实验目的实验目的不同不同PHPH值条件下腐殖酸对值条件下腐殖酸对U U（）的吸附能力）的吸附能力中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China Nati

14、onal Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology腐殖酸对铀的吸附实验结果腐殖酸对铀的吸附实验结果 溶液中溶液中pH值对值对HA吸附吸附U（）行为有显著影响）行为有显著影响腐殖酸样品在腐殖酸样品在PH值为值为5时达到最大吸附率和吸附容量时达到最大吸附率和吸附容量 pH值对值对HA吸附吸附U（）的影响）的影响C0()=642mg/L,m(HA)=50mg,t=24,T=20中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corpora

15、tion核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology络合作用络合作用 腐殖酸通过侧链上的含氧官能团与金属离子形成络合物或螯合腐殖酸通过侧链上的含氧官能团与金属离子形成络合物或螯合物物 腐殖酸的络合能力随着腐殖酸分子含氧官能团增多而增加腐殖酸的络合能力随着腐殖酸分子含氧官能团增多而增加铀酰类物铀酰类物质吸收峰质吸收峰羧根离子羧根离子(COO-)中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Rese

16、arch Institute of Uranium Geology腐殖酸直接固着铀离子腐殖酸直接固着铀离子物理吸附作用物理吸附作用 具有很大的内表面积，具有很强的吸附能力具有很大的内表面积，具有很强的吸附能力; 50500埃的离埃的离子组成的疏松的海绵状结构子组成的疏松的海绵状结构,铀酰离子（直径铀酰离子（直径6.44埃）。埃）。絮凝作用絮凝作用 腐殖酸是粒子表面带负电荷的胶体溶液，对含离子的电解腐殖酸是粒子表面带负电荷的胶体溶液，对含离子的电解质很敏感质很敏感;对于分子量较大、溶解度小的腐殖酸在金属离子对于分子量较大、溶解度小的腐殖酸在金属离子的作用下容易产生絮凝。的作用下容易产生絮凝。中国

17、核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology腐殖酸对铀的还原作用腐殖酸对铀的还原作用l 腐殖酸中醌基具有还原作用，铀酰化合物被还原，腐殖酸中醌基具有还原作用，铀酰化合物被还原，同时有机质被氧化，且释放出一定量的同时有机质被氧化，且释放出一定量的H+。 2（RH）+UO22+2R0+2H+UO2l 腐殖酸在厌氧细菌的作用下可分解小分子有机物，腐殖酸在厌氧细菌的作用下可分解小分子有机物，与与SO42- 复杂反应生成复杂反应生成H2S, 成为成为UO22+ 的主要还的主要还原剂原剂中国核工业集团公司中国核工业集团公司 China National Nuclear Corporation核工业北京地质研究院核工业北京地质研究院Beijing Research Institute of Uranium Geology结论结论伊犁盆地可提取的腐殖酸属于芳香度高、分子量大、腐殖化程度较低的腐殖酸，在层间氧化带铀矿形成中起着非常重要的作用。腐殖酸吸附、络合和离子交换作用在铀的迁移、富集过程是紧密联系在一起的。黄腐酸在铀的迁移过程中起主要作用，腐殖酸在铀的沉淀富集过程中起着主要作用。中国核工业集团