Reseña historica geoquimica del uranio




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MONOGRAFIA DEL URANIO

EL URANIO EN COLOMBIA


CALIXTO ORTEGA MONTERO

Geólogo Consultor

VALLEDUPAR – CESAR, MARZO DE 2011

CONTENIDO


INTRODUCCION

  1. RESEÑA HISTORICA

  2. GEOQUIMICA DEL URANIO

    1. Composición Isotópica

    2. Radioquímica

    3. Serie de desintegración.

    4. Propiedades químicas.

  3. MINERALOGIA

    1. Minerales tetravalentos U+4

      1. Óxidos

      2. Silicatos fosfatos carbonatos

    2. MINERALES HEXAVALENTES U+6

      1. Fosfatos

      2. Vanadatos molibdatos

      3. Arsenatos

      4. Sulfatos, Selenitos

      5. Silicatos

      6. Carbonatos

  4. URANIO Y DIFERENCIACION MAGMATICA

    1. Ciclo del Uranio

    2. Uranio y tipos de roca

  5. EXPLORACION – PROSPECCION

  6. GEOLOGIA DEL URANIO

    1. Uranio en Rocas Ígneas.

    2. Uranio en Rocas Sedimentarias

  7. AMBIENTES URANIFEROS EN COLOMBIA

    1. Relacionados a Procesos Ígneos.

    2. Ambiente Metamórfico.

    3. Ambiente Sedimentario.

  8. PROSPECTOS URANIFEROS EN COLOMBIA

    1. Prospecto California

    2. Prospecto Contratación – Zapatoca

    3. Prospecto Berlín.

    4. Prospecto Caño Negro – Quetame.

    5. Prospecto San Alberto – Ocaña

BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCION
Antes de la última guerra mundial el uso del uranio fue muy limitado y las minas de uranio fueron utilizadas principalmente como fuente de radio. Los usos iniciales del uranio fueron como pinturas en la fabricación de cerámicas.
La producción se hacía en forma intermitente de radio y procedían del Congo, Canadá, Portugal, Checkoeslovakia, Inglaterra, Madagascar y la región de Colorado Plateau (USA).
Durante la segunda guerra mundial la situación cambió y el uranio fue explotado con fines militares. En 1933 se descubrieron en Canadá los grandes depósitos de Lago Bear que suministraron hasta 1940 todo el material necesario para los Estados Unidos. Con este uranio se construyó la primera bomba atómica de la segunda guerra mundial.
En 1945 se erige el uranio como fuente de energía para fines pacíficos.
En 1965 la energía nuclear llega a ser competitiva con otras fuentes de energía y las proyecciones de los requerimientos de plantas nucleares se incrementan cada año.
En el año de 1976 el gobierno colombiano definió una explotación de minerales radioactivos, considerando primordialmente la importancia del uranio como fuente alterna de energía.
En cabeza del IAN Instituto de Asuntos Nucleares y Coluranio Compañía Colombiana de Uranio 1978, se dio inicio de las etapas iniciales y desarrollo de esta política nacional.
En el documento se resumen las investigaciones y exploraciones efectuadas en Colombia hacia la búsqueda de yacimientos de uranio y la determinación de la existencia de áreas promisorias para contenerlas y sus posibilidades de explotación.

  1. RESEÑA HISTORICA


El uranio fue descubierto en 1789 por Martín Klaproth en minas de Pechblenda existentes en Alemania. Como elemento fue individualizado en 1842.
La radioactividad por su parte fue detectada en 1896 por William Becquerel. El radio un producto descendiente del decaimiento radioactivo del uranio fue descubierto en 1898 por madame Curie y G Bemont, a partir de una muestra de Pechblenda procedente de Checoeslovaquia.
Los usos iniciales del uranio fueron como pinturas en la fabricación de cerámicas.
En 1874, fue descubierta la carnolita en Pensilvania (USA). En 1898 fue utilizada en Francia para la producción de radio.
En 1923 en Zaire (antiguo Congo Belga), se descubrió el depósito de Shinkawe que suministró todo el material necesario para la producción de radio hasta 1930.
En 1933 se descubrieron en Canadá los grandes depósitos de lago Bear que suministraron todo el material necesario por los Estados Unidos. Con este uranio se construyó la primera bomba atómica de la segunda guerra mundial.
Durante la guerra el uranio fue explotado para propósitos militares y en 1945 fue presentada como una fuente potencial de energía para fines pacíficos.
Los principales productores se mantenían en las minas de el lago Great Bear en Canadá, Shinkolobwe en Katanga en el Congo y Colorado Plateau. Hasta el 1948 que se descubrieron en Francia en la Crouzille.
Hasta el 1948 los depósitos vitiformes fueron los más importantes fueron de uranio, con el descubrimiento de conglomerados uraníferos en Canadá y Areniscas en Colorado Plateau esta visión cambió radicalmente.
Hacia 1965 la energía nuclear se erige competitiva con otras fuentes de energía, y las proyecciones indican que el número de plantas nucleares se incrementaron cada año. Esto lógicamente trajo consigo un incremento de la actividad explorativa mundial por muchos años.
Los requerimientos anuales mundiales en 1975 cerca de 30.000 a 40.000 ton U, han asegurado un futuro estable para la producción y necesidades de extender la prospección no solo en los distritos conocidos, sino también en nuevas áreas donde las condiciones geológicas sean favorables.
Es importante notar que el tiempo entre el descubrimiento y explotación de un depósito de uranio es de 5 a 10 años como mínimo.


  1. GEOQUIMICA DEL URANIO




    1. Composición Isotópica.


El uranio posee un número atómico de 92, es el elemento natural más pesado que existe; su peso atómico es 238,03.
Peso atómico = Protones + Neutrones
En la naturaleza existen 3 isotopos de uranio, todos inestables.





% NATURALEZA

VIDA MEDIA (AÑOS)

U238

99.285

4.5 X 109

U235

0.710

7.1 X 108

U234

0.005

2.5 X 105


Si consideramos que la tierra fue formada hace alrededor de 4.5 x 109 años, el uranio debió haber sido más abundante durante los tiempos precambianos que ahora por un factor de 2 a su inicio y 1.2 al final de esta época. Esta podría ayudar a explicar la mayor abundancia de depósitos de uranio en las rocas precambicas.
DEPOSITOS DE URANIO Y TIPOS DE ROCA


TIPO DE ROCA

URANIO %

Pegmatita

0.01 – 0.1

Rocas Alcalinas

0.01-0.05

Carbonatitas

0.005 – 0.05

Lavas Ácidas

0.01 – 0.2

Fosforitas

0.01 – 0.04

Areniscas

0.1 – 1.0

Conglomerados

0.005 – 0.2

Venas

0.1 – 1.0

Lignitos y Carbones

0.01 – 0.2




    1. Radioquímica del Uranio.


Los átomos de uranio son inestables y decaen con la emisión continua de partículas alfa, beta y gama, hasta finalmente formar átomos estables.
Los átomos de uranio y sus productos de decaimiento emiten radiaciones de una determinada energía; de la detección de su radiación es como podemos localizarlos.
Radiaciones Alfa ( ): Es la emanación más pesada (2 protones y 2 neutrones) equivale al átomo de helio. Presentan una alta velocidad y bajo poder de penetración. Solamente pueden penetrar unos pocos centímetros de aire y pueden ser detenidos por algunos pocos micrones de materiales ligeros como el aluminio. No son detectadas por el contador Giger Scintillometro.
Radiaciones Gama ( ): Son partículas electromagnéticas, no poseen carga ni masa, poseen un más alto poder de penetración que las partículas l h B; por lo que se constituyen como las más útiles para la prospección de yacimientos de uranio.
Radiaciones Beta (B): Consisten en electrones; tienen muy poca masa, presentan un gran rango de energía del cual depende su poder de penetración, tienen mayor poder de penetración que los alfa.


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    1. Serie de Desintegración del Uranio.

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EQUILIBRIO RADIOACTIVOc:\documents and settings\particular\mis documentos\mis imágenes\imagen\imagen 030.jpg

Es un estado donde la relación del uranio con sus productos de desintegración no cambia. La intensidad de la radiación indica la cantidad de uranio presente.
El equilibrio puede ser alterado por varios fenómenos.


  1. Procesos físicos: Escape de radón (gas)

  2. Procesos químicos: El uranio es más soluble que sus elementos hijos y puede ser transportado más fácilmente que estos presentando una mayor radiación donde se localizan los hijos.


Por lo tanto un alto contaje radiactivo no siempre indica un alto contenido de uranio y así mismo un bajo contaje no siempre indica bajos contenidos en la misma.

    1. Propiedades Químicas.


El uranio existe en la naturaleza en varios estados valenciales. Los más importantes son +4 y +6.
Las sales de valencia +4 son verdes o negras e insolubles en agua. Forman soluciones solubles sólidas con cerio y torio, debido a su similitud de radio iónico Ce+4 = 1.02 A°, U+4 = 1.05 A°, Th+4 = 1.10 A°.
El U+4 es fácilmente oxidado y pasa a U+6, el U+6 en presencia de ácidos produce sales solubles del ion uránico U02 ++ que es común en los minerales secundarios de uranio.
El U+6 en ausencia de bases produce uranatos insolubles.
Debido a su solubilidad el uranio puede ser transportado lejos de los depósitos originales y precipitados en condiciones favorables como por ejemplo, ambientes reductores.
La facilidad con que el uranio pasa de una valencia a otra explica su comportamiento en la zona de meteorización del depósito.
Las posibilidades químicas de los productos de decaimiento del uranio son diferentes de aquellos del uranio mismo y por lo tanto se comportan diferentes durante el proceso de meteorización.


  1. MINERALOGIA DEL URANIO.


Los minerales de uranio pueden clasificar de acuerdo a su composición química predominante como óxidos, silicatos, vanadatos, fosfatos, sulfatos, carbonatos, arsenatos, molibdatos, etc.
Se considera la existencia de 104 minerales de uranio.


    1. Tetravalentes.


Generalmente oscuros o marrón oscuro, no fluorescentes.


      1. Óxidos.


Uranitita y pethblenda, agrinierita, becquerlita, billerita, curita, compreignacita, wolsendorfita.
La uranita y Pethblenda tienen la misma composición, idealmente es (U02)+2, se diferencia en lo siguiente:


  1. La estructura cristalina esta mejor desarrollada en la Uraninita.

  2. El tamaño del grano es mayor en la Uraninita.

  3. La Uraninita tiene mayor dureza y mayo densidad.

  4. La Pethblenda ocurre normalmente en estado coloidal


La Uraninita es el más importante mineral de mena.
La Uraninita es muy pesada y fuertemente radioactiva, su coloración generalmente es gris, negro, marrón o verde olivo.
La Pethblenda es a veces masiva o brotoidal, a veces terroso.


      1. Silicatos, Fosfatos y Carbonatos.


Los más comunes son: Coffinita, Cheralita, Brockita, Thorita, Thorogummita, Monacita, Zircón, Gadiolinite.
Los minerales primarios del grupo de los silicatos son: Coffinita y Uranoforita. La Coffinita es un importante mineral de mena 40 – 60 % y frecuentemente está asociado con la Uraninita. Es negruzca, grano fino friable y generalmente difícil de distinguir de la Uraninita.
La Uranothorita es una variedad de Thorita que contiene >12% de Uranio.



    1. Hexavalantes U+6 Uranilos (U02)+2


Usualmente verdes, amarillos, presentando fluorescencia verde a verde pálida. Los más importantes son:


      1. Fosfatos.


Entre ellos tenemos: Torbernita, Urano-apatito, Bergermita, Autonita, Meta-autunita, Fosforouranilita, Uranocirata, dewintite, Dumontita.
Los Fosfatos son todos minerales secundarios y constituyen el grupo más grande de minerales de uranio. La autonita y Torbernita son sus formas más comunes.
La Torbernita es verde manzana a verde esmeralda; tiene como característica especial sus pequeños cristales cuadrados en grupos formando libros; no es fluorescentes.


      1. Vanadatos y Molibdatos


Carnotita, Francevilita y Tyuyamonita, Rauvite, Uranuralite, Sengierite, Calurmolite, Iriginite, Mulavinite.
La carnotita, Tyuyamonita y la mete Tyuyamonita son importantes minerales de mena.


      1. Arsenatos.


Los más importantes son: Abernartite, Arsenuralite, Nova cekita, Uranoespirita, Zenorite. Todos son minerales secundarios y no son fluorescentes.


      1. Sulfatos, Selenitos y Teluritos.


Los más importantes son: Johannite, Zippeite, Uranopilita. Son solubles y fuertemente fluorescentes.


      1. Silicatos.


Los más importantes de este grupo son: Cuprosklodowskita, Halwelite, Kalosite, Uranophano, Weeksite.
El Uranophano es el mineral secundario más común de los silicatos, es un silicato de calcio hidratado de color amarillo y se encuentra formado agregados radiales.

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