Ảnh minh họa

Uranium là một trong những nguyên tố phổ biến trong vỏ Trái đất, nhiều hơn kim loại bạc đến 40 lần và nhiều hơn kim loại vàng tới 500 lần. Người ta tìm thấy các tụ khoáng uranium khắp nơi trên toàn cầu, các tụ khoáng uranium lớn nhất có thể khai thác được ở Kazakhstan, Canada, Australia và Nam Phi.

Kim loại này phong phú đến nỗi có thể tìm thấy mọi nơi, trong đất, sông ngòi, đại dương và trong đá. Tuy nhiên, vấn đề là phải tìm ra được uranium này ở những nơi có hàm lượng đủ nhiều để hình thành một mỏ có trữ lượng kinh tế-hoặc tốt nhất là mỏ tầm cỡ thế giới.

Quặng uranium được khai thác theo nhiều cách, phụ thuộc vào điều kiện địa chất; chế biến, khai thác lộ thiên hay hầm lò, khai thác chiết tách tại chỗ và khai thác từ lỗ khoan. Một khi được khai thác, quặng uranium được đập ra và nghiền thành bột tinh và rồi xử lý bằng a xít hoặc kiềm. Chất xử lý từ a xít hay kiềm là một trong nhiều trình tự của quá trình kết tủa, tách dung môi và trao đổi ion. Hỗn hợp được làm giàu từ quá trình trên được gọi là urani kỹ thuật (bánh vàng-yellocake), chứa ít ra 75 % ô xít uranium oxide. Rồi urani kỹ thuật này được nung để tách các tạp chất ra khỏi quá trình nghiền trước khi đem đi tinh luyện và chuyển đổi.

Các tụ khoáng uranium

Tới nay, các tụ khoáng uranium có hàm lượng cao nhất được phát hiện ở Châu thổ Athabasca thuộc Bắc Saskatchewan của Canada. Mỏ đang khai thác uranium lớn nhất thế giới là mỏ McArthur River của công ty Cameco, đây là một mỏ khai thác hầm lò nằm trong Châu Thổ Athabasca.

Nhìn chung các tụ khoáng uraniumđược phân hạng dựa trên đá chủ, cấu trúc và khoáng hóa của tụ khoáng. Theo Qui định phân hạng được sử dụng rộng rãi nhất do Cơ quan Năng lượng Nguyên tử lập ra, các tụ khoáng uranium được phân thành 15 bậc theo tầm quan trọng kinh tế của tụ khoáng:

1. Những tụ khoáng uranium chỉnh hợp

Tụ khoáng loại chỉnh hợp là một trong những loại tụ khoáng uranium được quan tâm nhiều nhất bởi có lý do — các tụ khoáng này có thể là vài tụ khoáng lớn nhất và giàu nhất trên Trái Đất. So sánh với các tụ khoáng uranium khác, các tụ khoáng loại chỉnh hợp có hàm lượng uranium cao nhất. Chúng xuất hiện trong đá sa thạch tương đối giàu quartz và trong đá biến chất biến dạng. Khu vực quan trọng nhất có những tụ khoáng này hiện nay là Châu thổ Athabasca.

Cameco sở hữu và khai thác 2 trong những tụ khoáng uranium hàm lượng cao nhất thế giới, McArthur River và Cigar Lake. Công ty Fission Uranium cũng đang trong giai đoạn thăm dò ở dự án Paterson Lake South thuộc loại chỉnh hợp. Paterson Lake cho thấy lượng tài nguyen chỉ định là 79,6 triệu pounds, bao gồm 44,3 triệu chỉ định với hàm lượng 18,21 % U3O8 tại tụ khoáng Triple R.

2. Tụ khoáng đá sa thạch

Tụ khoáng đá sa thạch chứa đá sa thạch hạt cỡ trung đến cỡ thô nằm trong các dòng chảy lục địa hay trong môi trường tầm tích cận biển. Các tụ khoáng sa thạch chiếm tới 18 % nguồn tài nguyên uranium thế giới và có hàm lượng uranium từ thấp đến trung bình, trong phạm vi 0,05 đến 0,4 %; các thân quặng khoáng riêng rẽ là những tụ khoáng cỡ nhỏ và cỡ trung bình. Các tu khoáng uranium trong sa thạch phân bổ khắp nơi trên toàn cầu và có độ tuổi của đá chủ. Vài địa điểm quan trọng và là nơi khai thác hiện này: Wyoming, New Mexico, Trung Âu và Kazakhstan. Tiềm năng lớn khác có tụ khoáng sa thạch là Australia, Mông Cổ, Nam Mỹ và Châu Phi.

3. Tụ khoáng uranium có đá sỏi quartz

Tụ khoáng uranium có đá sỏi quartz đã từng là nguồn tài nguyên quan trọng để khai thác uranium trong nhiều thập kỷ sau Đại chiến II. Loại tụ khoáng này được xác định ở 8 nơi trên thế giới; tuy nhiên, những tụ khoáng quan trọng nhất thuộc công ty Huronian Supergroup ở Nam Ontario, Canada và thuộc công ty Witwatersrand Supergroup của Nam Phi. Các tụ khoáng này chiếm giữ tới gần 13 % tài nguyên uranium thế giới.

4. Tụ khoáng mạch

Tụ khoáng mạch tốn tại ở những nơi mà khoáng sàng uranium nằm trong các lỗ, vết nứt, mạch , dăm kết, các rạn nứt và chỗ tích tụ có liên quan đến các hệ thống dị thường dưới sâu. Tụ khoáng này được biết đến với khái niệm quặng dạng nhựa (pitchblende) có nguồn gốc từ Đức là tụ khoáng mạch được khai thác để tìm kim loại bạc trong thế kỷ 16. F.E. Brückmann mô tả khoáng học đầu tiên loại khoáng sàng uranium này trong năm 1727. Khai thác uranium qui mô công nghiệp đầu tiên tại một tụ khoáng mạch ở Cộng Hòa Séc, Marie và Pierre Curie sử dụng quặng đuôi của mỏ này để phát hiện ra polonium và radium.

Công ty Toro Energy Limitedlà công ty Australia sở hữu khu tụ khoáng mạch quan trọng Wiluna Uranium ở Tây Australia. Bản nghiên cứu khả thi của công ty sẽ được hoàn chỉnh trong năm nay 2016 và sẽ nhận được phê chuẩn đánh giá tác động môi trường cho các tụ khoáng Millipede và Lake Maitland deposits.

5. Tụ khoáng phức hợp dăm kết

Chỉ có một tụ khoáng vàng-đồng-sắt được biết đến có chứa số lượng uranium lớn mang tính kinh tế là mỏ Olympic Dam, hiện tạiBHP Billiton đang khai thác, đây là nguồn tài nguyên uranium lớn nhất với hàm lượng thấp, và chiếm tới 66 % nguồn tài nguyên uranium của Australia. Uranium xuất hiện cùng với đồng, vàng, bạc và đất hiếm trong một phực hợp dăm kết granite lớn giàu hematite tại Gawler Craton, nằm sâu gần 300 m của lớp đá trầm tích phẳng thuộc vùng địa chất Stuart Shelf.

6. Tụ khoáng liên quan đến phun trào

Tụ khoáng phun trào chứa số lượng lớn tài nguyen uranium thế giới và có liên quan đến các loại đá, gồm đá alaskite, granite, pegmatite và monzonites. Các tụ khoáng lớn loại này được tìm thấy ở Namibia, Greenland và Nam Phi.

7. Tụ khoáng phốt pho

Các tụ khoáng uranium khá lớn với hàm lượng thấp có thể được tìm thấy tại các cấu trúc phosphorite trầm tích biển, hàm lượng trong phạm vi từ 0,01 đến 0,015 % U3O8. Tụ khoáng phosphorite lớn xuất hiện ở Florida và Idaho, Mỹ vàMorocco, cũng như là vài nước Trung Đông.

8. Tụ khoáng ống dăm kết bị phá vỡ

Tụ khoáng ống dăn kết bị phá vỡ xuất hiện trong các cấu trúc bị phá vỡ dung dịch vòng xoáy, thẳng đứng được hình thành với sự phân hủy đá vôi do nước ngầm. Nguồn tài nguyen trong các ống riêng lẻ có thể đạt tới 2.500 tấn U3O8với hàm lượng trung bình 0,3 đến 1 % U3O8. Điển hình loại tụ khoáng này ở Arizona, tại đây đã khai thác một số mỏ loại này.

9. Tụ khoáng núi lửa

Khoáng sàng uranium tại các tụ khoáng núi lửa là quặng dạng nhựa, thường cộng sinh với sulfide molybdenum và một ít khoáng hóa chì, thiếc và tungsten. Tụ khoáng này khá nhỏ, với hàm lượng từ 0,02 đến 0,2 % U3O8. Tụ khoáng loại này chỉ chứa một tỷ lệ nhỏ tài nguyen uranium thế giới. Hiện tại, tụ khoáng chỉ từ núi lửa thôi đang được khai thác ở vùng Streltsovkoye của Đông Siberia.

10. Tụ khoáng trên bề mặt (cuội kết vôi)

Tụ khoáng trên bề mặt chiếm gần 4 % tài nguyên uranium thế giới, và nằm lẫn trong cát và đất sét, thường bị xi măng hóa bởi các bô nát can xi và ma nhê. Tụ khoáng này cũng có thể xuất hiện trong bãi lầy, hang động karst và trong đất. Tụ khoáng Yeelirrie ở Tây Australia là tụ khoáng trên bề mặt lớn nhất thế giới, với hàm lượng trung bình 0,15 % U3O8.

11.Tụ khoáng metasomatite, metamorphic và lignite deposits

Tụ khoáng metasomatite chứa khoáng sàng uranium nằm phân tán trong đá bị biến dạng cấu trúc bởi quá trình hóa địa. Hàm lượng uranium rất thấp, trung bình dưới 0,005 % U3O8;các tụ khoáng này nhỏ, có trữ lượng hơn 1.000 tấn, và hiện nay không được khai thác ở qui mô thương mại.

12. Tụ khoáng diệp thạch đen

Tụ khoáng diệp thạch đen bao gồm các nguồn tài nguyên uranium lớn, hàm lượng thấp. Tụ khoáng này hình thành trong môi trường biển sâu trong những điều kiện không có ô xy. Bởi vì hàm lượng thấp, hầu hết không có tụ khoáng diệp thạch đen nào từng được khai thác ra lượng uranium đáng kể. Tuy nhiên, có một ngoại lệ: tụ khoáng Ronneburg ở Đức. Được khai thác trong những năm 1950 và 1990 khoảng 100.000 tấn uranium với hàm lượng bình quân 0,07 đến 0,1 %. Trữ lượng thẩm định còn lại là 87.000 tấn uranium với hàm lượng0,02 – 0,09 %.