Восстановление урана органическими веществами

Гаррелс и Поммер затронули вопрос о восстановительной емкости древесины, лигнита и гуминовой кислоты по отношению к урановым и другим минералам, развитым в урановых месторождениях плато Колорадо. Некоторые другие исследователи, изучая сродство гуминовых веществ к урану, отмечали, что уран в ассоциации с ними обычно со временем подвергается восстановлению. Шмидт-Коллерус наблюдал некоторое восстановление уранил-ионов торфом, заметно ускорявшееся в присутствии H2S. Следовательно, нет уверенности в том, что именно восстановление урана является главной причиной его концентрации на этом веществе при низких температурах. Представляется более вероятным, что органическое вещество сначала просто фиксирует уранил-ион, а затем происходит восстановление последнего. Коченов и др. показали, что «в окислительных условиях адсобрция урана торфом первоначально является обратимой. Собственно связывание урана... отчасти должно определяться... восстановлением».

Согласно термодинамическим расчетам, углеводороды также должны эффективно восстанавливать уран. Правда, эксперименты по восстановлению уранил-иона метаном при низких температурах (< 200°С) оказались неудачными, но исследователи едины в мнении, что реакция будет идти при высоких температурах или при достаточной продолжительности опыта.

Некоторые флюидные включения в минералах (главным образом в кварце) гидротермальных урановых месторождений в дополнение к количественно резко преобладающему CO2 содержат значительные количества таких углеводородов, как CH4, C2H2 и C3H8. При температурах, соответствующих образованию этих включений, восстановление урана указанными углеводородами представляется возможным. Однако, вероятно, из-за обилия сульфидных минералов на рассматриваемых месторождениях роль восстановителя чаще всего приписывается сероводороду.

Коченову и др. удалось получить мельчайшие кристаллы уранинита на поверхности бурого угля даже в условиях равновесия с атмосферой из раствора нитрата уранила, в котором проводился опыт. Исследователи считают, что «осаждение кристаллической окиси урана... объясняется адсорбцией урана и последующим его восстановлением». В сходных экспериментах им не удалось осадить уран на асфальтите, хотя теоретически восстановительная емкость асфальтита так же велика, как у угля. Асфальтит — углеводород, содержащий, вероятно, недостаточно кислородных функциональных групп, с помощью которых он может образовывать комплексы или сорбировать уранил-ионы. На основе этих и других экспериментов, в которых как восстановитель использовался H2S, авторы пришли к заключению, что уран не может осаждаться одним сероводородом из растворов, содержащих менее 100 млрд-1 урана. Однако если среда существенно обогащена и гуминовым веществом и сероводородом, уран будет сначала концентрироваться путем адсорбции на органическом веществе, а затем восстанавливаться под суммарным воздействием H2S и органического вещества. В лабораторных условиях равновесная концентрация урана в остаточном растворе составляет 0,1—10 млрд-1.