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• Redac:c:l6n: Ministerio de la Industria Básica, Carlos 111 Mo. 666, La Habana, Cuba.

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REVISTA

TECNDLDGl'C,A

VOL.XI No.4

Julio - Agosto/ 1973

.SUMARIO

Pág. -Destilación en platos perforados y de relilla. (1) Por Meinar-do Boizán y otros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . 3

Pesaje en los procesos industriales. Por Moris Gran· .... .. ••...••.. 1 .18

Cálculo de los parámetros ópti;;,os de funcionamiento del cuádruple efecto tipo 11MINAZ11

• Por Diego Quintero y Roge-lio ·Gorrita. . .......... . .. . .. . ................... . ............ 34

Datos actuales scbre la geoquímica' y minera<logía del ura- __ nio. Por Alexander Ya. Sinitsin y Fra.ncisco Sánchez . . .............. ~

Telemecánica: su im,portancia y utilización. Por Amaury Ca-ballero ................... .. ...................... . . . ..... 53

Influencia de les correcciones sobre las características ge~ mét·ricas y la resistencia de los engranes. Por Arlen A. Ota-rov y Desiderio López .... . ...... . ................. . .......... 59

La Estadística aplicada al control de la1 calidad de lc.s barras de acero para refuerzo de hormigón, elaboradas en la, Empresa Metalúrgica 11José Martí11 Por. Osvaldo González Muñoz y otros ....... . .. . . .. ................................ 63

Cálculo del enrollado del estator de motores asincrónicos que no tienen datos de chapa, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Guía pa,ra el usuario de las turbinas de va;por. Por John F . Farrow . . ..................................... . .......... , .. 79

Avances de la Ciencia y la Técnica .............. º ••••••••••••. 8S

f I' 1 1 ¡ , 1 ~ ¡

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11 ¡¡ 1 .¡

'

DATOS ACTUALES SOBRE LA &EOQUIMICA y MINERALOGIA

! DEL URANIO.

C.D.C.T. ALEXANDER Ya. SINITSIN

ING. FRANCISCO SANCHEZ

MENENDEZ m

' =· 11;:mi.~ ... =~·:!':;::::~ A;:: :c.da .. E.s e. I:::ig. Geafísica, :;:=w,¡~.s;:..:..aO :: i :...a ?_a =..a:i.a. ..

ALEXANDER YA. SIHITSIN, soviético, Ingeniero Geofísico, Cand idcto a Doctor en Ciencias, graduado en el año 1957, en el lrst irutc ce Mi nos de leningrado. Dentro de lo Geofísico se espec-ck:6 en Rodiometría.

Lcbcr::. cc-r..;, Profesor Asesor, en e l Departamento de Geo­f ísico Aplicada de lo Escuelo de Ingeniería Geof ísica de lo Un ivers idcd de la Hobcna.

Au:oc de más de 30 ·.:irtículos publicados en revistas espe­cio1izados de la URSS, publicó el trabajo titulado "Sobre los investigaciones rnetalogénicas regionales en Cuba. Su orga­nización y contenido" (R. T. 3, 197 3) , en colaboración con el licenciado E. D. ü.:isonovos.

En su especialidad puede apoyarse en los idiomas Español e Inglés.

FRANCICO SAMCHE% MEHENOEZ, se graduó como Inge­niero Geofísico, en el aro 1969 en lo Universidad de la Ha­bano, in:orpor:':ndose o '. :i cctiv id.:id docente como Instructor Graduado hcstc l 912.

En lo oct¡,;a \idod lobera en €1 Departamento de Geofísica, Miner:iles Só1idos € ""1 lo Direccién Gene~al de Geo logía y Geo­f isic::i de l M .M .. C.-.\.

Pub .. ::i s.. ~r : r-;er T~o::>oj~ .. como coautor, con el C.D.C. 1 ng. Sir.i tsin.

Es un )C\len -.ok;r e~ te activió:::d técnico-científica dentro de !::s 'e-::e-n:es ~romoc iones de nuestra Universidad de lo Hcxl'\C .

INTRODUCCION

Los trabajos de investigación sobre las aplica­nes de la energía nuclear realizados en los últimos diez años (1963-1973) han confirmado aun más el hecho que las utilizaciones con fines pacíficos pueden reportar muchos más beneficios a la huma­nidad que sus aplicaciones militares. O sea que a diferencia de lo que piensa la mayor parte de las personas, la palabra "átomo'' ya no estw\ aso­ciada exclusivamente al hongo de una explosión atómica, sino que en sus múltiples aplicaciones a la Ingeniería, la Medicina, la Agricultura, la Hidrología, la Biología, la producción de energía eléctrica, etc., puede significar una enorme ayuda para todos los países, y especialmente para los que se encuentran en vías de desarrollo, como por ejemplo Cuba.

Por estas razones, muchos países han empren­dido la exploración sistemática de su territorio,

con vistas a determinar sus posibles reservas de Uranio.

Ahora bien, el de.sarrollo científico de la pros­pección de los minerales radiactivos deben estar lógicamente precedido por el estudio teórico del tema y del análisis de las experiencias y resulta­dos obtenidos en otros países.

Este es un trabajo de recopilación y sistemati­zación que intenta recoger en una forma breve y concisa, las ideas fundamentales sobre el tema que han sido publicadas en algunos libros y revistas, periódicos en los idiomas ruso, inglés y español, los cuales se relacionan en la bibliografía.

En líneas generales, este artículo está basado en las ideas de KAZHDAN et al (1971), NOVIKOV Y KAPKOV (1965), y TIJOMIROV et al (1967).

PARTICULARIDADES GEOQUIMICAS DEL URANIO Y TORIO

Las propiedades geoquímicas principales d~ cualquier elemento están determinadas por su estructura atómica.

La estructura de las capas electrónicas que rodean al núcleo es la que determina las propie­dades químicas de dicho átomo: su valencia, r adio iónico, carácter' ácido o alcalino, potencial de ioni­zación, potencial de oxidación-reducción, etc.

Sin embargo, el nivel de conocimiento de las propiedades geoquímicas de los distintos elemen­tos radiactivos, varía grandemente.

El mejor conocido -es el Uranio (U), y en menor grado, el Torio (Th), el Radio (Ra) y el Radón (Rn) . Prácticame?).te se desconocen las propieda­des geoquímicas de la mayoría de los isótopos de los elementos que pertenecen a las series de desin­tegración radiactivas.

El número de orden del Uranio en el sistema periódico es 92. Su peso atómico 238,07. Con él termina el sistema de los elementos naturales, y cómo muchos de los elementos pesados, todos sus isótopos son ra<liactivos. Existe el U-238, el r::ual constituye el 99,2793% del Uranio que se encuen­tra en la Naturaleza, el U-235 con un 0,7205% , y el U-234 con un 0,0056%.

El Uranio es un elemento bastante distribuido en la Tierra. Su contenido en la corteza terrestre (litosfera) es de 4 X 10-4 3 (4 p. ·p. m .). O sea, considerablemente más abundante que elementos muy conocidos tales como el Mercurio (Hg), Anti­monio (Sb) , Bismuto (Bi), Plata (Ag) , Oro (Au) , y Wolframio o Tungsteno (W).

El Uranio, por sus propiedades químicas, perte­nece a la familia de los Actínidos, la cual, como su nombre indica, está encabezada por el elemento Actinio (Z = 89). Por el gran número de electro­nes que tiene el átomo de Uranio, se produce un fenómeno de apantallamiento del campo de la carga nuclear (conocido para muchos otros ele­mentos). el cual convierte en el~trones de valen­cia no solamente a los de la capa más externa Q, sino también a los de la P, e incluso O. Esto deter­mina su valencia máxima + 6.

La configuración electrónica del Uranio segúr.. sus niveles energéticos correspondiente al núme­ro cuántico principal, es la siguiente:

U (2-8-18-32-21-9-2), y en su estado hexavalente : U 6 + (2-8-18-32-18-8) O sea, la configuración electrónica del gas noble

más cercano, el Radón (Z = 86). En la Naturaleza, el Uranio se presenta también

en estado tetravalente, con la siguiente configu­ración electrónica:

u•+ (2-8-18-32-20-8) Todos los elementos e iones que adquieren la

estructura de los gases nobles poseen afinidad con el oxígeno. Por eso, el Uranio se encuentra en la naturaleza como oxisales, no forma compues­tos con el S, Se, As y tampoco se encuentra en estado nativo.

La magnitud de los radios iónicos de los átomos depende de la posición en la Tabla Periódiéa y del empaquetamiento de los electrones.

Para los actínidos, al igual que para los lan­tánidos, la disminución de los radios iónicos ce:: el aumento del número atómico se explica por el relleno de subnivel 5f y por el aumento de la fuerza de atracción del núcleo.

Muéhos elementos de la Tabla Periódica tiene::-i r adios iónicos parecidos a los del Uranio y el Torio. Esto posibilita que los mismos pueden in te!"­cambiar se dentro de la estructura cristalina dandc lugar a. minerales de composición variable.

Este fenómeno se denomina isomorfismo, y e5 de gran importancia para la comprensión de la compleja mineralogía del Uranio y del Torio.

El isomorfismo es la propiedad que tienen algi.:­nas sustancias, relacionadas con su composición química, de cristalizar en forma parecida y pro­ducir cristales de composición variable.

Bajo el isomorfismo se intercambian los ele­mentos dentro del rétículo cristalino sin alterarle mucho. Esto sólo es posible cuando los radio:: iónicos son similares y presentan diferencias me­nores de un 15%.

TABLA No. 1

RADIOS IONICOS DE ALGUNOS ELEMENTOS (EN ANGTROMS)

Elemento 1+ 2+ 3+ 4+ 5+1 6 ' 1 TI

Actinio 1,11 Torio 1,08 0,99 Protoactinio 1,05 0,96 0,90

·Uranio 1,03 0,93 0,87 0,83 Sodio 0,96 Calcio 1,06 Y trio

1 0,88

Tierras raras 1,04 ¡ 0,84 Zirconio 0,87 ¡ Molibdeno 0,68 ¡

1 .

El Torio tiene número atómico 90. y peso a tó­mico 232,05. En la Naturaleza existe solamem .e en estado tetravalente. Sus configuraciones ella:­trónicas son:

Th (2-8-18-32-18-10-2} .Y Tn• · (2-8-18-32-18-8') . R. Tecnológica 4111 e •

• ,g rrsl, sus propiedades químicas se pare­·- a m del Uranio por cuya razón comúnmente iatt'*"p!l!I minerales y menas radiactivas complejas.

ilJlidwidc> a la valencia variable del Uranio, su ~ axidante está determinado por las condi­•a..s de:l medio. En medios ácidos el Uranio tetra­m? •te es reductor frente al FeH, Mn4+, y 5+, ..,... cr+ y el Uranio hexavalente se comporta ·- ax.id.ante frente al ión Fe2

+ reduciéndose ialla el estado tetravalente, o sea,

tJl1'i"" + Fe2 ~ UH + Feª+

En soluciones acuosas, el ua+ forma fácilmente tl!ill a.tión complejo uranilo (U02) 4 +, el cual a su 'W2 puede formar compuestos complejos con anio­ms carbonato, sulfato, fosfato y otros. Muchos de

los compuestos de Uranilo fácilmente solubles en soluciones débilmente ácidas y débilmente alca­linas. Esto determina la amplia movilidad de los compuestos de Uranio hexavalente.

Resumiendo, podemos señalar que los principa­les factores que explican la amplia dispersión de Uranio en la litosfera, hidrosfera y biosfera, y la gran diversidad de sus compuestos naturales, son:

a) Valencia variable.

b) Capacidad de migración en medios ácidos y alcalinos.

c) Capacidad de formación de complejos. d) Capacidad de realizar sustituciones isomór­

ficas.

TABLA No. 2

1

CONTENIDO DE URANIO Y TORIO EN LAS ROCAS (EN 10-4 % ),

SEGUN TIJOMIROV et al. (1967)

Tipo de roca u Th

2,3 8,0 Corteza terrestre 1,8-4,4 5,0-13

3,6 15,5 Corteza (capa granítica)

2,4-5,0 12,0-18,0

1,0 3,3 Corteza (capa basáltica)

0,6-1,5 1,8-3,8

4,7 18,5 Rocas alcalinas (sienitas)

0,3-89,0 5,0-80,0

' 3,5 15,5

Rocas ácidas 0,6-35,0 3,0-96,0

2,0 8,3 Rocas medias

0,3-5,6 2,0-34,0

0,9 3,5 Rocas básicas 0,1-2, 7 0,5-15,0

0,03 0,1 ¡tocas ultrabásicas 0,0-0,06 0,0-0.3

1,2 2,5 Calizas 0,9-12..0 0,7-8.0

2,9 11,,11 ?:z.arras Sedimentarias 0,3-90,0 &,l-17 ..

3,5 '" AI'cilias 0,8-78,0 5.1-IU

2,1 1.11 .Amanas

0,3-8,0 6,0-30.,8

2,1 6,0 ~ 0,3-4,5 2,5-15,0

3,2 4,6 JI':._, 6! 1- mares

1,0-20,0 1,6-8,8

Th/U

3,5

2,5-4,5

4,0

3,0-5,0

3,5

3,0-4,0

4,0

1,0-8,0

4,0

1,0-15,0

4,0

1,5-7,0

4,0

1,5-6,0

3,5

1,0-4,0

2,0

~

u u-u u

lt..5-4.0 4,5

1,5-7,0

3,0

1,0-4,5

1,5

0,0-3,0

DISTRIBUCION DEL U Y DEL Th EN LA LITOSFERA, HIDROSFERA Y BIOSFERA

Esta es una tarea compleja, estudiada por mu­chos autores de diferentes países del mundo. A continuación se presentan valores promedios to­mados de diferentes investigadores.

En la tabla No. 2, se muestran los contenidos de U y Th, y la relación o cociente de dichos conteni­dos en las rocas. En las columnas segunda, tercera y cuarta, se da en el numerador el val~r prome­dio y en el denominador los valores limites de las variaciones observadas.

Según Adamn (1962),, aunqu~ hace más ~e cin­cuenta años que se estan realizando estud10s en este sentido aún conocemos muy poco acerca de la distribuci'ón de los elementos radiactivos en la litosfera. Realmente la parte accesible de dicha litosfera ha sido unos 6 ó 7 km de espesor bajo los continentes y algunos metros en el fondo del mar, o sea, entre unos 100 y 500 km3 solamente.

Como es fácilmente observable, aunque no exis­ten todavía datos muy exactos debido a las varia­ciones que presentan los contenidos de U y Th en las rocas, podemos señalar las siguientes carac­terísticas:

a) En rocas ígneas: el máximo contenido de Uranio lo poseen las rocas ácidas, el mínimo, las ultrabásicas.

b) En rocas sedimentarias: el máximo conteni­do de Uranio lo tienen las arcillas, el mínimo, los sedimentos químicos y rocas calizas. Sin embargo hay que destacar que muy a menu­do se ob~ervan grandes desviaciones de esta ley general.

c) En rocas metamórficas: la concentración de elementos radiactivos depende del conteni­do inicial antes del metamorfismo y de la influencia de los procesos posteriores de metamorfismo. Los procesos metamórficos, de acuerdo a las condiciones geológicas con­cretas, pueden dar lugar tanto al incremento como a la disminución del contenido de ura­nio en la roca original. El máximo contenido lo tienen las pizarras grafito-sericíticas y el mínimo las cuarcitas. En casos particulares, como los de las rocas del lejano Oriente en la DRSS, tenemos esquistos y filitas en con­centraciones mayores que las pizarras.

Para mayor información puede consultarse a Kogan et al (1969), Gottikh (1965), Bell (1954), Vinogradov (1962), Leonova y Tawson (1958), Leonova y Balashov (1963), Leonova y Renne (1964), Fairbridge (1972), Vershinin (1971) y otros muchos, por no hacer una lista demasiado extensa.

En los suelos, el contenido depende del conte­nido de Uranio de las rocas que lo originaron. Así, los suelos formados sobre rocas ígneas ácidas están más enriquecidas en elementos radiactivos que los suelos formados sobre rocas básicas y ultra­básicas.

Según Vinogradov (1957), el contenido de ele­mentos radiactivos en los suelos de la URSS es el siguiente:

TABLA No. 3

Composición del suelo de la URSS

URANIO 1 X 10-5 % - 6 X lQ-4%

TORIO 2 X 10-5% ..:. 15 X 10-4%

RADIO

POTASIO

1 X 10-11% - 2 X 10-103

1,4% - 2,5%

Datos más detallados se brindan por Kogan et al. (1969).

Cerno es lógico, cerca de l.os afloramientos de mine:rnles radiactivos, el suelo está mucho más enriquecido de elementos radiactivos.

Las diferentes propiedades geoquímicas del Ra­dio y el Uranio pueden provocar el desequilibrio radiactivo en el proceso de desintegración de las rocas producto de la meteorización. En general, se observa el desplazamiento del equilibrio hacia un exceso de Radio, ya que el Uranio puede for­mar fácilmente compuestos solubles en presencia de bicarbonatos y de procesos orgánicos.

En las aguas, el contenido de 'Uranio depende de la composición química de las propias aguas, y de las rocas que atraviesa. En general, el conte­nido es entre 100 y 1 000 veces menor que el de las rocas circundantes.

TAB:j:.,A No. 4

El Uranio en las aguas

Tipo de agua Contenido de Uranio

Agua de mar 0,4 X 10-7 % - 2,3 X 10-7%

Orilla del mar n X lQ-6%

Alta mar n X lQ-7%

Ria Neva n X 10-9%

Río Danubio n X lQ--6%

Agua en minas n X 10-3%

Información adicional de interés sobre el Ura­nio en las aguas puede encontrarse en Koczy y Rosholt (1962), y Shvedov y Patín (1968), los cua­les tratan de la Radiactividad en Oceanografía; Eriksson (1962), que se ocupa de la Radiactividad en Hidrología.

Además, podemos indicar que datos muy recien­tes pueden encontrarse en la publicación de la O.LE.A. "Isotopo Hidrology 1970" (1970).

En las plantas, el contenido de Uranio depende de los siguientes factores:

a) Composición y origen del suelo. b) Tipo de aguas (contenido de Uranio, pH.

etcétera). c) Tipo de plantas. d) Tipo de clima. e) Tipo de relieve, etc.

R. Tecnológica 41'73 e 47

En las cercanías de los yacimientos de menas radiactivas el contenido de U y de Ra en las plantas aumenta considerablemente (a veces en más de 100 veces). Esto puede ser utilzado como índice de búsqueda de yacimientos.

MINERALOGIA

Según Vernardsky, V. l., el Uranio puede encon­trarse en las rocas en tres formas diferentes:

a) Minerales independientes. Existen más de 100. De ellos, un 90% son minerales que presentan el ión uranilo (U02 ) 2+, donde el Uranio está en forma hexa­valente. El número de minerales con Uranio tetravalente es muy limitado.

b) Impurezas isomorfas. El Uranio entra en el retículo cristalino de minerales formados por otros elementos, como por ejemplo: el zircón, apatito, mona­cita, torianita, loparita, etc. Se presenta en cantidades que fluctúan entre n X l0-1 % y n X%. < La mayoría de las impurezas isomorfas del Uranio se encuentran es los minerales acce­sorios de las rocas.

c) Estado disperso. El Uranio en estado soluble, (mayormente con el grupo uranilo) penetra en todos los tipos de rocas y se absorbe en la superficie de los granos de minerales, o se acumula en los defectos que presentan las estructuras cristalinas. El Uranio forma compuestos oxigenados sola­mente con algunos elementos. Una particula­ridad específica de la mineralogía del Uranio es la ausencia en condiciones normales, de compuestos con los halógenos, con el S, Se, N, W, y Te.

Clasificación

Clasificar los minerales de Uranio y de Torio no es una tarea fácil. Muchos especialistas han elaborado sus propios sistemas; pero, aun los más recientes, son motivos de controversias. Existen clasificaciones atendiendo a la génesis, a la com­posición química, etc.

Nosotros utilizaremos el sistema de Frondel y Fleischer (1955), mediante el cual dividimos los ~lnerales según tres categorías:

A) Minerales que tienen como constituyentes principales al Uranio o Torio.

B) Minerales que contienen cantidades minori­tarias de Uranio o Torio.

C) Minerales que no contienen Uranio o Torio, pero que han sido reportadas impurezas e intercrecimiento de minerales de Uranio o Torio.

Muchos de los minerales son de composición variable, y esta variabilidad origina que la fron­tera entre las categorías A y B sea algo arbitraria.

48 e B. Tecnológtca 4/'13

En el trabajo de Fronde! y Fleischer se men­cionan 327 nombres de minerales que representan 153 especies diferentes: 103 en la categoría A, 39 en la categoría B, y 11 en la categoría C.

Dentro de la categoría A, podemos dividir a los minerales según su composición química. En la tabla No. 5, se muestran algunas características de los veinte minerales de Uranio y Torio que hemos considerado más importantes desde el pun­to de vista de la búsqueda de yacimientos de inte­rés económico. En la confección de la misma hemos utilizado las siguientes fuentes: Niniger (1954), Roubault (1958), Manual de la U.S.A.E.C. y U.S.G.S. (1957), Fronde! y Fleischer (1955), Kashdan et al (1971).

Los óxidos de Uranio están representados por la Uraninita y sus dos variedades principales: Nasturán (o Brea de Uranio), la cual se manifies­ta en forma de estalactitas y riñones colomorfos, y el Negro de Uranio el cual es una eflorescencia mate o una masa polverulenta. Los especialistas de países occidentales acostumbran reunir estas dos variedades bajo el nombre de Pechblenda. Su composición química es similar, pero no responde a una fórmula fija. Es algo intermedio entre U02 y UOa. La presencia del Uranio hexavalente se debe, probablemente, al proceso de oxidación.

La Uraninita y la Torianita forman una familia U02

de minerales de composición variable. Si ---­Th02

es mayor que la unidad, se denomina Uraninita.; U02

Si :::::: 1, se denomina Uranotorianita; y si Th02

U02

Th02 < 1, .. se denomina Torianita. La rela·

U02 ción ---- máxima se observa en las pegma·

Th02 titas.

Los minerales Autunita, Zeinerita, Carnotitá, Torbenita, Tyuyamunita se reúnen dentro de un gran grupo denominado "Micas de Uranio". Este grupo incluye otros muchos minerales de propie• dades físicas y químicas parecidas y tienen prácticamente la misma fórmula química:

R (U02) 2 (M04) 2 n . H20, donde R puede ser: Na, K, Cu, Mg, Ca, Ba, Pb, Mn, Fe, Al, Bi, y M puede see:·P, As o V. Todas las Micas Uraníferas son típicas de zonas de oxidación y se utilizan como índice de búsqueda.

Los compuestos orgánicos de Uranio pueden producirse bajo diferentes condiciones, y en reali­dad, son mezclas de hidrocarbonos con óxidos ura­níferos dispersos. Dependiendo del contenido de Uranio, se denominan Tucolita, Carburán, Segre­nita, Antraxolita y otros. Todos tienen propieda· des físicas parecidas. La . Tucolita a menudo tiene, además del Uranio, Th, Pb y T. R. (Tierras Raras). La Tucolita, Carburán y Antraxolita pue­den tener interés como menas.

PROCESOS GEOLOGICOS DE MINERALOGENESIS

Como es conocido, todas las masas de minerales surgidas como consecuencia de unos u otros pro­cesos geológicos, se dividen, según la fuente de energía que ha producido su formación, en los siguientes grupos genéticos:

A) ENDOGENOS (de origen interno) B) EXOGENOS (de origen externo) A su vez, los procesos endógenos de mineralo­

génesis se subdividen en las siguientes etapas: magnética, pegmatítica y pneumatolítica-hidroter­mal. En los exógenos, se consideran dos procesos: la meteorización y la sedimentación.

A) ENDOGENOS.

A.1-El Uranio en los procesos magnéticos. La concentración de Uranio en las rocas magmáticas depende de su composición y del tiempo de formación de los complejos intrusivos. Favorece la acumulacion de Uranio la presencia de altos contenidos de Potasio y Silicio, y viceversa, perjudica la presencia de elementos alcalino-térreos.

En las formaciones magmáticas de composición parecida se observa que los complejos intrusivos más jóvenes se destacan por una mayor concen­tración de Uranio.

En la evolución general de ciclo magmático de desarrollo de las zonas móviles de la corteza, se pueden considerar tres etapas de desarrollo: ini­cial, media y tardía.

Con la etapa inicial, están asociadas, general­mente, las intrusiones de las rocas básicas y ultra­básicas, las cuales tienen mínima radiactividad.

Con la etapa media se relacionan las intrusiones de diferentes granítoides los cuales se destacan por valores mayores de radiactividad.

La etapa tardía está caracterizada por pequeñas intrusiones de diversas composiciones y de alta radiactividad.

La relación entre el contenido de elementos radiactivos y las diferentes rocas magmáticas de las etapas medias y tardías puede variar de una región a otra.

Generalmente, el Uranio no se acumula en las rocas ígneas en general, sino en las diferencia­ciones magmáticas tardías de los focos de compo­sición granítica.

En las rocas magmáticas el Uranio se encuentra fundamentalmente en forma dispersa (entre un 40 y un 80% de la cantidad total de Uranio). Una parte considerable, en los minerales acee5orios, como en el caso de las intrusiones de composición ácida, en las que desde un 20 hasta un 60% del Uranio se encuentra en dichos minerales acceso­rios.

En las rocas efusivas se observa menor cantidad de Uranio en los minerales accesorios.

Con respecto a los minerales independientes o propios de Uranio, puede afirmarse que es muy difícil encontrarlos en las rocas formadas por pro­cesos magmáticos.

Algunas veces en los granitoides se puede en­contrar: Uraninita, Brannerita, Torianita, Urancr torianita, etc.

Debido a esta considerable dispersión del Uranio todavía no se han encontrado yacimientos de ori­gen magmático, pero las rocas magmáticas pueden servir de fuente para la acumulación del Uranio mediante diferentes procesos postmagmáticos. Desde este punto de vista, los granitoides repre­sentan, de por sí, una gran fuente potencial de Uranio.

Por ejemplo, un kilómetro cúbico de granito contiene desde 9 hasta 100 000 toneladas de Uranio.

Investigar el contenido de Uranio en las rocas magmáticas tiene una gran importancia práctica para determinar los complejos intrusivos favora­bles con los cuales pueden estar relacionados yaci-mientos hidrotermales. ·

Se consideran potencialmente metalíferas las diferenciaciones magmáticas tardías que poseen un contenido incrementado de Uranio, la mayw parte del cual se debe encontrar en forma disper­sa, o sea fácilmente soluble.

Si en el magma hay concentraciones elevadas de Th, Zr y T. R., la probabilidad de originar yaci­mientos industriales disminuye, ya que en este caso se crean las condiciones para la dispersión del Uranio en la forma de impurezas isomorfas, 1as cuales son difíciles de disolver.

A.2-El Uranio en los procesos pegmatític-.

Todos los tipos de pegmatitas son urani­feras, pero los yacimientos de pegmatitas no tienen de por sí un gran valor prádic:o como fuentes de Uranio. De las pegmatitas, el Uranio se obtiene como subproducto de la extracción de la mica, el Ta, Nb y otros elementos. Sóillt algunas variedades de pegmatitas puedll!!a utilizarse como yacimientos de Ur.mia,, como por ejemplo: a) Pegmatitas de Uraninita (yacim...,.._

de Bancroft, Charlebois Saskatcbeww. del Norte, en el Canadá).

b) Pegmatitas de daviditas escapolitocs­bonáticas (yacimientos en Mnzamiii.. que).

e) Pegmatitas de davidita, nasturin J' uraninita, enriquecidas con :miDenila oscutos (yacimientos Radium-~ Am­tralia).

Las rocas favorables para las pegmatitas __.. niníferas son: las rocas ígneas de diferente ~ posición, las pizarras y gneis enriquecidos cmt minerales de color oscuro, y las rocas carbnnátir;as.

En las pegmatitas el Uranio puede encontrBse en cualquiera de sus formas: minerales pro¡- , impurezas isomorfas o disperso, pero pred•nY -las dos primeras.

La mayoría de los minerales uraníferos eslÍll constituidos por óxidos de U. Th, Ti, T. R...• 7 Ta (Uraninita, Torianita, Titanatos de T . ._ y• titano-tántalo-niobatos, davidita, etc.) y ,... ..._ catos de Ti, T. R., Th y Zr.

B. Tecnolóofm tlll ••

Como impureza isomorfa en minerales acceso­rios, el Uranio se asocia con elementos de propie­dades cristaloquímicas parecidas (Th, Zr, Hf, Y, T. R., y Ca). El contenido promedio de Uranio de las pegmatitas uraníferas es del orden de n X X 0,01 %. Las de mayor riqueza pueden tener hasta 0,1 % de Uranio, lo cual ya tiene interés industrial.

A.3-El Uranio en los procesos hidrotermales. Como sabemos, los procesos hidrotermales comprenden aquellos procesos de traslado de elementos químicos mediante solucio­nes acuosas calientes las cuales ascienden a través de sistemas de grietas o de zonas de permeabilidad elevada. Como resultado, podemos tener la concen­tración o la dispersión de los elementos químicos transportados. El primer caso tiene lugar en condiciones geológicas favo­rables y puede, en ocasiones, producir yacimientos hidrotermales de minerales útiles. Las soluciones hidrotermales son comple­jos sistemas dinámicos compuestos pri­mordialmente por aniones carbonato, sul­fato y cloruro, y por cationes de los elementos alcalinos y alcalino-térreos. A medida que se van desplazando, las soluciones hidrotermales van cambiando paulatinamente de composición debido a la interacción constante con las rocas enca­jantes. Toda solución hidrotermal tiene Uranio. En algunas zonas que presenten condicio­nes favorables para la precipitación de Uranio pueden formarse grandes acumu­laciones del mismo, con una concentración de hasta algunos porcientos (n X 1 % ) . La mayor parte del Uranio en los yaci­mientos hidrotermales se encuentra en forma de minerales independientes. Entre éstos predominan los óxidos (Uraninita, Nasturán y Negro de Uranio). Un poco más raros son los compuestos orgánicos de Uranio, los silicatos y los titanatos. Una parte menor del Uranio se encuentra en estado disperso y una parte insignifi­cante en forma de impurezas isomorfas.

En las soluciones hidrotermales no hay en gene­ral, condiciones favorables para la migración de los elementos cristaloquímicamente similares al Uranio (Th, Zr, T. R., Ti, Nb y Ta). Esto da lugar a la separación espacial de dichos elementos con respecto al Uranio.

Los yacimientos hidrotermales de Uranio se forman bajo diferentes condiciones geológicas, pero pueden dividirse de acuerdo con los elemen­tos que acompañan al Uranio, o según la compo­sición de las rocas encajantes.

De acuerdo con la composición mineral de las menas se pueden señalar seis formaciones dife­rentes de Uranio: Uranoferruginosas, uranotitaná­ticas, nasturano-sulfurosas, nasturano-carbonáti­cas, nasturano-fluoríticas, y nasturano-arsenáticas.

50 e R. Tecnológica VII

Los yacimientos de Uranio de origen hidroter­mal se encuentran en rocas d<? diferente composi­ción. Las más favorables son las anfibolitas, las pizarras cloríticas, las diabasas y las pizarras piri­tizadas, o sea, las rocas que poseen un alto poder reductor por la presencia del hierro bivalente.

La temperatu:ra de formación de los minerales uraníferos es inferior a los 220°C. La profundidad de formación varía entre los 500 y los 2 000 m. A E:!stas profundidades las presiones oscilan entre 80 y 350 atmósferas.

La acidez de las soluciones uraníferas fluctúa entre débilmente alcalina y débilmente ácidas.

La alta solubilidad del Uranio hexavalente en el agua, y su capacidad de formar compuestos complejos estables evidencian que el Uranio se traslada en forma de complejos uranil-carbonato, o uranil-silicato.

Los complejos uranil-carbonato de metales alca­linos del tipo: [U02 (C03)2 (H20)2] 2- y [U02 (C03)3)4- , y el complejo uranil-silicato del tipo: [ (U020H) (HSiOa)] 2- son estables en las solucio­nes con una temperatura de hasta 150 ó 200ºC. También es posible el movimiento o traslado del Uranio tetravalente en forma de halogenuros tales como: UC14 y UF4.

La deposición o precipitación del Uranio en las soluciones se debe a la destrucción de los iones uraníferos complejos. Está demostrado experimen­talmente que la causa fundamental de la deposi­ción del Uranio es la reducción del Uranio hexa­valente a Uranio tetravalente tanto en medios ácidos, neutros, o débilmente alcalino. El Hierro bivalente, el Azufre de los sulfuros, los compues­tos orgánicos y algunos elementos nativos son reductores, y por lo tanto, eficaces precipitantes. Como ejemplo de reducción podemos citar la reac­ción entre el complejo uranífero y el Azufre de los sulfuros:

Na,U02(COa)s + H2S ~ U02 + 2Na2COa + + S + C02 + H20

La ruptura del ión complejo uranüero se produ­ce cuando el equilibrio representado en la ecua­ción anterior se desplaza hacia la derecha.

Esto puede deberse a la precipitación de car­bonatos o al desprendimiento de componentes gaseosos cuando dichas soluciones ascienden hacia los horizontes superiores de la corteza terrestre y la presión parcial de algunos gases disueltos supera la presión total externa. En algunos casos, la destrucción del ión complejo puede deberse a un cambio en la acidez, temperatura o potencial redox de la solución.

El proceso de formación de los yacimientos hidrotermales de Uranio generalmente se mani­fiesta en diferentes etapas. Esto se debe a la con­tinua reactivación de los movimientos tectónicos. De esta forma se explica la gran variedad obser­vada en la composición y edad de las formadones filonianas.

En el estudio de los procesos hidrotermales pre­sentan un interés especial las asociaciones parage­néticas de minerales, o sea, los minerales que se

forman conjuntamente. El estudio de las asocia­ciones paragenéticas nos permite comprender co­rrectamente el proceso de formación de las menas, determinar los índices de búsqueda de .cada aso­ciación, y fijar la dirección de los trabajos de búsqueda y exploración.

B) El Uranio en los procesos EXOGENOS o HIPERGENICOS.

Estos procesos, al producirse en la parte supe­rior de la corteza terrestre, se desarrollan en con­diciones de bajas presiones y temperaturas.

A esta zona superficial, que puede tener un espesor variable, se le denomina zona de hiper­génesis.

Como procesos exógenos o hipergénicos enten­demos: la erosión o meteorización, la formación de los suelos, la biogénesis, la acumulación de sedi­mentos y otros fenómenos relacionados con la disgregación, transporte y acumulación de los dif e­ren tes elementos y compuestos químicos.

En la zona de hipergénesis, se destruyen por un lado los yacimientos de menas y por otro, se for­man nuevos yacimientos (exógenos) en las plata­formas, mares y océanos.

Los principales agentes de los procesos hiper­génicos son: las aguas, los organismos vivos y la atmósfera. Para el Uranio son características las reacciones ffaico-químicas relacionadas con las aguas naturales, por consiguiente, el comporta­miento del Uranio en la zona de hipergénesis se reduce prácticamente al estudio de su migración en las aguas.

Los componentes más importantes de las aguas naturales son:

a) Los iones: Cl-, (804 ) 2-, (H2C03)-, (C03 ) 2-,

Na+, K+, Mg?+, Ca2+, y especialmente H+ y OH­(la concentración de los cuales determina el pH del medio).

b) Los gases que se encuentran disueltos, tales como: 02, C02, H2S, N2, CH4, Rn, etc.

La composición química de las aguas subterrá­neas depende fundamentalmente de dos factores: la composición de las menas y rocas que atravie­san, y las condiciones climáticas.

El papel fundamental en la formación de com­puestos iónicos y gaseosos en las aguas los desem­peñan los microorganismos.

La intensidad de la migración del Uranio depende de:

a) la composición y estabilidad química de los minerales y rocas. '

b) las condiciones geoestructurales. c) las condiciones de estratificación. d) otros factores. El Uranio en el estado disperso es el que resulta

de más fácil extracción. Del gran número de mi-• nerales propiamente uránicos, el Negro de Uranio

se disuelve muy rápidamente, el Nesturán se disuelve bien, pero la Brannerita, la Davidita y la Coffinita se disuelven con más dificultad.

El Uranio que se encuentra como impurezas iso­morfas es prácticamente insoluble.

La enorme diversidad de combinaciones y mo­dificaciones de los factores que influyen en la migración del Uranio dan lugar a la variedad de condiciones geoquímicas en las que se dispersan y acumulan los elementos radiactivos en la zona de hipergénesis.

Ahora bien, toda la diversidad de tipos de dis­gregación o erosión pueden agruparse en dos cate­gorías:

1) Disgregación en condiciones de clima árido. 2) Disgregación en condiciones de clima húme­

do (con o sin participación de sulfuros).

B.1-Disgregación en condiciones de clima árido.

Es característica de las regiones desérticas y cálidas de vegetación pobre. En este clima los restos de las plantas se oxidan rápidamente y no forman ácidos en el suelo.

En las aureolas de dispersión de las rocas se desintegran los feldespatós en Na02, K20 , CaO, MgO y otros óxidos.

En condiciones áridas, son características las reacciones alcalinas mediante las cuales se forman carbonatos. Los carbonatos de potasio y sodio reac­cionan con el ácido silícico dando lugar a silicatos alcalinos. Estos últimos interactúan con el U03 ,

formando uranatos y uranil-carbonatos (muy solu­bles) del tipo Na4 [UO, (C03) s].

Como resumen, podemos establecer- que la se­cuencia de las reacciones que se observan en con­diciones áridas es la siguiente:

uranatos -4 uranil-carbonatos -4 uranil-silicatos.

B.2-Disgregación en condiciones de clima húmedo.

Este tipo es característico de zonas de clima húmedo y abundante vegetación. Los tesiquos orgánicos se descomponen y dan lugar a una gran cantidad de ácidos orgánicos. Este fenómeno es el que determina el tipo ácido de disgregación en condiciones húmedas.

La reacción ácida del medio se puede explicar no solamente por la abundancia de ácidos orgáni­cos en el suelo, sino también por la presencia de los elementos alcalinos Ca, Mg, Fe, y en parte Al.

A partir de los ácidos orgánicos, se forman áci­dos más simples, se forman sales complejas fácil­mente solubles, las cuales poseen gran capacidad migratoria. Junto con estas sales complejas se van el Uranio y otros muchos elementos.

Posteriormente, los compuestos uraníferos se acumulan en los depósitos de agua y durante la destrucción de la masa coloidal son absorbidas por las sustancias orgánicas (lechos de vegetación descompuesta, turberas. etc.).

En las condiciones de clima húmedo los sulfuros experimentan una fuerte disgregación. Por ejem­plo, en el caso de la pirita se observa lo siguiente:

2FeS2 + 702 + 2H20 -- 2Fe804 + 2H2S04

Esta reacción origina un medio fuertemente ácido en el cual se disuelven los minerales de Ura-nio, y a partir de ellos se forman hidróxidos.

El Uranio tetravalente se oxida hasta el estado hexavalente y pasa a la solución como U02S04.

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"

A dicha solución pasan también otros muchos me­tales.

La neutralización de las soluciones sulfurosas ácidas se alcanza con la descomposición de los car­bonatos y otros minerales de las rocas circundan­tes. El U02S04, como resultado de una hidrólisis, da lugar a hidróxidos de Uranio, o mediante neu­tralización lenta en soluciones más diluidas pro­duce soluciones coloidales del tipo [U02 (OHh]n las cuales se coagulan fácilmente, se precipitan y son absorbidas. En el caso de presencia de aniones {PO~J3-, (AsS04) 3

-, etc., con la neutralización va teniendo lugar la formación de uranil-fosfatos, uranil-arsenatos y otros minerales. Como puede apreciarse, la composición de los minerales for­mados después de la neutralización de las solucio­nes ácidas depende del pH del medio, de los iones presentes y de sus concentraciones respectivas.

El estudio de la composición mineralógica de las zonas de oxidación permite comprender el desarrollo de los procesos de lixiviación y nos posibilita el dar una valoración pronóstica de la composición cualitativa de los minerales en la pro­fundidad.

Sin embargo, hace falta tener en cuenta que los minerales secundarios de Uranio no indican siem­pre la presencia de minerales uraníferos debajo de ellos.

Los principales agentes precipitantes del Uranio disuelto en las aguas subterráneas son: las sus­tancias orgánicas (residuos orgánicos, carbones, etcétera), los sulfuros, los compuestos de Hierro y Magnesio, los fosfatos y los materiales arcillosos.

No obstante, el papel fundamental en este pro­ceso lo desempeña la absorción, intercambio ióni­co, formación de compuestos urano-orgánicos, pre­cipitación de Uranio, etc., que son consecuencias

de las propiedades reductoras de las sustancias orgánicas (y de los gases producidos por las mis­mas).

Bajo condiciones favorables Je precipitación del Uranio en las aguas, se forman yacimientos exó­genos en fosforitas, en esquistos bituminosos (en­riquecidos por compuestos orgánicos), en car bones y esquistos combustibles, en depósitos de betu­nes y restos de animales, en formaciones arenq­arcillosas y de conglomerados, en cortezas de dis- · gregación (antiguas y actuales), en depósitos de valles antiguos (enriquecidos con sustancias orgá­nicas), en formaciones fe:r:ruginosas y mangane­síferas, etc.

CON€LUSIONES:

Es necesario que cada geólogo y geofísico cuba no al. trabajar en la búsqueda y exploración de cualquier otro mineral o elemento tenga presente la posibilidad de encontrarse con minerales ura­níferos. Para explicar una anomalía radiométrica es necesario aplicar una gran cantidad de cono­cimientos geológicos y geofísicos. Este artículo no hace más que iniciar al interesado en el tema. Deben estudiarse además los diferentes tipos de yacimientos de Uranio, los criterios e índices de búsqueda, y muy en particular el complejo problema de las aureolas primarias y secundarias.

Sin embargo, esta complejidad del problema no debe conducir a ningún especialista ni a sobres­timar ni a subestimar las posibilidades de la pre­sencia de elementos radiactivos (en concentracio­nes mayores que lo normal) en su zona de trabajo. Sólo con trabajos serios y del adecuado nivel científico lograremos borrar definitivamente la aureola de escepticismo y superficialidad conque a veces se aborda el tema.

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