ウラン鉱滓からのウラン放出に及ぼす粒子径効果に関する重要な知見と示唆を得た。地球化学的及び鉱物学的側面からの考察

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Chemosphere.2020 Jul;250:126315. S0045-6535(20)30508-7. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.126315.Epub 2020-02-26.

ウラン鉱滓からのウラン放出に及ぼす粒子径効果に関する重要な知見と示唆を得た。地球化学的及び鉱物学的側面からの考察

Critical insight and indication on particle size effects towards uranium release from uranium mill tailings: Geochemical and mineralogical aspects.

Meiling Yin
Daniel C W Tsang
Jing Sun
Jin Wang
Jianying Shang
Fa Fang
Yang Wu
Juan Liu
Gang Song
Tangfu Xiao
Diyun Chen

PMID: 32234624 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.126315.

抄録

ウラン（U）は化学的毒性と放射性を併せ持っている。ウラン鉱滓は環境中の最も重要なウラン汚染源の一つであるが、粒度の異なるウラン鉱滓からのウランの放出を制御するメカニズムはまだ十分に理解されていない。ここでは，5 種類の粒度の異なる UMT（<0.45，0.45-0.9，0.9-2，2-6，6-10mm）からの U の放出挙動と放出メカニズムを，地球化学的・鉱物学的特性評価を組み合わせた明確な浸出試験（ANS 16.1）を用いて調査した．その結果，最も顕著な U の溶出は UMT から予期せず発生したことが明らかになった．一方で，粒径の小さい UMT は U の溶出量が最も少なかった．UMTからのU放出の主なメカニズムは、Uを含む硫化物の酸化的溶解であったが、UMT中に豊富に存在する石膏がU放出を抑制していた。本研究は、UMTのような鉱物含有危険物の浸出試験を実施する際に、粒子径の影響を考慮した地球化学的及び鉱物学的な調査を組み合わせることの重要性を強調している。また、石膏の含有量を高め、硫化物の酸化を避けることで、ウラン鉱石からの残留ウラン放出を効果的に固定化し、最小限に抑えることができることが示された。

Uranium (U) is both chemically toxic and radioactive. Uranium mill tailings (UMTs) are one of the most important sources of U contamination in the environment, wherein the mechanisms that control U release from UMTs with different granularities have not yet been well understood. Herein, the release behaviours and underlying release mechanisms of U from UMTs with five different particle size fractions (<0.45, 0.45-0.9, 0.9-2, 2-6 and 6-10 mm) were studied with a well-defined leaching test (ANS 16.1) combined with geochemical and mineralogical characterizations. The results showed that the most remarkable U release unexpectedly emerged from UMT; in contrast, the smallest particle size UMT contributed to the least U release. The predominant mechanism of U release from UMT was the oxidative dissolution of U-bearing sulfides, while abundant gypsum present in UMT inhibited U release. The study highlights the importance of combined geochemical and mineralogical investigation when performing leaching tests of mineral-containing hazardous materials such as UMTs with consideration of particle size effects. The findings also indicate that elevating the content of gypsum and avoiding the oxidation of sulfides can effectively help immobilize and minimize the residual U release from the UMTs.