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最初的铀矿石:沥青铀矿

2020-11-26 14:59:09    来源: 中国自然资源报    作者:李效广 奥琮

铀元素有“三兄弟”:铀238、铀235和铀234。其中,能够发生核裂变释放出原子能的是“老二”铀235。现在的铀矿主要用于提取铀235,作为核电站的核燃料。

铀矿石有很多种,人们最初认识的铀矿石叫沥青铀矿。在沥青铀矿发现早期,矿工们把见到铀矿称作“坏运石”。这要从世界上最早工业化开采铀矿的地方说起。

在德国和捷克两国之间有座界山叫厄尔士山脉,别称矿石山脉。山脉呈北东—南西向展布,北麓比较平缓,属德国的萨克森州;南麓陡峻,为捷克所属。1168年,在北麓的德国境内一个叫克里斯汀多夫的地方,人们首次发现了银矿并引发了找矿热潮。大批勘探者涌向这里,然后向东一直到了苏台德山脉。再后来,随着时间的推移,更多的矿藏被发现,矿工们开始向西部和南部的森林山脉以及更远处的捷克(当时为波希米亚王国)的周边和内部拓展。

矿石山脉里的铀矿是矿工开采银矿时发现的。不过,最初矿工们把它描述为“一种贫瘠的黑色的沥青混合物”和“坏运石”,因为越多挖到它们,也就意味着银矿脉快挖到头了。当时人们并不知晓,这些黑色的像干沥青一样的岩石就是铀矿石的一种,主要含二氧化铀,是铀矿物中最普遍最常见的,它的铀含量高达50%以上。1565年,博物学家肯特曼研究这种岩石后,第一次正式将它描述为矿物,并沿用了矿工们对它的命名。在200多年后的1789年,一位叫克拉普罗特的德国化学家和矿物学家,在分析研究这种“黑色沥青”时,发现其中存在一种新元素,并把它命名为铀。事实上,他发现的只是二氧化铀。

克拉普罗特研究用的沥青铀矿样品来自矿石山的两个矿,一个是北麓的乔治沃格斯堡银矿,一个是南麓的约阿希姆斯塔尔银矿。铀的发现为南北两侧枯竭的银矿山注入了新的活力。捷克波希米亚地区的铀矿开采,始于1830年,一直持续到1964年;而德国的萨克森州铀的开采更是到1990年才停止。

矿石山采出的铀最先用作黄色颜料。从1852到1856年的4年里,捷克波希米亚王国的冶金化学家阿道夫派特拉,用分离的铀矿物对玻璃和陶瓷着色,玻璃上釉可呈黄色,并有荧光绿的反射,陶瓷上釉可呈黄、绿、橙、红和黑色。铀的商业价值自此开始走高。矿工们开始争相挖掘原先废弃不要的“黑色沥青”,“坏运石”开始变成值钱的“好运石”。

1897年,居里夫人从铀矿里发现了镭,同时发现和证明镭的辐射还可以杀死癌变的细胞,缩小甚至消除肿瘤,是能起治愈绝症作用的救命元素。因此,镭一度成为当时世界上最贵重的物质,1克镭的价格折合现在1000万美元。镭的巨大的利润进一步刺激了铀矿的勘探与开发,于是就有了后来刚果新科洛布铀矿山和美国科罗拉多高原铀矿的相继发现与开发。这两处铀矿为第一颗原子弹的研制提供了铀原料。

(作者单位:中国地质调查局天津地质调查中心)

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