Identification and dissolution behavior of the secondary uranium minerals in the corrosion products of Depleted Uranium (DU) ammunition formed in soils

In der vorliegenden Studie wurden verschiedene Techniken eingesetzt um drei Proben (4, 7, and 8) die aus denrnKorrosionsprodukten von aus dem Kosovo Krieg stammenden Munitionskugeln, bestehend aus abgereichertem Uranrn(Depleted Uranium - DU), zu untersuchen. Als erstes Verfahren wurde die Raman-Spektroskopie eingesetzt. Hierbeirnzeigte sichin den Proben, charakterisiert durch einen Doppelpeak, die Anwesenheit von Schoepitrn(UO2)8O2(OH)12(H2O)12. Der erste und zweite Peakzeigte sich im Spektralbereich von 840,3-842,5 cm-1rnbeziehungsweise 853,6-855,8 cm-1. Diese Werte stimmen mit den Literaturwerten für Raman-Peaks für Schoepitrnüberein. Des Weiteren wurde bei dieser Untersuchungsmethode Becquerelite Ca(UO2)6O4(OH)6(H2O)8 mit einemrnPeak im Bereich zwischen 829 to 836 cm-1 gefunden. Aufgrund des Fehlens des Becquerelitespektrums in derrnSpektralbibliothek wurde eine in der Natur vorkommende Variante analysiert und deren Peak bei 829 cm-1 bestimmt,rnwas mit den Ergebnissen in den Proben korrespondiert. Mittels Röntgenbeugung (X-Ray Diffraction, XRD) zeigtenrnsich in allen Proben ähnliche Spektren. Das lässt darauf schließen, dass das pulverisierte Material in allen Probenrndas gleiche ist. Hierbei zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung mit Schoepit und/oder meta-rnSchoepit(UO2)8O2(OH)12(H2O)10, sowie Becquerelite. Weiterhin war weder Autunit, Sabugalit noch Uranylphosphatrnanwesend, was die Ergebnisse einer anderen Studie, durchgeführt an denselben Proben, wiederlegt. DiernAnwesenheit von P, C oder Ca im Probenmaterial konnte ausgeschlossen werden. Im Falle von Calciumkann diesrnmit der Anwesenheit von Uran erklärt werden, welches aufgrund seines Atomradius bevorzugt in Becquerelite (1:6)rneingebaut wird. Die beiden Hauptpeaks für Uran lagen im Falle von U 4f 7/2 bei 382.0 eV und im Falle von U 4f 5/2rnbei 392 eV. Diese Werte mit den Literaturwerten für Schoepit und meta-Schoepitüberein. Die Ergebnissernelektronenmikroskopischen Untersuchung zeigen U, O, Ca, Ti als dominante Komponenten in allen Messungen.rnElemente wie Si, Al, Fe, S, Na, und C wurden ebenfalls detektiert; allerdings kann nicht ausgeschlossen werden,rndass diese Elemente aus dem Boden in der unmittelbaren Umgebung der Munitionsgeschosse stammen. Gold wurdernebenfalls gemessen, was aber auf die Goldarmierung in den Probenaufbereitungsbehältern zurückgeführt werdenrnkann. Die Elektronenmikroskopie zeigte außerdem einige Stellen in denen elementares Uran und Bodenmineralernsowie sekundäre Uranminerale auftraten. Die Elementübersicht zeigt einen direkten Zusammenhang zwischen U andrnCa und gleichzeitig keine Korrelation zwischen U und Si, oder Mg. Auf der anderen Seite zeigte sich aber einrnZusammenhang zwischen Si und Al da beide Konstituenten von Bodenmineralen darstellen. Eine mit Hilfe derrnElektronenstrahlmikroanalyse durchgeführte quantitative Analyse zeigte den Massenanteil von Uran bei ca. 78 - 80%,rnwas mit den 78,2% and 79,47% für Becquerelite beziehungsweise Schoepit aufgrund ihrer Summenformelrnkorrespondiert. Zusätzlich zeigt sich für Calcium ein Massenanteil von 2% was mit dem Wert in Becquerelite (2.19%)rnrecht gut übereinstimmt. Der Massenanteil von Ti lag in einigen Fällen bei 0,77%, was auf eine noch nicht korrodierternDU-Legierung zurückzuführen ist. Ein Lösungsexperiment wurde weiterhin durchgeführt, wobei eine 0,01 M NaClO4-rnLösung zum Einsatz kam in der die verbliebene Probensubstanz der Korrosionsprodukte gelöst wurde;rnNatriumperchlorate wurde hierbei genutzt um die Ionenstärke bei 0,01 zu halten. Um Verunreinigungen durchrnatmosphärisches CO2 zu vermeiden wurden die im Versuch für die drei Hauptproben genutzten 15 Probenbehälterrnmit Stickstoffgas gespült. Eine Modelkalkulation für den beschriebenen Versuchsaufbau wurde mit Visual MINTEQrnv.3.0 für die mittels vorgenannten Analysemethoden beschriebenen Mineralphasen im pH-Bereich von 6 – 10 imrnFalle von Becquerelite, und Schoepit berechnet. Die modellierten Lösungskurven wurden unter An- und Abwesenheitrnvon atmosphärischem CO2 kalkuliert. Nach dem Ende des Lösungsexperiments (Dauer ca. 6 Monate) zeigten diernKonzentrationen des gelösten Urans, gemessen mittels ICP-OES, gute Übereinstimmung mit den modelliertenrnSchoepit und Becquerelite Kurven. Auf Grund des ähnlichen Löslichkeitverhaltens war es nicht möglich zwichen denrnbeiden Mineralen zu unterscheiden. Schoepit kontrolliert im sauren Bereich die Löslichkeit des Urans, währendrnbecquerelit im basichen am wenigsten gelöst wird. Des Weiteren bleibt festzuhalten, dass ein Anteil an CO2 in diernverschlossenen Probenbehälter eingedrungen ist, was sich mit der Vorhersage der Modeldaten deckt. Die Löslichkeitrnvon Uran in der Lösung als Funktion des pH-Wertes zeigte die niedrigsten Konzentrationen im Falle einer Zunahmerndes pH-Wertes von 5 auf 7 (ungefähr 5,1 x 10-6 mol/l) und einer Zunahme des pH-Wertes auf 8 (ungefähr 1,5 x 10-6rnmol/l bei). Oberhalb dieses Bereichs resultiert jeder weitere Anstieg des pH-Wertes in einer Zunahme gelösten Uransrnin der Lösung. Der ph-Wert der Lösung wie auch deren pCO2-Wert kontrollieren hier die Menge des gelösten Urans.rnAuf der anderen Seite zeigten im Falle von Becquerelite die Ca-Konzentrationen höhere Werte als erwartet, wobeirnwahrscheinlich auf eine Vermischung der Proben mit Bodensubstanz zurückgeführt werden kann. Abschließendrnwurde, unter Berücksichtigung der oben genannten Ergebnisse, eine Fallstudie aus Basrah (Irak) diskutiert, wo inrnzwei militärischen Konflikten Uranmunition in zwei Regionen unter verschiedenen Umweltbedingungen eingesetztrnwurden.

(234)U/(238)U activity ratio disequilibrium technique for studying uranium mobility in the Opalinus Clay at Mont Terri, Switzerland

Mobility of naturally occurring U-238 and U-234 radionuclides was studied in a low permeability, reducing claystone formation (Opalinus Clay) near its contact with an overlying oxidising aquifer (Dogger Limestones) at Mont Terri, Switzerland. Our data point to a limited redistribution of U in some of the studied samples. Observed centimetre-scale U mobility is explained by slow diffusive transport of U-234 in the pore waters of the Opalinus Clay driven by spatially variable in situ supply (by alpha-recoil) of U-234 from the rock matrix. Metre-scale mobility is interpreted as a result of infiltration of meteoric water into the overlying aquifer which developed gradients of U concentration across the two rock formations. This triggered a slow in-diffusion of U with (U-234/U-238) > 1 into the Opalinus Clay as attested by a clear-cut pattern of decreasing bulk rock (U-234/U-238) inwards the Opalinus Clay, away from the Dogger Limestones.

Uranium mining industry views on ICRP statement on radon

In 2009, the International Commission on Radiological Protection issued a statement on radon which stated that the dose conversion factor for radon progeny would likely double, and the calculation of risk from radon should move to a dosimetric approach, rather than the longstanding epidemiological approach. Through the World Nuclear Association, whose members represent over 90% of the world's uranium production, industry has been examining this issue with a goal of offering expertise and knowledge to assist with the practical implementation of these evolutionary changes to evaluating the risk from radon progeny. Industry supports the continuing use of the most current epidemiological data as a basis for risk calculation, but believes that further examination of these results is needed to better understand the level of conservatism in the potential epidemiological-based risk models. With regard to adoption of the dosimetric approach, industry believes that further work is needed before this is a practical option. In particular, this work should include a clear demonstration of the validation of the dosimetric model which includes how smoking is handled, the establishment of a practical measurement protocol, and the collection of relevant data for modern workplaces. Industry is actively working to address the latter two items.

Hydrogeochemical controls on uranium in aquifers of the Jacobsville Sandstone

The occurrence of elevated uranium (U) in sandstone aquifers was investigated in the Upper Peninsula of Michigan, focusing on aquifers of the Jacobsville Sandstone. The hydrogeochemical controls on groundwater U concentrations were characterized using a combination of water sampling and spectral gamma-ray logging of sandstone cliffs and residential water wells. 235U/238U isotope ratios were consistent with naturally occurring U. Approximately 25% of the 270 wells tested had U concentrations above the U.S. Environmental Protection Agency Maximum Contaminant Level (MCL) of 30 μg/L, with elevated U generally occurring in localized clusters. Water wells were logged to determine whether groundwater U anomalies could be explained by the heterogeneous distribution of U in the sandstone. Not all wells with relative U enrichment in the sandstone produced water with U above the MCL, indicating that the effect of U enrichment in the sandstone may be modified by other hydrogeochemical factors. Well water had high redox, indicating U is in its highly soluble (VI) valence. Equilibrium modeling indicated that aqueous U is complexed with carbonates. In general, wells with elevated U concentrations had low 235U/238U activity ratios. However, in some areas U concentrations and 235U/238U activity ratios were simultaneously high, possibly indicating differences in rock-water interactions. Limited groundwater age dating suggested that residence time may also help explain variations in well water U concentrations. Low levels of U enrichment (4 to 30 ppm) in the Jacobsville sandstone may make wells in its oxidized aquifers at risk for U concentrations above the MCL. On average, U concentrations were highest in heavy mineral and clay layers and rip up conglomerates. Uranium concentrations above 4 ppm also occurred in siltstones, sandstones and conglomerates. Uranium enrichment was likely controlled by deposition processes, sorption to clays, and groundwater flow, which was controlled by permeability variations in the sandstone. Low levels of U enrichment were found at deltaic, lacustrine and alluvial fan deposits and were not isolated to specific depositional environments.

BENEFICIATION OF HIGH-MgO SEDIMENTARY PHOSPHATE ORES

Dolomite [CaMg(CO3)2] is an intolerable impurity in phosphate ores due to its MgO content. Traditionally, the Florida phosphate industry has avoided mining high-MgO phosphate reserves due to the lack of an economically viable process for removal of dolomite. However, as the high grade phosphate reserves become depleted, more emphasis is being put on the development of a cost effective method for separating dolomite from high-MgO phosphate ores. In general, the phosphate industry demands a phosphate concentrate containing less than 1%MgO. Dolomite impurities have mineralogical properties that are very similar to the desired phosphate minerals (francolite), making the separation of the two minerals very difficult. Magnesium is primarily found as distinct dolomite-rich pebbles, very fine dolomite inclusions in predominately francolite pebbles, and magnesium substituted into the francolite structure. Jigging is a gravity separation process that attempts to take advantage of the density difference between the dolomite and francolite pebbles. A unique laboratory scale jig was designed and built at Michigan Tech for this study. Through a series of tests it was found that a pulsation rate of 200 pulse/minute, a stroke length of 1 inch, a water addition rate of 0.5gpm, and alumina ragging balls were optimum for this study. To investigate the feasibility of jigging for the removal of dolomite from phosphate ore, two high-MgO phosphate ores were tested using optimized jigging parameters: (1) Plant #1 was sized to 4.00x0.85mm and contained 1.55%MgO; (2) Plant #2 was sized to 3.40mmx0.85mm and contained 3.07% MgO. A sample from each plant was visually separated by hand into dolomite and francolite rich fractions, which were then analyzed to determine the minimum achievable MgO levels. For Plant #1 phosphate ore, a concentrate containing 0.89%MgO was achieved at a recovery of 32.0%BPL. For Plant #2, a phosphate concentrate containing 1.38%MgO was achieved at a recovery of 74.7%BPL. Minimum achievable MgO levels were determined to be 0.53%MgO for Plant #1 and 1.15%MgO for Plant #2.

The Recovery of Copper in Sulphide Ores by Roasting, Leaching, and Electrolysis

Sulphide ores of copper are insoluble in dilute sulphuric acid leaching solutions, but a very high extraction can be obtained if the copper ore is in the oxidized condition. The problem is to convert the sulphide into the oxide form. This can be done by giving the sulphide ore an oxidizing-sulphatizing roast. Copper sulphate is soluble in water, so acid will be saved in the leaching process if copper sulphate is present. The iron in the copper sulphide ores is present as pyrite, or in combinations as bornite, or chalcopyrite.

Supergene Enrichment of Silver Ores with Special Reference to those from Neihart, Montana.

In the development of a technique it was necessary to learn the fundamentals of ore microscopy as applied to the various minerals of silver, which included the use of reflected polarized light, etch reactions, micro­chemical analysis, and sight recognition of mineral. In addition it was necessary to become familiar with the accepted criteria of sequence, replacement, and other textural phenomena.

Microscopic Study of Montana Silver Ores.

A microscopic investigation of the Montana silver minerals was conducted. This study consisted mainly of identifying the silver and silver-bearing minerals and of determining their paragenetic rela­tionships. The increasing amount of research in which the reflecting microscope is employed is evidence of the great value of this method of approach in the solution of problems of paragenesis of the opaque minerals.

A Metallurgical Study of Gold Ores

Gold is widely distributed in the earth's crust in small quantities. Gold is found in nature in two forms; the element itself and the compound gold telluride. In all cases, silver in some proportion is an alloying constituent.

A Study and Application of the Process of Supergene Enrichment of Silver Ores.

In many deposits of silver ores the grade of the ore de­creases considerably a few hundred feet below the surface. It is believed that in many cases the better ores owe their richness in part to the process of sulphide enrichment. It is recognized, however, that many rich silver ores are hypogene deposits that have been affected very little, if any, by processes of enrichment.

The Inhibitory Effects of Carbonaceous Materials on the Cyaniding of Gold Ores.

Carbon and carbonaceous material have been known to have a deleterious effect upon the cyanidation of gold and silver ores since the very beginning of the process. Organic matter is a common source of impu­rities in cyanide solution, its reducing effect being notorious.