天然铀

天然铀（natural 铀）是自然界中具有天然放射性的稀有元素，主要应用于核武器及能源产业。常见的天然铀矿物有沥青铀矿、方铀矿、钙铀云母等。

天然铀中主要含有铀238（自然丰度99.275%）、铀235（自然丰度0.720%）和铀234（自然丰度0.005%）三种同位素。地壳中天然铀的平均含量约为百万分之2.5，平均每吨地壳物质中约含2.5克铀。海水中天然铀的浓度相当低，每吨海水平均只含3.3毫克铀，天然铀资源主要分布在中国、美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。

物质组成

天然铀主要由三种同位素组成，包括：

铀238：自然丰度99.275%，原子量238.0508，半衰期4.51X109a（45.1亿年）；

铀235：自然丰度0.720%，原子量235.0439，半衰期7.00X108a（7亿年）；

铀234：自然丰度0.005%，原子量234.0409，半衰期2.47X105a（24.7万年）。

分布区域

世界范围

地壳中天然铀的平均含量约为百万分之2.5，平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗石中的含量就要高些，平均每吨含3.5克铀。依此推算，一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但由于海水总量极大，且从水中提取有其方便之处，所以不少国家，特别是那些缺少铀矿资源的国家，正在探索海水提铀的方法。虽然铀的分布相当广泛，但铀矿床的分布却很有限。中国以外铀资源主要分布在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。

中国范围

中国铀矿资源分布不均衡，已有23个省（区）发现铀矿床，但主要集中分布在赣、粤、黔、湘、桂、新、辽、滇、冀、蒙、浙、甘等省（区），尤以赣、湘、粤、桂四省（区）资源为富，占探明工业储量的74%。

应用领域

天然铀是重要的战略资源和能源矿产，铀资源勘查采冶位于核燃料循环体系的前端，是中核集团发展的重要物质基础。

天然铀矿石中的铀235含量极低，只有0.71%，必须经过同位素分离，将其浓缩到90%以上，才能达到原子弹装料的要求。

天然铀也不能像燃煤那样直接作为燃料使用，需要经历一些复杂工艺流程才能获得核能发电最终所需要的核燃料。石墨水堆和石塞气冷堆用的天然铀燃料是加有少量合金元素的金属铀，重水堆用的天然铀燃料是二氧化铀陶瓷体。

天然铀矿物

铀矿物种类繁多，在自然界中有近200种，形态各异，五颜六色，具有工业开采价值的铀矿只有二三十种。常见的铀矿物有沥青铀矿、方铀矿、钙铀云母、铜铀云母，不常见的有钒酸钾铀矿、板铅铀矿、钡磷铀矿、翠砷铜铀矿、硅镁铀矿、绿铀矿、深黄铀矿、水砷铅铀矿、水铀矿、斜水钼铀矿、铁铀云母等。

晶质铀矿

晶质铀矿主要成分是UO2，为铀的氧化物，往往含有呈类质同象的钍、稀土以及铅、钙、铁、硅等成分。属立方晶系，硬度5.5~6，比重7.5~10.0，不透明，半金属、金属光泽，暗钢灰色到天鹅绒黑色，有的变成褐黑色到浅绿黑色，为典型的内生铀矿物（照片1-1），是提炼铀的主要矿物原料，主要见于富铀花岗石、伟晶岩、高温热液矿床和变质岩矿床。

沥青铀矿

沥青铀矿是方铀矿的变种，与晶质铀矿结构完全相同，属等轴晶系，是四价铀和六价铀以不同比例组成的氧化物，化学成分极为复杂，而且很不稳定，含量变化大；莫氏硬度 3~5.5，比重5.3~7.73，乌黑色、墨黑色到灰黑色，条痕绿黑色到褐黑色。具肾状、葡萄状等似胶结构。

沥青铀矿是一种铀的氧化物，主要产于热液型铀矿床中，在沉积、沉积变质、淋积等其他成因的铀矿床中亦有不同程度的出现。其矿物共生组合也多种多样，在自然界中广泛发育，也是一种最主要的工业矿物。

钛铀矿

钛铀矿是一种分布较广的原生铀矿物，是铀和钛的复杂氧化物，但种类较少，只发现了7种矿物。中国已找到四种铀的复杂氧化物，其中包括钛铀矿、斜方钛铀矿、铀钛磁铁矿及其褐钼铀矿。单斜晶系，硬度4.8~6.5，比重4.13~5.7，不透明至半透明，沥青光泽，黑色、褐黑色。

钛铀矿多形成于高温条件下，在中国多见于热液钠交代型铀矿床和伟晶岩型铀矿床中。在石英卵石砾岩型铀矿床中作为重要的工业铀矿物，经常与方铀矿、锐钛矿共生。

铀石

铀石为四价铀的硅酸盐，是分布较广的原生铀矿物。四方晶系，硬度4.5~5.5，比重4.39~5.18，玻璃光泽至半金属光泽，透明至不透明，无解理，性脆，黑色、褐黑色、灰褐色。

铀石是提取铀的主要矿物原料之一，广泛发育于热液型（花岗石型和火山岩型）和沉积砂岩型铀矿床中。在热液铀矿床中它常与沥青铀矿和其他金属硫化物、金属砷化物共生。

硅钙铀矿

硅钙铀矿为含水的钙铀酰的硅酸盐，单斜晶系，晶体透明，常呈纤维状、放射状、束状、毛毡状、致密块状及薄膜状集合体；硬度2~3，比重3.6~3.9，玻璃光泽及丝绢光泽，性脆，柠檬黄、浅稻黄、浅黄白色。

硅钙铀矿属表生铀矿物，广泛发育于铀矿床氧化带内。

铜铀云母

铜铀云母是铀矿床氧化带常见的表生铀矿物。四方晶系，常呈鳞片状、叶片状堆积体、晶族、致密的皮壳和粉末状薄膜出现；硬度2~2.5，比重3.22，透明至半透明，玻璃至半金刚光泽，性脆，翠绿至草绿色，少见葱绿、果绿色。

铜铀云母分布于氧化带的较深部位，比钙铀云母更接近于破坏了的原生铀矿体，经常与钙铀云母共生或连生。

钙铀云母

钙铀云母是铀矿床氧化带常见的表生铀矿物。四方晶系，硬度2~2.5，比重3.05~3.20，透明至半透明，玻璃光泽，性脆，黄、淡绿黄、黄绿、深黄绿色。

钙铀云母广泛分布于各种类型铀矿床和铀矿化点的的氧化带内，亦产于各类富铀岩石的裂隙面上，常见的共生与伴生矿物有：磷钙铀矿、铜铀云母、镁铀云母、硅钙铀矿和 β硅钙铀矿等。

钒钙铀矿

钒钙铀矿是常见的表生铀矿物。正交晶系，晶面呈金刚至蜡状光泽，解理面具珍珠光泽，硬度约为2，比重3.3~3.6，半透明至不透明，黄、金黄或柠檬黄色，有时带淡绿色色调。

钒钙铀矿产于热液型铀钒矿床的氧化带和富铀、钒的沉积矿床、淋积矿床中。其共生与伴生矿物有钒酸钾铀矿、板菱铀矿、硅钙铀矿、钙铀云母、方解石、褐铁矿和黄钾铁钒中。