В период «холодной войны» между СССР и Америкой, сопровождавшихся также гонкой вооружений, венцом оружия массового поражения у обеих сторон стали атомные бомбы. Их беспрецедентная мощь, а также известные всем со школы пять поражающих факторов.
стали возможны благодаря заложенному в бомбы химическому элементу Урану (U). Однако, как оказалось, в наше время у этого радиоактивного элемента имеется и множество других применений.
А так как в чистом виде уран не встречается, поговорим с вами о его добыче из урановых руд.
Различия по насыщенности
Урановая руда – это полезные ископаемые, или же минералы, которые содержат частицы урана в количестве, достаточном для экономически выгодной их обработки.
Другими словами, чем больше доля этого тяжелого метала в единице руды, тем дешевле обойдется его добыча. В плане насыщенности ураном, руды бывают забалансовыми, убогими, рядовыми, богатыми и супербогатыми.
И если в худшем случае концентрация может еле достигать 0,03 от одного процента породы, то в лучшем случае концентрация равна трети процента.
Виды урановых руд
У данных руд достаточно широкая классификация. Кроме вышеописанных различий по насыщенности, также существуют различия по виду химических соединений, содержащих уран, по параметрам зернистости, а также по условиям образования.
Итак, согласно химической классификации, можно распознать железо-окисную, карбонатную, каустобиолиевую, силикатную и сульфидную руды. От данных видов руды будет зависеть также и способ переработки. Карбонатные руды обрабатываются с помощью содового раствора, железо-окисные – томятся в доменных печах, а на силикатные воздействуют кислотами.
Зернистость руды влияет на дальнейший способ обогащения. Руда урана может иметь зерна длиной в поперечнике от 0,015мм (такая зовется дисперсной) и вплоть до 25мм, и выше (крупнозернистая).
Ну а согласно условий образования, все руды делятся на три типа: метаморфогенные, экзогенные и эндогенные. Первые получаются из-за смещений урановых руд с изначальных позиций.
Вторые образуются непосредственно на земной поверхности благодаря движению подземных вод и аккумуляции осадков. А третьи – появляются, благодаря пегматитовым расплавам при высоких температурах и влажности.
Типы образования урановых руд частично также влияют на методы их добывания, о которых расскажем ниже.
Способы добывания урана
Дабы извлечь на свет Божий вещества, содержащие один и самых тяжелых металлов, существует три классических способа: открытый, подземный и выщелачивание.
Открытый тип добытчики используют в случаях, когда месторождение залегает не слишком глубоко, до 50 метров. Здесь на помощь приходят тяжелые машины, вроде самосвалов, бульдозеров и погрузчиков, в результате совместной работы которых появляется огромный котлован. Минусами данного способа являются более низкое качество добываемых ископаемых, а также нанесение урона по экологии местности.
Подземный тип, не мудрствуя лукаво, заключается в пробивании шахты (иногда на глубину до двух километров), с последующим извлечением руды из подземных недр. Более затратный способ, в сравнении с первым.
Ведь нужно еще обеспечить существование на таких глубинах шахтерам, организовать систему подачи кислорода, отвод токсичного газа, радона, и так далее.
Но руда, добываемая здесь, является рудой более высокого сорта.
Самый экологичный и самый эффективный способ – выщелачивание. В месторождение урана, пробурив предварительно скважину, подводят по трубам щелочь. Вступив в реакцию с нашим «радиоактивным сокровищем», получаем выщелоченный уран.
Получившееся новое соединение насосами выкачивается наверх. Недостатком же этого метода является то, что его можно использовать только на породах песчаника и только в том случае, если цель добычи находится ниже уровня подземных вод.
В работе с ураном следует соблюдать все необходимые меры безопасности, включая ношение костюмов радиоактивной защиты. Ведь даже в маленьком количестве этот элемент является токсичным и радиоактивным.
Добыча урана в мире
Мировое лидерство по добыче урана удерживает сейчас Австралия со своим месторождением Олимпик Дам, приносящим до трех тысяч тонн металла в год. В Австралии сосредоточена треть мировых ресурсов по добыче урана.
Далее – Казахстан, практически с 12% от общемировой добычи. Известнейшие локации по добыче: Корсан, Ирколь, Буденовское.
И почетная бронза достается стране с двумя орлами на гербе. В России сосредоточено около десятой части уранового потенциала Земли. Что касается мест добычи, в основном, данные мероприятия происходят в Респулике Бурятия, в Читинской области, а также на Ямале. Известные российские источники добычи урана: Дыбрынское, Источное, Количканское, Кореткондинское и Намарусское месторождения.
Применение урана
Применять же такой, казалось бы, опасный химический элемент, можно далеко не только в военном ремесле. Бурый, желтый, зеленый, и черный пигменты для обычных художественных красок изготавливаются на урановой основе. Художникам, для создания отличных картинок, данный элемент весьма полезен.
Также уран применяется при создании фотографий, слегка добавляют его при создании цветных стекол. Ну и, конечно же, ядерный двигатель, ядерный реактор.
Ведь энергия, которую дает этот элемент, заключается не только в мощности ядерных бомб, но и в атомных электростанциях, способных обеспечивать питанием целые города.
Урановая руда
В поисках боле дешевого источника энергии, который бы не наносил вреда окружающей среде, мировое научное общество уделило внимание сфере ядерной энергетики. На сегодняшний день количество ядерных реакторов, которые возводятся для выработки энергии, исчисляется сотнями.
В качестве сырья для выработки атомной энергии применяется урановая руда. Она содержит в себе вещества, которые относятся к семейству актинидов. По некоторым подсчетам в земле содержится в 1000 раз больше урановой руды, чем золота.
Для получения топлива для атомных электростанций проводится ее переработка.
Урановая руда
Характеристики урановых руд
Руда урана в свободном виде представлена серо-белым металлом, который может иметь довольно большое количество различных примесей. Стоит учитывать, что непосредственно сам очищенный уран считается химически активным веществом. Рассматривая физико-механические и химические свойства урана, отметим нижеприведенные моменты:
- Температура кипения этого химического элемента составляет 4 200 градусов Цельсия, что существенно усложняет процесс его переработки.
- На воздухе уран окисляется, может растворятся в кислотах и реагировать на воздействие воды. Однако, данный химический элемент не взаимодействует со щелочами, что можно назвать его особенностью.
- При определенном воздействии вещество становится источником довольно большого количества энергии. При этом образуется относительно небольшое количество отработки, с утилизацией которой на сегодняшний день возникает довольно много проблем.
Внешний вид урановой руды
Стоит учитывать, что уран многие относят к редкому химическому элементу, так как его концентрация в земной коре составляет 0,002%. При столь относительно невысокой концентрации этого химического элемента, альтернативного вещества пока найдено не было. Конечно, пока запасов достаточно для непрерывной добычи урана и питания атомных электростанций или двигателей.
Месторождения урана
Не сложно догадаться, что при столь относительно небольших запасах рассматриваемого вещества в недрах земли и постоянном росте потребности в материале, его стоимость повышается.
За последнее время было открыто довольно большое количество месторождений урана, лидером по его добычи принято считать Австралию.
Проведенные исследования указывают на то, что на территории этой страны сконцентрировано более 30% всех запасов. Наиболее крупными месторождениями считаются:
- Биверли;
- Олимпик Дам;
- Рейнджер.
Интересным моментом является то, что главным конкурентом Австралии в сфере добычи руды урана принято считать Казахстан. На территории этой страны сконцентрировано боле 12% мировых запасов. Несмотря на достаточно большую площадь, в России только 5% мировых запасов.
По некоторой информации, запасы России составляют 400 тысяч тонн урана. На конец 2017 года была открыто и разработано 16 месторождений. Интересно, что 15 из них сосредоточено в Забайкалье. Больше всего урановой руды сосредоточено на Стрельцовском рудном поле.
Как ранее было отмечено, урановая руда применяется в качестве топлива, что и определяет ведение постоянных поисков его месторождений.
На сегодняшний день уран часто применяется как топливо для ракетных двигателей. При производстве ядерного оружия этот элемент используется для повышения его мощности.
Некоторые производители используют его для производства пигментов, которые используются в живописи.
Добыча урановой руды налажена во многих странах. Стоит учитывать, что сегодня для добычи руды могут применяться три технологии:
- При близком расположении урана к поверхности земли применяется открытия технология. Она довольно проста и не требует больших затрат. Для поднятия сырья применяются экскаваторы и другая подобная спецтехника. После поднятия и погрузки в самосвалы она доставляется на перерабатывающие заводы. Отметим, что у данной технологии есть довольно большое количество недостатков, но из-за простоты добычи она получила широкое распространение. В процессе разработки месторождений получаются карьеры, площадь которых может достигать несколько квадратных километров. Стоит учитывать, что подобный способ добычи руды наносит непоправимый вред окружающей среде. Поверхностной добычей урана занимается довольно большое количество крупных горных компаний.
- При глубоком расположении руды в толще земли проводится создание шахт. Технология достаточно сложна в исполнении, предусматривает также механическую добычу материала. Существует достаточно большое количество шахт, в которых проводится добыча урановой и другой руды. Подобный метод добычи породы связан с достаточно большими рисками, так как в толще земли могут находится карманы газа или подводные реки. Обрушение сводов может привести к консервированию шахты, гибели рабочих и повреждению дорогостоящего оборудования. Однако, в случае глубокого залегания рассматриваемой породы по-другому провести ее извлечение практически невозможно.
- Третий метод заключается в образовании скважин, в которые закачивается серная кислота. Вблизи ранее проделанной скважины создается вторая, которая предназначена для поднятия уже полученного раствора. После завершения процесса сорбции устанавливается оборудование, способное поднимать на поверхность вещества, напоминающие смолы. После поднятия полученной смолы на поверхность проводится ее обработка и выделение урана.
Добыча урана
Подземно-скважинное выщелачивание
В последнее время все больше стали применять третий метод добычи урана. Это связано с тем, что он позволяет добиться высокой концентрации требуемого вещества при минимальном содержании загрязняющих химических элементов.
Однако, подобная технология требует проведения точных геологических исследований, так как бурение скважин должно проводиться над месторождением рассматриваемого химического вещества.
В противном случае, при добавлении кислоты на процесс сорбции при малой концентрации урана потребуется довольно много времени.
На территории России в большинстве случаев добыча урана проводится путем его механического извлечения. Кроме этого, добычей сырья для производства атомного топлива занимаются в Китае и Украине.
Урановая руда — месторождения, добыча, переработка
Добыча урана (U) имеет большое значение для современного общества. Этот самый тяжелый металл используют в атомной промышленности в качестве топлива, из него изготавливают ядерное оружие. В мирных целях применяют для производства стекла и лакокрасочных материалов. Чистый уран в природных условиях не встречается, он входит в состав минералов и руды.
Свойства урана
В свободной состоянии уран представляет собой серо-белый металл, которому свойственно 3 аллотропических модификации: ромбическая кристаллическая, тетрагональная и объемно центрированная кубическая решетки. Температура кипения этого химического элемента составляет 4200 °C.
Уран является химическим активным материалом. На воздухе этот элемент медленно окисляется, легко растворяется в кислотах, реагирует с водой, но при этом не взаимодействует с щелочами.
Это интересно: Улучшение стали — процесс, технология, улучшаемые стали
Добыча
Работами по добыче урана руководит компания Атомредметзолото (в составе Атомэнергопрома). Приаргунское производственное горно-химическое объединение, «Хиагда», «Далур» — главные предприятия по производству урана в России, выпускающие около 90 % продукции страны.
С целью гарантированного долгосрочного сырьевого обеспечения отраслевых потребностей в уране «Росатом» в 2010 г. приобрел канадскую компанию Uranium One и консолидировал на её основе высокоэффективные урановые активы в Казахстане и других странах.
За последние 8 лет производство Uranium One выросло почти в 5 раз, что позволило выйти на четвертое место в мире среди урановых компаний.
Добыча урановых руд в стране осуществляется открытым и подземным способами, используется метод подземного выщелачивания.
Места добычи
Месторождения, на которых ведётся добыча:
На этапе разработки:
Характеристики урановых руд
Виды урана
Природный уран состоит из взаимодействия 3 изотопов: U238, U235, U234. На радиоактивные свойства металла влияют изотопы 238 и его дочерний нуклеотид 234.
Благодаря присутствию в составе U именно этих атомов, уран используют при производстве топлива для атомных электростанций и ядерного оружия.
Хотя активность U235 изотопа в 21 раз слабее, он способен сохранять цепную ядерную реакцию без сторонних активных элементов.
Их известно не менее 23 видов. Особого внимания заслуживает изотоп U233, образуется он при облучении тория-232 нейтронами и делится под влиянием тепловых нейтронов. Эта способность делает U233 оптимальным источником энергии для ядерных реакторов.
Классификация руды
Под понятием природная урановая руда понимается минеральное образование с большой концентрацией урана. При разработке урановых месторождений, как правило, смежно получают другие радиоактивные металлы – радий и полоний. Породы, в которых содержится уран, могут различаться по своему составу. Структура пластов оказывает влияние на способ добычи ценного металла.
По условиям образования руды можно разделить на:
- эндогенные;
- экзогенные;
- метаморфогенные.
По типу минерализации урановые руды различают:
Характеристика урановой руды
- первичные;
- окисленные;
- смешанные.
Классификация по размерам зерен:
- дисперсные ( 25 мм).
Ураносодержащая порода состоит из различных примесей, а именно различают:
- молибденовые;
- анадиевые;
- уран-кобальт-никель-висмут;
- моноруда.
Классификация по химическому составу:
- карбонатная;
- железно-окисная;
- силикатная;
- сульфидная;
- каустобиолевая.
Руда разделяется по способу обработки:
- содовый раствор, применяют в том случае, если в химическом составе руды присутствует карбонат;
- кислота используется для силикатных пород;
- метод доменной плавки применяют, если железо-окисная по своему составу.
Процент содержания урана в руде может быть разный. По этому признаку порода подразделяется на:
- бедную (< 0,1%);
- рядовую (0,25–0,1%);
- среднюю (0,5–0,25%);
- богатую (1–0,5%);
- очень богатую (>1% U).
Добывать уран имеет смысл, если его содержание в слое земли составляет не менее 0,5%. Если урана в слое породы менее 0,015%, его добыча осуществляется в качестве побочного продукта.
Ситуация в мире
Сегодня добыча урана осуществляется только в 28 странах мира. При этом 90% месторождений расположены в 10 странах, которые являются лидерами по объемам добычи.
Добыча урановых руд на крупнейших рудниках мира
На первом месте Австралия
Основные показатели:
Полезные ископаемые Австралии
- доказанные запасы – 661 000 т (31,18% от общемировых запасов);
- месторождения – 19 крупных. Самые известные:
- Олимпик Дам – добывается 3 000 т в год;
- Биверли – одна тысяча тонн в год;
- Хонемун – 900 т.
- себестоимость добычи – 40 долларов за один килограмм;
- крупнейшие добывающие компании:
- Paladin Energy;
- Rio Tinto;
- BHP Billiton.
Второе место по объемам добычи у Казахстана
Основные данные:
Рост добычи урана в Казахстане
- доказанные запасы – 629 000 т (11,81% от общемировых запасов);
- месторождения – 16 крупных. Самые известные:
- Корсан;
- Ирколь;
- Буденовское;
- Западные Мынкудук;
- Южный Инкай;
- себестоимость добычи – 40 долларов за кг;
- объем производства – 22574 тонны в год;
- добывающая компания – Казатомпром (производит 15,77% от общемирового объема).
Третье место у России
Показатели:
- доказанные запасы – 487 000 т (9,15% от общемировых запасов); Добыча урана в России
- месторождения – 7 крупных. Основная часть сосредоточена в Читинской области. Проектные работы ведутся на Ямале;
- себестоимость добычи – 40 долларов за кг;
- объем производства – 3135 т в год;
- добывающая компания – АРМЗ (АТОМРЕДМЕТЗОЛОТО). Производит 13,68% от общемирового объема.
Четвертое место – Канада
Показатели:
- доказанные запасы – 468 000 т (8,80% от общемировых запасов);
Добыча урана на месторождениях Канады
- месторождения – 18 крупных. Самые известные:
- МакАртур-Ривер;
- Уотербери;
- себестоимость добычи – 34 долларов за один килограмм;
- объем производства – 9332 т в год;
- добывающая компания – Cameco (производит 9144 т урана в год).
Пятое место – Нигер
Нигер (горнопромышленная карта)
- доказанные запасы – 421 000 т (7,9% от общемировых запасов);
- месторождения :
- Имурарен;
- Арлит;
- Мадауэла;
- Азелит;
- себестоимость добычи – 35 долларов за один килограмм;
- объем производства – 4528 т в год.
Вторая пятерка стран по объемам запасов урана выглядит следующим образом:
- ЮАР – 297 000 т;
- Бразилия – 276 000 т;
- Намибия – 261 000 т;
- США – 207 000 т;
- Китай – 166 000 т.
Добыча урана в мире
По прогнозам специалистов до 2025 года в мире будет увеличиваться количество атомных станций. Этот рост будет провоцировать больший спрос на уран – увеличение на 44% (80–100 тыс. т). Поэтому во всем мире ведется тенденция к использованию вторичных источников урана:
- золото;
- фосфаты;
- медь;
- лигнитсодержащие породы.
Но содержания металла в этих источниках невелико. Такая ситуация ежегодно приводит к росту стоимости. С 2008 года наблюдается стремительное увеличение: с 26 долларов за 1 кг до 64 долларов в 2015 году.
на какой глубине добывают уран
Урановыми рудами называют природные образования, содержащие метал в значительной концентрации. Часто совместно с ураном в руде находятся другие радиоактивные элементы, такие как полоний и радий.
- Ураносодержащая порода классифицируется по размерам зерен минералов:
- От размеров зерен зависит, каким способом будет осуществляться обогащение.
- Урановая руда классифицируется по содержанию примесей;
- По химическому составу различают руду:
- По химическому составу определяют, каким способом порода будет перерабатываться. Например:
- Руда классифицируется по содержанию урана:
- Из породы, которая содержит уран в пределах 0,01 – 0,015%, металл извлекается как побочный продукт.
Месторождения урана в России
Содержание урана в земной коре невелико, в мире не так много крупных месторождений. В России можно выделить следующие:
По оценкам специалистов, в России самые перспективные месторождения сегодня находятся на этапе разработки:
Общие запасы урана в России оцениваются в 800 тыс. т.
Как осуществляется добыча урановых руд
- Урановые месторождения в России разрабатываются двумя способами:
- Добыча урана открытым способом осуществляется в том случае, когда пласты полезной породы залегают неглубоко под землей.
- Для выемки руд используют машинную технику:
Обязательным условием разработки месторождений открытым способом в России является последующее его закрытие.
Осуществляется оно покрывающими пластами, а на восстановленной поверхности проводят рекультивацию.
Более высокосортную руду добывают подземным способом. Он заключается в оборудовании шахт или штолен. Сегодня технические возможности не ограничивают добычу по глубине, но превышение двух километров делает добычу нерентабельной.
Основной проблемой подземного способа добычи является выбросы радона – радиоактивного газа. Он может быстро распространяться и создавать высокие концентрации в атмосфере рудника. Один атом радона живет 5 суток. Основная задача при проектировании шахты – обеспечить эффективную систему вентиляции.
Чтобы атомы газа не скапливались, а поднимались на поверхность. Часто вентиляционные системы и трубы используются не для подачи в шахту кислорода, а для выведения радона. Воздух при этом подается искусственным способом. Шахта предприятия ППГХО в России потребляет 1410 м 3 воздуха в минуту.
Вентиляционные установки работают непрерывно, даже когда шахта не эксплуатируется.
Метод подземного выщелачивания – современная прогрессивная технология. Ее использование наносит наименьший урон по экологии региона. Суть способа заключается в следующем:
Несмотря на весомые преимущества, использовать этот способ можно только в песчанике и ниже уровня подземных вод.
Ситуация в мире
На первом месте Австралия
Второе место по объемам добычи у Казахстана
Третье место у России
Четвертое место – Канада
Пятое место – Нигер
Вторая пятерка стран по объемам запасов урана выглядит следующим образом:
По прогнозам специалистов до 2025 года в мире будет увеличиваться количество атомных станций. Этот рост будет провоцировать больший спрос на уран – увеличение на 44% (80–100 тыс. т). Поэтому во всем мире ведется тенденция к использованию вторичных источников урана:
Но содержания металла в этих источниках невелико. Такая ситуация ежегодно приводит к росту стоимости. С 2008 года наблюдается стремительное увеличение: с 26 долларов за 1 кг до 64 долларов в 2015 году.
Видео: Как добывают уран
Источник
Урановая руда. Как добывают урановую руду. Урановая руда в России
Природный уран
В природе урана в чистом виде не существует – он является компонентом руды и минералов. Основная урановая руда – это карнотит и настуран.
Также значительные залежи этого стратегического химического элемента обнаружены в редкоземельных и торфиевых минералах – ортите, титаните, цирконе, монаците, ксенотиме.
Залежи урана можно обнаружить в породах с кислой средой и высокими концентрациями кремния. Его спутники – кальцит, галенит, молибденит и др.
Мировые месторождения и запасы
На сегодняшний день разведано множество месторождений в 20-километровом слое земной поверхности. Во всех них содержится огромное число тонн урана.
Это количество способно обеспечить человечество энергией на много сотен лет вперед.
Странами-лидерами, в которых урановая руда находится в наибольшем объеме, являются Австралия, Казахстан, Россия, Канада, ЮАР, Украина, Узбекистан, США, Бразилия, Намибия.
Виды урана
Изотопы урана U234 являются дочерними нуклидами U238. Именно они признаны наиболее активными и обеспечивают сильную радиацию. Изотоп U235 в 21 раз слабее, хотя его успешно применяют для вышеуказанных целей – он обладает способностью поддерживать цепную ядерную реакцию без дополнительных катализаторов.
Кроме природных существуют и искусственные изотопы урана. Сегодня таковых известно 23, самый важных из них – U233. Его выделяет способность активизироваться под воздействием медленных нейтронов, тогда как для остальных требуются быстрые частицы.
Классификация руды
Хотя уран можно обнаружить практически везде – даже в живых организмах – пласты, в которых он содержится, могут быть различными по своему типу. От этого зависят и способы добычи. Урановая руда классифицируется по следующим параметрам:
В зависимости от того, как классифицируется урановая руда, находится способ извлечения из нее химического элемента. Силикатная обрабатывается различными кислотами, карбонатные – содовыми растворами, каустобиолитовые обогащают сжиганием, а железоокисные плавят в домне.
Как добывают урановую руду
Шахтная добыча – более сложная. Этот способ применяется при залегании элемента на глубине до 2 километров и экономической рентабельности. Порода должна содержать высокую концентрацию урана, для того чтобы добывать ее было целесообразно. В штольне обеспечивают максимальную безопасность, это связано с тем, как добывают урановую руду под землей. Рабочие обеспечиваются спецодеждой, режим работы –строго лимитированный. Шахты оборудуются лифтами, усиленной вентиляцией.
Месторождения в Украине
Основным месторождением считается Кировоградской урановорудный район. Содержание урана невелико – от 0,05 до 0,1 % на тонну породы, поэтому высока себестоимость материала. В итоге полученное сырье обменивают в России на готовые твэлы для электростанций.
Российская урановая руда
По добыче урана Российская Федерация находится на пятом месте среди прочих стран мира. Самые известные и мощные – это Хиагдинское, Количканское, Источное, Кореткондинское, Намарусское, Добрынское (республика Бурятия), Аргунское, Жерловое (Читинская область). В Читинской области производится добыча 93% от всего добываемого российского урана (в основном карьерным и шахтным способами).
Немного по-другому обстоит дело с месторождениями в Бурятии и Кургане. Урановая руда в России в этих регионах залегает таким образом, что позволяет добывать сырье методом выщелачивания.
Всего в России прогнозируются залежи в 830 тонн урана, подтвержденных запасов имеется около 615 тонн. Это еще месторождения в Якутии, Карелии и других регионах. Поскольку уран является стратегическим мировым сырьем, цифры могут быть неточными, так как многие данные являются засекреченными, доступ к ним имеет только определенная категория людей.
Добыча урана
Исходное состояние: урановая руда.
Конечное состояние: « желтый кекс ».
Спотовая цена урана в долларах за фунт
Извлечение урана является процессом горно от первоначальной разведки до конечного продукта, то « желтого кека ». Это первая стадия ядерного топливного цикла , в основном направленная на обеспечение топливом ядерных реакторов посредством следующих последовательных операций:
- освоение новых месторождений;
- подготовка участка к эксплуатации месторождения (разрешения, проектирование и монтаж оборудования, возможное строительство подъездных сооружений);
- добыча руды отдельно или совместно с золотом , медью , фосфатом …;
- обработка руды (дробление, измельчение, растворение урана) для концентрирования урана в виде « желтого кека » (в основном состоящего из U 3 O 8 ),
- безопасный транспорт из желтого кека ,
- демонтаж промышленного оборудования и управления после шахты .
В 2014 году на тройку ведущих уранодобывающих стран мира — Казахстан , Канаду и Австралию — приходилось две трети мировой добычи. Производство урана ( 56,2 тыс. Тонн в этом году) снизилось на 5,7% по сравнению с 2013 годом.
История
Первая систематическая эксплуатация радиоактивной руды проводится в Яхимове (по-немецки Иоахимсталь), шахтерском городке, расположенном на территории современной Чешской Республики .
Мария Кюри использует уран из Яхимова для выделения радия , радиоактивного потомка урана. Тогда и до Второй мировой войны добыча в основном была нацелена на радий.
Во Франции Ипполит Марло из Сен-Симфорьен-де-Мармань первым извлек радий [исх. неполный] .
Этот элемент используется в составе фосфоресцирующих красок для циферблатов или других инструментов, а также для медицинских целей (некоторые виды применения теперь считаются опасными для здоровья). Побочным продуктом этих применений является уран, который в основном используется в качестве желтого пигмента.
В Второй мировой войне роста спрос: Manhattan Project , подготовка военных применений атомной энергии, стремится приобрести большие запасы урана.
Исторические Яхимы депозит , под немецкой оккупацией, а не быть доступным, американцы используют руды из Шинколобва шахты в в Бельгийском Конго , поставляемый Союз миньера дю Катангом , а также из Канады .
Политика самодостаточности также подталкивает их к извлечению урана из ванадиевых производств на юго-западе США, хотя его содержание ниже. Советский Союз , не имея запасов урана в начале своей программы атомного оружия, делает то же самое.
В 1972 году французские ученые, изучающие уран, добытый на шахте Окло в Габоне, обнаружили естественный ядерный реактор Окло .
С 1970-х годов значительная часть французского урана поступает с рудников Арлит в Нигере , эксплуатируемых компанией Orano [ исх. желаемый] . Во Франции также насчитывается около 210 бывших предприятий по добыче и переработке урановой руды.
Они представляли собой производство около 72 800 тонн урана; их деятельность закончилась в мае 2001 года с закрытием COGEMA подземного рудника на Jouac / Le Bernardan, в Haute-Vienne .
Несколько французских шахт сейчас используются в качестве хранилищ для остатков обработки и импортированных радиоактивных отходов .
Геология урана
Минералогия
Урана довольно много в земной коре . В гранитных или осадочных почвах содержание урана составляет около 3 г / т ; Например, квадратный участок земли со стороной 20 м, состоящий только из горной породы, таким образом, содержит на глубине 10 м примерно 24 кг урана, или кубическая горная порода со стороной 5,5 м содержит примерно 1 кг урана. , эти порядки величины являются лишь средними величинами (в большинстве месторождений уран присутствует только в следовых количествах) [исх. необходимо] .
Природного урана слабо присутствует в морской воде на уровне 3 мг на кубический метр, в тысячу раз меньше , чем в породах. Рона несет около 30 тонн нем в год, в результате эрозии в горных рельефах и стока .
Извлечение урана из морской воды изучалось в Японии ; экстракция ионной матрицы не могла сделать вывод о промышленной осуществимости из-за непомерных энергетических и финансовых затрат [см. необходимо] .
Природная руда урана, или урановая обманка , представляет собой металлоносные жилы . Уран кристаллизуется в природе дает 300 различных минералов, иногда замечательно (см кристаллы урановые слюдки , болтвудит , Francevillite , Sengierite , Vanuralite …).
В зависимости от месторождений, руда считается пригодной для эксплуатации от 1 до 2 кг урана на тонну руды (т.е. в несколько сотен раз больше средней естественной концентрации в почве) [см. необходимо] . Эксплуатационная концентрация сильно варьируется в зависимости от условий эксплуатации и цены руды.
Разведка
Карнотит рядом со счетчиком Гейгера .
При разведке урана используются обычные геологические инструменты, но оригинальность возможности использовать методы радиологической разведки : переход счетчика Гейгера от нескольких десятков ударов в секунду до нескольких тысяч указывает на близость обнажения с потенциально интересной концентрацией.
Активность руды зависит от его концентрации и составляет порядка 1,6 × 10 6 Бк кг -1 для богатой руды с сортом 1%. В исключительных месторождениях, например в Канаде, оценка может доходить до 15%.
Замечательной характеристикой этого минерала является его радиоактивность из-за элементов цепочки распада от урана до свинца. В основном это способствует радиометрическому фоновому шуму.
Исторически в качестве средства обнаружения использовался счетчик Гейгера, первые переносные модели которого (порядка 25 кг ) появились в 1930-х годах.
Он используется до сих пор, но , точнее, сцинтилляционный счетчик , как правило, заменяет его [ исх. необходимо] .
Авиационная радиологическая разведка урана, предложенная в 1943 г. Г. К. Ридландом, геофизиком, работающим в Порт-Радиуме (Канада), стала наиболее широко используемым методом при первоначальных поисках. Затем определяется протяженность месторождения путем отбора проб и перспективного бурения.
Несоответствие депозитов
Минерализация урана типа несоответствие было обнаружено впервые в конце 1960 — х годов в бассейнах Атабаска ( Канада ) и МакАртур ( Саскачеван , Канада). Их богатство исключительное.
Месторождения урана расположены на границе между фундаментом архейского и нижнепротерозойского возраста и мощным покровом среднепротерозойского песчаника. Обычно они связаны с дефектами графита и окружены ореолами высокотемпературных глинистых изменений. Оруденения четко не датированы, но они более поздние, чем осадочные чехлы.
Общепринятая модель происхождения этих отложений — гидротермальная диагенетика , то есть месторождение происходит во время диагенеза благодаря циркуляции флюидов.
А очень концентрированные и окислительная рассола перколяты в основании и обогащен кальция, магния и урана путем растворения монацит , обедняется в кварце и увеличивает его температуру .
При контакте с окислительно-восстановительным фронтом при диссонансе этот рассол растворяет кварц и осаждает уран в освобожденном пространстве. Последовательное выветривание, ремобилизация и осадки, вероятно, произойдут позже. [исх. нужно]
См., Например, конфигурацию, показанную в статье Природный ядерный реактор от Окло .
Механизмы минерализации в Австралии и Канаде довольно схожи, но их форма и расположение значительно различаются, что заставляет ученых размышлять о различных механизмах восстановления для двух бассейнов.
Однако геологи пытаются понять, что у них общего, чтобы найти новые месторождения такого типа.
Наконец, аналогия между этим типом месторождения и нынешней концепцией захоронения радиоактивных отходов в глубоком геологическом слое представляет большой интерес для исследователей. [исх. нужно]
Урановые рудники
Руды из урана извлекают с использованием четырех методов , называемых обычными:
- подземная добыча в галереях: руда добывается через галереи, такие как угольные шахты. В 1990 году 55% мировой добычи приходилось на подземные рудники, но этот метод резко снизился до 33% в 1999 году и 28% в 2010 году, добыв 15 095 тонн.
- открытая добыча: уран добывается после вскрытия покрывающей его части породы. В 2010 году по этой технологии было добыто 13 541 тонна, или 25% урана, добытого в этом году в мире.
- Эксплуатация методом выщелачивания на месте (ISL): выполняется первая скважина, позволяющая закачать химический раствор в грунт, затем уран, растворенный в этом растворе, извлекается на поверхности с помощью второй скважины. В 2010 году по этой технологии было добыто 22 108 тонн руды, или 41% мировой руды. Эта техника переживает значительное развитие в основном в Казахстане.
- Совместное производство заключается в добыче урана одновременно с добычей других руд, золота , меди или фосфата . В 2010 году было добыто 2 920 тонн, или 5% мирового тоннажа.
Чтобы уменьшить присутствие радиоактивности в урановом руднике, горнодобывающая промышленность применяет специальные меры безопасности: например, спринклерные системы и постоянную вентиляцию для уменьшения облучения и уменьшения концентрации пыли и радона .
Концентрация в «желтом месиве»
Конечное состояние, « желтый кекс » .
Низкие концентрации урана в добываемых рудах делают его транспортировку экономически невыгодной и требуют обогащения на месте. Концентрат « месиво-желтый » ( желтый кек ) готовится рядом с рудником многими методами добычи и очистки в зависимости от типа руды. Обычно на тонну руды извлекается около 500 г желтого сусла.
Сначала руду механически измельчают до мелкого порошка путем дробления, пропуская ее через ряд дробилок и сит.
Затем его обрабатывают различными химическими операциями в ваннах с концентрированной кислотой, основанием или пероксидом, чтобы высвободить уран путем растворения: химическая атака ( окисление , выщелачивание), затем экстракция металла (ионный обмен, экстракция растворителем ).
Желтое сусло получают путем осаждения раствора, фильтрации, затем промывки, сушки и упаковки. В результате получается желтая паста с содержанием урана 750 кг / т .
Крупнейшие действующие шахты
55% мировой добычи приходится на десять шахт, четыре из которых расположены в Казахстане.
Загрузка...
