Penambangan uranium di Rusia. unsur uranium

Ketika unsur radioaktif dari tabel periodik ditemukan, seseorang akhirnya mengajukan aplikasi untuknya. Inilah yang terjadi dengan uranium. Itu digunakan untuk keperluan militer dan sipil. Bijih uranium diproses, elemen yang dihasilkan digunakan dalam industri cat dan pernis dan kaca. Setelah radioaktivitasnya ditemukan, bahan bakar ini mulai digunakan pada tahun Seberapa bersih dan ramah lingkungankah bahan bakar ini? Ini masih diperdebatkan.

uranium alam

Di alam, uranium tidak ada dalam bentuk murni - itu adalah komponen bijih dan mineral. Bijih uranium utama adalah carnotite dan pitchblende. Selain itu, deposit signifikan dari strategis ini ditemukan di mineral tanah jarang dan gambut - orthite, titanite, zircon, monasit, xenotime. Endapan uranium dapat ditemukan pada batuan dengan lingkungan asam dan silikon konsentrasi tinggi. Sahabatnya adalah kalsit, galena, molibdenit, dll.

Deposit dan cadangan dunia

Hingga saat ini, banyak endapan yang telah dieksplorasi di lapisan 20 kilometer permukaan bumi. Semuanya mengandung sejumlah besar ton uranium. Jumlah ini mampu memberikan energi kepada umat manusia selama ratusan tahun yang akan datang. Negara-negara terkemuka di mana bijih uranium berada volume terbesar, adalah Australia, Kazakhstan, Rusia, Kanada, Afrika Selatan, Ukraina, Uzbekistan, AS, Brasil, Namibia.

Jenis uranium

Radioaktivitas menentukan sifat-sifat unsur kimia. Uranium alami terdiri dari tiga isotopnya. Dua di antaranya adalah nenek moyang dari rangkaian radioaktif. Isotop alami uranium digunakan untuk membuat bahan bakar untuk reaksi nuklir dan senjata. Juga, uranium-238 berfungsi sebagai bahan mentah untuk produksi plutonium-239.

Isotop uranium U234 adalah anak nuklida dari U238. Mereka diakui sebagai yang paling aktif dan memberikan radiasi yang kuat. Isotop U235 21 kali lebih lemah, meskipun telah berhasil digunakan untuk tujuan di atas - ia memiliki kemampuan bertahan tanpa katalis tambahan.

Selain alami, ada juga isotop uranium buatan. Saat ini ada 23 yang diketahui, yang paling penting di antaranya - U233. Itu dibedakan dengan kemampuannya untuk diaktifkan di bawah pengaruh neutron lambat, sedangkan sisanya membutuhkan partikel cepat.

Klasifikasi bijih

Meskipun uranium dapat ditemukan hampir di mana-mana - bahkan pada organisme hidup - lapisan yang terkandung di dalamnya dapat berbeda jenis. Ini juga tergantung pada metode ekstraksi. Bijih uranium diklasifikasikan menurut parameter berikut:

1. Kondisi pembentukan - bijih endogen, eksogen dan metamorfogenik.
2. Sifat mineralisasi uranium adalah bijih uranium primer, teroksidasi dan campuran.
3. Ukuran agregat dan butiran mineral - fraksi bijih berbutir kasar, berbutir sedang, berbutir halus, berbutir halus, dan tersebar.
4. Kegunaan pengotor - molibdenum, vanadium, dll.
5. Komposisi pengotor - karbonat, silikat, sulfida, oksida besi, kaustobiolitik.

Bergantung pada bagaimana bijih uranium diklasifikasikan, ada cara untuk mengekstrak unsur kimia darinya. Silikat diolah dengan berbagai asam, karbonat - dengan larutan soda, kaustobiolit diperkaya dengan pembakaran, dan oksida besi dilebur dalam tanur sembur.

Bagaimana bijih uranium ditambang?

Seperti dalam bisnis pertambangan mana pun, ada teknologi dan metode tertentu untuk mengekstraksi uranium dari batuan. Semuanya juga tergantung pada isotop mana yang ada di lapisan litosfer. Bijih uranium ditambang dengan tiga cara. Isolasi elemen dari batuan yang dibenarkan secara ekonomi adalah ketika kandungannya dalam jumlah 0,05-0,5%. Ada metode ekstraksi tambang, tambang dan pencucian. Penggunaan masing-masing bergantung pada komposisi isotop dan kedalaman batuan. Penambangan tambang bijih uranium dimungkinkan dengan kejadian dangkal. Risiko paparan minimal. Tidak ada masalah dengan peralatan - buldoser, loader, dump truck banyak digunakan.

Penambangan lebih kompleks. Metode ini digunakan ketika elemen terjadi pada kedalaman hingga 2 kilometer dan layak secara ekonomi. Batuan tersebut harus mengandung uranium konsentrasi tinggi agar dapat ditambang dengan bijaksana. Adit memberikan pengamanan maksimal, hal ini dikarenakan cara penambangan bijih uranium di bawah tanah. Pekerja disediakan overall, jam kerja sangat terbatas. Tambang dilengkapi dengan lift, ventilasi yang ditingkatkan.

Pencucian adalah metode ketiga - terbersih dari sudut pandang lingkungan dan keselamatan karyawan perusahaan pertambangan. Larutan kimia khusus dipompa melalui sistem sumur bor. Ini larut dalam reservoir dan menjadi jenuh dengan senyawa uranium. Solusinya kemudian dipompa keluar dan dikirim ke pabrik pengolahan. Metode ini lebih progresif, memungkinkan untuk mengurangi biaya ekonomi, meskipun ada seluruh baris pembatasan.

Deposito di Ukraina

Negara itu ternyata adalah pemilik yang bahagia dari simpanan unsur dari mana ia diproduksi Menurut perkiraan, bijih uranium di Ukraina mengandung hingga 235 ton bahan mentah. Saat ini, hanya endapan yang mengandung sekitar 65 ton yang telah dikonfirmasi. Jumlah tertentu telah berhasil. Sebagian uranium digunakan di dalam negeri, dan sebagian lagi diekspor.

Deposit utama adalah wilayah bijih uranium Kirovograd. Kandungan uraniumnya rendah - dari 0,05 hingga 0,1% per ton batuan, sehingga biaya bahannya tinggi. Akibatnya, bahan mentah yang dihasilkan ditukar di Rusia dengan batang bahan bakar jadi untuk pembangkit listrik.

Deposit besar kedua adalah Novokonstantinovskoye. Kandungan uranium di dalam batuan memungkinkan untuk mengurangi biaya hampir 2 kali lipat dibandingkan dengan Kirovogradskoye. Namun pembangunan belum dilakukan sejak tahun 90-an, semua tambang tergenang air. Karena eksaserbasi hubungan politik dengan Rusia, Ukraina dapat dibiarkan tanpa bahan bakar

bijih uranium Rusia

Untuk penambangan uranium Federasi Rusia berada di urutan kelima di antara negara-negara lain di dunia. Yang paling terkenal dan kuat adalah Khiagda, Kolichkanskoe, Istochnoe, Koretkondinskoe, Namarusskoe, Dobrynskoe (Republik Buryatia), Argunskoe, Zherlovoe V wilayah Chita 93% dari semua uranium Rusia yang diproduksi ditambang (terutama dengan metode lubang terbuka dan tambang).

Situasinya agak berbeda dengan simpanan di Buryatia dan Kurgan. Bijih uranium di Rusia di wilayah ini terletak sedemikian rupa sehingga memungkinkan untuk mengekstrak bahan mentah dengan cara pencucian.

Secara total, deposit 830 ton uranium diprediksi di Rusia, dan ada sekitar 615 ton cadangan terkonfirmasi. Ini juga merupakan simpanan di Yakutia, Karelia, dan wilayah lain. Karena uranium adalah bahan mentah global yang strategis, jumlahnya mungkin tidak akurat, karena banyak data yang diklasifikasikan, hanya kategori orang tertentu yang dapat mengaksesnya.

Cadangan uranium Rusia yang dieksplorasi diperkirakan mencapai 615 ribu ton, dan sumber daya yang diperkirakan - sebesar 830 ribu ton (2005). Sayangnya, banyak dari mereka berada di daerah yang sulit dijangkau. Yang terbesar di antaranya adalah deposit Elkon di selatan Yakutia, cadangannya diperkirakan mencapai 344 ribu ton, sekitar 150 ribu ton merupakan cadangan deposit lain yang dikenal sebagai ladang bijih Streltsovskoye di wilayah Chita. 70 ribu ton
Pada tahun 1999, neraca negara cadangan uranium Rusia memperhitungkan cadangan 16 deposit, 15 di antaranya terkonsentrasi di satu area - Streltsovsky di Transbaikalia (wilayah Chita) dan cocok untuk penambangan.

Metode terbuka (kuari) saat ini tidak digunakan di Rusia. Metode tambang digunakan dalam endapan uranium di wilayah Chita. Teknologi leaching in-situ lebih banyak digunakan. Bijih dan larutan yang mengandung uranium yang ditambang diproses untuk mendapatkan konsentrat uranium di lokasi. Produk yang dihasilkan dikirim untuk diproses lebih lanjut ke JSC "Chepetsky Mechanical Plant".

Di Rusia, bijih uranium ditambang oleh TVEL Corporation, yang mencakup tiga anak perusahaan: Asosiasi Pertambangan dan Kimia Priargun di kota Krasnokamensk, Wilayah Chita (3 ribu ton / tahun), Dalur CJSC di Wilayah Kurgan, dan Khiagda OJSC di Buryatia ( kapasitas masing-masing 1 ribu ton uranium per tahun).

Deposit uranium Argunskoye, Zherlovoye dan Beryozovoe ditemukan di wilayah Chita. Cadangan: kategori C2 - 3,05 juta ton bijih dan 3481 ton uranium dengan rata-rata kandungan uranium dalam bijih 0,114%, perkiraan sumber daya uranium dari deposit Gornoye dalam kategori C1 adalah 394 ribu ton bijih dan 1087 ton uranium, untuk C2 - 1,77 juta ton bijih dan 4226 ton uranium. Sumber daya yang diprediksi dari deposit kategori P1 adalah 4800 ton uranium. Cadangan deposit Olovskoye dalam kategori B+C1 adalah 14,61 juta ton bijih dan 11.898 ton uranium.

Ladang bijih Streltsovskoye, yang terletak di wilayah Chita (Transbaikalia), mencakup lebih dari selusin deposit uranium (dan molibdenum) yang cocok untuk penambangan tambang dan penggalian. Dari jumlah tersebut, yang terbesar - Streltsovskoye dan Tulendevskoye - masing-masing memiliki cadangan 60 dan 35 ribu ton. Saat ini, penambangan dilakukan dengan metode tambang di lima deposit menggunakan dua tambang, yang menyediakan 93% produksi uranium Rusia (2005). Jadi, tidak jauh dari kota Krasnokamensk (460 km tenggara Chita), 93% uranium Rusia ditambang. Penambangan dilakukan dengan metode tambang (metode tambang juga digunakan sebelumnya) "Priargunsky Industrial Mining and Chemical Association" (PIMCU).

Sisa uranium di Rusia ditambang menggunakan metode pelindian in-situ CJSC Dalur dan JSC Khiagda, masing-masing terletak di wilayah Kurgan dan Buryatia. Konsentrat uranium yang dihasilkan dan bijih yang mengandung uranium diproses di Pabrik Mekanik Chepetsk.

Trans-Ural - area yang mencakup 3 deposit: Dolmatovskoye, Dobrovolskoye dan Khokhlovskoye dengan total cadangan sekitar 17 ribu ton Kandungan uranium dalam bijih adalah 0,06%. Semua endapan terkonsentrasi di paleovalleys, dengan kedalaman 350-560 m dan indikator geoteknologi yang agak rata-rata. Penambangan dilakukan oleh CJSC Dalur (wilayah Kurgan) dengan produktivitas 1000 t/tahun, metode ekstraksinya adalah borehole in-situ leaching.

Di deposit uranium Khiagdinsky di Buryatia, digunakan pencucian uranium di bawah tanah. Penambangan dilakukan oleh JSC Khiagda. Volume produksinya 1,5 ribu ton konsentrat uranium per tahun. Cadangan yang mungkin dari deposit tersebut diperkirakan mencapai 100 ribu ton, cadangan yang dieksplorasi - sebesar 40 ribu ton (perkiraan umur tambang adalah 50 tahun). Kandungan uranium dalam 1 meter kubik bijih yang diperkaya mencapai 100 mg. Biaya 1 kg bijih yang diperkaya berkisar dari $20. Ini 2 kali lebih rendah daripada tambang uranium utama di Rusia di kota Krasnokamensk, wilayah Chita.

Total cadangan deposit uranium di wilayah Elkon di Yakutia berjumlah 346 ribu ton, menjadikannya salah satu yang terbesar di dunia. Secara kuantitatif, ini melebihi semua cadangan keseimbangan di dalam negeri, tetapi karena kualitas bijih yang biasa, mereka hanya dapat menguntungkan dengan harga uranium yang tinggi. Sebuah proyek untuk pengembangan simpanan ini telah disiapkan sejak kota tersebut. Produktivitas tambang yang diharapkan pada tahun 2020 adalah 15 ribu ton uranium per tahun.

Sumber potensial bahan baku uranium terbesar yang diketahui, deposit Aldan, hanya cocok untuk pengembangan dengan penambangan. Menurut ahli geologi, pengembangan kawasan bijih uranium Vitim lebih menjanjikan.
Wilayah Vitimsky (Siberia) dengan cadangan yang dieksplorasi sebesar 60 ribu ton dengan konsentrasi uranium 0,054% dalam bijih yang disertai dengan skandium, unsur tanah jarang, dan lantanida;). Distrik bijih Vitim - termasuk 5 deposit, total cadangan diperkirakan 75 ribu ton, yang terbesar adalah: Khiagda dan Tetrakh. Kedua objek tersebut terlokalisasi di paleovalleys, cocok untuk pencucian bawah tanah, ciri khasnya adalah lokasinya di zona permafrost di bawah penutup basal tebal (100-150 m). Karena di Rusia ini adalah area yang paling sulit untuk pengembangan simpanan, produksi di sini adalah 100 ton / tahun. Kategori biaya uranium dari benda-benda ini adalah 34-52 dolar.

Wilayah Siberia Barat (deposit Malinovskoye dengan cadangan 200 ribu ton uranium). Wilayah Siberia Barat - termasuk 8 endapan kecil yang cocok untuk metode IW, juga terlokalisasi di paleovalleys, dengan total cadangan sekitar 10 ribu ton. . Area deposit agak lebih mudah dikembangkan daripada Vitim, namun hingga tahun 2010 produksi riil akan mencapai 100-150 ton/tahun. Kategori biaya uranium dari benda-benda ini adalah 13-20 dolar. AS per pon U3O8. Wilayah penghasil bijih Timur Jauh, yang terletak di zona pesisir Laut Okhotsk, belum cukup dieksplorasi.

Daerah yang menjanjikan termasuk wilayah Onega (Karelia), di mana cadangan bijih vanadium yang mengandung uranium, emas, dan platina telah ditemukan. Nevskgeologia melakukan eksplorasi deposit uranium (Padma Tengah) di area tersebut Danau Ladoga dekat desa Salmi (distrik Medvezhyegorsk). Cadangan bijih uranium di sini bisa mencapai 40 ribu ton. Deposit tidak dikembangkan, terutama karena kurangnya teknologi untuk memproses bijih jenis ini. Pada tahun 2005, kekurangan uranium untuk kebutuhan sendiri di Rusia mencapai 5 ribu ton per tahun dan terus bertambah. Situasi diperparah dengan dimulainya reformasi nuklir, ketika diputuskan untuk secara aktif membangun pembangkit listrik tenaga nuklir baru di Rusia untuk meningkatkan pangsa energi nuklir dalam produksi listrik menjadi 25-30%. Pada tahun 2004, memproduksi 32.000 ton uranium dengan permintaan 9.900 ton (sisanya disediakan oleh pasokan dari gudang - penipisan uranium militer).

Menyadari ancaman krisis bahan bakar, Rosatom pada tahun 2006 mendirikan Perusahaan Pertambangan Uranium JSC, UGRK, yang dirancang untuk menyediakan bahan baku uranium jangka panjang dan andal untuk pembangkit listrik tenaga nuklir tua Rusia (dengan mempertimbangkan fakta bahwa durasi operasi mereka telah diperpanjang hingga 60 tahun), pembangkit listrik tenaga nuklir Rusia sedang dibangun, dan juga pembangkit listrik tenaga nuklir yang dibangun dan sedang dibangun oleh Rusia di luar negeri (pada tahun 2006, seperenam pembangkit listrik tenaga nuklir dunia beroperasi dengan bahan bakar Rusia). Perusahaan baru dibuat oleh dua struktur yang dikendalikan oleh Minatom: TVEL Corporation dan Techsnabexport OJSC. UGRK berharap dapat meningkatkan volume produksi uranium menjadi 28,63 ribu ton pada tahun 2020. Pada saat yang sama, produksi di Rusia sendiri akan mencapai 18 ribu ton: di asosiasi pertambangan dan kimia Priargunsky - 5 ribu ton, di JSC Khiagda - 2 ribu ton, CJSC Dalur - 1 ribu ton, di deposit Elkonskoye di Yakutia - 5 ribu ton, di sejumlah deposit baru di wilayah Chita dan di Buryatia - 2 ribu ton. 3 ribu ton lainnya direncanakan untuk ditambang di perusahaan baru, yang sejauh ini hanya diketahui cadangan uranium yang diperkirakan. Selain itu, perusahaan mengharapkan pada tahun 2020 untuk memproduksi sekitar 5 ribu ton uranium di dua perusahaan patungan yang sudah didirikan di Kazakhstan. Kemungkinan menciptakan usaha patungan untuk penambangan uranium di Ukraina dan Mongolia juga sedang dibahas. Ini tentang tentang lapangan Ukraina Novokonstantinovskoye dan lapangan Mongolia Erdes. Perusahaan juga mengharapkan untuk membuat dua usaha patungan lagi untuk penambangan uranium di Kazakhstan Utara - di deposit Semizbay dan Kasachinnoye. Uranium yang ditambang oleh usaha patungan di luar negeri akan - setelah pengayaan di fasilitas pemisahan Rusia, misalnya, dibuat pusat internasional untuk pengayaan di Angarsk - pergi untuk ekspor.

Uranus - unsur kimia keluarga aktinida dengan nomor atom 92. Ini adalah bahan bakar nuklir terpenting. Konsentrasinya di kerak bumi adalah sekitar 2 bagian per juta. Mineral uranium penting termasuk uranium oksida (U 3 O 8), uraninit (UO 2), karnotit (kalium uranil vanadat), otenit (kalium uranil fosfat), dan torbernit (tembaga hidrat dan uranil fosfat). Ini dan bijih uranium lainnya adalah sumber bahan bakar nuklir dan mengandung energi berkali-kali lebih banyak daripada semua endapan bahan bakar fosil yang diketahui dapat diperoleh kembali. 1 kg uranium 92 U memberikan energi sebanyak 3 juta kg batu bara.

Sejarah penemuan

Unsur kimia uranium adalah logam padat berwarna perak-putih. Ini ulet, mudah dibentuk dan dapat dipoles. Logam teroksidasi di udara dan menyala saat dihancurkan. Penghantar listrik yang relatif buruk. rumus elektronik uranium - 7s2 6d1 5f3.

Meskipun unsur ini ditemukan pada tahun 1789 oleh ahli kimia Jerman Martin Heinrich Klaproth, yang menamainya dengan nama planet Uranus yang baru ditemukan, logam itu sendiri diisolasi pada tahun 1841 oleh ahli kimia Prancis Eugène-Melchior Peligot melalui reduksi dari uranium tetraklorida (UCl 4 ) dengan kalium.

Radioaktivitas

Penciptaan tabel periodik oleh ahli kimia Rusia Dmitri Mendeleev pada tahun 1869 memusatkan perhatian pada uranium sebagai unsur terberat yang diketahui, yang bertahan hingga penemuan neptunium pada tahun 1940. Pada tahun 1896, fisikawan Prancis Henri Becquerel menemukan fenomena radioaktivitas di dalamnya. . Properti ini kemudian ditemukan di banyak zat lain. Sekarang diketahui bahwa uranium radioaktif dalam semua isotopnya terdiri dari campuran 238 U (99,27%, waktu paruh - 4.510.000.000 tahun), 235 U (0,72%, waktu paruh - 713.000.000 tahun) dan 234 U (0,006%, paruh - 247.000 tahun). Hal ini memungkinkan, misalnya untuk menentukan umur batuan dan mineral untuk dipelajari proses geologis dan umur bumi. Untuk melakukan ini, mereka mengukur jumlah timbal, yang merupakan produk akhir peluruhan radioaktif uranium. Dalam hal ini, 238 U adalah elemen awal, dan 234 U adalah salah satu hasil kali. 235 U memunculkan deret peluruhan aktinium.

Membuka reaksi berantai

Unsur kimia uranium menjadi subjek minat luas dan studi intensif setelah ahli kimia Jerman Otto Hahn dan Fritz Strassmann menemukan fisi nuklir di dalamnya pada akhir tahun 1938 ketika membombardirnya dengan neutron lambat. Pada awal tahun 1939, fisikawan Amerika asal Italia Enrico Fermi mengemukakan bahwa di antara produk fisi atom mungkin terdapat partikel elementer yang mampu menghasilkan reaksi berantai. Pada tahun 1939, fisikawan Amerika Leo Szilard dan Herbert Anderson, serta ahli kimia Prancis Frederic Joliot-Curie dan rekan mereka, membenarkan prediksi ini. Studi selanjutnya menunjukkan bahwa, rata-rata, 2,5 neutron dilepaskan selama fisi atom. Penemuan ini menyebabkan reaksi berantai nuklir mandiri pertama (12/02/1942), bom atom pertama (16/07/1945), penggunaan pertamanya dalam operasi militer (08/06/1945), kapal selam nuklir pertama (1955) dan pembangkit listrik tenaga nuklir skala penuh pertama (1957).

Status oksidasi

Unsur kimia uranium, menjadi logam elektropositif yang kuat, bereaksi dengan air. Ini larut dalam asam, tetapi tidak dalam basa. Tingkat oksidasi yang penting adalah +4 (seperti pada UO 2 oksida, tetrahalida seperti UCl 4 , dan ion air hijau U 4+) dan +6 (seperti pada UO 3 oksida, UF 6 heksafluorida, dan ion UO 2 2+ uranil) . Dalam larutan berair, uranium paling stabil dalam komposisi ion uranil, yang memiliki struktur linier [O = U = O] 2+ . Elemen tersebut juga memiliki status +3 dan +5, tetapi keduanya tidak stabil. Merah U 3+ teroksidasi perlahan dalam air yang tidak mengandung oksigen. Warna ion UO 2 + tidak diketahui karena mengalami disproporsionasi (UO 2 + secara bersamaan direduksi menjadi U 4+ dan dioksidasi menjadi UO 2 2+ ) bahkan dalam larutan yang sangat encer.

Bahan bakar nuklir

Saat terkena neutron lambat, fisi atom uranium terjadi pada isotop 235 U yang relatif jarang. Ini adalah satu-satunya bahan fisil alami, dan harus dipisahkan dari isotop 238 U. Namun, setelah penyerapan dan peluruhan beta negatif, uranium -238 berubah menjadi plutonium elemen sintetis, yang dipecah oleh aksi neutron lambat. Oleh karena itu, uranium alam dapat digunakan dalam reaktor konverter dan pembiak, di mana fisi didukung oleh 235 U langka dan plutonium diproduksi bersamaan dengan transmutasi 238 U. Fisil 233 U dapat disintesis dari isotop thorium-232, yang tersebar luas di alam, untuk digunakan sebagai bahan bakar nuklir. Uranium juga penting sebagai bahan utama dari mana unsur transuranium sintetik diperoleh.

Kegunaan lain dari uranium

Senyawa unsur kimia tersebut sebelumnya digunakan sebagai pewarna keramik. Hexafluoride (UF 6) adalah zat padat dengan tekanan uap yang sangat tinggi (0,15 atm = 15.300 Pa) pada suhu 25 °C. UF 6 secara kimiawi sangat reaktif, tetapi meskipun bersifat korosif dalam keadaan uap, UF 6 banyak digunakan dalam metode difusi gas dan sentrifus gas untuk memperoleh uranium yang diperkaya.

Senyawa organologam adalah kelompok senyawa yang menarik dan penting di mana ikatan logam-karbon menghubungkan logam dengan gugus organik. Uranosen adalah senyawa organouranium U(C 8 H 8) 2 di mana atom uranium terjepit di antara dua lapisan cincin organik yang terikat pada siklooktatetraena C 8 H 8. Penemuannya pada tahun 1968 membuka bidang baru kimia organologam.

Uranium alami yang habis digunakan sebagai sarana perlindungan radiasi, pemberat, dalam proyektil penusuk lapis baja dan lapis baja tank.

Mendaur ulang

Unsur kimianya, meskipun sangat padat (19,1 g / cm 3), merupakan zat yang relatif lemah dan tidak mudah terbakar. Memang, sifat logam uranium tampaknya menempatkannya di suatu tempat antara perak dan logam asli lainnya dan non-logam, sehingga tidak digunakan sebagai bahan struktural. Nilai utama uranium terletak pada sifat radioaktif isotopnya dan kemampuannya untuk membelah. Di alam, hampir semua (99,27%) logam terdiri dari 238 U. Sisanya 235 U (0,72%) dan 234 U (0,006%). Dari isotop alami ini, hanya 235 U yang langsung difisi oleh iradiasi neutron. Namun, ketika 238 U diserap, ia membentuk 239 U, yang akhirnya meluruh menjadi 239 Pu, bahan fisil yang sangat penting untuk energi nuklir dan senjata nuklir. Isotop fisil lainnya, 233 U, dapat dihasilkan oleh iradiasi neutron dengan 232 Th.

bentuk kristal

Karakteristik uranium menyebabkannya bereaksi dengan oksigen dan nitrogen bahkan dalam kondisi normal. Pada suhu yang lebih tinggi, ia bereaksi dengan berbagai logam paduan untuk membentuk senyawa intermetalik. Pembentukan larutan padat dengan logam lain jarang terjadi karena struktur kristal khusus yang dibentuk oleh atom-atom unsur tersebut. Antara suhu kamar dan titik leleh 1132 °C, logam uranium ada dalam 3 bentuk kristal yang dikenal sebagai alfa (α), beta (β) dan gamma (γ). Transformasi dari keadaan α- ke β terjadi pada 668 °C dan dari β ke γ ​​- pada 775 °C. γ-uranium memiliki struktur kristal kubik berpusat pada tubuh, sedangkan β memiliki struktur tetragonal. Fase α terdiri dari lapisan-lapisan atom dalam struktur ortorombik yang sangat simetris. Struktur terdistorsi anisotropik ini mencegah atom logam paduan menggantikan atom uranium atau menempati ruang di antara mereka dalam kisi kristal. Ditemukan bahwa hanya molibdenum dan niobium yang membentuk larutan padat.

Bijih

Kerak bumi mengandung sekitar 2 bagian per juta uranium, yang menunjukkan distribusinya yang luas di alam. Lautan diperkirakan mengandung 4,5 x 109 ton unsur kimia ini. Uranium adalah konstituen penting dari lebih dari 150 mineral yang berbeda dan konstituen minor dari 50 lainnya. Mineral primer yang ditemukan di urat hidrotermal beku dan pegmatit termasuk uraninit dan berbagai bijih-bijih uraniumnya. Dalam bijih ini, unsur terjadi dalam bentuk dioksida, yang karena oksidasi dapat bervariasi dari UO 2 hingga UO 2,67. Produk lain yang signifikan secara ekonomi dari tambang uranium adalah autunite (kalsium uranil fosfat terhidrasi), tobernit (tembaga uranil fosfat terhidrasi), coffinite (uranium silikat terhidrasi hitam), dan karnotit (potasium uranil vanadat terhidrasi).

Diperkirakan bahwa lebih dari 90% cadangan uranium berbiaya rendah yang diketahui ada di Australia, Kazakhstan, Kanada, Rusia, Afrika Selatan, Niger, Namibia, Brasil, Cina, Mongolia, dan Uzbekistan. Endapan besar ditemukan dalam formasi batuan konglomerat Danau Elliot, yang terletak di utara Danau Huron di Ontario, Kanada, dan di tambang emas Witwatersrand Afrika Selatan. Formasi pasir di Dataran Tinggi Colorado dan di Cekungan Wyoming di Amerika Serikat bagian barat juga mengandung cadangan uranium yang signifikan.

Pertambangan

Bijih uranium ditemukan baik di dekat permukaan maupun dalam (300-1200 m) endapan. Di bawah tanah, ketebalan lapisan mencapai 30 m Seperti halnya bijih logam lainnya, penambangan uranium di permukaan dilakukan dengan peralatan pemindah tanah yang besar, dan pengembangan endapan dalam dilakukan dengan metode tradisional vertikal dan miring. tambang. Produksi konsentrat uranium dunia pada tahun 2013 sebesar 70 ribu ton Tambang uranium paling produktif terletak di Kazakhstan (32% dari total produksi), Kanada, Australia, Niger, Namibia, Uzbekistan, dan Rusia.

Bijih uranium biasanya hanya mengandung sedikit mineral yang mengandung uranium, dan tidak dapat dilebur dengan metode pirometalurgi langsung. Sebaliknya, prosedur hidrometalurgi harus digunakan untuk mengekstraksi dan memurnikan uranium. Meningkatkan konsentrasi sangat mengurangi beban pada sirkuit pemrosesan, tetapi tidak ada metode benefisiasi konvensional yang biasa digunakan untuk pemrosesan mineral, seperti gravitasi, flotasi, elektrostatis, dan bahkan penyortiran tangan, yang dapat diterapkan. Dengan sedikit pengecualian, metode ini mengakibatkan hilangnya uranium secara signifikan.

Pembakaran

Pemrosesan hidrometalurgi bijih uranium sering didahului dengan langkah kalsinasi suhu tinggi. Pembakaran mendehidrasi tanah liat, menghilangkan bahan karbon, mengoksidasi senyawa belerang menjadi sulfat yang tidak berbahaya, dan mengoksidasi agen pereduksi lainnya yang dapat mengganggu pemrosesan selanjutnya.

Pencucian

Uranium diekstraksi dari bijih yang dipanggang dengan larutan asam dan basa. Agar semua sistem pelindian berfungsi dengan sukses, unsur kimia harus ada pada awalnya dalam bentuk 6-valen yang lebih stabil atau dioksidasi menjadi keadaan ini selama pemrosesan.

Acid leaching biasanya dilakukan dengan mengaduk campuran bijih dan lixiviant selama 4-48 jam pada suhu lingkungan. Kecuali dalam keadaan khusus, asam sulfat digunakan. Ini disajikan dalam jumlah yang cukup untuk mendapatkan cairan akhir pada pH 1,5. Skema pelindian asam sulfat biasanya menggunakan mangan dioksida atau klorat untuk mengoksidasi tetravalen U 4+ menjadi uranil valensi 6 (UO 2 2+). Sebagai aturan, sekitar 5 kg mangan dioksida atau 1,5 kg natrium klorat per ton cukup untuk oksidasi U 4+. Bagaimanapun, uranium teroksidasi bereaksi dengan asam sulfat untuk membentuk anion kompleks 4- uranil sulfat.

Bijih yang mengandung sejumlah besar mineral dasar seperti kalsit atau dolomit dilindi dengan larutan natrium karbonat 0,5-1 molar. Meskipun berbagai reagen telah dipelajari dan diuji, agen pengoksidasi utama uranium adalah oksigen. Bijih biasanya tercuci di udara pada tekanan atmosfir dan pada suhu 75-80 °C untuk jangka waktu tertentu yang bergantung pada komposisi kimia tertentu. Alkali bereaksi dengan uranium untuk membentuk ion kompleks 4- yang mudah larut.

Sebelum diproses lebih lanjut, larutan yang dihasilkan dari pencucian asam atau karbonat harus diklarifikasi. Pemisahan tanah liat dan bubur bijih lainnya dalam skala besar dilakukan melalui penggunaan bahan flokulasi yang efektif, termasuk poliakrilamida, guar gum, dan lem hewan.

Ekstraksi

Ion kompleks 4- dan 4- dapat diserap dari masing-masing larutan pelindian resin penukar ion. Resin khusus ini, yang dicirikan oleh kinetika sorpsi dan elusi, ukuran partikel, stabilitas, dan sifat hidraulik, dapat digunakan dalam berbagai teknologi pemrosesan, seperti unggun tetap dan bergerak, jenis keranjang, dan metode resin penukar ion bubur kontinyu. Biasanya, larutan natrium klorida dan amonia atau nitrat digunakan untuk mengelusi uranium teradsorpsi.

Uranium dapat diisolasi dari cairan bijih asam dengan ekstraksi pelarut. Dalam industri, asam alkil fosfat, serta alkilamin sekunder dan tersier, digunakan. Sebagai aturan umum, ekstraksi pelarut lebih disukai daripada metode pertukaran ion untuk filtrat asam yang mengandung lebih dari 1 g/l uranium. Namun, metode ini tidak berlaku untuk pencucian karbonat.

Uranium kemudian dimurnikan dengan melarutkan dalam asam nitrat untuk membentuk uranil nitrat, diekstraksi, dikristalisasi dan dikalsinasi untuk membentuk UO 3 trioksida. UO2 dioksida yang tereduksi bereaksi dengan hidrogen fluorida membentuk tetrafluorida UF4, dari mana logam uranium direduksi oleh magnesium atau kalsium pada suhu 1300 °C.

Tetrafluorida dapat difluorinasi pada 350 °C untuk membentuk UF 6 heksafluorida, yang digunakan untuk memisahkan uranium-235 yang diperkaya dengan difusi gas, sentrifugasi gas, atau difusi termal cair.

Uranium, sebagai unsur kimia, ditemukan pada tahun 1789, dan sifat radioaktifnya terungkap di akhir XIX abad. Pada abad terakhir, uranium hanya digunakan untuk membuat senjata nuklir. Dan saat ini banyak digunakan di banyak industri, misalnya ditambahkan dalam jumlah kecil ke kaca untuk pewarnaan. Tetapi sebagian besar digunakan untuk menciptakan energi listrik.

Yang paling menakutkan di planet ini

Karakteristik bijih uranium

Bijih uranium adalah formasi alami yang mengandung logam dalam konsentrasi yang signifikan. Seringkali, unsur radioaktif lainnya, seperti polonium dan radium, ditemukan dalam bijih bersama dengan uranium.

• berbutir kasar - dengan diameter lebih dari 25 mm;
• berbutir sedang - dari 3 hingga 25 mm;
• berbutir halus - dari 0,1 hingga 3 mm;
• berbutir halus - dari 0,015 hingga 0,1 mm;
• tersebar - kurang dari 0,015 mm.

Ukuran butir menentukan bagaimana pengayaan akan dilakukan.

Bijih uranium diklasifikasikan menurut kandungan pengotornya;

• uranium-molibdenum;
• uranium-kobalt-nikel-bismut;
• uranium-vanadium;
• monoore.

Menurut komposisi kimianya, bijih dibedakan:

• silikat;
• karbonat;
• sulfida;
• oksida besi;
• caustobiol.

Komposisi kimia menentukan bagaimana batuan akan diproses. Misalnya:

• uranium dipisahkan dari bijih karbonat dengan larutan soda;
• dari silikat - asam;
• dari oksida besi - dengan peleburan blast-furnace.

Bijih diklasifikasikan berdasarkan kandungan uranium:

• sangat kaya - mengandung lebih dari 1% logam;
• kaya - dari 1 hingga 0,5%;
• sedang - dari 0,5 hingga 0,25%;
• biasa - dari 0,25 hingga 0,1%;
• buruk - kurang dari 0,1%.

Dari batuan yang mengandung uranium dalam kisaran 0,01 - 0,015%, logam tersebut diekstraksi sebagai produk sampingan.

Deposit uranium di Rusia

• Zherlovoye - terletak di wilayah Chita, cadangannya diperkirakan 4137 ribu ton Dari segi kandungan logam - molibdenum - 0,082% uranium dan 0,227% molibdenum. Uranium murni hanya 3485 ton;
• Argunskoye - terletak di wilayah Chita. Cadangan bijih kategori C1 sebanyak 13.025 ribu ton dengan 27.957 ton uranium dan 7.990 ribu ton kategori C2 dengan 9.481 ton uranium murni. Ini adalah deposit terbesar. Ini memberikan 93% dari total volume produksi Rusia;
• Istochnoye, Dybrynskoye, Kolichkanskoye, Koretkondinskoye adalah simpanan yang terletak di Republik Buryatia. Di kawasan ini, cadangan yang dieksplorasi sekitar 17,7 ribu ton, dan sumber daya yang diperkirakan adalah 12,2 ribu ton;
• Khiagdinskoye terletak di Buryatia. Cadangan bijih uranium - 11,3 ribu ton.

Menurut para ahli, simpanan yang paling menjanjikan di Rusia saat ini sedang dalam tahap pengembangan:

• Elkonskoye - berlokasi di Yakutia, menurut perkiraan, terdapat 346 ribu ton bijih;
• Malinovskoe - di Siberia Barat;
• Vitim dan Aldan - di Siberia Timur;
• Timur Jauh - terletak di pesisir Laut Okhotsk;
• Di Karelia dekat danau Onega dan Ladoga.

Total cadangan uranium di Rusia diperkirakan mencapai 800 ribu ton.

Bagaimana bijih uranium ditambang

Deposit uranium di Rusia dikembangkan dengan dua cara:

• membuka;
• bawah tanah.

Penambangan uranium jalan terbuka dilakukan jika lapisan batuan yang berguna terletak dangkal di bawah tanah.

Untuk ekstraksi bijih, mesin digunakan:

• buldoser - untuk membuka batu;
• pemuat ember;
• dump truck untuk transportasi.

Kondisi wajib untuk penambangan terbuka di Rusia adalah penutupan selanjutnya. Itu dilakukan dengan menutupi lapisan, dan reklamasi dilakukan pada permukaan yang dipulihkan.

Metode terbuka lebih aman dan lebih murah. Diyakini bahwa tingkat radiasi dalam perkembangan seperti itu jauh lebih rendah. Namun kualitas bijihnya juga rendah.

Peralatan Penambangan Bijih Uranium Bijih kelas tinggi ditambang di bawah tanah. Itu terdiri dari peralatan tambang atau iklan. Saat ini, kemampuan teknis tidak membatasi kedalaman produksi, tetapi melebihi dua kilometer membuat produksi tidak menguntungkan.

Masalah utama penambangan bawah tanah adalah pelepasan radon, gas radioaktif. Itu dapat menyebar dengan cepat dan menciptakan konsentrasi tinggi di atmosfer tambang. Satu atom radon hidup selama 5 hari. Tugas utama dalam desain tambang adalah menyediakan sistem ventilasi yang efektif. Agar atom gas tidak menumpuk, melainkan naik ke permukaan. Seringkali sistem dan pipa ventilasi digunakan bukan untuk memasok oksigen ke tambang, tetapi untuk menghilangkan radon. Udara disuplai secara artifisial. Tambang PIMCU di Rusia mengkonsumsi 1410 m 3 udara per menit. Unit ventilasi beroperasi terus menerus, bahkan saat tambang tidak beroperasi.

Metode pencucian bawah tanah adalah teknologi progresif modern. Penggunaannya menyebabkan kerusakan paling kecil pada ekologi wilayah tersebut. Inti dari metode ini adalah sebagai berikut:

• sebuah sumur sedang dibor;
• komposisi alkali dipompa ke dalamnya;
• setelah berinteraksi dengan batuan uranium, logam tersebut tercuci;
• komposisi kimia sarat uranium dipompa ke permukaan.

Terlepas dari keuntungan yang signifikan, metode ini hanya dapat digunakan di batu pasir dan di bawah permukaan air tanah.

Situasi di dunia

Saat ini, penambangan uranium hanya dilakukan di 28 negara di dunia. Pada saat yang sama, 90% deposit berada di 10 negara yang memimpin dalam hal volume produksi.

Tempat pertama Australia

Indikator dasar:

• cadangan terbukti - 661.000 ton (31,18% dari cadangan global);
• deposito - 19 besar. Yang paling terkenal:
  • Bendungan Olimpiade - 3.000 ton per tahun ditambang;
  • Beaverley - seribu ton per tahun;
  • Honemun - 900 ton.
• biaya produksi - $40 per kilogram;
• perusahaan pertambangan besar:
  • Energi Paladin;
  • Rio Tinto;
  • BHP Billiton.

Tempat kedua dalam hal produksi di Kazakhstan

Data dasar:

• cadangan terbukti - 629.000 ton (11,81% dari cadangan dunia);
• deposito - 16 besar. Yang paling terkenal:
  • Korsan;
  • Irkol;
  • Budenovskoye;
  • Mynkuduk Barat;
  • Inkai Selatan;
• biaya produksi - $40 per kg;
• volume produksi - 22574 ton per tahun;
• perusahaan pertambangannya adalah Kazatomprom (menghasilkan 15,77% dari volume global).

Tempat ketiga untuk Rusia

Indikator:

Tempat keempat - Kanada

Indikator:

• cadangan terbukti – 468.000 ton (8,80% dari cadangan dunia);

• deposito - 18 besar. Yang paling terkenal:
  1. Sungai MacArthur;
  2. Perairan;
• biaya produksi - $34 per kilogram;
• volume produksi - 9332 ton per tahun;
• perusahaan pertambangan - Cameco (menghasilkan 9144 ton uranium per tahun).

Tempat kelima - Niger

• cadangan terbukti - 421.000 ton (7,9% dari cadangan global);
• Tempat Lahir:
  • Imuraren;
  • Arlit;
  • Madauela;
  • Azelite;
• biaya produksi - $35 per kilogram;
• volume produksi - 4528 ton per tahun.

Lima negara kedua dalam hal cadangan uranium adalah sebagai berikut:

• Afrika Selatan - 297.000 ton;
• Brasil - 276.000 ton;
• Namibia - 261.000 ton;
• AS - 207.000 ton;
• Cina - 166.000 ton.

Menurut para ahli, pada tahun 2025 jumlah pembangkit listrik tenaga nuklir di dunia akan meningkat. Pertumbuhan ini akan memicu permintaan uranium yang lebih besar - meningkat 44% (80-100 ribu ton). Oleh karena itu, ada kecenderungan dunia terhadap penggunaan sumber uranium sekunder:

• emas;
• fosfat;
• tembaga;
• batuan yang mengandung lignit.

Video: Bagaimana uranium ditambang

adalah perusahaan pengelola Divisi Pertambangan Rosatom State Corporation, yang mengkonsolidasikan aset pertambangan uranium Rusia. Basis sumber daya mineral holding itu sendiri pada akhir 2017 adalah 523,9 ribu ton (peringkat ke-2 di antara perusahaan penambangan uranium terbesar di dunia).

Kompetensi unik yang terkonsentrasi di perusahaan memungkinkan untuk melakukan seluruh rangkaian pekerjaan industri - mulai dari eksplorasi geologis hingga ekstraksi dan pemrosesan uranium alam. Ini penting karena aset penambangan uranium Rusia berada pada tahap yang berbeda dalam siklus hidupnya: dari eksplorasi (proyek Elkon) hingga eksploitasi deposit industri secara intensif. perusahaan terbesar, yang merupakan bagian dari lingkaran kendali ARMZ Uranium Holding Co., adalah Asosiasi Pertambangan dan Kimia Industri Priargunsky (PIMCU, Zabaikalsky Krai) yang didirikan pada tahun 1968. Itu telah menambang di bawah tanah selama beberapa dekade.

Dua perusahaan lain sedang berkembang secara efektif - JSC Khiagda di Republik Buryatia dan JSC Dalur di wilayah Kurgan, yang menambang uranium menggunakan metode pelindian in-situ (SIL) lubang bor yang lebih ramah lingkungan.

Berbeda dengan metode penambangan tradisional, yang terdiri dari mengekstraksi bijih dari lapisan tanah, menghancurkannya, dan pemrosesan hidrometalurgi, dengan FLT, bijih uranium tetap berada di tempatnya. Melalui sistem sumur, agen pelindian dipompa melalui endapan bijih, diikuti dengan pemompaan larutan yang mengandung uranium ke permukaan, di mana larutan tersebut diproses secara berurutan untuk mendapatkan produk akhir - kue kuning atau uranium oksida. Selama SST, penutup tanah hampir tidak terganggu, tidak ada timbunan batuan sisa dan limbah yang terbentuk, dan keadaan akuifer yang mengandung bijih setelah penambangan dikembalikan ke keadaan semula. Teknologi ini jauh lebih ekonomis dan ramah lingkungan daripada metode tambang terbuka atau penambangan uranium.

JSC Khiagda diperkirakan sebagai aset holding yang paling menjanjikan. Perluasan basis produksinya dalam waktu dekat akan memungkinkan pencapaian kapasitas desain 1000 ton uranium per tahun.

Anak perusahaan JSC Atomredmetzoloto lainnya termasuk pusat layanan JSC RUSBURMASH, yang melakukan eksplorasi sumber daya alam baik di Rusia maupun luar negeri, dan pusat teknik JSC VNIPIprotekhnologii, yang berspesialisasi dalam desain dan konstruksi fasilitas industri siap pakai.

Selain penambangan uranium, ARMZ Uranium Holding Co. juga melaksanakan sejumlah proyek terkait ekstraksi logam langka, tanah jarang, dan logam mulia. Salah satu proyek utamanya adalah pengembangan deposit bantalan perak timbal-seng Pavlovskoye di nusantara bumi baru, basis sumber daya mineral yang memungkinkan pengorganisasian salah satu perusahaan pemrosesan terbesar di Rusia. Dasar dari kegiatan ini adalah pengalaman bertahun-tahun dalam pengembangan endapan di berbagai kondisi geoklimatik. JSC Dalur berencana untuk mengatur produksi terkait konsentrat (hingga 10 ton per tahun) dan konsentrat logam tanah jarang (hingga 450 ton per tahun). PIMCU menambang batubara di tambang terbuka Urtuysky.

Berkat investasi dan optimalisasi aktivitas, produktivitas tenaga kerja di ARMZ Uranium Holding Co. meningkat, sedangkan biaya produksi menurun. Pengenalan teknologi canggih juga memberikan kontribusi untuk hasil yang lebih baik. Secara khusus, pada tahun 2015 JSC Dalur memasang jalur pengering kue kuning dengan desain kapasitas 120 kg produk per jam. Kadar air suspensi senyawa uranium menurun dari 30% menjadi 2% karena pengenalan garis. Pada gilirannya, ini tidak hanya mengurangi biaya logistik, tetapi juga memberikan kemudahan untuk diproses lebih lanjut untuk mendapatkan senyawa uranium dengan kemurnian tinggi.

Aset penambangan uranium asing dari Rosatom State Corporation disatukan oleh holding Uranium One. Dia memiliki portofolio aset internasional yang terdiversifikasi di Kazakhstan, AS, dan Tanzania. Basis sumber daya mineral Uranium One, menurut standar pelaporan internasional, berjumlah 216 ribu ton uranium pada akhir tahun 2018 (nilainya tidak berubah dibandingkan tahun 2017). Volume produksi uranium tahun 2018 sebesar 4,4 ribu ton uranium.

Ekstraksi dilakukan dengan menggunakan teknologi downhole in-situ leaching yang ramah lingkungan. Uranium One adalah pendukung energi bersih, mempertahankan standar tertinggi di bidang perlindungan lingkungan, memastikan keselamatan jiwa dan kesehatan karyawan, serta berpartisipasi aktif dalam program pengembangan masyarakat setempat di wilayah tempat perusahaan beroperasi.