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러시아의 우라늄 채굴. 우라늄 원소

주기율표의 방사성 원소가 발견되었을 때 결국 한 사람이 응용 프로그램을 생각해 냈습니다. 이것이 우라늄에서 일어난 일입니다. 그것은 군사 및 민간 목적으로 사용되었습니다. 우라늄 광석이 가공되었고 그 결과 원소가 페인트와 바니시 및 유리 산업에 사용되었습니다. 방사능이 발견된 후 이 연료는 얼마나 깨끗하고 환경 친화적입니까? 이것은 여전히 논쟁 중입니다.

천연 우라늄

자연에서 우라늄은 순수한 형태로 존재하지 않으며 광석과 광물의 구성 요소입니다. 주요 우라늄 광석은 카르노타이트와 피치블렌드입니다. 또한 희토류 및 이탄 광물(orthite, titanite, zircon, monazite, xenotime)에서 이 전략의 상당한 매장량이 발견됩니다. 우라늄 퇴적물은 산성 환경과 규소 농도가 높은 암석에서 발견할 수 있습니다. 그 동료는 방해석, 방연광, 몰리브덴 등입니다.

세계 예금 및 준비금

지금까지 지구 표면의 20km 층에서 많은 퇴적물이 탐사되었습니다. 그들 모두는 엄청난 수의 우라늄을 포함하고 있습니다. 이 양은 앞으로 수백 년 동안 인류에게 에너지를 공급할 수 있습니다. 우라늄 광석이 있는 주요 국가 가장 큰 볼륨, 호주, 카자흐스탄, 러시아, 캐나다, 남아프리카 공화국, 우크라이나, 우즈베키스탄, 미국, 브라질, 나미비아입니다.

우라늄의 종류

방사능은 화학 원소의 특성을 결정합니다. 천연 우라늄은 세 가지 동위 원소로 구성됩니다. 그들 중 두 개는 방사성 시리즈의 조상입니다. 우라늄의 천연 동위원소는 핵반응과 무기의 연료를 만드는 데 사용됩니다. 또한 우라늄-238은 플루토늄-239 생산의 원료가 된다.

우라늄 동위 원소 U234는 U238의 딸 핵종입니다. 그들은 가장 활동적인 것으로 인식되고 강력한 방사선을 제공합니다. 동위 원소 U235는 위의 목적에 성공적으로 사용되었지만 21 배 더 약합니다. 추가 촉매 없이도 유지할 수 있습니다.

천연 외에도 우라늄의 인공 동위 원소도 있습니다. 오늘날 23개가 알려져 있으며 그 중 가장 중요한 것은 U233입니다. 느린 중성자의 영향으로 활성화되는 능력으로 구별되는 반면 나머지는 빠른 입자가 필요합니다.

광석 분류

우라늄은 거의 모든 곳에서 발견될 수 있지만 심지어 살아있는 유기체에서도 우라늄이 포함된 층은 다른 유형일 수 있습니다. 이것은 또한 추출 방법에 따라 다릅니다. 우라늄 광석은 다음 매개변수에 따라 분류됩니다.

형성 조건 - 내인성, 외인성 및 변성 광석.
우라늄 광물화의 성질은 일차, 산화 및 혼합 우라늄 광석입니다.
골재 및 광물의 입자 크기 - 거친 입자, 중간 입자, 미세 입자, 미세 입자 및 분산 광석 분획.
불순물의 유용성 - 몰리브덴, 바나듐 등
불순물의 구성 - 탄산염, 규산염, 황화물, 산화철, 부식성 생물.

우라늄 광석을 분류하는 방법에 따라 여기에서 화학 원소를 추출하는 방법이 있습니다. 규산염은 다양한 산, 탄산염-소다 용액으로 처리되고 caustobiolite는 연소로 농축되며 산화철은 용광로에서 녹습니다.

우라늄 광석은 어떻게 채굴됩니까?

모든 광산 사업과 마찬가지로 암석에서 우라늄을 추출하는 특정 기술과 방법이 있습니다. 또한 모든 것은 암석권 층에 어떤 동위 원소가 있는지에 달려 있습니다. 우라늄 광석은 세 가지 방법으로 채굴됩니다. 암석에서 원소를 경제적으로 분리하는 것은 그 함량이 0.05-0.5%일 때입니다. 광산, 채석장 및 침출 추출 방법이 있습니다. 이들 각각의 사용은 동위 원소의 구성과 암석의 깊이에 따라 다릅니다. 우라늄 광석의 채석장 채광은 얕은 발생으로 가능합니다. 노출 위험이 최소화됩니다. 장비에는 문제가 없습니다. 불도저, 로더, 덤프 트럭이 널리 사용됩니다.

채굴은 더 복잡합니다. 이 방법은 요소가 최대 2km 깊이에서 발생하고 경제적으로 실행 가능한 경우에 사용됩니다. 암석을 신속하게 채굴하려면 고농도의 우라늄을 함유해야 합니다. adit은 최대의 보안을 제공합니다. 이는 우라늄 광석이 지하에서 채굴되는 방식 때문입니다. 근로자에게는 작업복이 제공되며 근무 시간은 엄격히 제한됩니다. 광산에는 엘리베이터가 장착되어 있으며 환기가 강화되었습니다.

침출은 환경 적 관점과 광업 기업 직원의 안전 측면에서 가장 깨끗한 세 번째 방법입니다. 드릴로 뚫은 우물 시스템을 통해 특수 화학 용액을 펌핑합니다. 그것은 저수지에서 용해되고 우라늄 화합물로 포화됩니다. 그런 다음 용액을 펌핑하여 처리 공장으로 보냅니다. 이 방법은 보다 진보적이며 경제적 비용을 절감할 수 있습니다. 전선제한.

우크라이나의 예금

그 나라는 그것이 생산되는 요소의 예금의 행복한 소유자로 밝혀졌습니다 예측에 따르면 우크라이나의 우라늄 광석에는 최대 235 톤의 원자재가 포함되어 있습니다. 현재는 약 65톤 정도의 퇴적물만 확인되었다. 일정 금액이 이미 해결되었습니다. 우라늄의 일부는 국내에서 사용되었고 일부는 수출되었습니다.

주요 예금은 Kirovograd 우라늄 광석 지역입니다. 우라늄 함량은 암석 1톤당 0.05~0.1%로 낮기 때문에 재료 비용이 높습니다. 결과적으로 생성된 원자재는 러시아에서 발전소용 완제품 연료봉으로 교환됩니다.

두 번째 주요 예금은 Novokonstantinovskoye입니다. 암석의 우라늄 함량으로 인해 Kirovogradskoye에 비해 비용을 거의 2 배까지 줄일 수있었습니다. 그러나 90년대 이후 개발이 이루어지지 않아 모든 광산이 침수되었다. 악화로 인해 정치적 관계러시아와 함께 우크라이나는 연료없이 남을 수 있습니다

러시아 우라늄 광석

우라늄 채굴용 러시아 연방세계의 다른 나라들 중에서 5위입니다. 가장 유명하고 강력한 것은 Khiagda, Kolichkanskoe, Istochnoe, Koretkondinskoe, Namarusskoe, Dobrynskoe (Buryatia 공화국), Argunskoe, Zherlovoe V입니다. 지타 지방생산된 모든 러시아 우라늄의 93%가 채굴됩니다(주로 노천 채굴 및 채굴 방법).

Buryatia와 Kurgan의 예금에서는 상황이 다소 다릅니다. 이 지역에 있는 러시아의 우라늄 광석은 침출을 통해 원료를 추출할 수 있는 방식으로 놓여 있습니다.

총 830톤의 우라늄이 러시아에 매장될 것으로 예상되며 확인된 매장량은 약 615톤입니다. 이들은 또한 Yakutia, Karelia 및 기타 지역의 예금입니다. 우라늄은 전략적 글로벌 원자재이기 때문에 많은 데이터가 분류되어 특정 범주의 사람들만 액세스할 수 있기 때문에 수치가 정확하지 않을 수 있습니다.

탐사된 러시아 우라늄 매장량은 615,000톤으로 추산되며 예상 자원은 830,000톤(2005)입니다. 불행히도 그들 중 다수는 접근하기 어려운 지역에 있습니다. 그 중 가장 큰 것은 Yakutia 남부의 Elkon 광상으로 그 매장량은 344,000톤으로 추산되며 약 150,000톤은 Chita 지역의 Streltsovskoye 광석 필드로 알려진 또 다른 광상의 매장량입니다. 7만 톤
1999년 현재 러시아의 우라늄 매장량의 국가 균형은 16개의 매장량을 고려했으며 그 중 15개는 Transbaikalia(치타 지역)의 Streltsovsky라는 한 지역에 집중되어 있으며 채굴에 적합합니다.

개방형(채석장) 방법은 현재 러시아에서 사용되지 않습니다. 채광법은 치타 지역의 우라늄 광상에 사용됩니다. 현장 침출 기술이 더 널리 사용됩니다. 채굴된 우라늄 함유 광석 및 용액은 현장에서 우라늄 정광을 얻기 위해 처리됩니다. 결과 제품은 추가 처리를 위해 JSC "Chepetsky Mechanical Plant"로 보내집니다.

러시아에서 우라늄 광석은 치타 지역의 크라스노카멘스크 시에 있는 Priargun Mining and Chemical Association(연간 3,000톤), Kurgan 지역의 Dalur CJSC, Buryatia ( 각각의 용량은 연간 우라늄 1,000 톤입니다).

우라늄 퇴적물 Argunskoye, Zherlovoye 및 Beryozovoe는 Chita 지역에서 발견되었습니다. 매장량: C2 범주 - 0.114% 광석의 평균 우라늄 함유량을 가진 305만 톤의 광석 및 3481톤의 우라늄, 범주 C1의 Gornoye 광상의 예상 우라늄 자원은 C2의 경우 394만 톤의 광석 및 1087톤의 우라늄입니다. - 177만 톤의 광석과 4226톤의 우라늄. P1 카테고리 광상의 예상 자원은 4800톤의 우라늄입니다. B+C1 범주의 Olovskoe 광상 매장량은 1,461만 톤의 광석과 11,898톤의 우라늄입니다.

Chita 지역(Transbaikalia)에 위치한 Streltsovskoye 광석 필드에는 광산 및 채석장 채굴에 적합한 12개 이상의 우라늄(및 몰리브덴) 광상이 포함되어 있습니다. 이 중 가장 큰 Streltsovskoye와 Tulendevskoye는 각각 60,000톤과 35,000톤의 매장량을 가지고 있습니다. 현재 러시아 우라늄 생산량(2005년)의 93%를 차지하는 2개 광산을 활용한 5개 광상에서 채광법으로 채광이 이뤄지고 있다. 따라서 Krasnokamensk시 (Chita에서 남동쪽으로 460km)에서 멀지 않은 곳에 러시아 우라늄의 93 %가 채굴됩니다. 채광은 "Priargunsky Industrial Mining and Chemical Association"(PIMCU)의 광산 방식(이전에 채석장 방식도 사용됨)으로 수행됩니다.

나머지 러시아 우라늄은 Kurgan 지역과 Buryatia에 각각 위치한 CJSC Dalur와 JSC Khiagda의 현장 침출 방식을 사용하여 채굴됩니다. 생성된 우라늄 정광과 우라늄 함유 광석은 체페츠크 기계 공장에서 처리됩니다.

Trans-Urals - 총 매장량이 약 17,000톤인 Dolmatovskoye, Dobrovolskoye 및 Khokhlovskoye의 3개 광상이 포함된 지역 광석의 우라늄 함량은 0.06%입니다. 모든 퇴적물은 깊이가 350~560m이고 지질 공학 매개변수가 평균인 고골짜기에 집중되어 있습니다. 채광은 CJSC Dalur(Kurgan 지역)에서 연간 1000t의 생산성으로 수행되며 추출 방법은 시추공 현장 침출입니다.

Buryatia의 Khiagdinsky 우라늄 광상에서는 우라늄의 지하 우물 침출이 사용됩니다. 채굴은 JSC Khiagda에서 수행합니다. 생산량은 연간 1.5 천 톤의 우라늄 정광입니다. 매장량의 예상 매장량은 100,000 톤, 탐사 매장량은 40,000 톤으로 추정됩니다 (광산의 예상 수명은 50 년입니다). 농축 광석 1 입방 미터의 우라늄 함량은 100mg에 이릅니다. 농축 광석 1kg의 가격은 $20입니다. 이것은 Chita 지역의 Krasnokamensk시에있는 러시아의 주요 우라늄 광산보다 2 배 낮습니다.

Yakutia의 Elkon 지역에 있는 우라늄 매장량의 총 매장량은 346,000톤으로 세계에서 가장 큰 매장량 중 하나입니다. 양적으로 이것은 국가의 모든 매장량을 초과하지만 광석의 일반적인 품질로 인해 높은 가격의 우라늄에서만 수익을 올릴 수 있습니다. 이러한 매장지 개발을 위한 프로젝트는 시부터 준비되어 왔다. 2020년 광산의 예상 생산성은 연간 15,000톤의 우라늄입니다.

알려진 우라늄 원료의 가장 큰 잠재적 공급원인 Aldan 광상은 채광을 통해서만 개발하기에 적합합니다. 지질 학자에 따르면 Vitim 우라늄 광석 지역의 개발이 더 유망합니다.
Vitimsky 지역(시베리아)은 스칸듐, 희토류 원소 및 란타나이드와 함께 광석에서 0.054%의 우라늄 농도로 60,000톤의 매장량을 탐사했습니다.). Vitim 광석 지구 - 5개의 광상을 포함하며 총 매장량은 75,000톤으로 추정되며 가장 큰 광상은 Khiagda 및 Tetrakh입니다. 두 물체 모두 지하 침출에 적합한 고지대에 국한되어 있으며, 그 특징은 두꺼운 (100-150m) 현무암 덮개 아래 영구 동토층에 위치한다는 것입니다. 러시아에서는 매장지 개발이 가장 어려운 지역이기 때문에 이곳의 생산량은 연간 100톤입니다. 이 개체의 우라늄 비용 범주는 34-52 달러입니다.

서부 시베리아 지역(20만 톤의 우라늄 매장량이 있는 Malinovskoye 광상). 서시베리아 지역 - IW 방식에 적합한 8개의 소규모 광상이 포함되어 있으며 역시 고생대 계곡에 국한되어 있으며 총 매장량은 약 10,000톤입니다. . 광상 면적은 Vitim보다 개발이 다소 쉽지만 2010년까지 실제 생산량은 연간 100~150톤이 될 것이다. 이 개체의 우라늄 비용 범주는 13-20 달러입니다. 파운드당 미국 U3O8. 오호츠크 해 연안 지대에 위치한 극동 광석 매장 지역은 아직 충분히 탐사되지 않았습니다.

유망한 지역으로는 우라늄, 금, 백금을 함유한 바나듐 광석 매장량이 발견된 오네가 지역(카렐리야)이 있습니다. Nevskgeologia는 해당 지역의 우라늄 광상(Middle Padma) 탐사를 수행했습니다. 라도가 호수 Salmi 마을 근처 (Medvezhyegorsk 지구). 이곳의 우라늄 광석 매장량은 40,000톤에 이를 수 있습니다. 주로 이러한 유형의 광석을 처리하는 기술이 부족하기 때문에 광상이 개발되지 않습니다. 2005년까지 러시아에서 필요한 우라늄의 기존 부족량은 연간 5,000톤에 달했으며 지속적으로 증가하고 있습니다. 전력 생산에서 원자력의 비중을 25-30%로 늘리기 위해 러시아에 새로운 원자력 발전소를 적극적으로 건설하기로 결정한 원자력 개혁이 시작되면서 상황은 더욱 악화되었습니다. 2004년에는 9,900톤의 수요로 32,000톤의 우라늄을 생산했습니다.

연료 위기의 위협을 깨달은 Rosatom은 2006년에 JSC Uranium Mining Company, UGRK를 설립했습니다. 60년으로 연장), 건설 중인 러시아 원자력 발전소, 러시아가 해외에서 건설 및 건설 중인 원자력 발전소(2006년에는 세계 원자력 발전소의 1/6이 러시아 연료로 운영됨). 새로운 회사 Minatom이 관리하는 두 구조인 TVEL Corporation과 Techsnabexport OJSC에서 생성했습니다. UGRK는 2020년까지 우라늄 생산량을 28,630톤으로 늘릴 것으로 예상하고 있습니다. 동시에 러시아 자체의 생산량은 18,000 톤에 달할 것입니다. Priargunsky 광업 및 화학 협회-5,000 톤, JSC Khiagda-2,000 톤, CJSC Dalur-1,000 톤, Yakutia의 Elkonskoye 매장지- 5,000톤, Chita 지역과 Buryatia의 여러 신규 매장지에서 2,000톤. 또 다른 3,000톤은 새로운 기업에서 채굴될 예정이며 지금까지 예측된 우라늄 매장량만 알려져 있습니다. 또한 회사는 2020년까지 카자흐스탄에 이미 설립된 두 개의 합작 투자 회사에서 약 5,000톤의 우라늄을 생산할 것으로 예상하고 있습니다. 우크라이나와 몽골에서 우라늄 채굴을 위한 합작 투자를 만드는 가능성도 논의되고 있습니다. 그것은 관하여우크라이나 필드 Novokonstantinovskoye와 몽골 필드 Erdes에 대해. 이 회사는 또한 북부 카자흐스탄에서 Semizbay 및 Kasachinnoye 매장지에서 우라늄 채굴을 위한 두 개의 합작 투자 회사를 추가로 설립할 예정입니다. 해외 합작 회사에서 채굴한 우라늄은 예를 들어 러시아 분리 시설에서 농축한 후 생성됩니다. 국제 센터 Angarsk의 농축을 위해-수출을 위해 가십시오.

천왕성 - 화학 원소원자 번호 92의 악티나이드 계열. 가장 중요한 핵연료입니다. 에 집중 지각약 2ppm입니다. 중요한 우라늄 광물에는 산화 우라늄(U 3 O 8), 우라니나이트(UO 2), 카르노타이트(우라닐 바나듐산 칼륨), 오테나이트(우라닐 인산 칼륨), 토버나이트(수화 구리 및 인산 우라닐)가 포함됩니다. 이들과 다른 우라늄 광석은 핵연료의 원천이며 알려진 모든 회수 가능한 화석 연료 퇴적물보다 몇 배 더 많은 에너지를 함유하고 있습니다. 1kg의 우라늄 92U는 300만kg의 석탄과 같은 에너지를 제공합니다.

발견 역사

화학 원소 우라늄은 조밀하고 단단한 은백색 금속입니다. 연성이 있고 가단성이 있으며 연마할 수 있습니다. 금속은 공기 중에서 산화되어 부수면 발화합니다. 상대적으로 열악한 전기 전도체. 전자식우라늄 - 7s2 6d1 5f3.

이 원소는 1789년 독일 화학자 Martin Heinrich Klaproth에 의해 발견되었고 새로 발견된 행성인 천왕성의 이름을 따서 명명되었지만 금속 자체는 1841년 프랑스 화학자 Eugène-Melchior Peligot에 의해 사염화우라늄(UCl 4 )에서 환원되어 분리되었습니다. 칼륨.

방사능

1869년 러시아 화학자 드미트리 멘델레예프가 주기율표를 만들면서 알려진 가장 무거운 원소인 우라늄에 주목했고, 1940년 넵투늄이 발견될 때까지 우라늄은 남아 있었습니다. 1896년 프랑스 물리학자 앙리 베크렐은 우라늄에서 방사능 현상을 발견했습니다. . 이 속성은 나중에 다른 많은 물질에서 발견되었습니다. 모든 동위 원소의 방사성 우라늄은 238U(99.27%, 반감기 - 4,510,000,000년), 235U(0.72%, 반감기 - 713,000,000년) 및 234U(0.006%, 반감기 - 247,000년). 이를 통해 예를 들어 연구를 위해 암석과 광물의 나이를 결정할 수 있습니다. 지질학적 과정그리고 지구의 나이. 이를 위해 그들은 우라늄의 방사성 붕괴의 최종 생성물인 납의 양을 측정합니다. 이 경우 238U가 초기 요소이고 234U가 곱 중 하나입니다. 235 U는 악티늄 붕괴 계열을 발생시킵니다.

연쇄 반응 열기

화학 원소인 우라늄은 1938년 말 독일의 화학자 오토 한과 프리츠 슈트라스만이 느린 중성자로 충격을 가했을 때 우라늄에서 핵분열이 일어나는 것을 발견한 이후 광범위한 관심과 집중 연구의 대상이 되었습니다. 1939년 초, 이탈리아 출신의 미국 물리학자 Enrico Fermi는 원자 핵분열 생성물 중에 연쇄 반응을 일으킬 수 있는 기본 입자가 있을 수 있다고 제안했습니다. 1939년 미국 물리학자 레오 실라르드와 헤르베르트 앤더슨, 프랑스 화학자 프레데릭 졸리오퀴리와 동료들이 이 예측을 확인했습니다. 후속 연구에 따르면 원자가 분열하는 동안 평균적으로 2.5개의 중성자가 방출됩니다. 이러한 발견은 최초의 자체 유지 핵 연쇄 반응(1942년 2월 12일), 최초의 원자 폭탄(1945년 7월 16일), 군사 작전에서의 최초 사용(1945년 8월 6일), 최초의 핵 잠수함으로 이어졌습니다. (1955) 및 최초의 본격적인 원자력 발전소 (1957).

산화 상태

강한 전기 양성 금속 인 화학 원소 우라늄은 물과 반응합니다. 산에는 녹지만 알칼리에는 녹지 않습니다. 중요한 산화 상태는 +4(UO 2 산화물, UCl 4 와 같은 테트라할로겐화물 및 녹색 물 이온 U 4+에서와 같이) 및 +6(UO 3 산화물, UF 6 헥사플루오라이드 및 UO 2 2+ 우라닐 이온에서와 같이)입니다. . 수용액에서 우라늄은 선형 구조 [O = U = O] 2+ 를 갖는 우라닐 이온의 조성에서 가장 안정적입니다. 요소에는 +3 및 +5 상태도 있지만 불안정합니다. Red U 3+는 산소가 포함되지 않은 물에서 천천히 산화됩니다. UO 2 + 이온의 색상은 매우 희석된 용액에서도 불균형화(UO 2 + 가 동시에 U 4+ 로 환원되고 UO 2 2+ 로 산화됨)되기 때문에 알 수 없습니다.

핵연료

느린 중성자에 노출되면 상대적으로 희귀한 동위원소 235U에서 우라늄 원자의 핵분열이 일어난다. 이것은 유일한 천연 핵분열성 물질이며 동위원소 238U와 분리되어야 한다. -238은 느린 중성자의 작용에 의해 분할되는 합성 원소 플루토늄으로 변합니다. 따라서 천연 우라늄은 희소한 235U에 의해 핵분열이 지원되고 238U의 핵변환과 동시에 플루토늄이 생성되는 전환로 및 증식로에 사용될 수 있습니다. 핵분열성 233 U는 자연계에 널리 퍼져 있는 토륨-232 동위원소로부터 합성하여 핵연료로 사용할 수 있습니다. 우라늄은 합성 초우라늄 원소를 얻는 주요 재료로도 중요합니다.

우라늄의 다른 용도

화학 원소의 화합물은 이전에 세라믹 염료로 사용되었습니다. Hexafluoride(UF 6)는 25 °C에서 비정상적으로 높은 증기압(0.15 atm = 15,300 Pa)을 가진 고체입니다. UF 6는 화학적으로 매우 반응성이 높지만 증기 상태에서 부식성이 있음에도 불구하고 UF 6은 농축 우라늄을 얻기 위해 가스 확산 및 가스 원심 분리 방법에 널리 사용됩니다.

유기 금속 화합물은 금속-탄소 결합이 금속을 유기 그룹에 연결하는 흥미롭고 중요한 화합물 그룹입니다. 우라노센은 우라늄 원자가 C 8 H 8 시클로옥타테트라엔에 결합된 유기 고리의 두 층 사이에 삽입된 유기우라늄 화합물 U(C 8 H 8) 2입니다. 1968년의 발견은 유기 금속 화학의 새로운 분야를 열었습니다.

열화 천연 우라늄은 갑옷 관통 발사체 및 탱크 갑옷에서 방사선 보호, 밸러스트 수단으로 사용됩니다.

재활용

화학 원소는 밀도가 매우 높지만(19.1g/cm 3) 비교적 약한 불연성 물질입니다. 실제로 우라늄의 금속성 특성은 은과 다른 진정한 금속 및 비금속 사이에 위치하는 것처럼 보이므로 구조 재료로 사용되지 않습니다. 우라늄의 주요 가치는 동위 원소의 방사성 특성과 핵분열 능력에 있습니다. 자연에서 금속의 거의 전부(99.27%)는 238U로 구성됩니다. 나머지는 235U(0.72%)와 234U(0.006%)입니다. 이러한 천연 동위원소 중 235U만이 중성자 조사에 의해 직접 핵분열됩니다. 그러나 238U가 흡수되면 239U가 되고 이는 결국 핵에너지와 핵무기에 매우 중요한 핵분열성 물질인 239Pu로 붕괴된다. 또 다른 핵분열성 동위원소인 233 U는 232 Th로 중성자를 조사하여 생성할 수 있습니다.

결정 형태

우라늄의 특성상 정상적인 조건에서도 산소 및 질소와 반응합니다. 고온에서는 광범위한 합금 금속과 반응하여 금속간 화합물을 형성합니다. 다른 금속과의 고용체 형성은 원소의 원자에 의해 형성된 특수한 결정 구조로 인해 드물다. 실온과 녹는점 1132 °C 사이에서 우라늄 금속은 알파(α), 베타(β) 및 감마(γ)로 알려진 3가지 결정 형태로 존재합니다. α-에서 β-상태로의 변환은 668 °C에서, β에서 γ로의 변환은 775 °C에서 발생합니다. γ-우라늄은 체심 입방체 결정 구조를 가지고 있는 반면 β는 정방정 결정 구조를 가지고 있습니다. α상은 매우 대칭적인 사방 정계 구조의 원자 층으로 구성됩니다. 이 이방성 왜곡 구조는 합금 금속 원자가 우라늄 원자를 대체하거나 결정 격자에서 원자 사이의 공간을 차지하는 것을 방지합니다. 몰리브덴과 니오븀만이 고용체를 형성한다는 것이 밝혀졌습니다.

광석

지각에는 약 2ppm의 우라늄이 포함되어 있으며 이는 자연계에 널리 분포되어 있음을 나타냅니다. 바다에는 4.5 x 109톤의 이 화학 원소가 포함되어 있는 것으로 추정됩니다. 우라늄은 150가지가 넘는 다양한 광물의 중요한 구성 요소이며 다른 50가지의 부수적인 구성 요소입니다. 화성 열수 광맥과 페그마타이트에서 발견되는 주요 광물에는 우라니나이트와 다양한 피치블렌드가 포함됩니다. 이 광석에서 원소는 산화로 인해 UO 2에서 UO 2.67까지 변할 수 있는 이산화물 형태로 발생합니다. 우라늄 광산에서 생산되는 기타 경제적으로 중요한 제품으로는 오투나이트(수화 우라닐 인산 칼슘), 토버나이트(수화 우라닐 인산 구리), 코피나이트(검은색 수화 규산 우라늄) 및 카르노타이트(수화 우라닐 바나듐산 칼륨)가 있습니다.

알려진 저비용 우라늄 매장량의 90% 이상이 호주, 카자흐스탄, 캐나다, 러시아, 남아프리카, 니제르, 나미비아, 브라질, 중국, 몽골, 우즈베키스탄. 캐나다 온타리오 주 휴런 호수 북쪽에 위치한 엘리엇 호수의 역암층과 남아프리카 위트워터스랜드 금광에서 대규모 퇴적물이 발견됩니다. 콜로라도 고원과 미국 서부 와이오밍 분지의 모래 지층에도 상당한 양의 우라늄이 매장되어 있습니다.

채광

우라늄 광석은 표면 근처와 깊은(300-1200m) 퇴적물 모두에서 발견됩니다. 지하에서는 이음새 두께가 30m에 이르며, 다른 금속 광석의 경우와 마찬가지로 지표면에서의 우라늄 채광은 대형 토공장비로 이루어지며, 깊은 퇴적물의 개발은 수직 및 경사의 전통적인 방법으로 진행된다. 광산. 2013년 세계 우라늄 정광 생산량은 7만 톤에 달했으며, 가장 생산적인 우라늄 광산은 카자흐스탄(총 생산량의 32%), 캐나다, 호주, 니제르, 나미비아, 우즈베키스탄, 러시아에 있습니다.

우라늄 광석은 일반적으로 소량의 우라늄 함유 광물만을 함유하고 있으며 직접 고온 야금법으로 제련할 수 없습니다. 대신, 우라늄을 추출하고 정제하기 위해 습식 제련 절차를 사용해야 합니다. 농도를 높이면 처리 회로의 부하가 크게 줄어들지만 중력, 부양, 정전 및 수동 선별과 같이 광물 처리에 일반적으로 사용되는 기존의 선광 방법은 적용할 수 없습니다. 몇 가지 예외를 제외하고 이러한 방법은 상당한 우라늄 손실을 초래합니다.

타고 있는

우라늄 광석의 습식 야금 처리는 종종 고온 소성 단계가 선행됩니다. 소성은 점토를 탈수시키고, 탄소질 물질을 제거하고, 황 화합물을 무해한 황산염으로 산화시키고, 후속 처리를 방해할 수 있는 다른 환원제를 산화시킵니다.

침출

우라늄은 산성 및 알칼리성 수용액으로 구운 광석에서 추출됩니다. 모든 침출 시스템이 성공적으로 작동하려면 화학 원소가 초기에 보다 안정적인 6가 형태로 존재하거나 처리 중에 이 상태로 산화되어야 합니다.

산성 침출은 일반적으로 광석과 lixiviant의 혼합물을 온도에서 4-48 시간 동안 교반하여 수행됩니다. 환경. 특별한 경우를 제외하고는 황산을 사용한다. pH 1.5에서 최종 주류를 얻기에 충분한 양으로 제공됩니다. 황산 침출 방식은 일반적으로 이산화망간 또는 염소산염을 사용하여 4가 U 4+를 6가 우라닐(UO 2 2+)로 산화시킵니다. 일반적으로 톤당 약 5kg의 이산화망간 또는 1.5kg의 염소산나트륨이 U 4+의 산화에 충분합니다. 어쨌든 산화된 우라늄은 황산과 반응하여 4-우라닐 설페이트 착물 음이온을 형성합니다.

방해석이나 백운석과 같은 상당한 양의 염기성 광물을 포함하는 광석은 0.5-1 몰 탄산나트륨 용액으로 침출됩니다. 다양한 시약이 연구되고 테스트되었지만 우라늄의 주요 산화제는 산소입니다. 광석은 일반적으로 특정 화학 조성에 따라 일정 시간 동안 대기압과 75-80°C의 온도에서 공기 중에 침출됩니다. 알칼리는 우라늄과 반응하여 쉽게 용해되는 착이온 4-를 형성합니다.

추가 처리 전에 산 또는 탄산염 침출로 인한 용액을 정화해야 합니다. 점토 및 기타 광석 슬러리의 대규모 분리는 폴리아크릴아미드, 구아검 및 동물성 접착제를 포함한 효과적인 응집제를 사용하여 이루어집니다.

추출

복합 이온 4- 및 4-는 이온 교환 수지의 각각의 침출 용액에서 흡수될 수 있습니다. 흡착 및 용출 동역학, 입자 크기, 안정성 및 수압 특성을 특징으로 하는 이 특수 수지는 고정 및 이동층, 바스켓 유형 및 연속 슬러리 이온 교환 수지 방법과 같은 다양한 처리 기술에 사용할 수 있습니다. 일반적으로 염화나트륨과 암모니아 또는 질산염 용액은 흡착된 우라늄을 용출하는 데 사용됩니다.

우라늄은 용매 추출을 통해 산성 광석액에서 분리할 수 있습니다. 산업계에서는 알킬 인산과 2차 및 3차 알킬아민이 사용됩니다. 일반적으로 1g/l 이상의 우라늄을 함유하는 산성 여과액의 경우 이온 교환 방법보다 용매 추출이 선호됩니다. 그러나 이 방법은 탄산염 침출에는 적용할 수 없습니다.

그런 다음 우라늄은 질산에 용해되어 우라닐 질산염을 형성하고 추출, 결정화 및 소성되어 UO 3 삼산화물을 형성함으로써 정제됩니다. 환원된 UO2 이산화물은 불화수소와 반응하여 1300 °C의 온도에서 금속 우라늄이 마그네슘 또는 칼슘에 의해 환원되는 사불화 UF4를 형성합니다.

4불화물은 350°C에서 플루오르화되어 UF 6 6불화물을 형성할 수 있으며, 이는 가스 확산, 가스 원심 분리 또는 액체 열 확산에 의해 농축 우라늄-235를 분리하는 데 사용됩니다.

화학 원소인 우라늄은 1789년에 발견되었으며, 그 방사능 특성은 XIX 후반세기. 지난 세기에 우라늄은 핵무기를 만드는 데만 사용되었습니다. 그리고 요즘에는 많은 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 예를 들어 착색을 위해 유리에 소량 첨가됩니다. 그러나 대부분 전기 에너지를 생성하는 데 사용됩니다.

지구상에서 가장 무서운

우라늄 광석의 특성

우라늄 광석은 상당한 농도의 금속을 포함하는 천연 구조물입니다. 종종 폴로늄 및 라듐과 같은 다른 방사성 원소가 우라늄과 함께 광석에서 발견됩니다.

거친 입자 - 직경이 25mm 이상;
중간 크기 - 3 ~ 25mm;
세밀한 - 0.1 ~ 3mm;
세밀한 - 0.015에서 0.1mm까지;
분산 - 0.015mm 미만.

곡물의 크기에 따라 농축이 수행되는 방법이 결정됩니다.

우라늄 광석은 불순물 함량에 따라 분류됩니다.

우라늄-몰리브덴;
우라늄-코발트-니켈-비스무트;
우라늄-바나듐;
모노어.

화학 성분에 따라 광석이 구별됩니다.

규산염;
탄산염;
황화물;
산화철;
가성비올.

화학 성분은 암석이 처리되는 방식을 결정합니다. 예를 들어:

우라늄은 소다 용액에 의해 탄산염 광석에서 분리됩니다.
규산염에서 - 산;
산화철에서 - 용광로 제련에 의해.

광석은 우라늄 함량에 따라 분류됩니다.

매우 풍부함 - 1% 이상의 금속을 포함합니다.
풍부한 - 1 ~ 0.5%;
중간 - 0.5 내지 0.25%;
보통 - 0.25 ~ 0.1%;
나쁨 - 0.1% 미만.

0.01~0.015% 범위의 우라늄을 함유한 암석에서 금속이 부산물로 추출됩니다.

러시아의 우라늄 매장지

Zherlovoye - Chita 지역에 위치한 매장량은 4137,000톤으로 추정되며, 금속 함량 측면에서 몰리브덴 - 우라늄 0.082% 및 몰리브덴 0.227%입니다. 순수한 우라늄은 3485톤에 불과합니다.
Argunskoye - 치타 지역에 위치. 범주 C1 광석 매장량은 13,025천 톤이며 이 중 우라늄은 27,957톤이고 범주 C2는 7,990천 톤이며 이 중 순수 우라늄은 9,481톤입니다. 이것은 가장 큰 보증금입니다. 전체 러시아 생산량의 93%를 제공합니다.
Istochnoye, Dybrynskoye, Kolichkanskoye, Koretkondinskoye는 Buryatia 공화국에 위치한 예금입니다. 이 구역의 탐사 매장량은 약 1777만 톤이고 예상 자원량은 1222만 톤이다.
Khiagdinskoye는 Buryatia에 있습니다. 우라늄 광석 매장량 - 11.3 천 톤.

전문가에 따르면 러시아에서 가장 유망한 매장지는 현재 개발 단계에 있습니다.

Elkonskoye - 예측에 따르면 Yakutia에 위치한 346,000 톤의 광석이 있습니다.
Malinovskoe - 서부 시베리아에서;
Vitim과 Aldan - 동부 시베리아;
극동 - 오호츠크 해 연안에 위치;
Onega 및 Ladoga 호수 근처의 Karelia에서.

러시아의 총 우라늄 매장량은 80만 톤으로 추산된다.

우라늄 광석 채굴 방법

러시아의 우라늄 광상은 두 가지 방식으로 개발됩니다.

열려 있는;
지하철.

우라늄 채굴 열린 길유용한 암석의 층이 지하에 얕은 경우에 수행됩니다.

광석 추출을 위해 기계가 사용됩니다.

불도저 - 바위를 열기 위해;
버킷 로더;
운송용 덤프 트럭.

러시아 노천 채굴의 필수 조건은 후속 폐쇄입니다. 레이어를 덮음으로써 수행되며 매립은 복원 된 표면에서 수행됩니다.

개방형 방식이 더 안전하고 저렴합니다. 그러한 개발에서 방사선 수준은 훨씬 낮다고 믿어집니다. 그러나 광석의 품질도 낮습니다.

우라늄 광석 채광 장비 고급 광석은 지하에서 채굴됩니다. 그것은 광산이나 갤러리의 장비로 구성됩니다. 오늘날 기술 능력은 심층 생산을 제한하지 않지만 2km를 초과하면 생산이 수익성이 없습니다.

지하 채굴의 가장 큰 문제는 방사성 가스인 라돈의 방출입니다. 빠르게 확산되어 광산 대기에 고농도를 생성할 수 있습니다. 하나의 라돈 원자는 5일 동안 산다. 광산 설계의 주요 임무는 효과적인 환기 시스템을 제공하는 것입니다. 가스 원자가 축적되지 않고 표면으로 올라갑니다. 종종 환기 시스템과 파이프는 광산에 산소를 공급하는 것이 아니라 라돈을 제거하는 데 사용됩니다. 공기는 인위적으로 공급됩니다. 러시아의 PIMCU 광산은 분당 1410m3의 공기를 소비합니다. 환기 장치는 광산이 작동하지 않는 경우에도 계속 작동합니다.

지하 침출 방법은 현대 진보 기술입니다. 그것의 사용은 지역의 생태계에 최소한의 손상을 초래합니다. 방법의 본질은 다음과 같습니다.

우물이 뚫리고 있습니다.
알칼리성 조성물이 펌핑됩니다.
우라늄 암석과 상호 작용한 후 금속이 침출됩니다.
우라늄 함유 화학 성분이 표면으로 펌핑됩니다.

상당한 이점에도 불구하고 이 방법은 사암과 지하수 수준 아래에서만 사용할 수 있습니다.

세계의 상황

오늘날 우라늄 채굴은 세계 28개국에서만 이루어지고 있습니다. 동시에 매장량의 90%는 생산량 면에서 선두를 달리고 있는 10개국에 있습니다.

호주

기본 지표:

확인 매장량 - 661,000톤(전 세계 매장량의 31.18%);
예금 - 19 큰. 가장 유명한:
- 올림픽 댐 - 연간 3,000톤이 채굴됩니다.
- Beaverley - 연간 천 톤;
- 허네문 - 900톤.
생산 비용 - 킬로그램당 $40;
주요 광산 회사:
- 팔라딘 에너지;
- 리오 틴토;
- BHP 빌리턴.

카자흐스탄 생산 부문 2위

기본적인 정보:

확인 매장량 - 629,000톤(전 세계 매장량의 11.81%);
예금 - 16 대형. 가장 유명한:
- 코르산;
- 이르콜;
- Budenovskoye;
- 서부 민쿠두크;
- 남인카이;
생산 비용 - kg당 $40;
생산량 - 연간 22574톤;
광산 회사는 Kazatomprom(전 세계 생산량의 15.77%를 생산)입니다.

러시아 3위

지표:

4위 - 캐나다

지표:

확인 매장량 – 468,000톤(전 세계 매장량의 8.80%);

예금 - 18 큰. 가장 유명한:
1. 맥아더 강;
2. 워터베리;
생산 비용 - 킬로그램당 $34;
생산량 - 연간 9332톤;
광산 회사 - Cameco(연간 9144톤의 우라늄 생산).

5위 - 니제르

확인 매장량 - 421,000톤(전 세계 매장량의 7.9%)
출생지:
- 이무라렌;
- 아릿;
- 마두엘라;
- 아젤라이트;
생산 비용 - 킬로그램당 $35;
생산량 - 연간 4,528톤.

우라늄 매장량 측면에서 두 번째 5개국은 다음과 같습니다.

남아프리카 - 297,000톤;
브라질 - 276,000톤
나미비아 - 261,000톤;
미국 - 207,000톤;
중국 - 166,000톤.

전문가들에 따르면 2025년까지 전 세계적으로 원자력 발전소의 수가 증가할 것입니다. 이러한 성장은 우라늄에 대한 수요를 증가시켜 44%(80-100,000톤) 증가할 것입니다. 따라서 2차 우라늄 공급원을 사용하는 세계적인 경향이 있습니다.

금;
인산염;
구리;
갈탄 함유 암석.

비디오: 우라늄 채굴 방법

러시아 우라늄 광산 자산을 통합하는 Rosatom State Corporation의 광업 사업부의 관리 회사입니다. 2017년 말 홀딩 자체의 광물 자원 기반은 523.9천 톤(세계 최대 우라늄 광산 회사 중 2위)입니다.

회사에 집중된 고유한 역량을 통해 지질 탐사에서 천연 우라늄 추출 및 처리에 이르기까지 산업 작업의 전체 범위를 수행할 수 있습니다. 이것은 러시아 우라늄 채굴 자산이 탐사(Elkon 프로젝트)에서 광상에 대한 집중적인 산업 개발에 이르기까지 수명 주기의 여러 단계에 있기 때문에 중요합니다. 가장 큰 기업 ARMZ Uranium Holding Co.의 제어 루프의 일부인 는 1968년에 설립된 Priargunsky Industrial Mining and Chemical Association(PIMCU, Zabaikalsky Krai)입니다. 그것은 수십 년 동안 지하에서 채굴되었습니다.

Buryatia 공화국의 JSC Khiagda와 Kurgan 지역의 JSC Dalur는 보다 환경 친화적인 시추공 현장 침출(SIL) 방법을 사용하여 우라늄을 채굴합니다.

FLT를 사용하여 하층토에서 광석을 추출하고 분쇄하고 습식 야금 처리로 구성된 전통적인 채광 방법과 달리 우라늄 광석은 제자리에 남아 있습니다. 유정 시스템을 통해 침출제가 광석 침전물을 통해 펌핑된 다음 우라늄 함유 용액을 표면으로 펌핑하여 순차적으로 처리하여 최종 제품인 노란색 케이크 또는 산화 우라늄을 얻습니다. SST 동안 토양 피복이 거의 교란되지 않고 폐석 투기장 및 폐기물이 형성되지 않으며 채광 후 광석을 포함하는 대수층의 상태가 초기 상태로 복원됩니다. 이 기술은 노천 채굴이나 우라늄 채굴 방법보다 훨씬 경제적이고 환경적으로 바람직합니다.

JSC Khiagda는 지주의 가장 유망한 자산으로 추정됩니다. 가까운 장래에 생산 기지를 확장하면 연간 1000톤의 우라늄 설계 용량에 도달할 수 있습니다.

JSC Atomredmetzoloto의 다른 자회사로는 러시아와 해외에서 천연 자원 탐사를 수행하는 JSC RUSBURMASH의 서비스 센터와 턴키 산업 시설의 설계 및 건설을 전문으로 하는 JSC VNIPIprotekhnologii의 엔지니어링 센터가 있습니다.

우라늄 채굴 외에도 ARMZ Uranium Holding Co.는 희토류 및 귀금속 추출과 관련된 여러 프로젝트를 구현합니다. 주요 프로젝트 중 하나는 군도의 Pavlovskoye 납-아연 은 함유 광상 개발입니다. 새로운 지구, 광물 자원 기반을 통해 러시아에서 가장 큰 가공 기업 중 하나를 조직할 수 있습니다. 이 활동의 기초는 다양한 기후 조건에서 퇴적물 개발에 대한 다년간의 경험입니다. JSC Dalur는 정광(연간 최대 10톤) 및 희토류 금속 정광(연간 최대 450톤)의 관련 생산을 조직할 계획입니다. PIMCU는 Urtuysky 노천광에서 석탄을 채굴합니다.

투자 및 활동 최적화 덕분에 ARMZ Uranium Holding Co.의 노동 생산성은 증가하고 생산 비용은 감소합니다. 첨단 기술의 도입도 결과 개선에 기여합니다. 특히 2015년 JSC Dalur는 시간당 제품 120kg의 설계 용량을 갖춘 노란색 케이크 건조 라인을 설치했습니다. 우라늄 화합물 현탁액의 수분 함량은 라인 도입으로 인해 30%에서 2%로 감소했습니다. 이는 물류 비용을 절감할 뿐만 아니라 고순도 우라늄 화합물을 얻기 위한 추가 가공의 편의성을 제공합니다.

Rosatom State Corporation의 외국 우라늄 광산 자산은 Uranium One 홀딩으로 통합됩니다. 그는 카자흐스탄, 미국, 탄자니아에서 다양한 국제 자산 포트폴리오를 보유하고 있습니다. Uranium One의 광물 자원 기반은 국제 보고 기준에 따라 2018년 말 기준 우라늄 216,000톤에 달했습니다(2017년과 비교하여 값은 변경되지 않음). 2018년 우라늄 생산량은 440만 톤에 달했다.

추출은 환경 친화적인 다운홀 현장 침출 기술을 사용하여 수행됩니다. Uranium One은 청정 에너지를 지지하고 환경 보호 분야에서 최고 수준을 유지하며 직원의 생명과 건강의 안전을 보장하고 회사가 운영되는 지역의 지역 사회 개발 프로그램에 적극적으로 참여합니다.