Видобуток урану у Росії. Уран елемент

Коли було відкрито радіоактивні елементи таблиці Менделєєва, людина згодом придумав їм застосування. Так сталося з ураном. Його використовували і для військових, і для мирних цілей. Уранова руда перероблялася, отриманий елемент застосовувався в лакофарбовій та скляній промисловості. Після того, як була виявлена ​​його радіоактивність, його стали використовувати в Наскільки чистим та екологічним є дане паливо? Про це сперечаються досі.

Природний уран

У природі урану у чистому вигляді немає - він є компонентом руди і мінералів. Основна уранова руда - це карнотит та настуран. Також значні поклади цього стратегічного виявлені в рідкісноземельних та торфії мінералах - ортиті, титаніті, цирконі, монациті, ксенотимі. Поклади урану можна виявити в породах з кислим середовищем та високими концентраціями кремнію. Його супутники - кальцит, галеніт, молібденіт та ін.

Світові родовища та запаси

На сьогоднішній день розвідано безліч родовищ у 20-кілометровому шарі земної поверхні. У всіх них міститься величезна кількість тонн урану. Ця кількість здатна забезпечити людство енергією на багато сотень років наперед. Країнами-лідерами, в яких уранова руда знаходиться в найбільшому обсязіє Австралія, Казахстан, Росія, Канада, ПАР, Україна, Узбекистан, США, Бразилія, Намібія.

Види урану

Радіоактивність зумовлює властивості хімічного елемента. Природний уран складають три його ізотопи. Два є родоначальниками радіоактивних рядів. Природні ізотопи урану використовують при створенні палива для ядерних реакцій та зброї. Також уран-238 є сировиною для отримання плутонію-239.

Ізотопи урану U234 є дочірніми нуклідами U238. Саме вони визнані найактивнішими та забезпечують сильну радіацію. Ізотоп U235 в 21 разів слабший, хоча його успішно застосовують для зазначених цілей - він має здатність підтримувати без додаткових каталізаторів.

Крім природних, існують і штучні ізотопи урану. Сьогодні таких відомо 23, найважливіші з них - U233. Його виділяє здатність активізуватися під впливом повільних нейтронів, тоді як для інших потрібні швидкі частки.

Класифікація руди

Хоча уран можна знайти практично скрізь - навіть у живих організмах - пласти, в яких він міститься, можуть бути різними за своїм типом. Від цього залежить і методи видобутку. Уранова руда класифікується за такими параметрами:

1. Умови освіти - ендогенні, екзогенні та метаморфогенні руди.
2. Характер уранової мінералізації - первинні, окислені та змішані руди урану.
3. Розмір агрегатів та зерен мінералів - крупнозернисті, середньозернисті, дрібнозернисті, тонкозернисті та дисперсні фракції руди.
4. Корисність домішок – молібденові, ванадієві, тощо.
5. Склад домішок – карбонатні, силікатні, сульфідні, залізоокисні, каустобіолітові.

Залежно від того, як класифікується уранова руда, є спосіб вилучення з неї хімічного елемента. Силікатна обробляється різними кислотами, карбонатні – содовими розчинами, каустобіолітові збагачують спалюванням, а залізоокисні плавлять у домні.

Як видобувають уранову руду

Як і в будь-якій гірничодобувній справі, існує певна технологія та способи вилучення урану з породи. Все залежить і від того, який саме ізотоп знаходиться в пласті літосфери. Видобуток уранової руди здійснюється трьома способами. Економічно обґрунтованим виділення елемента зі скельної породи є при вмісті його обсягом 0,05-0,5%. Існує шахтний, кар'єрний та вилуговуючий спосіб видобутку. Застосування кожного залежить від складу ізотопів і глибини залягання породи. Кар'єрний видобуток уранової руди можливий при неглибокому заляганні. Ризик опромінення мінімальний. Немає проблем з технікою – широко застосовуються бульдозери, навантажувачі, самоскиди.

Шахтний видобуток - складніший. Цей спосіб застосовується при заляганні елемента на глибині до 2 кілометрів та економічної рентабельності. Порода повинна містити високу концентрацію урану, щоб видобувати її було доцільно. У штольні забезпечують максимальну безпеку, це пов'язано з тим, як добувають уранову руду під землею. Робітники забезпечуються спецодягом, режим роботи – строго лімітований. Шахти обладнуються ліфтами, посиленою вентиляцією.

Вилужування - третій спосіб - найбільш чистий з екологічної точки зору та безпеки співробітників видобувного підприємства. Через систему свердловин закачується спеціальний хімічний розчин. Він розчиняється у пласті та насичується урановими сполуками. Потім розчин викачується та відправляється на обробні підприємства. Цей метод є більш прогресивним, він дозволяє зменшити економічні витрати, хоча для його застосування є цілий рядобмежень.

Родовища в Україні

Країна виявилася щасливою володаркою родовищ елемента, з якого виробляють. За прогнозами, уранові руди України містять до 235 тонн сировини. В даний час отримали підтвердження лише родовища, в яких міститься близько 65 тонн. Певного обсягу вже вироблено. Частину урану використано всередині країни, частину відправлено на експорт.

Основним родовищем вважається Кіровоградський урановорудний район. Вміст урану невеликий - від 0,05 до 0,1% на тонну породи, тому висока собівартість матеріалу. У результаті отриману сировину обмінюють у Росії готові твели для електростанцій.

Другим великим родовищем є Новокостянтинівське. Зміст урану у породі дозволило знизити собівартість проти Кіровоградським майже 2 разу. Однак із 90-х років розробки не проводяться, всі шахти затоплено. У зв'язку із загостренням політичних відносинз Росією Україна може залишитися без палива для

Російська уранова руда

З видобутку урану Російська Федераціязнаходиться на п'ятому місці серед інших країн світу. Найвідоміші і найпотужніші - це Хіагдинське, Кільканьське, Джерело, Кореткондинське, Намаруське, Добринське (республіка Бурятія), Аргунське, Жерлове В Читинської областівиробляється видобуток 93% від усього російського урану, що видобувається (в основному кар'єрним і шахтним способами).

Трохи по-іншому справи з родовищами в Бурятії та Кургані. Урановая руда у Росії у цих регіонах залягає в такий спосіб, що дозволяє добувати сировину шляхом вилуговування.

Загалом у Росії прогнозуються поклади 830 тонн урану, підтверджених запасів є близько 615 тонн. Це ще родовища в Якутії, Карелії та інших регіонах. Оскільки уран є стратегічною світовою сировиною, цифри можуть бути неточними, оскільки багато даних є засекреченими, доступ до них має лише певна категорія людей.

Розвідані російські запаси урану оцінюються у 615 тисяч тонн, а прогнозні ресурси – у 830 тисяч тонн (2005 р.). На жаль, багато з них перебувають у важкодоступних регіонах. Найбільшим серед є родовище Елькон Півдні Якутії, його запаси обчислюються 344 тис. т. Близько 150 тис. т - запаси іншого родовища, відомого під назвою Стрільцівське рудне поле Читинської області. 70 тис. т.
Станом на 1999 р. державним балансом запасів урану Росії враховано запаси 16 родовищ, з яких 15 зосереджено в одному районі - Стрільцівському в Забайкаллі (Читинська обл.) і придатні під гірський спосіб видобутку.

Відкритий (кар'єрний) метод у Росії нині не застосовується. Шахтний метод використовується на родовищах урану Читинської області. Ширше використовується технологія підземного вилуговування. Добуваються урановмісні руди і розчини переробляються з метою отримання уранових концентратів на місці. Отриманий продукт скеровуються для подальшої переробки на ВАТ «Чепецький механічний завод».

В Росії уранову руду видобувала корпорація «ТВЕЛ», що включає три дочірні підприємства: Приаргунське гірничо-хімічне об'єднання в місті Краснокаменську Читинської області (3 тис. т/г), ЗАТ «Далур» у Курганській області та ВАТ «Хіагда» в Бурятії ( потужність кожного 1 тис. Тонн урану на рік).

У Читинській області відкрито уранові родовища Аргунське, Жерлове та Березове. Запаси: категорія С2 - 3,05 млн т руди та 3481 т урану при середньому вмісті урану в руді 0,114 %, прогнозні ресурси урану Гірського родовища за категорією С1 становлять 394 тис. т руди та 1087 т урану, по С2 - 1,77 т руди та 4226 т урану. Прогнозні ресурси родовища категорії Р1 становлять 4800 т урану. Запаси Оловського родовища за категорією В+С1 становлять 14,61 млн т руди та 11 898 т урану.

Розташоване в Читинській області (Забайкалля) Стрільцівське рудне поле - включає більше десятка родовищ урану (і молібдену), придатних під шахтний і кар'єрний способи видобутку. З них найбільші – Стрільцівське та Тулендівське – мають запаси по 60 та 35 тис. тонн відповідно. В даний час видобуток ведеться шахтним способом на п'яти родовищах силами двох копалень, що забезпечує 93% виробництва російського урану (2005). Так неподалік міста Краснокаменськ (460 км на південний схід від Чити), видобувається 93 % російського урану. Видобуток здійснює шахтним способом (раніше використовувався і кар'єрний спосіб) «Пріаргунське виробниче гірничо-хімічне об'єднання» (ППГГО).

Решту урану Росії видобувають методом підземного вилуговування ЗАТ «Далур» і ВАТ «Хіагда», що у Курганській області та Бурятії відповідно. Отриманий урановий концентрат та урановмісні руди переробляються на Чепецькому механічному заводі.

Зауралля - район, що включає 3 родовища: Долматівське, Добровольське і Хохловське із загальними запасами близько 17 тис. т. Утримання урану в руді 0,06%. Усі родовища зосереджені в палеодолинах, з глибиною залягання 350-560 м-коду і досить середніми геотехнологічними показниками. Видобуток веде ЗАТ «Далур» (Курганська обл.) продуктивність 1000 т/р, метод видобутку - свердловинне підземне вилуговування.

На Хіагдинському урановому родовищі Бурятії застосовується підземне свердловинне вилуговування урану. Видобуток веде ВАТ «Хіагда». Обсяг видобутку становить 1,5 тис. тонн уранового концентрату на рік. Прогнозні запаси родовища оцінюються у 100 тис. тонн, розвідані запаси – у 40 тис. тонн (передбачуваний термін роботи копальні 50 років). Вміст урану в 1 куб м збагаченої руди досягає 100 мг. Собівартість 1 кг збагаченої руди коливається не більше 20 доларів. Це в 2 рази нижче, ніж на основному урановому руднику Росії в Краснокаменську Читинської області.

Загальні запаси родовищ урану в Ельконському районі Якутії становлять 346 тис. тонн, що відносить їх до одного з найбільших у світі. Кількісно це перевершує всі балансові запаси країни, але з-за рядового якості руд можуть стати рентабельними лише за високої ціні на уран. З року готується проект освоєння цих родовищ. Очікувана продуктивність рудника у 2020 р. – 15 тис. тонн урану на рік.

Найбільше з відомих потенційних джерел уранової сировини – Алданське родовище придатне для розробки лише гірським, шахтним способом. На думку геологів, більш перспективним є освоєння Вітімського урановорудного району.
Вітимський район (Сибір) з розвіданими запасами в 60 тис. т при концентрації урану 0,054% у руді з супутніми скандією, рідкісноземельними елементами та лантаноїдами;). Вітімський рудний район - включає 5 родовищ, загальні запаси яких оцінюються в 75 тис. т. Найбільш великими є: Хіагдинське і Тетрахське. Обидва об'єкти локалізовані в палеодолинах, придатні під спосіб підземного вилуговування, особливістю їх є розташування в зоні вічної мерзлоти під потужним (100-150 м) чохлом базальтів. Оскільки у Росії це найважчий район освоєння родовищ видобуток тут становить 100 т/р. Вартісна категорія урану із цих об'єктів 34-52 дол.

Західно-Сибірський район (Малинівське родовище із запасами 200 тис. т урану). Західно-сибірський район - включає 8 дрібних родовищ, придатних під спосіб ПВ, також локалізованих в палеодолинах, із загальними запасами близько 10 тис. т. Найбільш вивченим з них є родовище Малиновське, де зараз проводиться 2-х свердловинний досвід по ПВ урану . Район родовищ дещо легший для освоєння, ніж Вітімський, але до 2010 року реальний видобуток буде 100-150 т/р. Вартісна категорія урану із цих об'єктів 13-20 дол. США за фунт U3O8 Далекосхідний рудоносний район, розташований у прибережній зоні Охотського моря, поки що розвіданий недостатньо.

До перспективних регіонів належить Онезький район (Карелія), де виявлено запаси ванадієвої руди із вмістом урану, золота та платини. «Невськгеологія» проведено розвідку уранового родовища (Середня Падми) в районі Ладозького озерапоблизу села Салмі (Ведмежогорський район). Запаси уранової руди тут сягають 40 тис. тонн. Родовище не розробляється, головним чином через відсутність технології переробки цього типу руд. До 2005 дефіцит урану для власних потреб, що існує в Росії, склав 5 тис. тонн на рік і постійно зростання. Ситуація погіршилася з початком атомної реформи, коли було ухвалено рішення щодо активного будівництва в Росії нових АЕС з метою доведення частки атомної енергетики у виробництві електрики до 25-30%. У 2004 видобула 32000 т урану за потреби 9900 т. (решту забезпечували поставки зі складів - збіднення військового урану).

Усвідомлюючи загрозу паливної кризи, «Росатом» у 2006 заснував ВАТ «Уранова гірничорудна компанія», УДРК, покликану довгостроково і надійно забезпечити урановою сировиною старі російські АЕС (з урахуванням того, що тривалість їх роботи продовжено до 60 років), які будуються. також побудовані й АЕС, що будуються Росією за кордоном (у 2006 шоста частина АЕС у світі працювала на російському паливі). Нова компаніястворена двома підконтрольними Мінатому структурами: корпорацією ТВЕЛ та ВАТ «Техснабекспорт». УДРК розраховує довести обсяг до 2020 року видобуток урану до 28,63 тис. тонн. При цьому видобуток у самій Росії становитиме 18 тис. тонн: на Пріаргунському гірничохімічному об'єднанні 5 тис. тонн, на ВАТ «Хіагда» – 2 тис. тонн, ЗАТ «Далур» – 1 тис. тонн, на Ельконському родовищі в Якутії – 5 тис. · тонн, на ряді нових родовищ у Читинській області та в Бурятії – 2 тис. тонн. Ще 3 тис. тонн планується видобувати на нових підприємствах, якими поки що відомі лише прогнозні запаси урану. Окрім цього, компанія розраховує до 2020 року видобувати на двох уже створених СП у Казахстані близько 5 тис. тонн урану. Обговорюється також можливість створення СП з видобутку урану в Україні та Монголії. Мова йдепро українське родовище Новокостянтинівське та монгольське родовища Ердес. Компанія також розраховує на створення ще двох СП з видобутку урану у Північному Казахстані – на родовищах Семізбай та Касачинне. Уран, що видобувається спільними підприємствами за кордоном, - після збагачення на російських розділових виробництвах, наприклад у створеному Міжнародному центрізі збагачення в Ангарську - йти на експорт.

Уран - хімічний елементсімейства актиноїдів з атомним номером 92. Є найважливішим ядерним паливом. Його концентрація в земної корискладає близько 2 частин на мільйон. До важливих уранових мінералів відносяться окис урану (U 3 O 8), уранініт (UO 2), карнотит (ураніл-ванадат калію), отеніт (ураніл-фосфат калію) і торберніт (водний фосфат міді та ураніла). Ці та інші уранові руди є джерелами ядерного палива і містять у багато разів більше енергії, ніж усі відомі родовища викопного палива. 1 кг урану 92 U дає стільки енергії, скільки 3 млн кг вугілля.

Історія відкриття

Хімічний елемент уран – щільний, твердий метал сріблясто-білого кольору. Він пластичний, ковкий і піддається поліруванню. У повітрі метал окислюється та у подрібненому стані загоряється. Щодо погано проводить електрику. Електронна формулаурану - 7s2 6d1 5f3.

Хоча елемент був виявлений 1789 р. німецьким хіміком Мартіном Генріхом Клапротом, який назвав його на честь нещодавно відкритої планети Уран, сам метал був ізольований у 1841 р. французьким хіміком Еженом-Мельхіором Пеліго шляхом відновлення з тетрахлориду урану (UCl 4).

Радіоактивність

Створення періодичної системи російським хіміком Дмитром Менделєєвим 1869 року зосередило увагу на урані як на найважчому з відомих елементів, яким він залишався до відкриття нептунія 1940 р. 1896-го французький фізик Анрі Беккерель виявив у ньому явище радіоактивності. Цю властивість пізніше було знайдено у багатьох інших речовинах. Тепер відомо, що радіоактивний у всіх його ізотопах уран складається з суміші 238 U (99,27 %, період напіврозпаду – 4 510 000 000 років), 235 U (0,72 %, період напіврозпаду – 713 000 000 років) та 234 U (0,006%, період напіврозпаду – 247 000 років). Це дозволяє, наприклад, визначати вік гірських порід та мінералів для вивчення геологічних процесівта віку Землі. Для цього вимірюється кількість свинцю, який є кінцевим продуктом радіоактивного розпаду урану. При цьому 238 є вихідним елементом, а 234 U - один з продуктів. 235 U породжує ряд розпаду актинію.

Відкриття ланцюгової реакції

Хімічний елемент уран став предметом широкого інтересу та інтенсивного вивчення після того, як німецькі хіміки Отто Хан і Фріц Штрассман наприкінці 1938 р. за його бомбардування повільними нейтронами виявили в ньому ядерний поділ. На початку 1939 американський фізик італійського походження Енріко Фермі припустив, що серед продуктів розщеплення атома можуть бути елементарні частинки, здатні породити ланцюгову реакцію. У 1939 р. американські фізики Лео Сціллард та Герберт Андерсон, а також французький хімік Фредерік Жоліо-Кюрі та їхні колеги підтвердили це передбачення. Наступні дослідження показали, що в середньому при розподілі атома вивільняється 2,5 нейтрони. Ці відкриття призвели до першої ланцюгової ядерної реакції, що самопідтримується (02.12.1942), першої атомної бомби (16.07.1945), першого її використання в ході військових дій (06.08.1945), першого атомного підводного човна (1955) і першого повномасштабного атомного електростанції. 1957).

Стану окислення

Хімічний елемент урану, будучи сильним електропозитивним металом, реагує з водою. Він розчиняється у кислотах, але не в лугах. Важливими станами окислення є +4 (як в оксиді UO 2 , тетрагалогеніди, таких як UCl 4 і зеленому водному іоні U 4+) і +6 (як в оксиді UO 3 , гексафториді UF 6 і іоні уранила UO 2 2+). У водному розчині уран найбільш стійкий у складі іону уранілу, що має лінійну структуру [О = U = О] 2+ . Елемент також має стани +3 та +5, але вони нестійкі. Червоний U 3+ повільно окислюється у воді, що не містить кисню. Колір іона UO 2 + невідомий, оскільки він зазнає диспропорціонування (UO 2 + одночасно зводиться до U 4+ і окислюється до UO 2 2+) навіть у дуже розбавлених розчинах.

Ядерне паливо

При дії повільних нейтронів розподіл атома урану відбувається в відносно рідкому ізотопі 235 U. Це єдиний природний матеріал, що розщеплюється, і він повинен бути відділений від ізотопу 238 U. Разом з тим після поглинання і негативного бета-розпаду уран-238 перетворюється на синтетичний елемент плу який розщеплюється під впливом повільних нейтронів. Тому природний уран можна використовувати в реакторах-перетворювачах та розмножувачах, в яких розподіл підтримується рідкісним 235 U і одночасно з трансмутацією 238 U виробляється плутоній. З широко поширеного в природі ізотопу торію-232 може бути синтезований 233 U, що ділиться, для використання в якості ядерного палива. Уран також важливий як первинний матеріал, з якого одержують синтетичні трансуранові елементи.

Інші застосування урану

З'єднання хімічного елемента раніше використовувалися як барвники для кераміки. Гексафторид (UF 6) являє собою тверду речовину з надзвичайно високим тиском парів (0,15 атм = 15 300 Па) при 25 °C. UF 6 хімічно дуже реактивний, але, незважаючи на його корозійну природу в пароподібному стані, UF 6 широко використовується в газодифузійних та газоцентрифужних методах отримання збагаченого урану.

Металоорганічні сполуки є цікавою і важливою групою сполук, у яких зв'язки метал-вуглець з'єднують метал з органічними групами. Ураноцен є органоуранічним з'єднанням U(С 8 Н 8) 2 , в якому атом урану затиснутий між двома шарами органічних кілець, пов'язаними з циклооктатетраєном C 8 H 8 . Його відкриття 1968 р. відкрило нову галузь металоорганічної хімії.

Збіднений природний уран застосовується як засіб радіаційного захисту, баласту, в бронебійних снарядах та танковій броні.

Переробка

Хімічний елемент, хоча і дуже щільний (19,1 г/см 3), є відносно слабкою, незаймистою речовиною. Дійсно, металеві властивості урану, мабуть, позиціонують його десь між сріблом та іншими справжніми металами та неметалами, тому його не використовують як конструкційний матеріал. Основна цінність урану полягає у радіоактивних властивостях його ізотопів та їх здатності ділитися. У природі майже весь (99,27 %) метал складається з 238 U. Решту становлять 235 U (0,72 %) і 234 U (0,006 %). З цих природних ізотопів тільки 235 U безпосередньо розщеплюється нейтронним опроміненням. Однак при його поглинанні 238 U утворює 239 U, який зрештою розпадається на 239 Pu - матеріал, що ділиться, що має велике значення для атомної енергетики і ядерної зброї. Інший ізотоп, що ділиться, 233 U, може утворитися нейтронним опроміненням 232 Th.

Кристалічні форми

Характеристики урану зумовлюють його реакцію з киснем та азотом навіть у нормальних умовах. При більш високих температурах він вступає в реакцію з широким спектром металів, що легують, утворюючи інтерметалічні сполуки. Утворення твердих розчинів коїться з іншими металами рідко через особливих кристалічних структур, утворених атомами елемента. Між кімнатною температурою та температурою плавлення 1132 °C металевий уран існує у 3 кристалічних формах, відомих як альфа (α), бета (β) та гама (γ). Трансформація з - в - стан відбувається при 668 °C і від - до - при 775 °C. γ-уран має об'ємноцентровану кубічну кристалічну структуру, а β - тетрагональну. α-фаза складається з шарів атомів у високосиметричній орторомбічній структурі. Ця анізотропна спотворена структура перешкоджає атомам легуючих металів замінювати атоми урану або займати простір між ними в кристалічній решітці. Виявлено, що тверді розчини утворюють лише молібден та ніобій.

Руди

Земна кора містить близько 2 частин урану на мільйон, що говорить про його широке поширення в природі. За оцінками, океани містять 4,5×10 9 т цього хімічного елемента. Уран є важливою складовою більш ніж 150 різних мінералів і другорядним компонентом ще 50. Первинні мінерали, виявлені в магматичних гідротермальних жилах та пегматитах, включають уранініт і його різновид настуран. У цих рудах елемент зустрічається у формі діоксиду, який внаслідок окислення може змінюватись від UO 2 до UO 2,67 . Іншою економічно значущою продукцією уранових копалень є аутуніт (гідратований уранілфосфат кальцію), тоберніт (гідратований уранілфосфат міді), кофініт (чорний гідратований силікат урану) і карнотит (гідратований ураніл-ванадат калію).

За оцінками, понад 90% відомих недорогих запасів урану припадає на Австралію, Казахстан, Канаду, Росію, Південну Африку, Нігер, Намібію, Бразилію, КНР, Монголію та Узбекистан. Великі родовища знаходяться в конгломератних скельних утвореннях озера Елліот, розташованого на північ від озера Гурон в Онтаріо, Канада, та у південноафриканському золотому копальні Вітватерсранді. Піщані утворення на плато Колорадо та у Вайомінгському басейні західної частини США також містяться значні запаси урану.

Видобуток

Уранові руди зустрічаються як і приповерхневих, і глибоких (300-1200 м) відкладеннях. Під землею потужність пласта досягає 30 м. Як і у випадку з рудами інших металів, видобуток урану на поверхні провадиться великим землерийним обладнанням, а розробка глибоких відкладень - традиційними методами вертикальних та похилих шахт. Світове виробництво уранового концентрату в 2013 р. становило 70 тис. т. Найбільш продуктивні уранові копальні розташовані в Казахстані (32 % всього видобутку), Канаді, Австралії, Нігері, Намібії, Узбекистані та Росії.

Уранові руди зазвичай включають лише невелику кількість мінералів, що містять урани, і вони не піддаються плавці прямими пірометаллургическими методами. Натомість для вилучення та очищення урану повинні використовуватися гідрометалургійні процедури. Підвищення концентрації значно знижує навантаження на контури обробки, але жоден із звичайних способів збагачення, які зазвичай використовуються для переробки корисних копалин, наприклад гравітаційний, флотація, електростатичний і навіть ручне сортування, не застосовні. За небагатьма винятками, ці методи призводять до значної втрати урану.

Випалення

Гідрометалургійна обробка уранових руд часто передує високотемпературна стадія кальцинування. Випалювання зневоднює глину, видаляє вуглецеві матеріали, окислює сполуки сірки до нешкідливих сульфатів і окислює будь-які інші відновники, які можуть заважати подальшій обробці.

Вилужування

З обпалених руд уран вилучається як кислотними, і лужними водними розчинами. Для успішного функціонування всіх систем вилуговування хімічний елемент повинен або спочатку бути присутнім у більш стабільній 6-валентній формі, або окислюватися до цього стану в процесі обробки.

Кислотне вилуговування зазвичай проводять шляхом перемішування суміші руди і вилуговувача протягом 4-48 год при температурі довкілля. Крім особливих причин використовується сірчана кислота. Її подають у кількостях, достатніх для одержання кінцевого лугу при рН 1,5. Схеми вилуговування сірчаної кислоти зазвичай використовують або діоксид марганцю, або хлорат для окислення чотиривалентного U 4+ до 6-валентного ураніла (UO 2 2+). Як правило, для окислення U 4+ достатньо приблизно 5 кг двоокису марганцю або 1,5 кг натрію хлорату на тонну. У будь-якому випадку окислений уран реагує із сірчаною кислотою з утворенням уранілсульфатного комплексного аніону 4- .

Руда, що містить значну кількість основних мінералів, таких як кальцит або доломіт, вилуговується 0,5-1-молярним розчином карбонату натрію. Хоча були вивчені та протестовані різні реагенти, основним окислювачем урану є кисень. Зазвичай руди вилуговуються на повітрі при атмосферному тиску і при температурі 75-80 °C протягом періоду часу, який залежить від конкретного хімічного складу. Луг реагує з ураном з утворенням легкорозчинного комплексного іона 4-.

Перед подальшою обробкою розчини, що утворюються в результаті кислотного або карбонатного вилуговування, повинні бути освітлені. Великомасштабний поділ глин та інших рудних шламів здійснюється за рахунок використання ефективних пластівні агентів, у тому числі поліакриламідів, гуарової смоли та тваринного клею.

Екстракція

Складні іони 4- і 4- можуть бути сорбовані з відповідних вилуговують розчинів іонообмінних смол. Ці спеціальні смоли, що характеризуються кінетикою їх сорбції та елюювання, розміром частинок, стабільністю та гідравлічними властивостями, можуть використовуватися в різних технологіях обробки, наприклад, у нерухомому та рухомому шарі, методом іонообмінної смоли в пульпі кошикового та безперервного типу. Зазвичай для елюювання сорбованого урану використовують розчини хлориду натрію та аміаку або нітратів.

Уран можна виділити з кислих рудних лугів шляхом екстракції розчинником. У промисловості використовуються алкілфосфорні кислоти, а також вторинні та третинні алкіламіни. Як правило, екстракція розчинником краща порівняно з іонообмінними методами кислотних фільтратів, що містять більше 1 г/л урану. Однак цей метод не застосовується при карбонатному вилуговуванні.

Потім уран очищають, розчиняючи в азотній кислоті з утворенням уранілнітрату, екстрагують, кристалізують і прожарюють з утворенням триокису UO 3 . Відновлений діоксид UO2 реагує з фтористим воднем з утворенням тетафториду UF4, з якого відновлюється металевий уран магнієм або кальцієм при температурі 1300 °C.

Тетрафторид можна фторувати при температурі 350 °C до утворення гексафториду UF 6 використовуваного для відділення збагаченого урану-235 методом газової дифузії, газового центрифугування або рідкої термодифузії.

Уран, як хімічний елемент, було відкрито 1789 року, а радіоактивні його властивості виявлено в наприкінці XIXстоліття. У минулому столітті уран використовувався лише виготовлення ядерної зброї. А в наш час він широко використовується в багатьох галузях промисловості, наприклад його в невеликих кількостях додають у скло для фарбування. Але більшою мірою використовується для створення електричної енергії.

Найстрашніша на планеті

Характеристики уранових руд

Урановими рудами називають природні утворення, що містять метал у значній концентрації. Часто спільно з ураном у руді знаходяться інші радіоактивні елементи, такі як полоній та радій.

• крупнозернисті – у поперечнику понад 25 мм;
• середньозернисті – від 3 до 25 мм;
• дрібнозернисті – від 0,1 до 3 мм;
• тонкозернисті – від 0,015 до 0,1 мм;
• дисперсні – менше 0,015 мм.

Від розмірів зерен залежить, яким способом буде здійснюватись збагачення.

Уранова руда класифікується за вмістом домішок;

• уран-молібденові;
• уран-кобальт-нікель-вісмут;
• уран-ванадієві;
• моноруд.

За хімічним складом розрізняють руду:

• силікатну;
• карбонатну;
• сульфідну;
• залізо-окисну;
• каустобіолієву.

За хімічним складом визначають, яким способом порода перероблятиметься. Наприклад:

• з карбонатних руд уран виділяється содовим розчином;
• із силікатних – кислотою;
• із залізо-окисних – шляхом доменної плавки.

Руда класифікується за змістом урану:

• дуже багата - містить понад 1% металу;
• багата – від 1 до 0,5%;
• середня – від 0,5 до 0,25%;
• звичайна – від 0,25 до 0,1%;
• бідна – менше 0,1%.

З породи, що містить уран у межах 0,01 – 0,015%, метал витягується як побічний продукт.

Родовища урану в Росії

• Жерлове – розташоване у Читинській області, запаси оцінюються у 4137 тис. т. За вмістом металу – молібденові – 0,082% урану та 0,227% молібдену. Чистого урану лише 3485 т;
• Аргунське – розташоване у Читинській обрості. Запаси руди категорії С1 – 13025 тис. т, їх урану – 27957 т, категорії С2 – 7990 тис., їх 9481 т чистого урану. Це найбільше родовище. Воно дає 93% загальноросійського обсягу видобутку;
• Джерело, Дибринське, Колічканівське, Кореткондинське - родовища, розташовані в Республіці Бурятія. У цьому районі розвідданих запасів близько 17,7 тис. т, а прогнозні ресурси - 12,2 тис. т;
• Хіагдинське - розташоване в Бурятії. Запаси уранової руди – 11,3 тис. т.

За оцінками фахівців, у Росії найперспективніші родовища сьогодні перебувають на етапі розробки:

• Ельконське - розташоване в Якутії, за прогнозами там 346 тис. т руди;
• Малиновське - у Західному Сибіру;
• Вітімське та Алданське – у Східному Сибіру;
• Далекосхідне - розташоване на узбережжі Охотського моря;
• У Карелії біля Онезького та Ладозького озер.

Загальні запаси урану у Росії оцінюються 800 тис. т.

Як здійснюється видобуток уранових руд

Уранові родовища у Росії розробляються двома способами:

• відкритим;
• підземним.

Видобуток урану відкритим способомздійснюється у тому випадку, коли пласти корисної породи залягають неглибоко під землею.

Для вилучення руд використовують машинну техніку:

• бульдозери – для розтину породи;
• ковшові навантажувачі;
• самоскиди для транспортування.

Обов'язковою умовою розробки родовищ відкритим способом у Росії є його закриття. Здійснюється воно пластами, що покривають, а на відновленій поверхні проводять рекультивацію.

Відкритий спосіб безпечніший і дешевший. Вважається, що рівень радіації за такої розробки значно нижчий. Але й якість руди також невисока.

Техніка для видобутку уранової руди Більше сортову руду видобувають підземним способом. Він полягає в обладнанні шахт або штолень. Сьогодні технічні можливості не обмежують видобуток по глибині, але перевищення двох кілометрів робить видобуток нерентабельним.

Основною проблемою підземного способу видобутку є викиди радону – радіоактивного газу. Він може швидко поширюватися та створювати високі концентрації в атмосфері рудника. Один атом радону мешкає 5 діб. Основне завдання під час проектування шахти – забезпечити ефективну систему вентиляції. Щоби атоми газу не накопичувалися, а піднімалися на поверхню. Часто вентиляційні системи та труби використовуються не для подачі в шахту кисню, а для виведення радону. Повітря при цьому подається штучним способом. Шахта підприємства ППГХО у Росії споживає 1410 м 3 повітря на хвилину. Вентиляційні установки працюють безперервно, навіть коли шахта не експлуатується.

Метод підземного вилуговування – сучасна прогресивна технологія. Її використання завдає найменшої шкоди з екології регіону. Суть способу полягає в наступному:

• буриться свердловина;
• до неї закачується лужний склад;
• після взаємодії з урановою породою відбувається вилуговування металу;
• насичений ураном хімічний склад викачується поверхню.

Незважаючи на вагомі переваги, використовувати цей спосіб можна тільки в піщанику і нижче за рівень підземних вод.

Ситуація у світі

Сьогодні видобуток урану здійснюється лише у 28 країнах світу. При цьому 90% родовищ розташовано у 10 країнах, які є лідерами за обсягами видобутку.

На першому місці Австралія

Основні показники:

• доведені запаси – 661 ​​000 т (31,18% загальносвітових запасів);
• родовища – 19 великих. Найвідоміші:
  • Олімпік Дам - видобувається 3000 т на рік;
  • Біверлі – одна тисяча тонн на рік;
  • Хонемун - 900 т.
• собівартість видобутку – 40 доларів за кілограм;
• найбільші видобувні компанії:
  • Paladin Energy;
  • Rio Tinto;
  • BHP Billiton.

Друге місце за обсягами видобутку Казахстану

Основні дані:

• доведені запаси – 629 000 т (11,81% загальносвітових запасів);
• родовища – 16 великих. Найвідоміші:
  • Корсан;
  • Ірколь;
  • Будьонівське;
  • Західні Минкудук;
  • Південний Інкай;
• собівартість видобутку – 40 доларів за кг;
• обсяг виробництва – 22 574 тонни на рік;
• видобувна компанія - Казатомпром (виробляє 15,77% від загальносвітового обсягу).

Третє місце у Росії

Показники:

Четверте місце – Канада

Показники:

• доведені запаси – 468 000 т (8,80% загальносвітових запасів);

• родовища – 18 великих. Найвідоміші:
  1. МакАртур-Рівер;
  2. Уотербері;
• собівартість видобутку – 34 долари за один кілограм;
• обсяг виробництва – 9332 т на рік;
• видобувна компанія - Cameco (виробляє 9144 т урану на рік).

П'яте місце – Нігер

• доведені запаси – 421 000 т (7,9% загальносвітових запасів);
• місце народження:
  • Імурарен;
  • Арліт;
  • Мадауела;
  • Азеліт;
• собівартість видобутку – 35 доларів за кілограм;
• обсяги виробництва – 4528 т на рік.

Друга п'ятірка країн за обсягами запасів урану виглядає так:

• ПАР - 297 000 т;
• Бразилія – 276 000 т;
• Намібія – 261 000 т;
• США - 207 000 т;
• Китай - 166 000 т.

За прогнозами фахівців до 2025 року у світі збільшуватиметься кількість атомних станцій. Це зростання провокуватиме більший попит на уран - збільшення на 44% (80-100 тис. т). Тому у всьому світі ведеться тенденція до використання вторинних джерел урану:

• золото;
• фосфати;
• мідь;
• лігнітовмісні породи.

Відео: Як добувають уран

є керуючою компанією Гірничорудного дивізіону Держкорпорації "Росатом", що консолідує російські уранодобувні активи. Мінерально-сировинна база безпосередньо самого холдингу за підсумками 2017 року становить 523,9 тис. тонн (2 місце серед найбільших уранодобувних компаній світу).

Зосереджені у компанії унікальні компетенції дозволяють виконувати весь комплекс промислових робіт – від геологорозвідки до видобутку та переробки природного урану. Це важливо, тому що російські активи уранодобування знаходяться на різних стадіях життєвого циклу: від розвідки (проект «Елькон») до інтенсивної промислової експлуатації родовищ. Найбільше підприємство, що входить до контуру управління Уранового холдингу «АРМЗ», - це засноване в 1968 році «Приаргунське виробниче гірничо-хімічне об'єднання» (ППГХО, Забайкальський край). Воно вже багато десятиліть здійснює видобуток підземним гірським способом.

Ефективно розвиваються два інших підприємства - АТ «Хіагда» в Республіці Бурятія та АТ «Далур» у Курганській області, що видобувають уран екологічно чистішим методом свердловинного підземного вилуговування (СПВ).

На відміну від традиційного способу видобутку, який полягає у вилученні руди з надр, її дробленні та гідрометалургійній переробці, при СПВ уранова руда залишається на місці залягання. За допомогою системи свердловин через рудну поклад прокачується вилуговуючий реагент з наступним відкачуванням розчину, що уран містить на поверхню, де він послідовно переробляється до отримання кінцевого продукту - жовтого кека або закису-окису урану. При СПВ ґрунтовий покрив майже не порушується, не утворюється відвалів порожньої породи та відходів, а стан водоносного горизонту, що вміщує руду, після відпрацювання відновлюється до початкового стану. Дана технологія значно економічніша і екологічно краща за кар'єрний або шахтний способи видобутку урану.

АТ «Хіагда» оцінюється як найперспективніший актив холдингу. Розширення його виробничої бази вже найближчим часом дозволить вийти на проектну потужність 1000 тонн урану на рік.

Серед інших дочірніх підприємств АТ «Атомредметзолото» - сервісний центр АТ «РУСБУРМАШ», який здійснює розвідку природних копалин як у Росії так і за кордоном, інжиніринговий центр АТ «ВНІПІпротехнології», що спеціалізується на проектуванні та будівництві промислових об'єктів «під ключ».

Крім видобутку урану, Урановий холдинг «АРМЗ» реалізує також низку проектів, пов'язаних із видобутком рідкісних, рідкісноземельних та дорогоцінних металів. Один із ключових проектів – освоєння Павлівського свинцево-цинкового срібломісткого родовища на архіпелазі. Нова Земля, мінерально-сировинна база якого дозволить організувати одне з найбільших переробних підприємств у Росії. Основою для цієї діяльності є багаторічний досвід розробки родовищ у найрізноманітніших геокліматичних умовах. У АТ «Далур» планується організувати попутне виробництво концентрату (до 10 тонн на рік) та концентрату рідкісноземельних металів (до 450 тонн на рік). ППДХО на розрізі «Уртуйський» веде видобуток вугілля.

Завдяки інвестиціям та оптимізації діяльності продуктивність праці в Урановому холдингу «АРМЗ» зростає, а собівартість видобутку – знижується. Використання прогресивних технологій також сприяє підвищенню результатів. Зокрема, у АТ «Далур» у 2015 році було змонтовано технологічну лінію сушіння «жовтого кеку» з проектною потужністю 120 кг продукту на годину. Вологість суспензії сполук урану завдяки введенню лінії знизилася з 30 до 2%. У свою чергу, це не лише знижує витрати на логістику, а й забезпечує зручність подальшої переробки для отримання високочистих сполук урану.

Закордонні уранодобувні активи Держкорпорації "Росатом" об'єднує холдинг Uranium One. Він має диверсифікований портфель міжнародних активів у Казахстані, США та Танзанії. Мінерально-сировинна база Uranium One, згідно з оцінками за стандартами міжнародної звітності, склала на кінець 2018 року 216 тис. тонн урану (порівняно з 2017 роком значення не змінилося). Обсяг видобутку урану у 2018 році становив 4,4 тис. тонн урану.

Видобуток здійснюється із застосуванням екологічно щадної технології свердловинного підземного вилуговування. Uranium One є прихильником екологічно чистої енергетики, підтримує найвищі стандарти у сфері захисту довкілля, забезпечення охорони життя та здоров'я співробітників, бере активну участь у програмах розвитку місцевих спільнот на територіях присутності компанії.