В каких породах содержится уран
Когда были открыты радиоактивные элементы таблицы Менделеева, человек со временем придумал им применение. Так произошло и с ураном. Его использовали и для военных, и для мирных целей. Урановая руда перерабатывалась, полученный элемент применялся в лакокрасочной и стекольной промышленности. После того как была обнаружена его радиоактивность, его стали использовать в атомной энергетике. Насколько чистым и экологичным является данное топливо? Об этом спорят до сих пор.
Природный уран
В природе урана в чистом виде не существует – он является компонентом руды и минералов. Основная урановая руда – это карнотит и настуран. Также значительные залежи этого стратегического химического элемента обнаружены в редкоземельных и торфиевых минералах – ортите, титаните, цирконе, монаците, ксенотиме. Залежи урана можно обнаружить в породах с кислой средой и высокими концентрациями кремния. Его спутники – кальцит, галенит, молибденит и др.
Мировые месторождения и запасы
На сегодняшний день разведано множество месторождений в 20-километровом слое земной поверхности. Во всех них содержится огромное число тонн урана. Это количество способно обеспечить человечество энергией на много сотен лет вперед. Странами-лидерами, в которых урановая руда находится в наибольшем объеме, являются Австралия, Казахстан, Россия, Канада, ЮАР, Украина, Узбекистан, США, Бразилия, Намибия.
Виды урана
Радиоактивность обуславливает свойства химического элемента. Природный уран составляют три его изотопа. Два из них являются родоначальниками радиоактивных рядов. Природные изотопы урана используют при создании топлива для ядерных реакций и оружия. Также уран-238 служит сырьем для получения плутония-239.
Изотопы урана U234 являются дочерними нуклидами U238. Именно они признаны наиболее активными и обеспечивают сильную радиацию. Изотоп U235 в 21 раз слабее, хотя его успешно применяют для вышеуказанных целей – он обладает способностью поддерживать цепную ядерную реакцию без дополнительных катализаторов.
Кроме природных существуют и искусственные изотопы урана. Сегодня таковых известно 23, самый важных из них – U233. Его выделяет способность активизироваться под воздействием медленных нейтронов, тогда как для остальных требуются быстрые частицы.
Классификация руды
Хотя уран можно обнаружить практически везде – даже в живых организмах – пласты, в которых он содержится, могут быть различными по своему типу. От этого зависят и способы добычи. Урановая руда классифицируется по следующим параметрам:
- Условия образования – эндогенные, экзогенные и метаморфогенные руды.
- Характер урановой минерализации – первичные, окисленные и смешанные руды урана.
- Размер агрегатов и зерен минералов – крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые, тонкозернистые и дисперсные фракции руды.
- Полезность примесей – молибденовые, ванадиевые, и т.д.
- Состав примесей – карбонатные, силикатные, сульфидные, железоокисные, каустобиолитовые.
В зависимости от того, как классифицируется урановая руда, находится способ извлечения из нее химического элемента. Силикатная обрабатывается различными кислотами, карбонатные – содовыми растворами, каустобиолитовые обогащают сжиганием, а железоокисные плавят в домне.
Как добывают урановую руду
Как и в любом горнодобывающем деле, существует определенная технология и способы по извлечению урана из породы. Все зависит еще и от того, какой именно изотоп находится в пласте литосферы. Добыча урановой руды осуществляется тремя способами. Экономически обоснованным выделение элемента из скальной породы является при содержании его в объеме 0,05-0,5%. Существует шахтный, карьерный и выщелачивающий способ добычи. Применение каждого из них зависит от состава изотопов и глубины залегания породы. Карьерная добыча урановой руды возможна при неглубоком залегании. Риск облучения минимальный. Нет проблем с техникой – широко применяются бульдозеры, погрузчики, самосвалы.
Шахтная добыча – более сложная. Этот способ применяется при залегании элемента на глубине до 2 километров и экономической рентабельности. Порода должна содержать высокую концентрацию урана, для того чтобы добывать ее было целесообразно. В штольне обеспечивают максимальную безопасность, это связано с тем, как добывают урановую руду под землей. Рабочие обеспечиваются спецодеждой, режим работы –строго лимитированный. Шахты оборудуются лифтами, усиленной вентиляцией.
Выщелачивание – третий способ – наиболее чистый с экологической точки зрения и безопасности сотрудников добывающего предприятия. Через систему пробуренных скважин закачивается специальный химический раствор. Он растворяется в пласте и насыщается урановыми соединениями. Затем раствор выкачивается и отправляется на обрабатывающие предприятия. Этот метод более прогрессивный, он позволяет уменьшить экономические затраты, хотя для его применения есть целый ряд ограничений.
Месторождения в Украине
Страна оказалась счастливой обладательницей месторождений элемента, из которого производят ядерное топливо. По прогнозам, урановые руды Украины содержат до 235 тонн сырья. В настоящее время получили подтверждение только месторождения, в которых содержится порядка 65 тонн. Определенный объем уже выработан. Часть урана использована внутри страны, часть отправлена на экспорт.
Основным месторождением считается Кировоградской урановорудный район. Содержание урана невелико – от 0,05 до 0,1 % на тонну породы, поэтому высока себестоимость материала. В итоге полученное сырье обменивают в России на готовые твэлы для электростанций.
Вторым крупным месторождением является Новоконстантиновское. Содержание урана в породе позволило снизить себестоимость по сравнению с Кировоградским почти в 2 раза. Однако с 90-х годов разработки не проводятся, все шахты затоплены. В связи с обострением политических отношений с Россией Украина может остаться без топлива для атомных электростанций.
Российская урановая руда
По добыче урана Российская Федерация находится на пятом месте среди прочих стран мира. Самые известные и мощные – это Хиагдинское, Количканское, Источное, Кореткондинское, Намарусское, Добрынское (республика Бурятия), Аргунское, Жерловое (Читинская область). В Читинской области производится добыча 93% от всего добываемого российского урана (в основном карьерным и шахтным способами).
Немного по-другому обстоит дело с месторождениями в Бурятии и Кургане. Урановая руда в России в этих регионах залегает таким образом, что позволяет добывать сырье методом выщелачивания.
Всего в России прогнозируются залежи в 830 тонн урана, подтвержденных запасов имеется около 615 тонн. Это еще месторождения в Якутии, Карелии и других регионах. Поскольку уран является стратегическим мировым сырьем, цифры могут быть неточными, так как многие данные являются засекреченными, доступ к ним имеет только определенная категория людей.
Источник
Уран – это главный элемент атомной энергетики и сырье для получения другого главного энергетического элемента – плутония. В мире не так и много его месторождений. Содержание урана в земной коре составляет всего 0,0003 % (вес), концентрация в морской воде – 3 мкг/л. Ниже представляю топ-8 стран, которым всё-таки повезло.
1 место – Австралия. Австралия является безусловным лидером по запасам урана в мире. По данным Всемирной ядерной ассоциации, около 31,18% всех мировых запасов урана расположено в этой стране, что в численном эквиваленте означает 661 тыс. тонн урана. В Австралии 19 месторождений урана. Наиболее крупные и известные – Олимпик Дам, где добывается примерно около 3 тыс. тонн урана в год, Биверли (добыча 1 тыс. тонн) и Хонемун (900 тонн в год). Крупнейшими компаниями в этой сфере являются Rio Tinto и BHP Billiton Limited. Себестоимость добычи урана в стране составляет $40 за 1 кг.
2 место – Казахстан. Второе место по запасам урана принадлежит Казахстану. В этой стране находится 11,81% мировых запасов топлива, что равняется 629 тыс. тонн урана. В Казахстане 16 разработанных урановых месторождений, это прежде всего месторождения: Корсан, Южный Инкай, Ирколь, Харасан, Западный Мынкудук и Буденовское. За добычу этого ресурса отвечает государственная компания «Казатомпром».
3 место – Россия. Россия занимает третье место по запасам урана в мире. По подсчетам специалистов, в наших недрах находится 487 200 тонн урана, что составляет 9,15% мировых урановых ресурсов. При этом в России всего 7 месторождений, и практически все они расположены в Забайкалье. Более 90% добываемого урана в стране из Читинской области. Это прежде всего Стрельцовское рудное поле. Оставшиеся 5-8% урана в стране находится в Бурятии и Курганской области.
4 место – Канада. Общие запасы урана в стране насчитывают 468 700 тонн урана, что составляет 8,80% мировых запасов. Наиболее яркие их месторождения: МакАртур-Ривер, Сигар Лейк и “Проект Уотербери”. Основной компанией, добывающей уран в Канаде, является Cameco.
5 место – ЮАР. Крупнейшее в стране месторожение – это Месторождение Доминион. К большим рудникам также относятся Вестерн-Ариез, Палабора, Рандфонтейн и Вааль-Ривер, где в основном отрабатываются “хвосты” золотодобывающего производства. Средняя стоимость добычи урана в этой стране составляет $40 за 1 кг.
6 место – Нигер. Самые большие месторождения в стране – Имурарен, Мадауэла, Арлит и Азелит, всего же в стране их 12. Главный игрок на урановом рынке страны – французская компания Areva SA, которая ведет добычу на месторождении Арлит, одном из 10 крупнейших урановых месторождений в мире. Себестоимость добываемого урана в Нигере $34-50 за 1 кг. Кстати, на уран приходится около 5% ВВП страны.
7 место – Намибия. В Намибии есть четыре крупных месторождения урана. Общие запасы урана в стране составляют 261 тыс. тонн, а это примерно 5 % от мирового объема.
8 место – Китай. Китай обладает примерно 5% мировых запасов урана.
Ваш Промблогер №1 Игорь (ZAVODFOTO)! Подписывайтесь на мой канал, я Вам ещё много чего интересного покажу: https://zen.yandex.ru/zavodfoto
Р. S. Уважаемые собственники и акционеры, представители пресс-служб компаний, отделы маркетинга и другие заинтересованные лица, если на Вашем предприятие есть, что показать – “Как это делается и почему именно так!”, смело приглашайте в гости. Для этого пишите мне сюда: akciirosta@yandex.ru Берите пример с лидеров!
На данный момент я уже лично посетил более 400 предприятий, а вот и ссылки на все мои промрепортажи:
Почему наша промышленность самая лучшая в мире: https://zavodfoto.livejournal.com/4701859.html
Источник
Добыча урана (U) имеет большое значение для современного общества. Этот самый тяжелый металл используют в атомной промышленности в качестве топлива, из него изготавливают ядерное оружие. В мирных целях применяют для производства стекла и лакокрасочных материалов. Чистый уран в природных условиях не встречается, он входит в состав минералов и руды.
Мировые запасы
На данный момент добыча урана осуществляется на территории большого числа месторождений. В земном слое на глубине двадцати километров находится внушительное число тонн урановой руды, способной снабжать человечество топливом на множество столетий вперед. Уран добывают в 28 странах мира. Но основные мировые запасы принадлежат 10 государствам, которые делят 90% рынка.
Австралия. В этой стране находится 19 больших месторождений. Запасы U в них составляют 661 000 т (доля занимает 31,18% от всех мировых залежей).
Казахстан. Имеет 16 крупных точек добычи U. Объем залежей составляет 629 000 т, что составляет 11,81% от общей доли запасов в мире.
Россия. Доля РФ в мировой урановой промышленности равна 9,15%. Запасы U составляют 487 000 т. По прогнозам, добыча U увеличится до 830 тыс. тонн.
Канада. Запасы руды находится на отметке 468 000 т, что занимает 8,80% мирового рынка. Добыча урана составляет 9 тыс. тонн в год.
Нигер. Залежи урана в стране составляют 421 000 т, это 7,9% от общей доли мировых запасов. В 4 месторождениях добывают 4,5 тыс. тонн U в год.
ЮАР. Запасы U в стране составляют 297 000 т; что занимает около 6% доли мировых запасов. В ЮАР за год урана добывается 540 тонн.
Бразилия. Показатель страны равен 276700 тонн урановой руды. Добыча U за год составляет 198 тонн в год.
Намибия. Запасы урана в стране составляют 261 000 т. В Намибии есть четыре крупных месторождения U.
США. Общие запасы U в США составляют 207 000 т.
Китай. Показатель страны составляет 166 000 т. За год в КНДР добывается около 1,5 тыс. тонн урановой руды.
Схема добычи урана
Крупнейшие мировые месторождения Урана
| № | Страна | Количество | Название месторождений | Объем добычи урана в год |
| 1 | Австралия | 19 | Олимпик Дам Биверли Хонемун | 3 тыс. тонн 1 тыс. тонн 900 тонн |
| 2 | Казахстан | 16 | Корсан Ирколь Буденовское Западные Мынкудук Южный Инкай | |
| 3 | Россия | 7 | Читинская обл.: Аргунское, Жерловое, Бурятия: Источное, Намарусское Кореткондинское, Количканское, Дыбрынское | 27957 тыс. тонн 17,7 тыс. тонн суммарно |
| 4 | Канада | 18 | МакАртур-Ривер Уотербери | |
| 5 | Нигер | 4 | Имурарен, Мадауэла, Азелит, Арлит | |
| 6 | ЮАР | 5 | Доминион, Вестерн-Ариез, Палабора, Рандфонтейн и Вааль-Ривер | |
| 7 | Бразилия | 3 | Санта-Китерия, Посус-ди-Калдас, Лагоа-Реал |
В России контроль над основными уранодобывающими активами осуществляет корпорация «Росатом». Она объединяет Международный горнорудный дивизион Uranium One и имеет портфель акций в США, Казахстане и Танзании.
Характеристики урановых руд
Виды урана
Природный уран состоит из взаимодействия 3 изотопов: U238, U235, U234. На радиоактивные свойства металла влияют изотопы 238 и его дочерний нуклеотид 234. Благодаря присутствию в составе U именно этих атомов, уран используют при производстве топлива для атомных электростанций и ядерного оружия. Хотя активность U235 изотопа в 21 раз слабее, он способен сохранять цепную ядерную реакцию без сторонних активных элементов.
Помимо естественных изотопов, есть еще искусственные атомы U.
Их известно не менее 23 видов. Особого внимания заслуживает изотоп U233, образуется он при облучении тория-232 нейтронами и делится под влиянием тепловых нейтронов. Эта способность делает U233 оптимальным источником энергии для ядерных реакторов.
Классификация руды
Под понятием природная урановая руда понимается минеральное образование с большой концентрацией урана. При разработке урановых месторождений, как правило, смежно получают другие радиоактивные металлы – радий и полоний. Породы, в которых содержится уран, могут различаться по своему составу. Структура пластов оказывает влияние на способ добычи ценного металла.
По условиям образования руды можно разделить на:
- эндогенные;
- экзогенные;
- метаморфогенные.
По типу минерализации урановые руды различают:
Характеристика урановой руды
- первичные;
- окисленные;
- смешанные.
Классификация по размерам зерен:
- дисперсные (<0,015 мм);
- тонкозернистые (0,015–0,1 мм);
- мелкозернистые (0,1–3 мм);
- среднезернистые (3 до 25 мм);
- крупнозернистые (> 25 мм).
Ураносодержащая порода состоит из различных примесей, а именно различают:
- молибденовые;
- анадиевые;
- уран-кобальт-никель-висмут;
- моноруда.
Классификация по химическому составу:
- карбонатная;
- железно-окисная;
- силикатная;
- сульфидная;
- каустобиолевая.
Руда разделяется по способу обработки:
- содовый раствор, применяют в том случае, если в химическом составе руды присутствует карбонат;
- кислота используется для силикатных пород;
- метод доменной плавки применяют, если железо-окисная по своему составу.
Процент содержания урана в руде может быть разный. По этому признаку порода подразделяется на:
- бедную (< 0,1%);
- рядовую (0,25–0,1%);
- среднюю (0,5–0,25%);
- богатую (1–0,5%);
- очень богатую (>1% U).
Добывать уран имеет смысл, если его содержание в слое земли составляет не менее 0,5%. Если урана в слое породы менее 0,015%, его добыча осуществляется в качестве побочного продукта.
Способы добычи урановой руды
Известно три основных способа добычи урана:
- открытый (или карьерный);
- шахтный (подземный);
- выщелачивающий.
Подземное выщелачивание
Все эти способы зависят от многих факторов. Например, от глубины залежей породы, составу изотопов и т. д.
Способ открытой добычи применим в том случае, когда порода находится неглубоко и чтобы ее добыть, достаточно вооружиться спецтехникой:
- самосвалами;
- бульдозерами;
- погрузчиками.
Карьерный способ добычи урана используется уже довольно давно. Из плюсов данного метода – минимальный риск облучения горняков. Но существенным минусом открытого способа является невосполнимый экологический урон участку земли, который находится в разработке.
Шахтный способ добычи более затратный, с материальной точки зрения. Для извлечения урана бурят шахты, глубиной до двух километров, если добычу производить глубже этой отметки, топливо получится очень дорогое. В любом случае горнодобывающие компании обязаны снарядить шахтеров всем сопутствующим оборудованием, защитой от радиации. И Установить необходимые вентиляционные системы, способствующие выведению радона и снабжающие шахту свежим воздухом. На руднике металл извлекается из горного массива буровзрывным способом.
Выщелачивающий метод добычи урана считается оптимальным. В горной породе пробуриваются скважины, через которые закачивается раствор – выщелачивающий реагент, обладающий особым химическим составом. Он растворяется в недрах рудных залежей и насыщается соединениями ценного металла.
Далее, ураносодержащий раствор отправляется на поверхность и попадает на специальные обрабатывающие предприятия, где из него получают конечный продукт.
Выводы
Добыча урана при помощи подземного выщелачивания наносит ощутимо меньше вреда экологии, чем методы, изложенные выше. Со временем на разрабатываемом участке земли происходят процессы рекультивации. Применение данного метода сможет снизить экономические затраты. Но у него есть свои ограничения. Его не используют только в песчанике и ниже уровня грунтовых вод.
Видео: Добыча урана
Источник
Около 99,4% земного урана представляет собой уран-238, оставшиеся 0,6% приходятся на уран-235, применяемый при разработках ядерного оружия.
Урановая руда (Тасмания, Австралия)
Уран — один из наиболее изученных металлов таблицы Менделеева, ученым хорошо известны его геологические и химико-технологические свойства. Знания о происхождении урановых месторождений, об условиях их образования и колоссальные объемы геологоразведочных работ позволили в 1950–1980-х годах практически на всех континентах выявить крупные месторождения и мегапровинции урана.
Урановая руда на горе Бештау (Ставропольский край, Россия), фото: pikabu.ru/story/uranovaya_ruda_na_gore_beshtau_6180013
Существует 3 основных способа добычи урана.
1 – ОТКРЫТЫЙ
На дне уранового карьера Тулукуй в Краснокаменске (Забайкальский край, Россия), фото: svatoff.livejournal.com
Подходит для тех случаев, когда рудное тело находится близко к поверхности. Открытая разработка урановых месторождений традиционная как и для многих других полезных ископаемых:
- буро-взрывные работы по вскрыше и по руде
- экскавация погрузочным оборудованием на транспортные средства
- транспортировка ураносодержащего сырья с забоя (места добычи) до перерабатывающих мощностей
- собственно переработка: дробление, измельчение, обогащение / выщелачивание
Портал (вход) в шахту на дне уранового карьера Тулукуй в Краснокаменске (Забайкальский край, Россия), фото: svatoff.livejournal.com
2 – ПОДЗЕМНЫЙ
Погрузка урановой руды на подземном руднике Приаргунского производственного горно-химического объединения (Забайкальский край, Россия), фото: priargunsky.armz.ru
Подземная добыча ведётся при глубоком залегании рудного тела и в связи с высокой себестоимостью данного способа является экономически оправданным при высокой концентрации урана в породе. Технически ограничений по глубине залегания руд при подземном методе разработки не существует, но на сегодняшний день самые глубокие урановые рудники не превышают 2 км. Дальнейшее углубление рудника ведет к чрезмерному увеличению себестоимости добытого урана.
Буровые работы на подземном руднике Приаргунского производственного горно-химического объединения (Забайкальский край, Россия), фото: priargunsky.armz.ru
При подземном способе добычи наиболее опасным фактором является радон, который может распространяться на значительные расстояния и создавать в рудничной атмосфере высокие концентрации. Среднее время жизни атома радона — 5,5 суток. При организации радиационной защиты главная проблема состоит в том, что по мере отработки запасов постоянно увеличивается доля общерудничного дебита радона, выделяющегося из отработанных горных выработок.
На подземном руднике Приаргунского производственного горно-химического объединения (Забайкальский край, Россия), фото: priargunsky.armz.ru
Ключевые этапы подземной добычи:
- отбойка руды
- погрузка руды на транспорт (ЖД транспорт, шахтные самосвалы)
- откатка руды до приемного бункера
- транспортировка руды на поверхность в скипе
- транспортировка на поверхности до перерабатывающих мощностей
Надшахтный комплекс подземного рудника Приаргунского производственного горно-химического объединения (Забайкальский край, Россия), фото: priargunsky.armz.ru
Добытая руда транспортируется на перерабатывающий комплекс. Руду измельчают, смешивают с водой и удаляют ненужные примеси. Дальше проводят выщелачивание концентрата, обычно с помощью серной кислоты. Из раствора с помощью ионно-обменных смол выделяется осадок солей урана, имеющих характерный желтый цвет, за что они получили название желтый кек (от англ. yellow cake).
Желтый кек еще содержит достаточно много примесей, от которых его очищают на аффинажном производстве и после прокаливанием получают закись-окись урана (U3O8) – конечный продукт.
Кек, фото: kazatomprom.kz
3 – СКВАЖИННОЕ ПОДЗЕМНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ (СПВ)
Уранодобыча схематично
При СПВ по внешнему контуру бурят скважины, через которые в рудное тело закачивают серную кислоту. Во внутреннем контуре также бурят скважины и через них выкачивают на поверхность раствор, насыщенный солями урана.
Уранодобыча схематично
Продуктивный раствор пропускают через сорбционные колонны, в которых соли урана собираются на специальной смоле. Смолу в свою очередь снова обрабатывают серной кислотой и так несколько раз, пока концентрация урана в растворе не станет достаточной. А дальше снова желтый кек, очистка и получение закиси окиси-урана.
Желтый кек
Вот так в реальности выглядит поверхностный комплекс уранодобывающего комплекса по скважинному подземному выщелачиванию.
Поверхностный комплекс уранодобывающего производства (СПВ)
_________
Еще больше интересных статей и новостей из горнодобывающей отрасли на нашем флагманском ресурсе – ROSMINING.RU (Росмайнинг Ру)
Мы в соцсетях: Фейсбук, Вконтакте, Инстаграм
Источник