في الظروف العادية، يكون عنصر اليورانيوم المشع معدنًا ذو كتلة ذرية (جزيئية) كبيرة تبلغ 238.02891 جم/مول. وفقا لهذا المؤشر، فإنه يحتل المرتبة الثانية، لأنه الشيء الوحيد الأثقل منه هو البلوتونيوم. يرتبط إنتاج اليورانيوم بالتنفيذ المتسلسل لعدد من العمليات التكنولوجية:

• تركيز الصخور وسحقها وترسيب الأجزاء الثقيلة في الماء
• الترشيح المركز أو تطهير الأكسجين
• تحويل اليورانيوم إلى الحالة الصلبة (أكسيد أو رباعي فلوريد UF 4)
• الحصول على نترات اليورانيل UO 2 (NO 3) 2 عن طريق إذابة المادة الخام في حمض النيتريك
• التبلور والتكليس للحصول على أكسيد UO3
• اختزال بالهيدروجين للحصول على UO2
• الحصول على رباعي فلوريد UF 4 بإضافة غاز فلوريد الهيدروجين
• اختزال معدن اليورانيوم باستخدام المغنيسيوم أو الكالسيوم

معادن اليورانيوم

معادن U الأكثر شيوعًا هي:

• وأشهر أكسيد البتشبلند (اليورانينيت) والذي يسمى "الماء الثقيل"
• كارنوتيت
• توييامونيت
• توربورنيت
• سمرسكيت
• برانيريت
• كاسوليت
• القذف

إنتاج اليورانيوم

ووفقا لشركة روساتوم الروسية، إحدى الشركات العالمية الرائدة في سوق اليورانيوم العالمي، فقد تم استخراج أكثر من 3 آلاف طن من اليورانيوم على الكوكب في عام 2014. في الوقت نفسه، وفقًا لممثلي قسم التعدين في هذه الشركة الحكومية، يبلغ حجم الاحتياطيات الروسية من هذا المعدن 727.2 ألف طن (المركز الثالث في العالم)، مما يضمن الإمداد المستمر بالمواد الخام اللازمة لعقود عديدة .

أساسي الخواص الكيميائيةاليورانيوم معروض في الجدول:

العنصر U، مثل الكوريوم والبلوتونيوم، هو عنصر منتج صناعيًا من عائلة الأكتينيدات. خصائصه الكيميائية تشبه في كثير من النواحي خصائص التنغستن والموليبدينوم والكروم. ويتميز اليورانيوم بتكافؤ متغير، وكذلك ميله إلى تكوين (UO2) + 2 - اليورانيل، وهو أيون معقد.

طرق تخصيب اليورانيوم

وكما هو معروف فإن U الطبيعي يحتوي على 3 نظائر:

• 238 يو (99.2745%)
• 235 يو (0.72%)
• 234 يو (0.0055%)

ويعني تخصيب اليورانيوم زيادة في حصة نظير 235U في المعدن - وهو النظير الوحيد القادر على إجراء تفاعل نووي متسلسل مستقل.

لفهم كيفية تخصيب اليورانيوم، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار درجة تخصيبه:

• المحتوى 0.72% - يمكن استخدامه في بعض مفاعلات الطاقة
• 2-5% – يستخدم في معظم مفاعلات الطاقة
• ما يصل إلى 20% (منخفض التخصيب) – للمفاعلات التجريبية
• أكثر من 20% (عالي التخصيب أو درجة صنع الأسلحة) – المفاعلات النووية والأسلحة.

كيف يتم تخصيب اليورانيوم؟ هناك طرق عديدة لتخصيب اليورانيوم، ولكن أكثرها قابلية للتطبيق هي ما يلي:

• الكهرومغناطيسية – التسارع الجسيمات الأوليةفي مسرع خاص ولفها في مجال مغناطيسي
• الديناميكا الهوائية – نفخ غاز اليورانيوم من خلال فوهات خاصة
• الطرد المركزي الغازي - يتحرك غاز اليورانيوم الموجود في أجهزة الطرد المركزي ويدفع، بسبب القصور الذاتي، الجزيئات الثقيلة نحو جدران جهاز الطرد المركزي
• طريقة نشر الغاز لتخصيب اليورانيوم - "غربلة" نظائر اليورانيوم الخفيفة من خلال مسام صغيرة من أغشية خاصة

التطبيق الرئيسي لليورانيوم هو وقود المفاعلات النووية والمفاعلات محطات الطاقة النووية، محطات الطاقة النووية. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام نظير 235U في الأسلحة النووية، في حين أن المعدن غير المخصب الذي يحتوي على نسبة عالية من 238U يجعل من الممكن الحصول على الوقود النووي الثانوي - البلوتونيوم.

تم اكتشاف اليورانيوم كعنصر كيميائي عام 1789، وتم اكتشاف خواصه الإشعاعية في نهاية القرن التاسع عشر. وفي القرن الماضي، كان اليورانيوم يستخدم فقط لصنع الأسلحة النووية. وفي الوقت الحاضر يستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات، على سبيل المثال، يتم إضافته بكميات صغيرة إلى الزجاج للتلوين. ولكن يتم استخدامه في الغالب لتوليد الطاقة الكهربائية.

الأكثر فظاعة على هذا الكوكب

خصائص خامات اليورانيوم

خامات اليورانيوم هي تكوينات طبيعية تحتوي على معدن بتركيزات كبيرة. وفي كثير من الأحيان، توجد عناصر مشعة أخرى مثل البولونيوم والراديوم في الخام إلى جانب اليورانيوم.

• حبيبات خشنة - قطرها أكثر من 25 مم؛
• متوسطة الحبيبات - من 3 إلى 25 ملم؛
• حبيبات دقيقة - من 0.1 إلى 3 مم؛
• حبيبات دقيقة - من 0.015 إلى 0.1 مم؛
• مشتتة - أقل من 0.015 ملم.

حجم الحبوب يحدد كيفية تنفيذ التخصيب.

خام اليورانيوممصنفة حسب محتوى الشوائب.

• اليورانيوم الموليبدينوم.
• اليورانيوم والكوبالت والنيكل والبزموت.
• اليورانيوم والفاناديوم.
• com.monore.

يتم تصنيف الخام حسب تركيبه الكيميائي إلى:

• سيليكات.
• كربونات؛
• كبريتيد.
• أكسيد الحديد؛
• com.caustobiolic.

يحدد التركيب الكيميائي كيفية معالجة الصخور. على سبيل المثال:

• يتم عزل اليورانيوم من خامات الكربونات بواسطة محلول الصودا؛
• من حمض السيليكات.
• من أكسيد الحديد - عن طريق صهر الفرن العالي.

يتم تصنيف الخام حسب محتواه من اليورانيوم:

• غنية جدًا - تحتوي على أكثر من 1% من المعادن؛
• غني - من 1 إلى 0.5%؛
• المتوسط ​​- من 0.5 إلى 0.25%؛
• عادي - من 0.25 إلى 0.1%؛
• فقير - أقل من 0.1٪.

ومن الصخر الذي يحتوي على اليورانيوم بنسبة تتراوح بين 0.01 - 0.015%، يتم استخراج المعدن كمنتج ثانوي.

رواسب اليورانيوم في روسيا

• Zherlovoe - تقع في منطقة تشيتا، وتقدر الاحتياطيات بـ 4137 ألف طن، ومن حيث المحتوى المعدني - الموليبدينوم - 0.082% يورانيوم، و0.227% موليبدينوم. ويوجد فقط 3485 طنًا من اليورانيوم النقي؛
• يقع Argunskoye في منطقة تشيتا. ويبلغ احتياطي الخام من الفئة C1 13.025 ألف طن، منها 27.957 طنًا من اليورانيوم، والفئة C2 7.990 ألفًا، منها 9.481 طنًا من اليورانيوم النقي. هذا هو أكبر إيداع. إنه يوفر 93٪ من حجم الإنتاج لعموم روسيا.
• Istochnoye، Dybrynskoye، Kolichkanovskoye، Koretkondinskoye هي رواسب تقع في جمهورية بورياتيا. وتبلغ الاحتياطيات الاستكشافية في هذه المنطقة نحو 17.7 ألف طن، والموارد المتوقعة 12.2 ألف طن؛
• خياجدينسكوي - تقع في بورياتيا. احتياطي خام اليورانيوم – 11.3 ألف طن.

وفقا للخبراء، فإن الودائع الواعدة في روسيا اليوم هي في مرحلة التطوير:

• Elkonskoe - تقع في ياقوتيا، وفقا للتوقعات، هناك 346 ألف طن من الخام؛
• مالينوفسكوي - في غرب سيبيريا؛
• فيتيمسكوي وألدانسكوي - في شرق سيبيريا؛
• الشرق الأقصى - يقع على ساحل بحر أوخوتسك؛
• في كاريليا بالقرب من بحيرتي أونيجا ولادوجا.

ويقدر إجمالي احتياطي اليورانيوم في روسيا بـ 800 ألف طن.

كيف يتم استخراج خام اليورانيوم؟

يتم تطوير رواسب اليورانيوم في روسيا بطريقتين:

• يفتح؛
• تحت الأرض.

يتم إجراء تعدين اليورانيوم في الحفرة المفتوحة عندما تكون طبقات الصخور المفيدة ضحلة تحت الأرض.

الآلات المستخدمة لاستخراج الخامات:

• الجرافات - لفتح الصخور.
• لوادر دلو
• شاحنات قلابة للنقل.

الشرط الأساسي للتعدين المكشوف في روسيا هو إغلاقه لاحقًا. ويتم ذلك من خلال طبقات التغطية، ويتم الاستصلاح على السطح المستعاد.

الطريقة المفتوحة أكثر أمانًا وأرخص. ويعتقد أن مستوى الإشعاع أثناء هذا التطور أقل بكثير. لكن جودة الخام منخفضة أيضًا.

يتم استخراج خام عالي الجودة تحت الأرض. وهو يتألف من تجهيز المناجم أو الإعلانات. اليوم الإمكانيات التقنية لا تحد من الإنتاج في العمق، لكن تجاوز الكيلومترين يجعل الإنتاج غير مربح.

المشكلة الرئيسية في طريقة التعدين تحت الأرض هي انبعاثات غاز الرادون - الغاز المشع. يمكن أن ينتشر بسرعة ويخلق تركيزات عالية في جو المنجم. تعيش ذرة الرادون الواحدة لمدة 5 أيام. المهمة الرئيسية عند تصميم المنجم هي توفير نظام تهوية فعال. بحيث لا تتراكم ذرات الغاز، بل ترتفع إلى السطح. في كثير من الأحيان، يتم استخدام أنظمة وأنابيب التهوية ليس لتزويد المنجم بالأكسجين، ولكن لإزالة غاز الرادون. يتم توفير الهواء بشكل مصطنع. يستهلك منجم مؤسسة PIMCU في روسيا 1410 م 3 من الهواء في الدقيقة. تعمل وحدات التهوية بشكل مستمر، حتى عندما لا يكون المنجم قيد الاستخدام.

تعتبر طريقة الترشيح تحت الأرض تقنية تقدمية حديثة. استخدامه يسبب أقل ضرر لبيئة المنطقة. جوهر الطريقة هو كما يلي:

• يتم حفر بئر.
• يتم ضخ تركيبة قلوية فيه.
• بعد التفاعل مع صخور اليورانيوم، يحدث ترشيح المعادن؛
• غنية باليورانيوم التركيب الكيميائييتم ضخها إلى السطح.

وعلى الرغم من المزايا الكبيرة، لا يمكن استخدام هذه الطريقة إلا في الحجر الرملي وتحت مستوى المياه الجوفية.

الوضع العالمي

اليوم، يتم استخراج اليورانيوم فقط في 28 دولة في العالم. علاوة على ذلك، فإن 90% من الودائع موجودة في 10 دول رائدة في حجم الإنتاج.

أستراليا تأتي أولا

المؤشرات الأساسية:

• الاحتياطيات المؤكدة – 661.000 طن (31.18% من الاحتياطيات العالمية)؛
• الودائع – 19 كبيرة. الأكثر شهرة:
  • السد الأولمبي - يتم استخراج 3000 طن سنويًا؛
  • بيفرلي - ألف طن سنويا؛
  • هونمون – 900 طن.
• تكلفة الإنتاج 40 دولارًا للكيلوغرام الواحد؛
• أكبر شركات التعدين:
  • بالادين للطاقة؛
  • ريو تينتو؛
  • بي اتش بي بيليتون.

تحتل كازاخستان المركز الثاني من حيث حجم الإنتاج

البيانات الأساسية:

• الاحتياطيات المؤكدة – 629.000 طن (11.81% من الاحتياطيات العالمية)؛
• الودائع – 16 كبيرة. الأكثر شهرة:
  • كورسان.
  • إيركول.
  • بودينوفسكي.
  • مينكودوك الغربية؛
  • جنوب إنكاي؛
• تكلفة الإنتاج 40 دولارًا للكيلوغرام الواحد؛
• حجم الإنتاج – 22574 طن سنويا;
• شركة التعدين – Kazatomprom (تنتج 15.77% من الحجم العالمي).

روسيا تحتل المركز الثالث

المؤشرات:

المركز الرابع - كندا

المؤشرات:

• الاحتياطيات المؤكدة – 468.000 طن (8.80% من الاحتياطيات العالمية)؛

• الودائع – 18 كبيرة. الأكثر شهرة:
  1. نهر ماك آرثر.
  2. واتربري.
• تكلفة الإنتاج 34 دولارًا للكيلوغرام الواحد؛
• حجم الإنتاج – 9332 طن سنويا;
• شركة التعدين – كاميكو (تنتج 9144 طنًا من اليورانيوم سنويًا).

المركز الخامس - النيجر

• الاحتياطيات المؤكدة – 421.000 طن (7.9% من الاحتياطيات العالمية)؛
• مكان الميلاد:
  • إيمورارين.
  • ارليت.
  • ماداويلا.
  • أزيليت.
• تكلفة الإنتاج 35 دولارًا للكيلوغرام الواحد؛
• حجم الإنتاج – 4528 طن سنويا.

والدول الخمس الثانية من حيث احتياطي اليورانيوم هي كما يلي:

• جنوب أفريقيا - 297 ألف طن؛
• البرازيل - 276.000 طن؛
• ناميبيا - 261000 طن؛
• الولايات المتحدة الأمريكية - 207.000 طن؛
• الصين - 166 ألف طن.

وفقا للخبراء، بحلول عام 2025 عدد محطات الطاقة النووية. وسيؤدي هذا النمو إلى زيادة الطلب على اليورانيوم - بزيادة قدرها 44% (80-100 ألف طن). لذلك، هناك اتجاه عالمي نحو استخدام مصادر اليورانيوم الثانوية:

• ذهب؛
• الفوسفات.
• نحاس؛
• الصخور التي تحتوي على الليجنيت.

فيديو: كيف يتم استخراج اليورانيوم

من سمات تطوير رواسب اليورانيوم إمكانية استخدام كل من طرق التعدين التقليدية (الحفرة المفتوحة وتحت الأرض) وتحت الأرض (البئر والكتل) وطرق الترشيح الكومة. انتشارها في العالم بطرق متعددةتعدين اليورانيوم: تحت الأرض 37%، الحفرة المفتوحة 24%، التعدين المصاحب 18%، الترشيح تحت الأرض 12%، غير محدد 7%.

عند استخراج وإنتاج اليورانيوم، يتم اتخاذ احتياطات مختلفة لحماية صحة الموظفين:

• - يتم التحكم في مستوى الغبار بعناية لتقليل دخول المواد التي تنبعث منها y أو a إلى الجسم. الغبار هو المصدر الرئيسي للتعرض الإشعاعي. ويساهم عادةً بمقدار 4 ملي سيفرت/سنة في الجرعة السنوية التي يتلقاها الموظفون.
• - التعرض الإشعاعي الخارجي للعاملين في المناجم والمصانع ومواقع التخلص من النفايات محدود. ومن الناحية العملية، عادة ما يكون مستوى التعرض الخارجي من الخام والنفايات منخفضًا جدًا بحيث لا يكون له تأثير يذكر على زيادة الجرعة السنوية المسموح بها.
• - التهوية الطبيعية للرواسب المفتوحة تقلل من مستوى التعرض لغاز الرادون ونظائره. لا يتجاوز مستوى التعرض لغاز الرادون 1% من المستوى المسموح به للتعرض المستمر للموظفين. تم تجهيز المناجم الموجودة تحت الأرض بأنظمة تهوية لتحقيق نفس المستوى. في المناجم الموجودة تحت الأرض في أستراليا وكندا، يبلغ متوسط ​​الجرعة الإشعاعية حوالي 3 ملي سيفرت/السنة.
• - هناك معايير صحية صارمة للموظفين الذين يعملون مع تركيز أكسيد اليورانيوم، لأنه سام كيميائيا، مثل أكسيد الرصاص. ومن الناحية العملية، يتم اتخاذ الاحتياطات اللازمة لحماية الجهاز التنفسي من ابتلاع السموم، على غرار تلك المستخدمة عند العمل في مصاهر الرصاص.

دعونا نتناول الطرق الرئيسية لاستخراج المواد الخام لليورانيوم بمزيد من التفاصيل.

طريقة استخراج اليورانيوم- إحدى الطرق الرئيسية لإنتاج اليورانيوم. يشبه تنظيم العمل طرق استخراج المعادن الأخرى، ولكن هناك أيضًا اختلافات. غالبًا ما توجد خامات اليورانيوم على شكل طبقات ضيقة، مما يؤدي إلى تكوين منجم على شكل انجرافات متفرعة. نظرًا لأن تطوير خام اليورانيوم يتم في أفق واحد مع تكوين الانجرافات وكتل التعدين الموجودة بالقرب من وسائل النقل الرئيسية، فإن تكوين الغبار يكون موضعيًا إلى حد كبير. إن قلة دوران الهواء من كتلة إلى أخرى لا يسبب تلوثها المتبادل، كما أن تكوين الغبار في مناجم اليورانيوم ليس كبيراً.

عند تشغيل مناجم اليورانيوم تحت الأرض، يتم ضخ مياه المنجم باستمرار وإرسالها إلى محطة معالجة المعادن في نظام تكنولوجي مغلق لتداول المياه. التهوية القوية تمنع الرادون من التركيز في الهواء. إذا تم إيقاف التهوية بعد نهاية نوبة العمل، فإن تركيزات غاز الرادون ومنتجاته في الغلاف الجوي تزيد بشكل حاد، وبالتالي، قبل بدء النوبة التالية، من الضروري تقليل هذه التركيزات إلى الحد الأقصى المسموح به

الخطر الرئيسي الذي يواجه عمال مناجم اليورانيوم يأتي من استنشاق الهواء المحتوي على غاز الرادون المنطلق من الخام. في خامات اليورانيوم، باستثناء اليورانيوم، يحتوي على جميع العناصر الأخرى في السلسلة المشعة، حيث يكون النويدة الأم. الخطر الأكبر على صحة عمال المناجم هو العناصر التالية من هذه العائلة: 222 Rn، 21t *Pb، 211 Bi و21 "Po. يتم تحديد محتوى الرادون في الغلاف الجوي للمنجم من خلال معدل الانبعاث ومعدل التهوية ونصف عمر الرادون. إن المنتجات الفرعية المباشرة لاضمحلال الرادون لها نصف عمر قصير وتتراكم بسرعة في الغلاف الجوي، حتى لو دخل الرادون إلى المنجم بدون منتجات فرعية.

ونظرًا لأن الضرر النسبي لمنتجات ابنة الرادون أكبر من ضرر الرادون نفسه، فقد تم التحكم في تلوث اشعاعييمكن تنفيذ الهواء في مناجم اليورانيوم بواسطة منتجات اضمحلاله. كمستوى عمل مقبول لمحتوى المنتجات الناتجة عن اضمحلال الرادون في جو المنجم، يتم اقتراح قيمة "طاقة كامنة" تساوي 1.3*15 MeV/l من الهواء.

من الطرق الشائعة لاستخراج اليورانيوم الحفر المفتوحة (يصل عمق بعضها إلى 500 متر). ويعتقد أن خطر الإشعاع لمثل هذه المحاجر على عمال المناجم أقل بكثير من خطر المناجم الموجودة تحت الأرض. ومع ذلك، ل بيئةيمكن أن يشكل تعدين اليورانيوم في الحفرة المفتوحة خطراً جسيماً بسبب انحباس الغبار. التغيرات في المناظر الطبيعية، واضطراب الغطاء النباتي، والآثار الضارة على الحيوانات المحلية هي عواقب حتمية تعدين سطحي. وتتمثل المهمة الصعبة في ردم المحجر بالمخلفات الصخرية واستصلاحه بعد الانتهاء من عمليات التعدين.

هناك قواعد وقوانين تحدد تدابير حماية البيئة، وتنص على متطلبات مثل الأولية

تقييمات الأثر البيئي؛ التنفيذ التدريجي لبرنامج الترميم، بما في ذلك استعادة المناظر الطبيعية والغابات، وزراعة النباتات المحلية، واستعادة الحياة البرية المحلية؛ وكذلك التحقق من امتثال البيئة للمعايير الحالية.

أرز. 4. تعدين اليورانيوم باستخدام طريقة الترشيح تحت الأرض.

استخراج عن طريق الحل

(الترشيح في الموقع) يتضمن حقن سائل قلوي أو حمضي (مثل حمض الكبريتيك) من خلال الآبار في رواسب خام اليورانيوم وضخها مرة أخرى للخارج. لا تتطلب هذه الطريقة إزالة الخام من موقع التعدين، ولكن يمكن استخدامها فقط عندما تكون رواسب اليورانيوم موجودة في طبقة مياه جوفية في الصخور النفاذة وليست عميقة جدًا (-200 م).

وتتمثل مزايا هذه التقنية في تقليل مخاطر الحوادث والتعرض للإشعاع بالنسبة للموظفين، وانخفاض التكلفة، ولا تتطلب مساحة كبيرة لتخزين النفايات. وتتمثل العيوب الرئيسية في خطر تسرب السوائل من رواسب اليورانيوم وما يترتب على ذلك من تلوث المياه الجوفية، وعدم القدرة على استعادة الظروف الطبيعية في منطقة الترشيح بعد انتهاء العمليات. ويتم نقل الخليط الملوث الناتج إلى الخزانات أو إرساله إلى آبار التخلص العميقة.

الترشيح - استخلاص مكون أو أكثر من الخامات والمركزات ومخلفات الإنتاج محلول مائيتحتوي على قلويات أو حامض أو غيرها من الكواشف، وكذلك استخدام أنواع معينة من البكتيريا؛ حالة خاصةاستخراج من المرحلة الصلبة. وعادة ما يكون الترشيح مصحوبا تفاعل كيميائيونتيجة لذلك يتحول المكون المستخرج من شكل غير قابل للذوبان في الماء إلى شكل قابل للذوبان.

الترشيح في الموقع - ترشيح خامات اليورانيوم في الموقع. فهو ينطوي على حقن حمض الكبريتيك في كتلة الخام ويزيل مشكلة تخزين المخلفات، ولكن في ظل ظروف غير مواتية يمكن أن يسبب تلوث المياه الجوفية.

يعتمد الترشيح على قدرة المادة المستخرجة على الذوبان بشكل أفضل من غيرها. المذيبات - محلول الأمونيا والأحماض والقلويات والمعادن أو كلوريد الكلور والكبريتات وما إلى ذلك. قد يكون الترشيح مصحوبًا بأكسدة المادة المستخرجة من أجل تحويل مركبات قليلة الذوبان إلى مركبات قابلة للذوبان بسهولة (الترشيح التأكسدي). تستخدم الغازات (الهواء والأكسجين) والسائلة والصلبة كعوامل مؤكسدة. المواد غير العضوية(HN0 3، Mn0 2، KMn0 4، الخ)، البكتيريا (الترشيح البكتيري).

يتم استخدام الترشيح في البئر في الموقع في تطوير رواسب الخزان. شروط تطبيقه هي النفاذية العالية والمحتوى المائي للبيئة الحاملة للخام. عند استخدام هذه الطريقة، يتم تقسيم الحقل إلى مضلعات، يتم حفرها بالتتابع بواسطة أنظمة آبار الحقن والاستخلاص، مع وجود بئرين أو ثلاثة أو أكثر من آبار الاستخراج لكل بئر حقن. زمن ترشيح اليورانيوم من الصخور في كل موقع هو 1^-3 سنوات. اعتمادا على تكوين حلول العمل المستخدمة، يتم تمييز مخطط الحمض لترشيح اليورانيوم (محاليل حمض الكبريتيك) ومخطط الكربونات (محاليل كربونات الصوديوم والأمونيوم - بيكربونات).

يتضمن الترشيح في الموقع ضخ محلول الترشيح تحت الأرض مباشرة إلى جسم خام أو إلى طبقة من خام محضر خصيصًا وضخ المحلول الذي رشح عبر طبقة الخام إلى السطح. هناك خياران رئيسيان للترشيح تحت الأرض - البئر (بدون عمود) والمناجم (الكتلة). في المناجم تحت الأرض، يتم استخدام المناجم القديمة أو المنشأة خصيصًا، وغرف تحت الأرض معدة بالخام المتساقط، ويتم استخدام المواد اللاصقة أو الانجرافات لتجميع محلول المنتج.

الترشيح تحت الأرض، والذي يستخدم عادةً عندما لا يزيد عمق الجسم الخام عن 100 متر، يجعل من الممكن إشراك خامات اليورانيوم منخفض الجودة في صناعة التعدين، مما يقلل بشكل حاد من حجم الاستثمارات الرأسمالية ووقت بناء المؤسسات، زيادة إنتاجية العمل عدة مرات، وتقليل بشكل كبير تأثيرات مؤذيةإلى الطبيعة (لا تزعج المناظر الطبيعية، وتقلل بشكل حاد من كمية النفايات الصلبة والمواد الضارة المنقولة إلى سطح الأرض، ومن السهل نسبيًا استعادة مناطق النفايات).

الترشيح في البئر الأرضية هو وسيلة لتطوير رواسب الخام دون رفع الخام إلى السطح عن طريق النقل الانتقائي لأيونات اليورانيوم الطبيعية إلى محلول إنتاجي مباشرة في باطن السطح. وتتم هذه الطريقة عن طريق حفر الآبار من خلال أجسام خام اليورانيوم وتزويد محلول لأجسام خام اليورانيوم ورفع المحاليل المحتوية على اليورانيوم إلى السطح واستخراج اليورانيوم منها باستخدام وحدات التبادل الأيوني الامتصاصية وإضافة الحمض إلى المحاليل الأم وضخها. إعادتهم إلى باطن الأرض. أثناء ترشيح البئر، لا يوجد أي تغيير في الحالة الجيولوجية لباطن الأرض، حيث لا يتم حفر كتلة التعدين.

أثناء عملية ترشيح البئر، يتم نقل أقل من 5% من النشاط الإشعاعي إلى حالة متنقلة في باطن الأرض ويتم جلبه إلى السطح، مقارنة بنسبة 100% بالطرق التقليدية لاستخراج اليورانيوم. ليست هناك حاجة لبناء مقالب نفايات لتخزين النفايات منها مستوى عالإشعاع. عادة ما تكون البيئة الهيدروجيوكيميائية الطبيعية في رواسب اليورانيوم قادرة على الشفاء الذاتي من التأثيرات البشرية. بسبب الاستعادة التدريجية لظروف الأكسدة والاختزال الطبيعية، تحدث عملية بطيئة ولكن لا رجعة فيها لاستصلاح المياه الجوفية في طبقات المياه الجوفية الحاملة للخام. هناك طرق لتكثيف هذه العملية بشكل كبير، وتسريع الاستصلاح عشرات المرات.

ومع ذلك، فإن طريقة ترشيح البئر هي طريقة تعدين خطيرة إلى حد ما من وجهة نظر بيئية. وقد يتسرب المحلول المحتوي على اليورانيوم المتسرب من الجسم الخام للمنطقة من خلال شقوق في الصخور أو شقوق في طبقات العزل المائي ثم ينتشر بعد ذلك عبر طبقة المياه الجوفية. وهذا قد يؤدي إلى تلوث المياه الجوفية في مسافات طويلةمن المنجم. بالإضافة إلى اليورانيوم، تقوم محاليل الترشيح أيضًا بإذابة معادن أخرى، ونتيجة لذلك لا يصبح اليورانيوم فحسب، بل أيضًا العناصر متحركة: الراديوم والزرنيخ والفاناديوم والموليبدينوم والكادميوم والنيكل والرصاص وما إلى ذلك، وتتركز آلاف مرات. يتم ترسيب المعادن من المحلول عن طريق الترشيح تحت الأرض لتكوين الكالسيت والجبس والمعادن الأخرى. يمكن أن يؤدي هطول الأمطار الناتج إلى تقليل أو حتى منع تدفق المحلول عبر المناطق المحتوية على اليورانيوم، مما يؤدي إلى نتائج غير متوقعة أو إغلاق سابق لأوانه للمنجم.

ينتج عن غسل البئر كميات كبيرة مياه الصرفوالحلول التي يجب التخلص منها بطريقة مقبولة بيئياً. وتشمل هذه مياه الغسيل والنفايات السائلة من محطة تخصيب اليورانيوم. ويتم خلط هذه السوائل وإعادة حقنها في نفس المياه الجوفية التي استخدمت في تعدين اليورانيوم، أو حقنها في طبقة مياه جوفية عميقة بعيدة عن مستخدمي المياه الجوفية الآخرين. وتحتوي هذه النفايات السائلة على تركيزات عالية من النويدات المشعة والمعادن الثقيلة، ويجب استعادة المنطقة التي تتوزع فيها بعد إغلاق المنجم.

ترشيح الكومة هو عملية الحصول على مكونات مفيدة عن طريق إذابة (الخامات منخفضة الجودة المسحوقة أو مخلفات مصنع المعالجة) ووضعها في كومة خاصة من المواد الخام المعدنية، يليها فصلها (الترسيب) عن المحاليل المتداولة.

يتم استخدام ترشيح الكومة لمعالجة الخامات التي تحتوي على مكونات مفيدة قابلة للذوبان بسهولة؛ ويجب أن تكون هذه الخامات مسامية وغير مكلفة نسبيًا. يتم استخدام ترشيح الكومة أحيانًا لإعادة معالجة مقالب النفايات الناتجة عن عمليات التعدين الأولية. لتحميل الخام، يتم إعداد سطح مائل قليلاً بحيث لا يمكن اختراقه لمحاليل الترشيح. يتم إنشاء منخفضات مستجمعات المياه على طول هذا السطح وعبره من أجل الصرف. بعد التحميل، يتم ملء الخام بكمية من محلول الترشيح كافية لتشبع سمكه بالكامل. يخترق المحلول بين جزيئات الخام ويذيب المكونات المفيدة. بعد فترة زمنية معينة، يتم تجفيف المادة وإزالة القشرة المتكونة من المكونات القيمة الذائبة، ويتم غسل الصخور السائبة المعالجة في نظام الصرف الصحي.

يتم استخدام الترشيح بالترشيح في معالجة الخامات التي يتم سحقها بشكل سيئ ولا تحتوي على ملاط ​​طبيعي أو طين. هذه عملية بطيئة إلى حد ما. يتم إجراء الترشيح بالتسلل في خزانات مهيأة جيدًا للتحميل والتفريغ، ويجب أن يكون الجزء السفلي من الخزان مرشحًا فعالًا، مما يسمح بضخ المحلول وضخه من خلاله، ويتم تحميل الخزانات بالخام المسحوق بجزء معين من الحجم. ثم يتم ضخ محلول الترشيح إلى الخزان وامتصاصه في الخام. بعد انقضاء وقت الاحتجاز المطلوب، يتم ضخ المحلول مع المكونات المغسولة للخارج، ويتم غسل الخام لإزالة أي محلول ترشيح متبقي.

قد تؤدي عملية الترشيح إلى إطلاق الغبار والرادون وسائل الترشيح. بمجرد اكتمال عملية الترشيح، خاصة إذا كان الخام يحتوي على كبريتيد الحديد، وبمجرد تعرضه للماء والهواء، قد يبدأ الإنتاج البكتيري المستمر للحمض في مقالب النفايات، مما يؤدي إلى ترشيح اليورانيوم تلقائيًا على مدى قرون عديدة، مما يؤدي إلى تلويث المياه الجوفية.

في السنوات الأخيرة، أصبح موضوع الطاقة النووية ذا أهمية متزايدة. لإنتاج الطاقة النووية، من الشائع استخدام مادة مثل اليورانيوم. وهو عنصر كيميائي ينتمي إلى عائلة الأكتينيدات.

يحدد النشاط الكيميائي لهذا العنصر حقيقة أنه غير موجود في شكل حر. وتستخدم في إنتاجه تكوينات معدنية تسمى خامات اليورانيوم. إنهم يركزون مثل هذه الكمية من الوقود التي تسمح لنا بالنظر في إنتاج هذا عنصر كيميائيعقلانية ومربحة اقتصاديا. على هذه اللحظةفي أحشاء كوكبنا محتوى هذا المعدن يتجاوز احتياطيات الذهب فيه 1000 مرة(سم. ). وبشكل عام فإن رواسب هذا العنصر الكيميائي في التربة، البيئة المائيةوتقدر قيمة الصخور بأكثر من 5 مليون طن.

في الحالة الحرة، يكون اليورانيوم معدنًا رماديًا أبيض اللون، ويتميز بثلاثة تعديلات متآصلة: شبكات بلورية معينية ورباعية الأضلاع ومكعبة مركزية الجسم. نقطة غليان هذا العنصر الكيميائي هي 4200 درجة مئوية.

اليورانيوم مادة نشطة كيميائيا. في الهواء، يتأكسد هذا العنصر ببطء، ويذوب بسهولة في الأحماض، ويتفاعل مع الماء، لكنه لا يتفاعل مع القلويات.

عادة ما يتم تصنيف خامات اليورانيوم في روسيا وفقًا لمعايير مختلفة. في أغلب الأحيان يختلفون من حيث التعليم. نعم، هناك الخامات الداخلية والخارجية والمتحولة. في الحالة الأولى، هي تكوينات معدنية تتشكل تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة والرطوبة وذوبان البجماتيت. تحدث تكوينات معدن اليورانيوم الخارجية في الظروف السطحية. يمكن أن تتشكل مباشرة على سطح الأرض. يحدث هذا بسبب تداول المياه الجوفية وتراكم الرواسب. تظهر التكوينات المعدنية المتحولة نتيجة لإعادة توزيع اليورانيوم المشتت في البداية.

وفقا لمستوى محتوى اليورانيوم، يمكن أن تكون هذه التكوينات الطبيعية:

• فاحش الثراء (أكثر من 0.3%)؛
• غني (من 0.1 إلى 0.3٪)؛
• الأفراد (من 0.05 إلى 0.1%)؛
• الفقراء (من 0.03 إلى 0.05%)؛
• خارج الميزانية العمومية (من 0.01 إلى 0.03٪).

الاستخدامات الحديثة لليورانيوم

اليوم، يتم استخدام اليورانيوم في أغلب الأحيان كوقود محركات الصواريخوالمفاعلات النووية. ونظرًا لخصائص هذه المادة، فهي تهدف أيضًا إلى زيادة قوة السلاح النووي. وقد وجد هذا العنصر الكيميائي أيضًا استخدامه في الرسم. يتم استخدامه بشكل فعال كأصباغ صفراء وخضراء وبنية وسوداء. ويستخدم اليورانيوم أيضًا في صنع النوى للقذائف الخارقة للدروع.

تعدين خام اليورانيوم في روسيا: ما هو المطلوب لذلك؟

يتم استخراج الخامات المشعة باستخدام ثلاث تقنيات رئيسية. إذا كانت رواسب الخام تتركز بالقرب من سطح الأرض قدر الإمكان، فمن المعتاد استخدام تقنية الحفرة المفتوحة لاستخراجها. وهي تنطوي على استخدام الجرافات والحفارات التي تقوم بحفر حفر كبيرة وتحميل المعادن الناتجة في شاحنات قلابة. ثم يتم إرسالها إلى مجمع المعالجة.

عندما يكون هذا التكوين المعدني عميقا، فمن المعتاد استخدام تكنولوجيا التعدين تحت الأرض، والتي تنطوي على إنشاء منجم يصل عمقه إلى كيلومترين. التكنولوجيا الثالثة تختلف بشكل كبير عن التقنيات السابقة. يتضمن الترشيح تحت الأرض لتطوير رواسب اليورانيوم حفر الآبار التي يتم من خلالها ضخ اليورانيوم إلى الرواسب. حمض الكبريتيك. بعد ذلك، يتم حفر بئر آخر، وهو أمر ضروري لضخ المحلول الناتج إلى سطح الأرض. ثم يمر بعملية امتصاص، مما يسمح بتجمع أملاح هذا المعدن على راتينج خاص. المرحلة الأخيرة من تقنية SPV هي المعالجة الدورية للراتنج بحمض الكبريتيك. وبفضل هذه التكنولوجيا، يصبح تركيز هذا المعدن الحد الأقصى.

رواسب خام اليورانيوم في روسيا

تعتبر روسيا إحدى الدول الرائدة في العالم في مجال استخراج خامات اليورانيوم. على مدى العقود القليلة الماضية، تم تصنيف روسيا باستمرار بين أفضل 7 دول رائدة في هذا المؤشر.

أكبر رواسب هذه التكوينات المعدنية الطبيعية هي:

أكبر رواسب تعدين اليورانيوم في العالم - الدول الرائدة

تعتبر أستراليا الرائدة عالمياً في مجال تعدين اليورانيوم. يتركز أكثر من 30٪ من إجمالي احتياطيات العالم في هذه الولاية. أكبر الودائع الأسترالية هي السد الأوليمبي، بيفرلي، رينجر وهون مون.

المنافس الرئيسي لأستراليا هو كازاخستان، التي تحتوي على ما يقرب من 12٪ من احتياطيات الوقود في العالم. تحتوي كل من كندا وجنوب أفريقيا على 11% من احتياطي اليورانيوم في العالم، وناميبيا 8%، والبرازيل 7%. وتغلق روسيا المراكز السبعة الأولى بنسبة 5%. وتشمل قائمة القادة أيضًا دولًا مثل ناميبيا وأوكرانيا والصين.

أكبر رواسب اليورانيوم في العالم هي:

مجال	بلد	ابدأ المعالجة
السد الأولمبي	أستراليا	1988
روسينج	ناميبيا	1976
نهر ماك آرثر	كندا	1999
إنكاي	كازاخستان	2007
دومينيون	جنوب أفريقيا	2007
الحارس	أستراليا	1980
خراسان	كازاخستان	2008

احتياطيات وحجم إنتاج خام اليورانيوم في روسيا

وتقدر احتياطيات اليورانيوم المستكشفة في بلادنا بأكثر من 400 ألف طن. في الوقت نفسه، الموارد المتوقعة أكثر من 830 ألف طن. اعتبارًا من عام 2017، كان هناك 16 رواسب لليورانيوم في روسيا. علاوة على ذلك، يتركز 15 منهم في ترانسبايكاليا. يعتبر المستودع الرئيسي لخام اليورانيوم هو حقل خام Streltsovskoe. في معظم الودائع المحلية، يتم الإنتاج باستخدام طريقة العمود.

• تم اكتشاف اليورانيوم في القرن الثامن عشر. وفي عام 1789، تمكن العالم الألماني مارتن كلابروث من إنتاج يورانيوم يشبه المعدن من الخام. ومن المثير للاهتمام أن هذا العالم هو أيضًا مكتشف التيتانيوم والزركونيوم.
• تستخدم مركبات اليورانيوم بنشاط في مجال التصوير الفوتوغرافي. يستخدم هذا العنصر لتلوين الإيجابيات وتعزيز السلبيات.
• الفرق الرئيسي بين اليورانيوم والعناصر الكيميائية الأخرى هو نشاطه الإشعاعي الطبيعي. تميل ذرات اليورانيوم إلى التغير بشكل مستقل مع مرور الوقت. وفي الوقت نفسه، تنبعث منها أشعة غير مرئية للعين البشرية. وتنقسم هذه الأشعة إلى 3 أنواع - جاما، إشعاع بيتا ألفا(سم. ).

في رسالة من السفير العراقي لدى الأمم المتحدة محمد علي الحكيمويقال، بتاريخ 9 تموز/يوليو، إن متطرفي داعش (الدولة الإسلامية في العراق والشام) تحت تصرفهم. وسارعت الوكالة الدولية للطاقة الذرية إلى الإعلان عن أن المواد النووية التي استخدمها العراق سابقاً ذات خصائص سمية منخفضة، وبالتالي المواد التي استولى عليها الإسلاميون.

وقال مصدر حكومي أمريكي مطلع على الوضع لرويترز إن اليورانيوم الذي سرقه المتشددون لم يتم تخصيبه على الأرجح وبالتالي من غير المرجح أن يستخدم في صنع أسلحة نووية. وأخطرت السلطات العراقية الأمم المتحدة رسميًا بهذا الحادث، ودعتها إلى "منع التهديد باستخدامه"، حسبما ذكرت وكالة ريا نوفوستي.

مركبات اليورانيوم خطيرة للغاية. يتحدث AiF.ru عن ما هو بالضبط، وكذلك من وكيف يمكن إنتاج الوقود النووي.

ما هو اليورانيوم؟

اليورانيوم عنصر كيميائي عدده الذري 92، وهو معدن لامع ذو لون أبيض فضي، الجدول الدورييُشار إلى مندليف بالرمز U. وهو في شكله النقي أكثر ليونة قليلاً من الفولاذ، وهو قابل للطرق، ومرن، ويوجد في قشرة الأرض(الغلاف الصخري) وفي مياه البحرولم يتم العثور عليه عمليا في شكله النقي. يتكون الوقود النووي من نظائر اليورانيوم.

اليورانيوم معدن ثقيل، أبيض فضي، لامع. الصورة: Commons.wikimedia.org / القائم بالتحميل الأصلي كان Zxctypo على en.wikipedia.

النشاط الإشعاعي لليورانيوم

في عام 1938 الألمانية الفيزيائيان أوتو هان وفريتز ستراسمانقام بتشعيع نواة اليورانيوم بالنيوترونات وقام باكتشاف: التقاط نيوترون حر، تنقسم نواة نظير اليورانيوم وتطلق طاقة هائلة بسبب الطاقة الحركية للشظايا والإشعاع. في 1939-1940 يولي خاريتونو ياكوف زيلدوفيتشلأول مرة أوضح نظريًا أنه مع تخصيب اليورانيوم الطبيعي بكمية قليلة من اليورانيوم -235، من الممكن تهيئة الظروف للانشطار المستمر النوى الذرية، أي إعطاء العملية طابعًا متسلسلًا.

ما هو اليورانيوم المخصب؟

اليورانيوم المخصب هو اليورانيوم الذي يتم إنتاجه باستخدامالعملية التكنولوجية لزيادة حصة نظير 235U في اليورانيوم. ونتيجة لذلك، ينقسم اليورانيوم الطبيعي إلى يورانيوم مخصب ويورانيوم منضب. وبعد استخراج اليورانيوم الطبيعي 235U و234U، تسمى المادة المتبقية (اليورانيوم-238) "اليورانيوم المنضب" لأنها تنضب في نظير 235. ووفقا لبعض التقديرات، فإن الولايات المتحدة تخزن نحو 560 ألف طن من سداسي فلوريد اليورانيوم المنضب (UF6). اليورانيوم المنضب مشع بنسبة نصف اليورانيوم الطبيعي، ويرجع ذلك أساسًا إلى إزالة اليورانيوم 234 منه. ولأن الاستخدام الأساسي لليورانيوم هو إنتاج الطاقة، فإن اليورانيوم المنضب منتج منخفض الاستخدام وذو قيمة اقتصادية منخفضة.

وفي الطاقة النووية، يتم استخدام اليورانيوم المخصب فقط. إن نظائر اليورانيوم الأكثر استخدامًا على نطاق واسع هو 235U، حيث من الممكن حدوث تفاعل نووي متسلسل ذاتي الاستدامة. ولذلك، يستخدم هذا النظير كوقود في المفاعلات النووية والأسلحة النووية. يعد عزل نظير U235 من اليورانيوم الطبيعي تقنية معقدة لا تستطيع العديد من الدول تنفيذها. يسمح تخصيب اليورانيوم بإنتاج أسلحة نووية ذرية - أجهزة متفجرة أحادية الطور أو أحادية المرحلة يأتي فيها إنتاج الطاقة الرئيسي منها التفاعل النوويانشطار النوى الثقيلة لتكوين عناصر أخف.

اليورانيوم 233، الذي يتم إنتاجه صناعيًا في مفاعلات من الثوريوم (الثوريوم 232 يلتقط نيوترونًا ويتحول إلى الثوريوم 233، الذي يتحلل إلى البروتكتينيوم 233 ثم إلى اليورانيوم 233)، قد يصبح في المستقبل وقودًا نوويًا شائعًا للطاقة النووية. المصانع (توجد الآن مفاعلات تستخدم هذه النويدة كوقود، على سبيل المثال كاميني في الهند) والإنتاج قنابل ذرية(الكتلة الحرجة حوالي 16 كجم).

قلب قذيفة عيار 30 ملم (مدفع GAU-8 لطائرة A-10) يبلغ قطرها حوالي 20 ملم مصنوع من اليورانيوم المنضب. الصورة: Commons.wikimedia.org / برنامج التحميل الأصلي كان Nrcprm2026 على en.wikipedia

ما هي الدول التي تنتج اليورانيوم المخصب؟

• فرنسا
• ألمانيا
• الهولندي
• إنكلترا
• اليابان
• روسيا
• الصين
• باكستان
• البرازيل

10 دول تنتج 94% من الإنتاج العالمي لليورانيوم. الصورة: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

لماذا تعتبر مركبات اليورانيوم خطيرة؟

اليورانيوم ومركباته سامة. تعتبر الهباء الجوي لليورانيوم ومركباته خطرة بشكل خاص. بالنسبة لهباء مركبات اليورانيوم القابلة للذوبان في الماء، يبلغ الحد الأقصى للتركيز المسموح به (MPC) في الهواء 0.015 ملجم/م3، وبالنسبة لأشكال اليورانيوم غير القابلة للذوبان، يبلغ الحد الأقصى للتركيز المسموح به (MPC) في الهواء 0.075 ملجم/م3. عندما يدخل اليورانيوم الجسم فإنه يؤثر على جميع الأعضاء، فهو سم خلوي عام. اليورانيوم يكاد يكون لا رجعة فيه، مثل كثيرين آخرين معادن ثقيلة، يرتبط بالبروتينات، في المقام الأول بمجموعات الكبريتيد من الأحماض الأمينية، مما يعطل وظيفتها. ترتبط الآلية الجزيئية لعمل اليورانيوم بقدرته على قمع نشاط الإنزيم. تتأثر الكلى في المقام الأول (يظهر البروتين والسكر في البول، قلة البول). مع التسمم المزمن، من الممكن حدوث اضطرابات في تكون الدم والجهاز العصبي.

استخدام اليورانيوم للأغراض السلمية

• إضافة صغيرة من اليورانيوم تعطي الزجاج لون أصفر-أخضر جميل.
• ويستخدم يورانيوم الصوديوم كصبغة صفراء في الطلاء.
• تم استخدام مركبات اليورانيوم كدهانات للرسم على الخزف وتزجيج السيراميك والمينا (مطلية بالألوان: الأصفر والبني والأخضر والأسود، اعتمادًا على درجة الأكسدة).
• في بداية القرن العشرين، تم استخدام نترات اليورانيل على نطاق واسع لتعزيز السلبيات وتلوين (الصبغة) الإيجابيات (المطبوعات الفوتوغرافية) باللون البني.
• تستخدم سبائك الحديد واليورانيوم المنضب (اليورانيوم 238) كمواد تقبُّض مغناطيسي قوية.

النظير هو مجموعة متنوعة من ذرات عنصر كيميائي لها نفس العدد الذري (الترتيبي)، ولكن بأعداد كتلية مختلفة.

عنصر من عناصر المجموعة الثالثة من الجدول الدوري، ينتمي إلى الأكتينيدات؛ معدن ثقيل ومشع قليلاً. لدى الثوريوم عدد من التطبيقات التي يلعب فيها أحيانًا دورًا لا يمكن الاستغناء عنه. إن موقع هذا المعدن في الجدول الدوري للعناصر وبنية النواة قد حددا استخدامه في مجال الاستخدامات السلمية للطاقة الذرية.

***قلة البول (من oligos اليونانية - صغير وouron - البول) - انخفاض في كمية البول التي تفرزها الكلى.