Normál körülmények között az urán radioaktív elem egy nagy atomi (molekula) tömegű fém - 238,02891 g/mol. E mutató szerint a második helyen áll, mert Az egyetlen, ami nehezebb nála, az a plutónium. Az urántermelés számos technológiai művelet egymás utáni végrehajtásához kapcsolódik:

• a kőzet koncentrációja, aprítása és a nehéz frakciók vízben való ülepedése
• koncentrátum kilúgozás vagy oxigén öblítés
• urán átalakítása szilárd halmazállapotúvá (oxid vagy tetrafluorid UF 4)
• uranil-nitrát UO 2 (NO 3) 2 előállítása a nyersanyag salétromsavban való feloldásával
• kristályosítás és kalcinálás UO 3 -oxid előállítására
• hidrogénnel redukálva UO 2-t kapunk
• UF 4 tetrafluorid előállítása hidrogén-fluorid gáz hozzáadásával
• az urán fém redukciója magnézium vagy kalcium alkalmazásával

Urán ásványok

A leggyakoribb U-ásványok:

• A szurokkeverék (uraninit) a leghíresebb oxid, amelyet „nehézvíznek” neveznek.
• karnotit
• Tyuyamunit
• Torburnit
• Samarskit
• Brannerit
• Kasolite
• Rágalom

Urántermelés

A világ uránpiacának egyik vezető szerepet betöltő orosz Rosatom vállalata szerint 2014-ben több mint 3 ezer tonna uránt bányásztak a bolygón. Ugyanakkor ennek az állami vállalatnak a bányászati ​​részlegének képviselői szerint ennek a fémnek az oroszországi készleteinek mennyisége 727,2 ezer tonna (3. hely a világon), ami hosszú évtizedekig garantálja a szükséges nyersanyagok megszakítás nélküli ellátását. .

Alapvető Kémiai tulajdonságok Az uránt a táblázat tartalmazza:

Az U elem a kúriumhoz és a plutóniumhoz hasonlóan az aktinidák családjába tartozó mesterségesen előállított elem. Kémiai tulajdonságai sok tekintetben hasonlóak a wolfram, molibdén és króm tulajdonságaihoz. Az uránt változó vegyérték jellemzi, valamint hajlamos (UO 2) + 2 – uranil képződésére, amely összetett ion.

Urándúsítási módszerek

Mint ismeretes, a természetes U 3 izotópot tartalmaz:

• 238E (99,2745%)
• 235E (0,72%)
• 234E (0,0055%)

Az urándúsítás a 235U izotóp arányának növekedését jelenti a fémben - az egyetlen, amely képes önálló nukleáris láncreakcióra.

Az urán dúsításának megértéséhez figyelembe kell venni a dúsítás mértékét:

• tartalom 0,72% - egyes teljesítményreaktorokban használható
• 2-5% – a legtöbb teljesítményreaktorban használják
• 20%-ig (alacsony dúsítású) – kísérleti reaktorokhoz
• több mint 20% (nagyon dúsított vagy fegyveres minőségű) – atomreaktorok, fegyverek.

Hogyan dúsítják az uránt? Számos módszer létezik az urándúsításra, de a legalkalmasabbak a következők:

• elektromágneses – gyorsulás elemi részecskék speciális gyorsítóban és csavarásukat mágneses térben
• aerodinamikai – urángáz fújása speciális fúvókákon keresztül
• gázcentrifugálás - a centrifugában lévő urángáz elmozdul, és tehetetlenségből a nehéz molekulákat a centrifuga falai felé tolja
• urándúsítás gázdiffúziós módszere - könnyű uránizotópok „szitálása” speciális membránok kis pórusain keresztül

Az urán fő alkalmazása az atomreaktorok, reaktorok üzemanyaga atomerőművek, atomerőművek. Ezenkívül a 235U izotópot nukleáris fegyverekben használják, míg a dúsítatlan fém nagy arányban 238U lehetővé teszi a másodlagos nukleáris üzemanyag - plutónium - előállítását.

Az uránt mint kémiai elemet 1789-ben, radioaktív tulajdonságait a 19. század végén fedezték fel. A múlt században az uránt csak atomfegyverek gyártására használták. És manapság számos iparágban széles körben használják, például kis mennyiségben adják az üveghez színezés céljából. De leginkább elektromos energia előállítására használják.

A legszörnyűbb a bolygón

Az uránércek jellemzői

Az uránércek jelentős koncentrációban fémet tartalmazó természetes képződmények. Gyakran más radioaktív elemek, például polónium és rádium is megtalálhatók az ércben az uránnal együtt.

• durva szemcsés – 25 mm-nél nagyobb átmérőjű;
• közepes szemcsés - 3-25 mm;
• finomszemcsés - 0,1-3 mm;
• finomszemcsés - 0,015-0,1 mm;
• diszpergált - kevesebb, mint 0,015 mm.

A szemcsék mérete határozza meg a dúsítás módját.

Uránérc szennyeződéstartalom szerint osztályozva;

• urán-molibdén;
• urán-kobalt-nikkel-bizmut;
• urán-vanádium;
• monoore.

Az ércet kémiai összetétele szerint osztályozzák:

• szilikát;
• karbonát;
• szulfid;
• Vas-oxid;
• kaustobiális.

A kémiai összetétel határozza meg a kőzet feldolgozási módját. Például:

• Az uránt szódaoldattal izolálják a karbonátércekből;
• szilikátból - sav;
• vas-oxidból - kohós olvasztással.

Az ércet urántartalma szerint osztályozzák:

• nagyon gazdag – több mint 1% fémet tartalmaz;
• gazdag - 1-0,5%;
• átlagos - 0,5-0,25%;
• közönséges - 0,25-0,1%;
• gyenge - kevesebb, mint 0,1%.

A 0,01-0,015% uránt tartalmazó kőzetből a fémet melléktermékként vonják ki.

Urán lelőhelyek Oroszországban

• Zherlovoe - a Chita régióban található, készleteit 4137 ezer tonnára becsülik. Fémtartalma szerint - molibdén - 0,082% urán és 0,227% molibdén. Csak 3485 tonna tiszta urán van;
• Argunskoye a Chita régióban található. A C1 kategóriájú érckészlet 13 025 ezer tonna, ebből az uráné 27 957 tonna, a C2 kategóriájú 7 990 ezer tonna, ebből 9 481 tonna a tiszta urán. Ez a legnagyobb betét. Az össz-oroszországi termelés 93%-át adja;
• Az Istochnoye, Dybrynskoye, Kolichkanovskoye, Koretkondinskoye lelőhelyek a Burját Köztársaságban találhatók. Ezen a területen a kutatási készletek mintegy 17,7 ezer tonnát tesznek ki, a várható erőforrások pedig 12,2 ezer tonnát;
• Khiagdinskoye - Burjátországban található. Uránérc készletek – 11,3 ezer tonna.

A szakértők szerint Oroszországban ma a legígéretesebb betétek fejlesztési szakaszban vannak:

• Elkonskoe - Jakutországban található, az előrejelzések szerint 346 ezer tonna érc van;
• Malinovskoe - Nyugat-Szibériában;
• Vitimskoye és Aldanskoye - Kelet-Szibériában;
• Távol-Kelet - az Okhotsk-tenger partján található;
• Karéliában az Onega- és a Ladoga-tavak közelében.

Az oroszországi urán teljes készletét 800 ezer tonnára becsülik.

Hogyan bányászják az uránércet?

Az oroszországi uránlelőhelyeket kétféleképpen fejlesztik:

• nyisd ki;
• föld alatt.

Az urán külszíni bányászatát akkor hajtják végre, amikor a hasznos kőzetrétegek sekélyen fekszenek a föld alatt.

Az ércek kitermelésére gépeket használnak:

• buldózerek - szikla nyitásához;
• kanalas rakodók;
• dömperek szállításhoz.

Az oroszországi külszíni bányászat előfeltétele a későbbi bezárás. Fedőrétegekkel, a helyreállított felületen rekultiváció történik.

A nyílt módszer biztonságosabb és olcsóbb. Úgy gondolják, hogy az ilyen fejlődés során a sugárzás szintje lényegesen alacsonyabb. De az érc minősége is alacsony.

A magasabb minőségű ércet a föld alatt bányászják. Ez az aknák vagy adalékok felszereléséből áll. A műszaki adottságok ma már nem korlátozzák a mélységi termelést, de a két kilométer túllépése veszteségessé teszi a termelést.

A földalatti bányászati ​​módszer fő problémája a radonkibocsátás - radioaktív gáz. Gyorsan terjedhet, és magas koncentrációt hoz létre a bánya légkörében. Egy radon atom 5 napig él. A bánya tervezésekor a fő feladat a hatékony szellőzőrendszer biztosítása. Hogy a gázatomok ne halmozódjanak fel, hanem a felszínre emelkedjenek. A szellőztető rendszereket és csöveket gyakran nem a bánya oxigénellátására, hanem a radon eltávolítására használják. A levegőt mesterségesen szállítják. A PIMCU vállalat oroszországi bányája percenként 1410 m 3 levegőt fogyaszt. A szellőztető egységek folyamatosan működnek, még akkor is, ha a bányát nem használják.

A földalatti kilúgozási módszer egy modern progresszív technológia. Használata okozza a legkevesebb kárt a régió ökológiájában. A módszer lényege a következő:

• kutat fúrnak;
• lúgos készítményt pumpálnak bele;
• az uránkővel való kölcsönhatás után fémkimosódás következik be;
• uránban gazdag kémiai összetétel a felszínre pumpálják.

A jelentős előnyök ellenére ez a módszer csak homokkőben és talajvízszint alatt alkalmazható.

Világhelyzet

Ma már csak a világ 28 országában folytatnak uránbányászatot. Ezen túlmenően a lerakódások 90%-a 10 olyan országban található, amelyek termelési mennyiségben vezető szerepet töltenek be.

Ausztrália az első

Alapvető mutatók:

• bizonyított készletek – 661 ​​000 tonna (a globális készletek 31,18%-a);
• betétek – 19 nagy. A leghíresebb:
  • Olimpiai gát - évente 3000 tonnát bányásznak;
  • Beverly - ezer tonna évente;
  • Honemun – 900 t.
• gyártási költség - 40 dollár kilogrammonként;
• legnagyobb bányavállalatok:
  • Paladin Energy;
  • Rio Tinto;
  • BHP Billiton.

A termelési mennyiségek tekintetében Kazahsztán a második helyen áll

Alapadatok:

• bizonyított készletek – 629 000 tonna (a globális készletek 11,81%-a);
• betétek – 16 nagy. A leghíresebb:
  • Korsan;
  • Irkol;
  • Budenovskoe;
  • Nyugati Mynkuduk;
  • Dél-Inkai;
• gyártási költség - 40 USD / kg;
• termelési mennyiség – évi 22574 tonna;
• bányavállalat – Kazatomprom (a globális mennyiség 15,77%-át állítja elő).

Oroszország a harmadik helyet foglalja el

Mutatók:

Negyedik hely - Kanada

Mutatók:

• bizonyított készletek – 468 000 tonna (a globális készletek 8,80%-a);

• betétek – 18 nagy. A leghíresebb:
  1. McArthur folyó;
  2. Waterbury;
• előállítási költség – 34 dollár kilogrammonként;
• termelési mennyiség – 9332 tonna évente;
• bányavállalat – Cameco (évente 9144 tonna uránt állít elő).

Ötödik hely - Niger

• bizonyított készletek – 421 000 tonna (a globális készletek 7,9%-a);
• Születési hely:
  • Imuraren;
  • Arlit;
  • Madauela;
  • Azelit;
• gyártási költség - 35 dollár kilogrammonként;
• termelési mennyiség – évi 4528 tonna.

Az uránkészletek tekintetében a második öt ország a következő:

• Dél-Afrika - 297 000 tonna;
• Brazília - 276 000 tonna;
• Namíbia - 261 000 tonna;
• USA - 207 000 tonna;
• Kína - 166 000 tonna.

Szakértők szerint 2025-re a száma atomerőművek. Ez a növekedés nagyobb keresletet fog kiváltani az urán iránt – 44%-os (80-100 ezer tonnás) növekedést. Ezért világszerte tendencia figyelhető meg a másodlagos uránforrások használatában:

• Arany;
• foszfátok;
• réz;
• lignit tartalmú kőzetek.

Videó: Hogyan bányászják az uránt

Az uránlelőhelyek fejlesztésének sajátossága, hogy lehetőség nyílik mind a hagyományos bányászati ​​módszerek (kültéri és földalatti), mind a földalatti (fúrás, blokk) és kupacos kilúgozási módszerek alkalmazására. Elterjedtség a világon különféle módokon uránbányászat: földalatti 37%, külszíni fejtés 24%, kapcsolódó bányászat 18%, fúrásos földalatti kilúgozás 12%, meghatározatlan 7%.

Az urán bányászata és előállítása során különféle óvintézkedéseket tesznek a személyzet egészségének védelme érdekében:

• - A porszintet gondosan ellenőrzik, hogy minimálisra csökkentsék az y- vagy a-kibocsátó anyagok szervezetbe jutását. A por a radioaktív expozíció fő forrása. Jellemzően 4 mSv/évvel járul hozzá a személyzet által kapott éves dózishoz.
• - A bányákban, gyárakban és hulladéklerakó telepeken dolgozó személyzet külső radioaktív expozíciója korlátozott. A gyakorlatban az ércből és a hulladékból származó külső expozíció szintje általában olyan alacsony, hogy az alig befolyásolja a megengedett éves dózis növelését.
• - A nyílt lerakódások természetes szellőztetése csökkenti a radon és leányizotópjainak való kitettséget. A radon expozíció szintje nem haladja meg a személyzet folyamatos expozíciójára megengedett szint 1%-át. A földalatti bányák szellőztető rendszerekkel vannak felszerelve az azonos szint elérése érdekében. Az ausztrál és kanadai földalatti bányákban az átlagos sugárdózis ~3 mSv/év.
• - Szigorú higiéniai előírások vonatkoznak az urán-oxid-koncentrátummal dolgozó személyzetre, mivel az ólom-oxidhoz hasonlóan kémiailag mérgező. A gyakorlatban olyan óvintézkedéseket tesznek, amelyek megvédik a légzőrendszert a toxinok lenyelésétől, hasonlóak az ólomkohóknál alkalmazottakhoz.

Nézzük meg egy kicsit részletesebben az urán nyersanyagok bányászatának főbb módszereit.

Az uránbányászat bányászati ​​módszere- az urántermelés egyik fő módja. A munkaszervezés hasonló más fémek bányászatának módszereihez, de vannak eltérések is. Az uránércek leggyakrabban keskeny rétegek formájában fordulnak elő, ami egy bánya kialakulásához vezet elágazó sodródások formájában. Mivel az uránérc kifejlesztése egy horizonton történik, sodródások és bányászati ​​blokkok kialakulásával a fő szállítmányozáshoz közel, a porképződés nagyrészt lokalizált. A levegő keringésének hiánya egyik blokkról a másikra nem okoz kölcsönös szennyeződést, és nem nagy a porképződés az uránbányákban.

A földalatti uránbányák működtetésekor a bányavizet folyamatosan kiszivattyúzzák, és zárt technológiai vízkeringtető rendszerbe juttatják a hidrokohászati ​​üzembe. Az erőteljes szellőzés megakadályozza, hogy a radon a levegőben koncentrálódjon. Ha a szellőztetést a műszak vége után kikapcsolják, akkor a radon és leánytermékeinek légköri koncentrációja meredeken megemelkedik, ezért a következő műszak kezdete előtt ezeket a koncentrációkat a megengedett maximális értékre kell csökkenteni.

Az uránbányászok fő veszélyét az ércből felszabaduló radontartalmú levegő belélegzése jelenti. BAN BEN uránércek Az urán kivételével a radioaktív sorozat összes többi tagját tartalmazza, amelyben ez a kiindulási nuklid. A bányászok egészségére a legnagyobb veszélyt ennek a családnak a következő elemei jelentik: 222 Rn, 21t *Pb, 211 Bi és 21 "Po. A bánya légkörének radontartalmát az emanáció sebessége, a szellőzés sebessége és a radon felezési ideje határozza meg. A radonbomlás közvetlen leánytermékei rövid felezési idővel rendelkeznek, és gyorsan felhalmozódnak a légkörben, még akkor is, ha a radon leánytermékek nélkül kerül a bányába.

Tekintettel arra, hogy a radon leánytermékeinek relatív ártalmassága nagyobb, mint magának a radonnak a káros hatása, a radioaktív szennyeződés Az uránbányák levegőjét bomlástermékei szállíthatják ki. A bányászati ​​légkörben a radon bomlási leánytermékeinek tartalom elfogadható munkaértékeként 1,3*15 MeV/l levegőnek megfelelő „látens energia” értéket javasolnak.

Az uránbányászat egyik népszerű módja a külszíni bányászat (egyesek akár 500 m mélyek is). Úgy tartják, hogy az ilyen kőbányák sugárzási veszélye a bányászok számára sokkal kisebb, mint a földalatti bányáké. Azonban azért környezet Az urán külszíni bányászata komoly veszélyt jelenthet a por felszívódása miatt. A tájváltozások, a növénytakaró megzavarása, a helyi faunára gyakorolt ​​káros hatások elkerülhetetlen következményei külszíni bányászat. Nehéz feladat a kőbánya visszatöltése meddőkővel és a bányászati ​​műveletek befejezése után visszanyerése.

Vannak szabályok, törvények, amelyek meghatározzák a környezetvédelmi intézkedéseket, előírnak olyan követelményeket, mint például az előzetes

környezeti hatásvizsgálatok; helyreállítási program fokozatos végrehajtása, beleértve a tájak és erdők helyreállítását, az endogén flóra telepítését, az endogén élővilág helyreállítását; valamint a környezet meglévő szabványoknak való megfelelésének ellenőrzése.

Rizs. 4. Uránbányászat földalatti kilúgozásos módszerrel.

Extrakció oldattal

(in situ kimosódás) egy lúgos vagy savas folyadékot (például kénsavat) fúrólyukon keresztül az uránérclelőhelyekbe fecskendeznek, és azokat visszaszivattyúzzák. Ez a módszer nem igényli az érc eltávolítását a bányaterületről, de csak ott alkalmazható, ahol az uránlerakódások vízáteresztő kőzetben lévő vízadó rétegben helyezkednek el, és nem túl mélyek (-200 m).

Ennek a technológiának az az előnye, hogy csökkenti a balesetek kockázatát és a személyzet sugárterhelését, az alacsony költséget, és nem igényel sok helyet a hulladék tárolására. A fő hátrányok az uránlerakódásból kioldódó folyadékok kioldódásának veszélye és a felszín alatti vizek utólagos szennyeződése, valamint az, hogy a működés befejezése után nem lehet helyreállítani a természetes állapotot a kimosódási zónában. A keletkező szennyezett keveréket vagy tározókba szállítják, vagy mély ártalmatlanító kutakba küldik.

Kimosódás - egy vagy több komponens kinyerése ércekből, koncentrátumokból, termelési hulladékokból vizesoldat lúgot, savat vagy más reagenst tartalmazó, valamint bizonyos típusú baktériumok felhasználásával; különleges eset extrakció a szilárd fázisból. A kilúgozás általában együtt jár kémiai reakció, melynek eredményeként a kivont komponens vízben oldhatatlan formából oldhatóvá válik.

Helyi kilúgozás - uránércek in situ kilúgozása. Ez magában foglalja a kénsavat az érctömegbe injektálva, és kiküszöböli a zagytárolás problémáját, de kedvezőtlen körülmények között talajvíz szennyeződést okozhat.

A kilúgozás azon alapul, hogy a kivont anyag jobban oldódik, mint mások. Oldószerek - ammónia, savak, lúgok, fém- vagy klór-kloridok, szulfátok stb. oldata. A kioldódást az extrahált anyag oxidációja kísérheti, hogy a nehezen oldódó vegyületeket könnyen oldhatóvá alakítsák (oxidatív kilúgozás). Gázokat (levegő, oxigén), folyékony és szilárd anyagokat használnak oxidálószerként. szervetlen anyagok(HN0 3, Mn0 2, KMn0 4 stb.), baktériumok (bakteriális kimosódás).

A fúrólyuk in situ kilúgozást a tározói lerakódások kialakításánál alkalmazzák. Alkalmazásának feltétele az érctartalmú környezet nagy permeabilitása és víztartalma. Ennek a módszernek a használatakor a mező poligonokra van felosztva, amelyeket egymás után fúrnak be injektáló- és extrakciós kutak rendszerével, befecskendezési kútonként két vagy három vagy több extrakciós kúttal. Az urán kőzetekből való kilúgozási ideje minden helyen 1^-3 év. A felhasznált munkaoldatok összetételétől függően megkülönböztetünk egy savas sémát az urán kilúgozására (kénsavoldatok) és egy karbonát sémát (nátrium- és ammónium-karbonát-hidrogén-karbonát oldatok).

Az in situ kilúgozás során a kilúgozó oldatot a föld alatt közvetlenül egy érctestbe vagy egy speciálisan előkészített ércrétegbe szivattyúzzák, és az ércrétegen átszivárgott oldatot a felszínre pumpálják. A földalatti kilúgozásnak két fő lehetősége van - fúrás (akna nélküli) és bánya (tömb). A földalatti bányákban régi vagy speciálisan kialakított bányákat, előkészített földalatti kamrákat, dübörgő ércet használnak, és adalékot vagy sodródást használnak a termékoldat összegyűjtésére.

A talajba történő kilúgozás, amelyet általában akkor alkalmaznak, ha az érctest mélysége nem haladja meg a 100 métert, lehetővé teszi az alacsony minőségű uránércek bevonását a bányászatba, jelentősen csökkenti a beruházások volumenét és a vállalkozások építési idejét, többszörösére növeli a munka termelékenységét, és jelentősen csökkenti káros hatások a természetre (nem zavarja a tájat, jelentősen csökkenti a földfelszínre kerülő szilárd hulladék és káros anyagok mennyiségét, viszonylag egyszerű a hulladékterületek helyreállítása).

A fúrólyukba történő kilúgozás az érclerakódások felszínre emelkedése nélkül történő létrehozásának módszere a természetes uránionok szelektív átvitelével közvetlenül a felszín alatti produktív oldatba. Ezt a módszert úgy hajtják végre, hogy kutak fúrásával uránérctesteken keresztül az uránérctesteket oldattal látják el, az urántartalmú oldatokat a felszínre emelik és szorpciós ioncserélő egységekkel uránt vonnak ki belőlük, savat adnak az anyalúgokhoz és szivattyúzzák. vissza a felszín alá. A fúrásos kilúgozás során az altalaj geológiai állapotában nincs változás, mivel a bányászati ​​tömeg nem kerül feltárásra.

A fúrásos kilúgozás során a radioaktivitás kevesebb, mint 5%-a kerül mobil állapotba a felszín alatt és kerül a felszínre, szemben az uránbányászat hagyományos módszereivel végzett 100%-kal. Nincs szükség zagylerakók építésére a hulladék tárolására magas szint sugárzás. Az uránlelőhelyek természetes hidrogeokémiai környezete általában képes öngyógyítani az antropogén hatások miatt. A természetes redox állapotok fokozatos helyreállítása következtében az érctartalmú víztartó rétegekben lassú, de visszafordíthatatlan talajvíz-visszanyerési folyamat megy végbe. Léteznek módszerek ennek a folyamatnak a jelentős fokozására, a rekultiváció tízszeres gyorsítására.

A fúrásos kilúgozás azonban környezetvédelmi szempontból meglehetősen veszélyes bányászati ​​módszer. A kimosódó urántartalmú oldat szivároghat a zóna érctestéből a kőzetrepedéseken vagy a vízszigetelő rétegek megtörésén keresztül, majd szétterjedhet a víztartó rétegben. Ez a talajvíz szennyeződéséhez vezethet hosszútáv a bányából. A kilúgozó oldatok az urán mellett más ásványokat is feloldanak, aminek következtében nem csak az urán, hanem az elemek is mozgékonyak lesznek: rádium, arzén, vanádium, molibdén, kadmium, nikkel, ólom stb., és ezresre koncentrálódnak. alkalommal. Az ásványok az oldatból földalatti kilúgozással válnak ki, így kalcit, gipszet és más ásványok keletkeznek. A keletkező csapadék csökkentheti vagy akár teljesen blokkolhatja az oldat áramlását az urántartalmú területeken, ami kiszámíthatatlan eredményekhez vagy a bánya idő előtti bezárásához vezethet.

A fúrásos kilúgozás nagy mennyiséget termel Szennyvízés olyan megoldásokat, amelyeket környezetvédelmi szempontból elfogadható módon kell ártalmatlanítani. Ide tartozik az urándúsító üzemből származó mosóvíz és folyékony hulladék. Ezeket a folyadékokat összekeverik, és ugyanabba a talajvízbe fecskendezik vissza, mint az uránbányászatban, vagy egy mély víztartó rétegbe fecskendezik, távol a többi talajvízfelhasználótól. Ezek a folyékony hulladékok nagy koncentrációban tartalmaznak radionuklidokat és nehézfémeket, és a bánya bezárása után helyre kell állítani azt a területet, ahol eloszlanak.

A kupacos kilúgozás az a folyamat, amelynek során az előkészített (zúzott gyenge minőségű érceket vagy feldolgozóüzemi zagyokat) feloldják és speciális ásványi nyersanyagkötegbe helyezik, majd szétválasztják (kicsapják) a keringő oldatoktól.

A halmos kilúgozást a könnyen oldódó hasznos komponenseket tartalmazó ércek feldolgozására használják; az ilyen érceknek viszonylag porózusnak és olcsónak kell lenniük. A kupacos kilúgozást néha az upstream bányászati ​​folyamatokból származó hulladéklerakók újrafeldolgozására használják. Az érc betöltéséhez enyhén ferde felületet készítenek, amely áthatolhatatlan a kilúgozó oldatokkal szemben. Ezen a felületen és keresztben vízgyűjtő mélyedések jönnek létre a vízelvezetés érdekében. A betöltés után az ércet olyan mennyiségű kilúgozó oldattal töltik meg, amely elegendő a teljes vastagságának telítéséhez. Az oldat behatol az ércszemcsék közé, és feloldja a hasznos komponenseket. Egy bizonyos idő elteltével az anyagot megszárítják, és a feloldódott értékes komponensek által képződött kérget eltávolítják, a feldolgozott laza kőzetet a vízelvezető rendszerbe mosják.

A perkolációs kilúgozást olyan ércek feldolgozásakor alkalmazzák, amelyek rosszul zúzott, és nem tartalmaznak természetes iszapot vagy agyagot. Ez egy meglehetősen lassú folyamat. Az infiltrációs kilúgozás a be- és kirakodásra jól alkalmas tartályokban történik.A tartály alja hatékony szűrő legyen, amelyen keresztül az oldat szivattyúzható és kiszivattyúzható.A tartályok meghatározott méretű frakciójú zúzott érccel vannak feltöltve. Ezután a kilúgozó oldatot a tartályba szivattyúzzák és felszívják az ércben. A szükséges tartási idő letelte után a kilúgozott komponenseket tartalmazó oldatot kiszivattyúzzák, és az ércet átmossák, hogy eltávolítsák a maradék kilúgozó oldatot.

A kilúgozási folyamat során por, radon és kilúgozó folyadék szabadulhat fel. A kilúgozási folyamat befejeződése után, különösen, ha az érc vas-szulfidot tartalmaz, miután vízzel és levegővel érintkezik, megindulhat a folyamatos bakteriális savtermelés a szemétlerakókban, ami az urán spontán kimosódásához vezethet évszázadokon keresztül, ami szennyezi a talajvizet.

Az utóbbi években az atomenergia témája egyre aktuálisabbá vált. Atomenergia előállításához általánosan elterjedt olyan anyagot használnak, mint az urán. Az aktinidák családjába tartozó kémiai elem.

Ennek az elemnek a kémiai aktivitása határozza meg azt a tényt, hogy nem szabad formában van jelen. Előállításához ásványi képződményeket, úgynevezett uránérceket használnak. Olyan mennyiségű üzemanyagot koncentrálnak, amely lehetővé teszi ennek előállítását kémiai elem gazdaságilag racionális és jövedelmező. Tovább Ebben a pillanatban bolygónk beleiben ennek a fémnek a tartalma meghaladja az aranykészleteket 1000 alkalommal(cm. ). Általában ennek a kémiai elemnek a talajban való lerakódásai, vízi környezet a rockot pedig többre értékelik, mint 5 millió tonna.

Szabad állapotban az urán egy szürke-fehér fém, amelyet 3 allotróp módosulás jellemez: rombusz alakú kristályos, tetragonális és testközpontú köbös rácsok. Ennek a kémiai elemnek a forráspontja az 4200 °C.

Az urán kémiailag aktív anyag. Levegőben ez az elem lassan oxidálódik, könnyen oldódik savakban, reagál vízzel, de nem lép kölcsönhatásba lúgokkal.

Az oroszországi uránérceket általában különféle kritériumok szerint osztályozzák. Leggyakrabban az oktatás tekintetében különböznek egymástól. Igen, vannak endogén, exogén és metamorfogén ércek. Az első esetben ásványi képződményekről van szó, amelyek magas hőmérséklet, páratartalom és pegmatitolvadások hatására alakulnak ki. Exogén urán ásványképződmények felszíni körülmények között fordulnak elő. Közvetlenül a föld felszínén keletkezhetnek. Ez a talajvíz keringésének és az üledékek felhalmozódásának köszönhető. A kezdetben diszpergált urán újraeloszlása ​​következtében metamorfogén ásványképződmények jelennek meg.

Az urántartalom szintje szerint ezek a természetes képződmények lehetnek:

• szupergazdag (több mint 0,3%);
• gazdag (0,1-0,3%);
• magánszemélyek (0,05-0,1%);
• gyenge (0,03-0,05%);
• mérlegen kívüli (0,01-0,03%).

Az urán modern felhasználása

Ma az uránt leggyakrabban üzemanyagként használják rakétamotorokés atomreaktorok. Ennek az anyagnak a tulajdonságait figyelembe véve egy nukleáris fegyver erejét is növelni kívánják. Ezt a kémiai elemet a festészetben is használják. Aktívan használják sárga, zöld, barna és fekete pigmentként. Az uránból páncéltörő lövedékek magját is készítik.

Uránérc bányászata Oroszországban: mi kell ehhez?

A radioaktív ércek kitermelése három fő technológia alkalmazásával történik. Ha az érctelepek a földfelszínhez lehető legközelebb koncentrálódnak, akkor kitermelésükhöz külszíni technológiát szokás alkalmazni. Ez magában foglalja a buldózerek és kotrógépek használatát, amelyek nagy lyukakat ásnak, és a keletkező ásványokat dömperekbe töltik. Ezután elküldik a feldolgozó komplexumba.

Ha ez az ásványképződmény mélyen található, akkor a földalatti bányászati ​​technológiát szokás alkalmazni, amely legfeljebb 2 kilométer mély bányát hoz létre. A harmadik technológia jelentősen eltér az előzőektől. Az uránlelőhelyek fejlesztésére szolgáló talajba történő kilúgozás magában foglalja a kutak fúrását, amelyeken keresztül uránt pumpálnak a lelőhelyekbe. kénsav. Ezután egy másik kutat fúrnak, amely szükséges a kapott oldat szivattyúzásához a föld felszínére. Ezután egy szorpciós folyamaton megy keresztül, amely lehetővé teszi ennek a fémnek a sóit egy speciális gyantán összegyűjteni. Az SPV technológia utolsó szakasza a gyanta kénsavval történő ciklikus kezelése. Ennek a technológiának köszönhetően ennek a fémnek a koncentrációja maximális lesz.

Uránérc lelőhelyek Oroszországban

Oroszországot az uránércek bányászatában a világ egyik vezetőjének tartják. Az elmúlt néhány évtizedben Oroszország folyamatosan az első 7 vezető ország közé került ebben a mutatóban.

E természetes ásványi képződmények legnagyobb lelőhelyei a következők:

A világ legnagyobb uránbányászati ​​lelőhelyei - vezető országok

Ausztrália világelső az uránbányászat terén. A világ összes tartalékának több mint 30%-a koncentrálódik ebben az állapotban. A legnagyobb ausztrál lelőhelyek az Olympic Dam, a Beverly, a Ranger és a Honemoon.

Ausztrália fő versenytársa Kazahsztán, amely a világ üzemanyagtartalékának csaknem 12%-át tartalmazza. Kanada és Dél-Afrika a világ uránkészletének 11%-át tartalmazza, Namíbia - 8%, Brazília - 7%. Az első hetet Oroszország zárja 5%-kal. A vezetők listáján olyan országok is szerepelnek, mint Namíbia, Ukrajna és Kína.

A világ legnagyobb uránlelőhelyei a következők:

Terület	Egy ország	Indítsa el a feldolgozást
Olimpiai gát	Ausztrália	1988
Rossing	Namíbia	1976
McArthur folyó	Kanada	1999
Inkai	Kazahsztán	2007
Uralom	Dél-Afrika	2007
Vadőr	Ausztrália	1980
Kharasan	Kazahsztán	2008

Az uránérc készletei és termelési mennyiségei Oroszországban

Hazánkban a feltárt uránkészleteket több mint 400 ezer tonnára becsülik. Ugyanakkor az előre jelzett erőforrások több mint 830 ezer tonna. 2017-ben 16 uránlelőhely található Oroszországban. Sőt, 15 közülük Transbajkáliában koncentrálódik. Az uránérc fő lelőhelye a Streltsovskoe ércmező. A legtöbb hazai lelőhelyen a termelés aknamódszerrel történik.

• Az uránt a 18. században fedezték fel. 1789-ben Martin Klaproth német tudósnak sikerült fémszerű uránt előállítania ércből. Érdekes módon ez a tudós a titán és a cirkónium felfedezője is.
• Az uránvegyületeket aktívan használják a fényképezés területén. Ezt az elemet a pozitívumok színezésére és a negatívok kiemelésére használják.
• A fő különbség az urán és más kémiai elemek között a természetes radioaktivitása. Az uránatomok hajlamosak egymástól függetlenül változni az idő múlásával. Ugyanakkor az emberi szem számára láthatatlan sugarakat bocsátanak ki. Ezeket a sugarakat 3 típusra osztják - gamma, béta alfa sugárzás(cm. ).

Irak ENSZ-nagykövetének üzenetében Mohammed Ali al-Hakim július 9-én kelt, állítólag az ISIS szélsőségesei (Iraki és Levantei Iszlám Állam) állnak rendelkezésükre. A NAÜ (Nemzetközi Atomenergia Ügynökség) sietett kijelenteni, hogy az Irak által korábban használt nukleáris anyagok csekély toxikus tulajdonságúak, így az iszlamisták által lefoglalt anyagok is.

A helyzetet ismerő amerikai kormányzati forrás azt mondta a Reutersnek, hogy a fegyveresek által ellopott urán valószínűleg nem dúsított, ezért nem valószínű, hogy atomfegyverek előállítására használják fel. Az iraki hatóságok hivatalosan értesítették az ENSZ-t az incidensről, és felszólították őket, hogy „hárítsák el a felhasználás veszélyét” – írja a RIA Novosztyi.

Az uránvegyületek rendkívül veszélyesek. Az AiF.ru arról beszél, hogy pontosan mit, valamint arról, hogy ki és hogyan állíthat elő nukleáris üzemanyagot.

Mi az urán?

Az urán egy 92-es rendszámú kémiai elem, ezüstösen fehér fényes fém, periódusos táblázat Mengyelejevet az U szimbólum jelöli. Tiszta formájában valamivel puhább, mint az acél, alakítható, rugalmas, földkéreg(litoszféra) és in tengervízés gyakorlatilag soha nem található meg tiszta formájában. A nukleáris üzemanyagot uránizotópokból állítják elő.

Az urán nehéz, ezüstös-fehér, fényes fém. Fotó: Commons.wikimedia.org / Az eredeti feltöltő Zxctypo volt a en.wikipedia webhelyről.

Az urán radioaktivitása

1938-ban a német Otto Hahn és Fritz Strassmann fizikusok neutronokkal besugározta az uránmagot, és felfedezést tett: egy szabad neutront befogva az uránizotóp atommagja osztódik és hatalmas energiát szabadít fel a töredékek és a sugárzás mozgási energiája miatt. 1939-1940-ben Julij KharitonÉs Jakov Zeldovics most először magyarázta el elméletileg, hogy a természetes urán kismértékű urán-235-tel történő dúsításával lehetőség nyílik a folyamatos hasadás feltételeinek megteremtésére. atommagok, vagyis lánc jelleget adni a folyamatnak.

Mi a dúsított urán?

A dúsított urán olyan urán, amelyet felhasználásával állítanak elő technológiai folyamat a 235U izotóp arányának növelésére az uránban. Ennek eredményeként a természetes uránt dúsított uránra és szegényített uránra osztják. Miután 235U-t és 234U-t vonnak ki a természetes uránból, a fennmaradó anyagot (urán-238) "szegényített uránnak" nevezik, mivel a 235-ös izotópban szegényedett. Egyes becslések szerint az Egyesült Államokban körülbelül 560 000 tonna szegényített urán-hexafluoridot (UF6) tárolnak. A szegényített urán fele olyan radioaktív, mint a természetes urán, elsősorban a 234U eltávolítása miatt. Mivel az urán elsődleges felhasználása az energiatermelés, a szegényített urán kis felhasználású, alacsony gazdasági értékű termék.

Az atomenergiában csak dúsított uránt használnak. Az urán legszélesebb körben használt izotópja a 235U, amelyben önfenntartó nukleáris láncreakció lehetséges. Ezért ezt az izotópot nukleáris reaktorokban és nukleáris fegyverekben üzemanyagként használják. Az U235 izotóp izolálása a természetes uránból összetett technológia, amelyet nem sok ország tud megvalósítani. Az urándúsítás lehetővé teszi atomnukleáris fegyverek – egyfázisú vagy egyfokozatú robbanószerkezetek – gyártását, amelyekben a fő energiatermelés származik nukleáris reakció nehéz atommagok hasadása könnyebb elemekké.

A reaktorokban tóriumból mesterségesen előállított urán-233 (a tórium-232 befog egy neutront, és tórium-233-má alakul, amely protaktinium-233-ra, majd urán-233-ra bomlik) a jövőben az atomenergia általános nukleáris üzemanyagává válhat. üzemek (már most is vannak reaktorok, amelyek ezt a nuklidot használják üzemanyagként, például a KAMINI Indiában) és a termelés atombombák(kritikus tömege kb. 16 kg).

A 30 mm-es kaliberű lövedék (A-10-es repülőgép GAU-8 ágyúja) mintegy 20 mm átmérőjű magja szegényített uránból készül. Fotó: Commons.wikimedia.org / Az eredeti feltöltő Nrcprm2026 volt a en.wikipedia webhelyről

Mely országok termelnek dúsított uránt?

• Franciaország
• Németország
• Hollandia
• Anglia
• Japán
• Oroszország
• Kína
• Pakisztán
• Brazília

10 ország, amelyek a világ urántermelésének 94%-át állítják elő. Fotó: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

Miért veszélyesek az uránvegyületek?

Az urán és vegyületei mérgezőek. Az uránból és vegyületeiből álló aeroszolok különösen veszélyesek. A vízben oldódó uránvegyületek aeroszoljainál a levegőben a legnagyobb megengedett koncentráció (MPC) 0,015 mg/m³, az urán oldhatatlan formáinál a MAC 0,075 mg/m³. Amikor az urán belép a szervezetbe, minden szervre hatással van, mivel általános sejtméreg. Az urán szinte visszafordíthatatlan, mint sok más nehéz fémek, a fehérjékhez, elsősorban az aminosavak szulfidcsoportjaihoz kötődik, megzavarva azok működését. Az urán molekuláris hatásmechanizmusa az enzimaktivitást elnyomó képességével függ össze. Elsősorban a vesék érintettek (fehérje és cukor jelenik meg a vizeletben, oliguria). Krónikus mérgezés esetén a hematopoiesis és az idegrendszer rendellenességei lehetségesek.

Az urán békés célokra történő felhasználása

• Kis mennyiségű urán hozzáadása gyönyörű sárgászöld színt ad az üvegnek.
• A nátrium-uránt sárga pigmentként használják a festészetben.
• Az uránvegyületeket porcelánfestéshez, valamint kerámia mázhoz és zománchoz (az oxidáció mértékétől függően sárga, barna, zöld és fekete színben festve) használták festékként.
• A 20. század elején az uranil-nitrátot széles körben használták a negatívok kiemelésére és a pozitívok (fényképnyomatok) barna színezésére.
• A vas és a szegényített urán ötvözeteit (urán-238) erős magnetostrikciós anyagként használják.

Az izotóp egy kémiai elem különböző atomjai, amelyek azonos rendszámmal, de eltérő tömegszámmal rendelkeznek.

A periódusos rendszer III. csoportjának eleme, amely az aktinidák közé tartozik; nehéz, enyhén radioaktív fém. A tóriumnak számos alkalmazása van, amelyekben néha pótolhatatlan szerepet játszik. Ennek a fémnek az elemek periódusos rendszerében elfoglalt helyzete és az atommag szerkezete előre meghatározta a felhasználását az atomenergia békés felhasználásának területén.

*** Oliguria (a görög oligos - kicsi és ouron - vizelet) - a vesék által kiválasztott vizelet mennyiségének csökkenése.