Урановые руды. Урановая руда

В настоящее время ядерная энергия используется в достаточно крупных масштабах. Если в прошлом веке радиоактивные материалы применялись в основном для производства ядерного оружия, обладающего наибольшей разрушительной силой, то в наше время ситуация изменилась. Ядерная энергия на атомных электростанциях преобразуется в электрическую и используется во вполне мирных целях. Также создаются атомные двигатели, которые используются, например, в подводных лодках.

Основным радиоактивным материалом, использующимся для производства ядерной энергии, является уран . Этот химический элемент относится к с семейству актиноидов. Уран открыл в 1789 году немецкий химик Мартин Генрих Клапрот при исследовании настуран, который сейчас также называют «урановой смолкой». Новый химический элемент был назван в честь недавно открытой планеты солнечной системы. Радиоактивные свойства урана были открыты лишь в конце XIX века.

Уран содержится в осадочной оболочке и в гранитном слое. Это довольно редкий химический элемент: его содержание в земной коре 0,002%. Кроме того, в незначительных количествах уран содержится в морской воде (10 ?9 г/л). Благодаря своей химической активности уран содержится только в соединениях и в свободном виде на Земле не встречается.

Урановыми рудами называются природные минеральные образования, содержащие уран или его соединения в количествах, при которых возможно и экономически целесообразно его использование.Урановые руды также служат сырьем для получения других радиоактивных элементов, таких как радий и полоний.

В наше время известно около 100 различных урановых минералов, 12 из которых активно используются в промышленности для получения радиоактивных материалов. Наиважнейшими минералами являются окислы урана (уранит и его разновидности – настуран и урановая чернь), его силикаты (коффинит), титаниты (давидит и браннерит), а также водные фосфаты и урановые слюдки.

Урановые руды классифицируют по различным признакам. В частности, их различают по условиям образования. Одним из видов являются, так называемые, эндогенные руды, которые отложились под воздействием высоких температур и из пегматитовых расплавов и водных растворов. Эндогенные руды характерны для складчатых областей и активизированных платформ. Экзогенные руды формируются в близкоповерхностных условиях и даже на поверхности Земли в процессе накопления (сингенетические руды) или в результате (эпигенетические руды). Возникают преимущественно на поверхности молодых платформ. Метаморфогенные руды, возникшие при перераспределения первично рассеянного урана в процессе метаморфизма осадочных толщ. Метаморфогенные руды характерны для древних платформ.

Кроме того, урановые руды подразделяют на природные типы и технологические сорта. По характеру урановой минерализации различают: первичные урановые руды – (содержание U 4 + не менее 75% от общего количества), окисленные урановые руды (содержат в основном U 6 +) и смешанные урановые руды, в которых U 4 + и U 6 + находятся примерно в равных соотношениях. От степени окисления урана зависит технология их обработки. По степени неравномерности содержания U в кусковой фракции горной («контрастности») выделяют весьма контрастные, контрастные, слабо контрастные и неконтрастные урановые руды. Этот параметр определяет возможность и целесообразность обогащения урановых руд.

По размерам агрегатов и зёрен урановых минералов выделяются: крупнозернистые (свыше 25 мм в поперечнике), среднезернистые (3–25 мм), мелкозернистые (0,1–3 мм), тонкозернистые (0,015–0,1 мм) и дисперсные (менее 0,015 мм) урановые руды. Размеры зёрен урановых минералов также определяют возможность обогащения руд. По содержанию полезных примесей урановые руды бывают: урановые, уран-молибденовые, уран-ванадиевые, уран- -кобальт-висмут-серебряные и другие.

По химическому составу примесей урановые руды разделяют на: силикатные (состоят в основном из силикатных минералов), карбонатные (более 10–15% карбонатных минералов), железоокисные (железо-урановые руды), сульфидные (более 8–10% сульфидных минералов) и каустобиолитовые, состоящие в основном из органического вещества.

Химический состав руд часто определяет способ их переработки. Из силикатных руд уран выделяется кислотами, из карбонатных – содовыми растворами. Железо-окисные руды подвергаются доменной плавке. Каустобиолитовые урановые руды иногда обогащаются путём сжигания.

Как уже говорилось выше, содержание урана в земной коре достаточно невелико. В России имеется несколько месторождений урановых руд:

Жерловое и Аргунское месторождения. Располагаются в Краснокаменском районе Читинской области. Запасы Жерлового месторождения составляют 4137 тысяч тонн руды, в которых содержится всего лишь 3485 тонн урана (среднее содержание 0,082%), а также 4137 тонн молибдена (содержание 0,227%). Запасы урана на Аргунском месторождении по категории С1 составляют 13025 тысяч тонн руды, 27957 тонн урана (среднее содержание 0,215%) и 3598 тонн молибдена (при среднем содержании 0,048%). Запасы по категории С2 составляют: 7990 тысяч тонн руды, 9481 тонн урана (при среднем содержании 0,12%) и 3191 тонн молибдена (среднее содержание 0,0489%). Здесь добывается примерно 93% всего российского урана.

5 урановых месторождений (Источное, Количканское, Дыбрынское, Намарусское, Кореткондинское ) расположены на территории Республики Бурятия. Суммарные разведанные запасы месторождений составляют 17,7 тысяч тонн урана, прогнозные ресурсы оцениваются еще в 12,2 тысяч тонн.

Хиагдинского урановое месторождение. Добыча ведется методом скважинного подземного выщелачивания. Разведанные запасы этого месторождения по категории C1+C2 оценены в 11,3 тысяч тонн. Месторождение расположено на территории республики Бурятия.

Радиоактивные материалы применяются не только для создания ядерного оружия и топлива. Так, например, уран в небольших количествах добавляют в стекло, для придания ему цвета. Уран входит в состав различных металлических сплавов, применяется в фотографии и других сферах.

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 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 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 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 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

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 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.

Поначалу при разработке урановых месторождений не хватало транспорта, технического оснащения. Первопроходцы по памирским горным тропам перевозили руду на ишаках и верблюдах. Защитных средств зачастую не было, урановую руду бурили так же, как и угольную, перфораторами. Использовался старательский (поверхностный) и шахтный способы добычи. Заключенные какое-то время в этих работах действительно задействовались (но это были отнюдь не смертники, контингент подбирался разный, от уголовников до политических), но подобные разработки требовали определенной шахтерской квалификации.

Чаще зеки трудились на поверхности, а в забои же, главным образом, спускались те же геологи. Платили им на 20% больше, чем обычным представителям этой профессии. В 70-е годы шахтер на урановом руднике мог заработать порядка 900 рублей. Заключенным, задействованным непосредственно в шахтных работах, при выполнении полуторной нормы засчитывали год срока за три. Среди энтузиастов-уранодобытчиков было немало стахановцев, выполнявших по две и более нормы за смену. Им давали ордена и звания, но в документах предпочитали не писать, за какие именно заслуги – разработки месторождений урановой руды велись в режиме строгой секретности, даже сам уран запрещалось так называть – часто его именовали просто «первый».

Урановые шахты часто не имели хорошей вентиляции и системы безопасности – шахтеры каждый день находились под угрозой обвалов, затоплений, регулярно получая дозы облучения при работе с радиоактивным сырьем. Позднее стали использоваться дозиметры (счетчики Гейгера) для измерения уровня радиации. В шахтах с почти километровой глубиной была очень высокая температура, доходившая до 50 градусов.

Жили шахтеры вблизи от месторождений. К примеру, город Краснокаменск в Забайкалье, когда-то бывший геологическим поселком, в свое время стал крупнейшим центром по добыче урановой руды в Советском Союзе.

Урановая руда представляет собой природное минеральное образование, в котором урана содержится такое количество, что добывать его экономически выгодно.

По количеству урана минеральные руды бывают:

супербогатые. Такие руды содержат 0,3% U, а самой руды в таких месторождениях свыше 50 тысяч тонн
богатые, содержащие от 0,1 до 0,3%.
рядовые, имеют в своем составе 0,05-0,10%
убогие. В таких рудах имеется 0,03-0,05% урана
забалансовые, в которых присутствует лишь 0,01-0,03%.

Больше всего урана присутствует в кислых породах, в которых много кремния. К самым важным урановым рудам можно отнести урановую смолку (уранинит) и карнотит.

Таблица 1. Список минералов урана

Добыча урана

Уран добывают тремя способами:

открытый метод подходит в тех случаях, когда руда залегает в непосредственно близости к поверхности земли. Для добычи необходимо вырыть глубокую и широкую яму при помощи бульдозеров, а потом погрузить экскаваторами добытую руду в самосвалы, которые доставят породу в перерабатывающий комплекс
подземная добыча применяется, если руда залегает на значительной глубине. Такой метод существенно дороже предыдущего. Он применяется только в тех случаях, если доказана высокая концентрация урана в породе. Для реализации этого метода необходимо пробурить вертикальную шахту, от которой отвести горизонтальные выработки. Урановые шахты могут располагать на глубине два километра. Шахтеры добывают руду, с помощью грузовых лифтов доставляют ее наверх, после чего она отправляется на переработку
скважинное подземное выщелачивание (СПВ). Для добычи этим методом необходимо пробурить 6 скважин по углам шестиугольника. По этим скважинам в урановые месторождения закачивается серная кислота. В центре всей конструкции бурится еще одна скважина, через которую происходит выкачка раствора, насыщенного солями урана. Далее раствор подвергают сорбированию несколько раз. Конечным продуктом является окись урана.

Урановые рудники

По последним данным на нашей планете насчитывается 440 реакторов коммерческого назначения, которым необходимо 67 тыс. тонн урана ежегодно.
Добыча урана в мире сосредоточена в трех государствах Австралии, Казахстане и России. На территории Австралии расположен 31% мирового урана, в Казахстане - 12%, в России и Канаде - по 9%. Добыча урана в России ведется главным образом на территории Республики Саха в Якутии. Всего в Российской Федерации имеется 550 тысяч тонн залежей урана. Кроме Якутии месторождения урана есть на Забайкалье и в Бурятии.
Интересно, что мировые запасы расположены в таких государствах, которые к атомной энергетике не имеют никакого отношения. К примеру, уран на территории Нигера добывают французские компании для собственных нужд. А вот в США, Китае, Индии, Франции, Японии, Южной Корее остро ощущается недостаток уран. По этому сегодня происходят военные действия между странами за контроль над залежами урановой руды. Самое жесткое положение наблюдается в Африке. Там из-за урана разжигаются гражданские войны, и гибнет много людей.

За помощь в подготовке этого материала.

Имеются ли еще какие-либо доказательства, что останцы, столбы – это массы от сгущения отходов при древней добычи металлов путем скваженного подземного выщелачивания? Кроме возможных пещер под ними? Оказывается, некоторые подобные останцы располагаются на месторождениях урана.

Заброшенные урановые рудники Чукотки. Шахта рудника идет прямо под останцы!

Останцы расположены на некоторых холмах. Возможно, внутри них есть пещеры и еще осталось некое количество урана. Подсказка геологам. Или они знают про эту взаимосвязь?

Кекуры или столбы выветривания как их здесь называет геология

Конечно, останцы находятся не на всех холмах и что-то осталось и человеку. Бараки лагерного рудника. Видны отвалы от подземной выработки, произведенные заключенными.

Карта высот. Обратите внимание, сколько там расположено мест с останцами!

Старая фотография ЧАУНЛАГа - урановый рудник

Рудник 62 км. (разв.) ОЛП Чаунлага

Качественные съемки бывших урановых объектов Чаунлага (Чукотка, 70 км северо-восточнее Певека):

Чаунский ИТЛ (Чаунлаг, ИТЛ Упр. п/я 14) Дальстроя ГУЛАГ функционировал с августа 1951 г. по апрель 1953 г. Максимальное число одновременно работавших там заключенных достигало 11000 человек. Чаунлаг был основан для разработки месторождения урана, обнаруженного в 1947 году.

Первый уран в СССР стали добывать ещё в 1920-е г.г. в Таджикистане. Первый промышленный реактор под Челябинском запустили в 1948-м. Первый атомный взрыв в Казахстане произвели в 1949-м. А здесь, восточнее Певека, разработка началась только в 1950-м. Очевидно, что на самом деле певекский уран не мог быть сырьем для первых курчатовских испытаний. Скорее - для первых советских серийных атомных боезарядов, которые начали производить в 1951-м.

Рудник 62 км. ОЛП Чаунлага. Кекуры.

Окрестности «Восточного» рудника. На заднем плане гора похожа на гигантский отвал-террикон. Возможно, применяли разные технологии, как и мы сейчас?

Вид с вертолета на рудник "Восточный".

Кекуры

Очень похоже, что эти современные отвалы находятся на месте гигантских древних

ОЛП "Восточный" . Разрушенные бараки на фоне кекур и отвалов.

В начале 1950-х гг. объёмы добычи урана в Дальстрое последовательно росли. За 1948-1955 гг. Дальстроем было добыто около 150 т урана в концентрате. Но себестоимость местного урана была довольно высокой, постоянно превышала плановую. В 1954 г. себестоимость 1 кг уранового концентрата по Дальстрою составила 3774 руб. при плановой в 3057 руб. Среднее содержание на Северном было 0,1 процента. Это, примерно, на тонну руды - килограмм урана. В те годы и небогатые руды шли в дело. Но даже тогда такие месторождения называли мелкими, а сейчас это даже не считается месторождением. Так, рудопроявление. А крупные месторождения были в Румынии, наши же открыли, и оттуда много урана возили, потом из Германии.

В связи с массовой амнистией заключённых работы стали постепенно сворачиваться. В течение 1956 г. последние уранодобывающие объекты Дальстроя на Чукотке, были ликвидированы.

Еще фотографии этих мест:

Отвалы породы среди кекуров. Значит и здесь добывали уран прямо под ними

А здесь прослеживается даже какой-то смысл в их расположении

Подобное место где соседствуют останцы с урановыми рудниками - не единственное.

Колыма. Урановый рудник «Бутугычаг»

Колыма. Заброшенный урановый рудник. Снова останцы, мегалиты. Связь определенно с добычей урана есть. Не с современной добычей. А с прошлой, более масштабной. Мы добывает на старых бедных рудниках после кого-то. Доедаем объедки.

Останец и современные отвалы

С момента своей организации в 1937 году рудник «Бутугычаг» входил в состав ЮГПУ – Южного горнопромышленного управления и сначала являлся оловодобывающим рудником.
в феврале 1948 года на руднике «Бутугычаг» организовали лаготделение № 4 особого лагеря № 5 – Берлага «Берегового лагеря». Тогда же здесь начали добывать урановую руду. В связи с этим на базе уранового месторождения был организован комбинат № 1.
На «Бутугычаге» стал строиться гидрометаллургический завод мощностью 100 тонн урановой руды в сутки. На 1 января 1952 года численность работающих в Первом Управлении Дальстроя выросла до 14790 человек. Это было максимальное количество занятых на строительстве и горнопроходческих работах в данном управлении. Потом также начался спад в добыче урановой руды и к началу 1953 года в нем насчитывалось только 6130 человек. В 1954 году обеспеченность рабочими кадрами основных предприятий Первого Управления Дальстроя еще более упала и составила на «Бутугычаге» всего 840 человек.

А не кажется ли Вам, что на заднем плане более древние отвалы?

Склоны этих холмов состоят из такого мелкого курумника. Ну, чем не отвалы отработанной породы? Эрозия разрушает породы в песок и пыль, а не в мелкий и не очень камень.

Если не сообщить, что это якобы природное, то вполне сойдет за насыпи пустой породы

Слоистые останцы на заднем фоне

В заключении, добавлю информации про скважинное подземное выщелачивание (СПВ):

Привычный способ добычи урана заключается в извлечении руды из недр, её дроблении и обработке для получения искомых металлов. В технологии СПВ, которая также известна как добыча растворением, порода остаётся на месте залегания, по площади месторождения прокалываются скважины, через которые потом прокачиваются жидкости для выщелачивания металла из руды. В общемировой практике в процессе СПВ используются растворы на основе кислот и щелочей, однако в России, так же, как в Австралии, Канаде и Казахстане, последние не применяют, отдавая предпочтение серной кислоте H2SO4. Добыча радиоактивного металла в нашей стране ведётся традиционным шахтным способом и современным методом скважинного подземного выщелачивания (СПВ). На долю последнего уже приходится более 30% от общего объёма добычи.

Основную роль в процессе скважинного подземного выщелачивания играют насосы. Они используются уже на самой первой стадии – откачивания грунтовых вод, в которые потом добавляются кислый реагент и окисляющий компонент на основе перекиси водорода или кислорода. После при помощи скважинного оборудования раствор закачивается в геотехническое поле. Обогащённая ураном жидкость поступает в добывающие скважины, откуда вновь при помощи насосов отправляется на перерабатывающую установку, где в процессе сорбции уран оседает на ионообменной смоле. Затем металл отделяется химическим способом, суспензия обезвоживается и осушается до получения конечного продукта. Технологический раствор вновь насыщается кислородом (при необходимости – серной кислотой) и возвращается в цикл.

Источники:
http://wikimapia.org/11417231/ru/Рудник-62-км-разв-ОЛП-Чаунлага
http://www.mirstroek.ru/articles/moreinfo/?id=12125
***

И еще один пример, но с другого места. Обратите внимание на детали этой фотографии с полистратной окаменелостью деревьев:

Не исключено, что отработанную породу по технологии СПВ заливали сразу в лесу (если рассуждать по теме подземного выщелачивания металлов). И к потопу это не имеет отношение. К сожалению, место не знаю.