Как добывают урановую руду: Добыча урановой руды в России. «Большая тройка»

История зарождения урановой промышленности СССР

Авторизация Регистрация

Сброс пароля

Подпишитесь на «СР-КУРЬЕР» Быстрая и маленькая, как атом, газета — доставляем свежие новости из «Росатома», России и мира прямиком в ваш почтовый ящик

Больше не показывать

Вы знаете больше и готовы рассказать?

У вас есть интересная история или вы знаете больше о теме, по которой мы уже выпустили материал. Поделитесь с СР любой идеей. Ждем ваших сообщений!

Прикрепить файл

Отправить

В год юбилея отрасли рассказываем о вкладе науки в создание и развитие атомпрома. Статью о становлении урановой промышленности в нашей стране подготовил главный научный сотрудник ВНИИХТ, заслуженный геолог РФ, доктор геолого-минералогических наук, эксперт МАГАТЭ Алексей Тарханов.

От ишаков до комбината

На заре атомного проекта все ответственные за его реализацию понимали, что без сырья масштабные задачи не решить. 15 мая 1945 года для отработки пяти известных на тот момент урановых месторождений на стыке границ Таджикистана, Узбекистана и Киргизии решено было создать большое предприятие. Месторождения Чаткало-Кураминского урановорудного района были слабо разведаны, с бедными рудами и малыми запасами урана. На самом крупном, Табошарском, рудник был в ужасном состоянии. Бурили всухую, руду грузили лопатами, вагонетки откатывали по деревянному настилу вручную или конной тягой, на завод везли на ишаках, иногда на верблюдах. Квалифицированные кадры отсутствовали, в основном обходились ссыльным контингентом. Технология была допотопной: руда измельчалась в шаровых мельницах при сухом помоле, вручную загружалась в реакторы, обрабатывалась содой или меланжем. Растворы отстаивались в бетонных ямах. Извлечение урана не превышало 35–40 %. Так, в 1945 году было получено всего 7 т урана.

Но за каких-то пять лет в Таджикистане было создано передовое предприятие — ​Ленинабадский горно-химический комбинат, построены автоматизированные рудники, заводы, города и поселки с комфортабельным жильем, магазинами, Домами культуры, стадионами, больницами и профилакториями.

Поисковые геологические работы проводились под научным руководством Института геологии рудных месторождений (ИГЕМ АН), с сезонными экспедициями приезжали специалисты ВИМС, ВСЕГЕИ, ВИРГ, НИИ‑9 и других организаций. Было открыто еще шесть месторождений, и разведанные запасы Чаткало-Кураминского урановорудного района выросли до 13,4 тыс. т. Было построено восемь горно-металлургических заводов. Извлечение урана превысило 80 %.

Ленинабадский ГХК стал настоящей кузницей кадров. На всех новых сырьевых предприятиях и заводах СССР можно было встретить специалистов из Чкаловска, Табошара, Адрасмана и Майлису.

База для ВостГОКа

При ревизии горных выработок на севере железорудного Криворожского бассейна было открыто два крупных месторождения урана: в 1945 году — ​Первомайское (запасы — ​12 тыс. т урана), в 1946 году — ​Желтореченское (20 тыс. т). К 1951 году они были разведаны, на их базе создали Восточный горно-обогатительный комбинат.

Уран стали добывать попутно с разведкой и перерабатывать на Приднепровском химическом заводе в Днепродзержинске. Железоурановые руды «Первомайки» переплавлялись в специально построенной домне, и уран извлекался из шлаков. В 1959 году ГМЗ был построен в Желтых Водах. Перерабатывались силикатные руды. К 1971 году во ВНИИХТ была придумана автоклавная технология переработки железокарбонатных руд. В конце 1980-х там же, в Желтых Водах, было обнаружено уран-редкоземельно-скандиевое месторождение, одним из первооткрывателей которого стал автор этой статьи. ГМЗ вместе с ВНИИХТ предложили технологию переработки этих руд с попутным получением 2 %-й скандиево-алюминиевой лигатуры.

Сырье из Восточной Европы

К 1950 году планировалось изготовить семь атомных бомб, для чего было необходимо 765 т урана, к 1954 году — ​уже 153 (21,5 тыс. т урана). Такое количество сырья у нас в стране получить было невозможно. И взор правительства обратился на Рудногорский район, месторождение Яхимов, на границе Германии и Чехословакии. Там на серебряных рудниках попутно велась добыча урана. В октябре 1945 года была организована Саксонская рудно-поисковая партия для ревизии этой рудной зоны. Приходилось лазить на пузе по заваленным выработкам, отыскивать жилки урановой смолки и руками перебирать старые отвалы. К 1949 году было добыто и отправлено в СССР 3 тыс. т богатой урановой руды.

В 1947 году было организовано советско-германское акционерное общество «Висмут», в котором работало 200 тыс. человек, в том числе 11 тыс. советских специалистов. Было открыто более 30 месторождений урана, среди них уникальное по запасам Нидершлема-Альберода и крупные месторождения Роннебургского рудного поля. К 1990 году в СССР оттуда было поставлено 230 тыс. т урана. Добывающие предприятия открывались в Чехословакии, Румынии, Венгрии, Болгарии и Польше.

Лермонтовское рудоуправление

В 1947 году на Кавминводах было открыто два месторождения: Бештау (запасы — ​2,6 тыс. т) и Бык (1,54 тыс. т). В 1950 году сформировано Лермонтовское рудоуправление, в 1954-м построен ГМЗ. Эти месторождения не играли значительную роль в обеспечении страны ураном из-за малых запасов, но рудоуправление превратилось в передовой отряд по разработке и внедрению новых технологий. Здесь многие годы принимали руду с других отечественных и зарубежных объектов. Была создана технология переработки руд Мелового месторождения с получением урана, редкоземельных элементов иттриевой группы, скандия и аммофоса. В 1961 году впервые в мире применена горно-химическая технология переработки забалансовых руд. Было дополнительно добыто около 1 тыс. т урана.

Научные экспедиции

К концу 1950-х в урановой отрасли СССР функции четко распределились: поисково-оценочными работами занималось Мингео, эксплуатационной разведкой и добычей — ​ПГУ Минсредмаша. Каждый сезон, с апреля по ноябрь, НИИ организовывали полевые экспедиции. Строились палаточные городки, арендовались вагончики или снималось жилье у местных, ученые ходили в маршруты, трудились в кернохранилищах и шахтах.

На Украине кировская экспедиция с 1964 по 1971 год открыла 15 месторождений с общими запасами 350 тыс. т урана. В Северном Казахстане степная экспедиция при сопровождении научных организаций обнаружила и разведала более дюжины месторождений. К началу 1970-х годов оформилась крупная урановая Северо-Казахстанская провинция с запасами более 200 тыс. т. В Центральном и Южном Казахстане Волковская экспедиция открыла четыре месторождения. Ферганская экспедиция Всесоюзного НИИ минерального сырья (ВИМС) открыла рудопроявления урана на полуострове Мангышлак. Далее они были разведаны Кольцовской экспедицией.

Лучшая в мире

ППГРУ Мингео в сотрудничестве с ПГУ Минсредмаша и научными организациями достигло небывалых успехов: в кратчайшие сроки находили и разведывали десятки месторождений.

Для этого сложились необходимые условия: компетентное руководство, тесная связь с наукой, регулярное финансирование, наличие квалифицированных кадров, владеющих передовыми методами, и современное разведывательное оборудование.

Самым крупным достижением ПГУ Минсредмаша и сопровождающих научных организаций (ВНИИХТ, ВНИПИпромтехнологии, ВИМС, МГРИ и др.) стал метод бесшахтного скважинного подземного выщелачивания урана. В начале 1960-х ВостГОК этим способом отработал Девладовское и Братское месторождения. Теперь таким образом в мире добывается 50 % урана.

В 1980-е годы СССР вместе со странами Восточной Европы создал лучшую в мире минерально-сырьевую базу урана. Общегодовое производство урана достигло 26 тыс. т. Этого было достаточно и для атомного оружия, и для бурно развивающейся ядерной энергетики.

Есть интересная история?

Напишите нам

Читайте также:

Путь к урану.

— 1991 — Электронная библиотека «История Росатома»Путь к урану. — 1991 — Электронная библиотека «История Росатома»

Главная → Указатель произведений

ЭлектроннаябиблиотекаИстория Росатома

Ничего не найдено.

Загрузка результатов…

 

 

Закладки

 

 

 

Обложка123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499500501502503504505506507508509510511512513514515516517518519520521522523524525526527528529530531532533534535536537538539540541542543Обложка (с. 4)

 

 

Увеличить/уменьшить масштаб

По ширине страницы

По высоте страницы

Постранично/Разворот

Поворот страницы

Навигация по документу

Закладки

Поиск в издании

Структура документа

Скопировать текст страницы

(работает в Chrome 42+,
Microsoft Internet Explorer и Mozilla FireFox
c установленным Adobe Flash Player)

Добавить в закладки

Текущие страницы выделены рамкой.

 

Содержание

ОбложкаОбложка

1Титульные листы

 3Об этом теперь можно рассказать (Предисловие)

 4Слово рецензентам

 6

Зенченко В. П., Низовский В. Н., Усманов А. И.

Урановое дело (Вместо введения) 26

Славский Е. П.

Урановый проект 35

Меншин В. А.

Дела архивные 52

Луненок П. Е.

Воспоминания старейшины 61

Низовский В. И.

Родоначальник 69

Белевцев Я. Н.

Желтая река 81

Слуцкий А. И.

В оперативной группе 85

Тертычный В. Н.

Первая урановая руда Забайкалья 88

Долгих А. В.

«Все перекаты, да перекаты…» 95

Токин В. Ф.

Открытие «Мраморного» 104

Куделя И. Е.

Объект № 1 108

Лугов С. Ф.

На дальнем Северо-Востоке 113

Юфа Б. Я.

И серьезно, и шутя 116

Ожинский И. С.

Доля моего труда 122

Пац В. М.

По горным кручам Кавказа и знойным пустыням Закаспия 131

Амшинский Н. Н.

Слишком дорого обходится отечеству 140

Резников И. П.

Ученые-работяги 145

Сергеев А. Е.

Аэропоисковики на земле 148

Татарников А. А.

Первая ласточка Казахстана 158

Лапин А. Л.

Первые два года из сорока 167

Дара М. А.

Еду навсегда 171

Грузинский Г. К.

Степняки вы мои, степняки… 179

Тараканов С. К.

Среднеазиатские контрасты 181

Натальченко Б. И.

Прогноз и критерии в действии 192

Керносова К. В.

Вода, вода… 197

Петров Н. Н.

Буранные годы в буранных степях… 203

Рогозин И. Д.

Применялись… и ядерные взрывы 209

Муромцев Н. Н.

И пусть другой сделает больше 228

Гольдштейн Р. И.

И перейдем к неофициальной части 232

Перевозчиков Г. В.

Невозможно меня перестроить 236

Низовский В. Н.

Годы и звездный час 245

Туктарова А. Б.

Карстовые воды Желтой Реки 249

Мукомeла Я. Г.

Всегда до конца 253

Иванов В. З.

Надо — значит надо 258

Макивчук О. Ф., Половинкин Б. В.

Памяти товарища (о Н. В. Смолине) 262

Панков В. Ф.

«Далекие, давние годы…» 272

Либерман А. С.

И в зной…, и в стужу…! 281

Гутштейн С. И.

«За рыбу гроши» 285

Григоров С. И.

Здесь будет город… 290

Прытков Ф. Я.

С грустью вспомина… 295

Филиппов Ю. И.

Доходила очередь до клуба 299

Мельников Е. К.

Мы не успели, но хочется верить 303

Мамаков М. М.

То небо, то земля 308

Евстегнеев А. В.

Всякое бывало 312

Петрова Л. И.

«И в зной, и в ветер…» 317

Бражников В. И.

Факторы успеха 326

Матусеев М. М.

Горношорские «университеты» 339

Пахомов В. Г.

Шорские каротажники 344

Измайлов И. И.

[Воспоминания] 357

Сыкчин Е. Ф.

Так было 359

Баженов М. И.

«А может вернемся…?» 364

Рубинов И. М.

Робинзоны Заполярья 372

Спирин В. Г.

Сказание о радоне 381

Зубов Е. В., Попов Ю. П.

Новое направление работ 388

Евстрахин В. А.

На Дальнем нашенском Востоке 399

Громов Ю. А.

Открытие Суларина 402

Кащеев А. Л.

Суларинские были 419

Кириллов Е. А.

В тот первый далекий год 423

Пятов Е. А.

Эльконский горст 437

Грошева Э. В.

Наш след на Алдане 444

Меншин В. А.

Первые шаги 460

Шумилин М. В.

Далекие годы 467

Усманов А. И., Короневский М.

О Константине Александровиче Метцгере 472

Мешалкин С. М.

С ураном на спине 474

Кусов В. А.

Пари на Буяне 477

Виниченко П. В.

Практика и наука поисков 482

Еремеев А. Н.

О сети поисков и стиле руководства 497

Тарасов Е. С.

Как искать богатые руды 502

Гагарин Г. П.

Оправданный риск 504

Зенченко В. П.

Путь к урану 532

Самохин Н.

Как добывают уран

 536Гласно об атоме

 538

Зенченко В. П.

А что дальше? (Вместо эпилога)

541Содержание

543От редакции

Обложка (с. 4)Обложка

 

Обращаясь к сайту «История Росатома — Электронная библиотека»,
я соглашаюсь с условиями использования представленных там материалов.

Правила сайта (далее – Правила)

1. Общие положения
   1. Настоящие правила определяют порядок и условия использования материалов, размещенных на сайте www.biblioatom.ru (далее именуется Сайт), а также правила использования материалов Сайтом и порядок взаимодействия с Администрацией Сайта.
   2. Любые материалы, размещенные на Сайте, являются объектами интеллектуальной собственности (объектами авторского права или смежных прав, а также прав на средства индивидуализации).
      Права Администрации Сайта на указанные материалы охраняются законодательством о правах на результаты интеллектуальной деятельности.
   3. Использование материалов, размещенных на Сайте, допускается только с письменного согласия Администрации Сайта или иного правообладателя, прямо указанного на конкретном материале, размещенном на Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала.
   4. Права на использование и разрешение использования материалов, размещенных на Сайте, принадлежащих иным правообладателям, нежели Администрация Сайта, допускается с разрешения таких правообладателей или в соответствии с условиями, установленными такими правообладателями. Никакое из положений настоящих Правил не дает прав третьим лицам на использование материалов правообладателей, прямо указанных на конкретном материале, размещенном на Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала.
   5. Настоящие Правила распространяют свое действие на следующих пользователей: информационные агентства, электронные и печатные средства массовой информации, любые физические и юридические лица, а также индивидуальные предприниматели (далее — «Пользователи»).
2. Использование материалов. Виды использования
   1. Под использованием материалов Сайта понимается воспроизведение, распространение, публичный показ, сообщение в эфир, сообщение по кабелю, перевод, переработка, доведение до всеобщего сведения и иные способы использования, предусмотренные действующим законодательством Российской Федерации.
   2. Использование материалов Сайта без получения разрешения от Администрации Сайта не допустимо.
   3. Внесение каких-либо изменений и/или дополнений в материалы Сайта запрещено.
   4. Использование материалов Сайта осуществляется на основании договоров с Администрацией Сайта, заключенных в письменной форме, или на основании письменного разрешения, выданного Администрацией Сайта.
   5. Запрещается любое использование (бездоговорное/без разрешения) фото-, графических, видео-, аудио- и иных материалов, размещенных на Сайте, принадлежащих Администрации Сайта и иным правообладателям (третьим лицам).
   6. Стоимость использования каждого конкретного материала или выдача разрешения на его использование согласуется Пользователем и Администрацией Сайта в каждом конкретном случае.
   7. В случае необходимости использования материалов Сайта, права на которые принадлежат третьим лицам (иным правообладателям, нежели Администрация Сайта, о чем прямо указано на таких материалах либо в непосредственной близости от них), Пользователи обязаны обращаться к правообладателям таких материалов для получения разрешения на использование материалов.
3. Обязанности Пользователей при использовании материалов Сайта
   1. 3.1. При использовании материалов Сайта в любых целях при наличии разрешения Администрации Сайта, ссылка на Сайт обязательна и осуществляется в следующем виде:
      1. в печатных изданиях или в иных формах на материальных носителях Пользователи обязаны в каждом случае использования материалов указать источник – электронная библиотека «История Росатома» (www. biblioatom.ru)
      2. в интернете или иных формах использования в электронном виде не на материальных носителях, Пользователи в каждом случае использования материалов обязаны разместить гиперссылку на Сайт — электронная библиотека «История Росатома» (www.biblioatom.ru), гиперссылка должна являться активной и прямой, при нажатии на которую Пользователь переходит на конкретную страницу Сайта, с которой заимствован материал.
      3. Ссылка на источник или гиперссылка, указанные в пп. 3.1.1 и 3.1.2. настоящих Правил, должны быть помещены Пользователем в начале используемого текстового материала, а также непосредственно под используемым аудио-, видео-, фотоматериалом, графическим материалом Администрации Сайта.
   2. Размеры шрифта ссылки на источник или гиперссылки не должны быть меньше размера шрифта текста, в котором используются материалы Сайта, либо размера шрифта текста Пользователя, сопровождающего аудио-, видео-, фотоматериалы и графические материалы Сайта, а также цвет ссылки должен быть идентичен цветам ссылок на Сайте и должен быть видимым Пользователю.
   3. Использование материалов с Сайта, полученных из вторичных источников (от иных правообладателей, нежели Администрация Сайта, о чем прямо указано на таких материалах либо в непосредственной близости от них), возможно только со ссылкой на эти источники и, в случае необходимости, установленной такими источниками (правообладателями), — с их разрешения.
   4. Не допускается переработка оригинального материала (произведения), взятого с Сайта, в том числе сокращение материала, иная его переработка, в том числе приводящая к искажению его смысла.
4. Права на материалы третьих лиц, урегулирование претензий
   1. Материалы, права на которые принадлежат третьим лицам, размещенные на Сайте, размещены либо с разрешения правообладателя, полученного Администрацией Сайта, либо, в случае, если таковое использование прямо не запрещено правообладателем, в соответствии с Законодательством РФ в информационных целях с обязательным указанием имени автора, материал которого используется, и источника заимствования.
   2. В случае, если в обозначении авторства материалов в соответствии с п. 4.1. настоящих Правил содержится ошибка, или в случае использования материала с предполагаемым или реальным нарушением прав третьих лиц, или в иных спорных случаях использования объектов интеллектуальной собственности, размещенных на Сайте, в том числе в случае, когда права третьего лица тем или иным образом нарушаются с использованием Сайта, применяется следующая схема урегулирования претензий третьих лиц к Администрации Сайта:
      1. в адрес Администрации Сайта по электронной почте на адрес info@biblioatom.ru направляется претензия, содержащая информацию об объекте интеллектуальной собственности, права на который принадлежат заявителю и который используется незаконно посредством Сайта или с нарушением правил использования, или иным образом права заявителя как обладателя исключительного права на объект интеллектуальной собственности, размещенный на Сайте, нарушены посредством Сайта, с приложением документов, подтверждающих правомочия заявителя, данные о правообладателе и копия доверенности на действия от лица правообладателя, если лицо, направляющее претензию, не является руководителем компании правообладателя или непосредственно физическим лицом — правообладателем. В претензии также указывается адрес страницы Сайта, которая содержит данные, нарушающие права, и излагается полное описание сути нарушения прав;
      2. Администрация Сайта обязуется рассмотреть надлежаще оформленную претензию в срок не менее 5 (пяти) рабочих дней с даты ее получения по электронной почте. Администрация Сайта обязуется уведомить заявителя о результатах рассмотрения его заявления (претензии) посредством отправки письма по электронной почте на адрес, указанный заявителем, а также направить ответ в письменном виде на адрес, указанный заявителем (в случае неуказания такового адреса отправки, обязательство по предоставлению письменного ответа на претензию с Администрации Сайта снимается). В том числе, Администрация Сайта вправе запросить дополнительные документы, свидетельства, данные, подтверждающие законность предъявляемой претензии. В случае признания претензии правомерной, Администрация Сайта примет все возможные меры, необходимые для прекращения нарушения прав заявителя и урегулирования претензии;
      3. Администрация Сайта в любом случае предпринимает все возможные меры к скорейшему удовлетворению обоснованных претензий третьих лиц и стремиться к максимально скорому урегулированию всех спорных вопросов.
5. Прочие условия
   1. Администрация Сайта оставляет за собой право изменять настоящие Правила в одностороннем порядке в любое время без уведомления Пользователей. Любые изменения будут размещены на Сайте. Изменения вступают в силу с момента их опубликования на Сайте.
   2. По всем вопросам использования материалов Сайта Пользователи могут обращаться к Администрации Сайта по следующим координатам: info@biblioatom.ru
   3. Во всем, что не урегулировано настоящими Правилами в отношении вопросов использования материалов на Сайте, стороны руководствуются положениями Законодательства РФ.

СогласенНе согласен

Обычная добыча полезных ископаемых | Uranium Producers of America

Введение

Производство концентратов урана в форме U3O8, или «желтого кека», как его обычно называют в промышленности, из руды, добываемой открытым или подземным способом и перерабатываемой для извлечения урана , использует технологии и методы, общие для горнодобывающей промышленности.

На протяжении более чем 60-летней истории добычи урана в США большая часть урановой руды добывалась традиционными открытыми или подземными способами. Период уранового «бума» конца XIX в.70-е и начало 1980-х годов стали свидетелями значительного роста уранодобывающей промышленности в Соединенных Штатах, включая разработку крупных открытых карьеров, подземных и подземных операций по извлечению. Многие горнодобывающие и мукомольные производственные центры продолжали работать до середины 1980-х годов, однако продолжающееся снижение цен в конечном итоге привело к закрытию многих предприятий.

В настоящее время в США не ведутся открытые операции по добыче урана. В последние годы было возобновлено несколько подземных рудников, и в настоящее время осуществляется ряд проектов разработки для подготовки к возобновлению прошлых операций по добыче или разработке новых ресурсов. В данном обзоре основное внимание уделяется подземной добыче урана, поскольку в настоящее время этому методу уделяется повышенное внимание. Хотя добыча открытым способом может также возобновиться в будущем, в настоящее время в США не разрабатываются крупные открытые проекты9.0005

В этом обзоре также представлен обзор технологии и режима регулирования, характерного для переработки урановой руды.

Подземная добыча

Подземная добыча урана возникла в результате мелкомасштабных операций в суровых и удаленных краевых скалах и каньонах региона плато Колорадо на юго-востоке штата Юта и юго-западе Колорадо. До начала добычи урана в этом регионе десятилетиями разрабатывались залежи ванадия. Позже добыча урана велась на многих из этих же месторождений, содержащих как ванадиевую, так и урановую минерализацию. Рост урановой промышленности в XIX в.60-е и 1970-е годы привели к более масштабным подземным горным работам, и шахты были открыты на западе в Колорадо, Юте, Нью-Мексико, Аризоне, Вайоминге, Вашингтоне и Южной Дакоте.

Большинство коммерчески жизнеспособных месторождений урана в США находятся во вмещающих породах песчаника. На заре подземной добычи урана большая часть песчаниковой породы разбивалась вручную и транспортировалась небольшими железнодорожными вагонами на поверхность для складирования и отправки на фабрику по переработке руды. По мере увеличения горных работ и объемов производства дизельное оборудование с резиновыми шинами вытесняло рельсовое оборудование.

Подземная добыча урана требует той же базовой последовательности этапов разработки, что и для любого другого типа подземной добычи. Должен быть обеспечен доступ к рудным месторождениям, минерализованный материал должен быть «разработан» путем строительства выработок, обеспечивающих доступ к руде, руда должна быть извлечена (обычно путем бурения скважин малого диаметра и взрыва руды), отбитая руда должна быть транспортирована в поверхность, и, наконец, руда должна быть отправлена ​​​​на обогатительную фабрику для извлечения содержащихся в ней металлов. Помимо проектирования и разработки горнодобывающей операции, специально соответствующей физическим свойствам руды, подземная добыча урана не уникальна в отрасли.

Ранние добытчики урана часто обнаруживали минерализацию на поверхностных обнажениях и следовали за рудой под землей, куда бы она ни шла. По мере развития методов добычи полезных ископаемых и повышения производственных требований методы добычи улучшались, а производительность значительно увеличивалась. Месторождения урана в настоящее время обычно вскрываются путем бурения с поверхности. Доступ к рудным месторождениям осуществляется через вертикальные шахты или наклонные отверстия (называемые «штреками» или «спусками»). В США шахты обычно имеют глубину от нескольких сотен футов до более 3000 футов. Шахты, использующие уклоны для доступа, непрактичны для разработки глубоких месторождений, поскольку уклоны должны быть с уклоном, который может быть преодолен горнодобывающим оборудованием, а увеличение глубины соответствует увеличению длины уклона.

При добыче урана из песчаника руда обычно добывается с использованием метода «камеры и столба», при котором столбы из цельной породы оставляются на месте для поддержки примыкающих отверстий, через которые извлекается руда. Горные выработки также поддерживаются за счет вставки стальных болтов в вышележащие слои для стабилизации грунта, а в районах с интенсивным движением горные выработки часто облицовывают бетоном, стальными каркасами или деревом для обеспечения долгосрочной устойчивости.

Каждый горнодобывающий регион уникален, а подземные условия различны. Наличие или отсутствие грунтовых вод, количество грунтовых вод, прочность руды и окружающей породы, геометрия и ориентация минеральных тел и т. д. – все это должно учитываться при проектировании горных работ. При доступе к рудным телам через шахты или уклоны поверхность «следа» подземных урановых рудников невелика. Типичные наземные установки включают в себя офисы, склады, мастерские по техническому обслуживанию и ремонту, энергетические объекты, воздушные компрессорные станции, насосные станции, если это необходимо, и складские площадки. Пустая порода от начальной разработки шахты откладывается на поверхности. Этот объем горной породы незначителен по сравнению с открытым карьером, когда для доступа к руде необходимо удалить все слои вскрышных пород. По мере разработки подземных рудников и извлечения руды обычная практика заключается в размещении пустой породы разработки на выработанных участках, чтобы избежать ее перемещения на поверхность и свести к минимуму нарушение поверхности.

Подземная добыча урана имеет очень строгие нормативные требования к вентиляции. Наличие газообразного радона в урановых рудниках в результате естественного радиоактивного распада урана диктует необходимость прохождения через рудники больших объемов воздуха для снижения концентрации газа.

   

Контроль радона в шахтах тщательно контролируется, чтобы гарантировать, что концентрация радона соответствует всем требованиям Администрации по безопасности и гигиене труда на шахтах (MSHA). Наследие воздействия на здоровье добытчиков урана в первые годы подземной добычи урана привело к сегодняшнему очень жесткому контролю. В исторических горных работах сочетание радона, кремнеземной пыли из песчаниковой руды и курения сигарет приводило к аномально высокому уровню заболеваемости раком легких и связанными с ним заболеваниями. Все эти факторы устранены или строго регламентированы (курение запрещено) в условиях современного майнинга. Все подземные шахты имеют обширные системы вентиляции, включающие несколько вертикальных шахт и вентиляторов, для подачи свежего воздуха в шахты.

Добыча полезных ископаемых разрешена на основании разрешений на эксплуатацию, выдаваемых государственными органами. Если шахты находятся на землях, находящихся в государственной собственности США, федеральные агентства также активно участвуют в процессе выдачи разрешений. Современное разрешение на добычу требует, чтобы оператор рудника предоставил финансовые гарантии для покрытия всех расходов, необходимых для вывода участка добычи из эксплуатации, полной рекультивации такого участка и возвращения его для полезного использования до добычи.

После завершения горных работ рекультивация рудника, как правило, не вызывает затруднений при подземных работах. После демонтажа подземного оборудования и сервисных сооружений все горные выработки постоянно герметизируются (хотя в последние годы произошли интересные события, когда горные выработки были забаррикадированы, но оставлены доступными для обеспечения превосходной «среды обитания летучих мышей» в соответствии с требованиями регулирующих органов). Наземные сооружения удаляются, а горнорудная площадка и отвалы пустой породы могут быть рекультивированы и рекультивированы, а поверхность земли возвращена в прежнее продуктивное использование. Типичные участки подземных урановых рудников варьируются от 10 до 25 акров.

Измельчение урановой руды

После извлечения урановой руды из-под земли ее необходимо переработать для извлечения содержащегося в ней урана. Этот процесс, «измельчение», включает в себя последовательность стадий физической и химической обработки для извлечения урана из самородной породы. Конечным продуктом измельчения является желтый кек или U ₃ O ₈ , который является коммерческим продуктом, продаваемым производителями урана потребителям атомных электростанций.

В период пика добычи урана в США в начале 19В 80-х годах работало в общей сложности 26 урановых заводов, а США были ведущим производителем урана в мире. Сегодня в США осталось три урановых завода. Два из них в настоящее время разрешены к эксплуатации, и только один фактически работает сегодня.

При переработке урана используются оборудование и металлургические процессы, адаптированные из других добывающих отраслей, специально предназначенные для извлечения урана. Урановые заводы прошлых десятилетий и заводы, существующие сегодня, имеют производительность от 500 тонн руды в день до 3000 тонн в день. При среднем историческом содержании руды годовое производство уранового концентрата обычно колебалось от примерно 1 000 000 фунтов желтого кека до более 7 000 000 фунтов желтого кека на крупнейших предприятиях США.

Измельчение урана начинается с доставки добытой руды на мельницу, где руда взвешивается и берется проба для определения содержания урана и подготовки проб для технологических испытаний. Склады руды сооружаются для хранения достаточного объема руды для работы мельницы в течение непрерывного периода и для обеспечения «смеси» руды для обеспечения стабильной подачи на мельницу. На первом этапе происходит дробление и измельчение, при котором руда измельчается до отдельных зерен, чтобы убедиться, что урановая минерализация подвергается воздействию выщелачивающих агентов.

Руда, взвешенная в воде, или «распыленная» руда, подается в контур многоступенчатого выщелачивания. Здесь пульпу обычно нагревают для повышения химической активности, а выщелачивание инициируют добавлением серной кислоты или бикарбоната, в зависимости от базовой конструкции мельницы и пригодности руды. Руда проходит несколько стадий выщелачивания, поскольку концентрации выщелачивающего агента и окислителя регулируются для достижения оптимального растворения урана (а также ванадия, если он присутствует в руде). Когда большая часть урана находится в растворе, рудный шлам поступает в контур разделения твердой и жидкой фаз, или контур ПЗС, который представляет собой серию больших емкостей, в которых шлам смешивается с промывной водой для удаления как можно большего количества урана, а также для разделения урансодержащего щелока из выщелоченной породы.

По завершении схемы ПЗС весь извлекаемый уран (обычно превышающий 98% исходного содержания урана) находится в растворе. Выщелоченные твердые вещества перекачиваются в ячейки для захоронения хвостов уранового завода, которые должны быть спроектированы и построены со слоями непроницаемого футеровочного материала и сложной системой обнаружения утечек, чтобы гарантировать полное удержание всех технологических химикатов.

Урансодержащий щелок поступает в цикл экстракции растворителем («SX») или ионообменный («IX»). Контуры SX или IX селективно удаляют уран из урансодержащего водного раствора; уран преимущественно собирается органическим растворителем в контуре SX или гранулами смолы в контуре IX. На этой стадии переработки урана также происходит концентрирование урана в меньший объем раствора. Бесплодный водный раствор может быть возвращен в технологический цикл или утилизирован в хвостохранилище.

В схемах SX или IX сродство селективного органического растворителя или смолы к урану является ключевым этапом удаления урана из водного раствора. Уран отделяют от растворителя SX или смолы IX солевым раствором. Этот солевой раствор является кульминацией нескольких шагов по увеличению концентрации урана, и теперь этот раствор готов для получения конечного продукта. Уран осаждают из этого реэкстракционного раствора добавлением аммиака или пероксида. Осажденный уран теперь представляет собой желтую суспензию (отсюда «желтый пирог»).

Суспензия желтого кека промывается для удаления загрязнений и обезвоживается до образования густой пасты. Подготовка конечного продукта включает сушку пасты из желтого кека для удаления свободной воды. Сушка обычно проводится в высокотемпературной печи, в которой выпекается кекс, или его также можно сушить в сушилке с вращающимся барабаном. Сушилки желтого кека обычно работают на пропане или природном газе.

Сухой желтый кекс упаковывается в стальные 55-галлонные бочки, каждая из которых содержит от 800 до 1000 фунтов. Желтый кек является конечным продуктом добычи и переработки урана, и это продукт, который производители продают потребителям коммунальных услуг. Впоследствии Yellowcake проходит ряд сложных этапов обработки (конверсия, обогащение, изготовление топлива) на пути к тому, чтобы стать топливом для атомной электростанции.

Нормативно-правовой и природоохранный

Предприятия по переработке урана подлежат одному из самых строгих экологических и нормативных требований любого промышленного комплекса и должны иметь все возможности на месте для быстрого анализа и выявления потенциальных проблем, чтобы меры реагирования могли быть немедленными и эффективными. .

Для извлечения урана любым способом требуется Лицензия на исходный материал (или ее эквивалент). Лицензирование урановых заводов и регулирующий надзор обычно входят в компетенцию Комиссии по ядерному регулированию США. Юта, Колорадо и Техас являются «Штатами Соглашения» и отвечают за лицензирование и регулирующий надзор; однако государства должны соответствовать или превышать требования Комиссии по ядерному регулированию, чтобы получить статус государства-соглашения.

Заводы по переработке урана должны располагаться в районах, которые могут соответствовать строгим критериям, чтобы обеспечить изоляцию хвостов урановых заводов от окружающей среды. Все возможные пути переноса загрязняющих веществ тщательно изучаются, чтобы обеспечить изоляцию хвостов фабрики. Урановый завод, построенный и эксплуатируемый в соответствии с текущими стандартами, должен быть предприятием с нулевым выбросом, что означает, что ничто не может выйти за пределы установленного периметра предприятия.

Современные правила требуют, чтобы хвосты урановых заводов можно было хранить только в специально спроектированных и построенных ячейках с несколькими синтетическими и глиняными вкладышами, чтобы предотвратить любую утечку растворов отработанных заводов. Во время работы хвосты фабрики должны быть стабильными и находиться в строго контролируемой зоне для предотвращения вывоза материалов хвостов за пределы лицензионных площадок. План окончательного вывода из эксплуатации комбината и закрытия хвостохранилищ с целью обеспечения изоляции хвостохранилищ от окружающей среды должен быть одобрен соответствующими регулирующими органами. До начала операций по измельчению операторы должны предоставить финансовые гарантии, достаточные для полного вывода мельницы из эксплуатации и восстановления территории мельницы и хвостохранилищ. Это поручительство ежегодно пересматривается и обновляется по мере необходимости.

Операторы заводов по переработке урана должны владеть землей, на которой расположены завод и хвостохранилище. После завершения фрезерных работ, окончательного закрытия и рекультивации рекультивированный участок передается Министерству энергетики США на постоянную заботу. Операторы мельниц должны пополнить счет постоянного ухода до начала работы — эти средства предоставляются в дополнение к гарантии закрытия и возврата.

Во время активной эксплуатации предприятия по извлечению урана строго соблюдают программы радиационного контроля и безопасности. Эти программы охватывают всех работников, а также окружающий воздух, почвы, растительность, дикую природу, поверхностные и грунтовые воды. Эти программы включают обширную индоктринацию сотрудников, сканирование сотрудников и биоанализы, использование средств индивидуальной защиты, когда это необходимо, комплексный отбор проб и отчетность обо всех результатах соответствующим регулирующим органам, внешние аудиты и опросы, а также непосредственное участие корпоративного руководства во всех программах радиационного контроля.

Добыча урана и извлечение из руды

Добыча урана и извлечение из руды

Бен Вейл

21 марта 2012 г.

Представлено в качестве курсовой для Ph341, Стэнфордский университет, зима 2012 г.

Рис. 1: Фотографическое изображение карьера в Австралия. (любезно предоставлено МУДРЫЙ Уран Проект.)

Введение

Растущие опасения по поводу долгосрочного устойчивость энергии на основе ископаемого топлива и повышение осведомленности о глобальном потеплении вызвали толчок к альтернативной энергии. Пока множество различных энергетических технологий борются за внимание, ядерная энергия может быть принята в качестве реальной альтернативы ископаемому топливу. топлива. Чтобы удовлетворить растущую потребность в электроэнергии, атомная Ожидается, что производство электроэнергии будет расти более чем на 1% в год. [1] Пока предпринимаются усилия по увеличению срока службы этих растений и улучшить технологию переработки урана, добыча урана будет важно, чтобы ядерная энергетика оставалась жизнеспособным вариантом в долгосрочной перспективе.

Необходимость найти значительные месторождения урана для добыча полезных ископаемых привела к развитию различных съемок методы. Тем не менее, наиболее распространенные методы разведки, используемые для региональной разведкой являются аэрофотосъемка, аэрорадиометрия, гидрохимия подземных вод и гамма-съемка для выявления конкретные места бурения. [2] В то время как большая часть урана в мире добывается в Канаде, Австралии и Казахстане наиболее значительная часть мировые ресурсы урана находятся в Австралии. [1] Большинство уран находится в верхней части земной коры, встречаясь в природе в виде У ⁴⁺ и U ⁶⁺ со средним содержанием 2 ppm. [3] Его наиболее встречающийся в природе минерал — уранинит (UO ₂ ), который обычно реагирует с кислородом с образованием U ₃ O ₈ , урановая смолка минеральная. Уран обычно не сплавляют с другими кристаллические соединения из-за этого состояния высокого заряда и его чрезвычайно большой атомный радиус, но его оксид иногда находится в других кристаллические соединения, такие как циркон, торит и флюорит, среди многих другие акцессорные минералы. [3] Из-за этого добыча урана используется для выделения и очистки урансодержащих соединений из сырья руда. В данной статье основное внимание будет уделено химии выщелачивания урана. методы, с кратким обсуждением методов добычи, таких как открытый карьер добыча полезных ископаемых и подземная добыча полезных ископаемых.

Подземные и открытые горные работы

Подземные и открытые рудники были самыми многочисленными урановых рудников в Соединенных Штатах в течение многих лет, особенно на начало рывка к атомной энергетике. На рис. 1 показано изображение открытый карьер в Австралии. Подземных шахт было гораздо больше. преобладали, но оба метода использовались, потому что они были методами разработан для добычи других материалов. Первоначально уран был обнаружен в виде побочный продукт добычи радия и ванадия. Как потребность в уране увеличилось, были открыты специальные урановые шахты. Однако эти мины становились все более и более дорогими по мере того, как становились неглубокие месторождения с высоким содержанием золота. истощены, а стоимость горнодобывающего оборудования, транспорта и регламенты увеличились. Для подземных рудников после того, как площадка идентифицированы, шахтный ствол обычно бурят до рудного пласта. Поскольку в обоих этих процессах используется бурение, большое количество вода используется для предотвращения радиационного облучения рабочих. Эти процессы очень похожи на методы массовой добычи, используемые для добычи полезных ископаемых. другие материалы. Сырье, которым является U ₃ О ₈ , также должны быть проанализированы с помощью приборов для обнаружения бета-гамма, чтобы гарантировать надлежащий уровень содержания урана. [2,4] Большая часть химии Процесс добычи урана происходит после выделения руды. Эти Методы извлечения урана из руды называются выщелачиванием. и обычно происходят на урановых заводах.

Рис. 2: Технологическая схема добычи урана и переработка с целью производства годного к употреблению уранового продукта, в том числе химические уравнения кислотного и щелочного выщелачивания процесс.

Добыча урана

Выщелачивание урана – это процесс, при котором уран извлекается из необработанной руды путем взаимодействия материала с кислотой или база. На рис. 2 показана общая схема процесса извлечения урана. процесс. Перед процессом выщелачивания руда часто подвергается предварительная обработка, которая может включать обжиг и измельчение. Процесс обжига предназначен для сжигания углеродистых частиц, попавших в руду и сделать руду более реактивной к выщелачиванию. В в некоторых случаях руду обжигают с солями для улучшения растворимости загрязняющих металлов, таких как ванадий, в выщелачивающем растворе. [4] В то время как точные детали процесса предварительной обработки зависят от условия конкретной урановой шахты, все мельницы некоторые формы предварительная обработка перед вымыванием. Затем проводят процесс выщелачивания. с использованием щелочного или кислотного выщелачивающего агента, выбор которого обычно определяется экономикой процесса, которая зависит от характер руды.

Кислотное выщелачивание

Кислотное выщелачивание имеет то преимущество, что оно более эффективен для сложных руд, требующих более низких температур и выщелачивания раз по сравнению с щелочными растворами. Также требуется меньше предварительной обработки, чем щелочное выщелачивание, в первую очередь потому, что частицы размер от процесса шлифования не должен быть таким маленьким. [4] Кислота выщелачивание иногда также называют кучным выщелачиванием, потому что процесс выщелачивания можно проводить на больших «кучах» урановой руды, были собраны из шахт. Химия процесса выщелачивания вращается вокруг окисления соединений урана, что обычно достигается с использованием диоксида марганца (MnO ₂ ), хлорат натрия (NaClO ₃ ) и соли Fe(II). [4] На рис. 2 показан типичный путь реакции для процесса кислотного выщелачивания с использованием серной кислоты. Серная кислота обычно используется из-за растворимости уранилсульфата. комплексы. [4] Реакцию обычно проводят при слегка повышенном температурах (~60°C) и часто может выделять H ₂ , H ₂ S, и газы CO ₂ в процессе. [4] Уран, который обычно начинается в четырехвалентном состоянии, проходит ряд реакции, в конечном итоге приводящие к образованию желаемого комплекса, [УО ₂ (СО ₄ ) ₃ ] ^4-. В то время растворимость этого комплекса делает серную кислоту желательным выщелачивателем агент, азотная и соляная кислота также могут быть использованы, но обычно не из-за их более высокой стоимости и агрессивности. [4]

Щелочное выщелачивание

В то время как как кислотные, так и щелочные выщелачивающие агенты Использование щелочного выщелачивания имеет ряд существенных преимуществ. щелочной растворы имеют тенденцию быть более селективными к урановым минералам, что означает раствор будет содержать меньше примесей. Следовательно, оксид урана (обычно называемый «желтым осадком») может быть осажден непосредственно без очищение. Кроме того, растворы менее агрессивны и могут быть переработаны без раздражения увеличения концентрации примесей. На рис. 2 показан список реакций, участвующих в щелочной реакции урана. процесс выщелачивания. [4] Процесс щелочного выщелачивания основан на образование хорошо растворимого уранилтрикарбоната, УО ₂ (CO ₃ ) ₃ ^4-. Как и в случае кислотного выщелачивания окислители используются для поддержания присутствия шестивалентный катион U ⁶⁺ . Этого можно достичь, просто введение кислорода в раствор путем барботирования воздуха в решение. [4] В качестве выщелачивающих агентов используются бикарбонат натрия и карбонат. Это предотвращает образование соединений гидроксида уранила. Должный к более медленной реакционной способности щелочных растворов, повышенному давлению и температуры иногда используются для ускорения процесса. [4]

Рис. 3: завода по подземному выщелачиванию урана. (Учтивость МУДРЫХ Урановый проект.)

Альтернативные методы

Подземное выщелачивание урана изучалось как средство ускорение процесса добычи урана. Химия этих процессы очень похожи на методы экстракции, за исключением того, что выщелачивающий раствор закачивается в урановую руду, пока она еще находится в земля. [2,5] На рис. 3 представлена ​​схема подземного выщелачивания. процесс, при котором выщелачивающий раствор закачивается в рудную зону содержащие урановую руду. Выщелачивающий раствор закачивается обратно на завод для дальнейшей переработки. Серьезная проблема с in-situ промывка – это загрязнение почвы и грунтовых вод в близость, а также необходимость обрабатывать и содержать огромное количество выщелачивающего раствора. Применяются различные методы лечения вблизи завода для восстановления водоносного горизонта, включая удаление тяжелых металлы. [2]

Извлечение урана из морской воды было исследовано как альтернативный способ добычи урана. В отчетах указывается, что концентрация урана в морской воде равномерно составляет 3,3 ppb, что на несколько порядков ниже даже скудных рудных месторождений. [5] Это существует в форме, аналогичной используемой при щелочном выщелачивании, в качестве pH зависимая карбонатная соль. Основные препятствия для добычи урана из морской воды чрезвычайно большое количество воды, которое должно быть обработанный. Урановые адсорберы и ионообменные смолы разработан, чтобы помочь удалить уран, но значительное количество энергии потребляется для прокачки воды через эти системы, и многие исследования поставить под сомнение экономическую целесообразность этого метода добычи урана добыча. [5]

Заключение

Извлечение урана из руды включает использование кислоты или база, чтобы сломать и извлечь уран из необработанной руды. Эти процессы требуют значительных количеств кислот или оснований, наиболее обычно используются серная кислота и карбонат натрия соответственно. В зависимости от используемых выщелачивающих агентов процесс производства урана также включает несколько этапов осаждения и очистки после выщелачивания. которые не были затронуты в данной работе. Цель этих шагов состоит в том, чтобы изолировать комплексы урана от других металлов и может быть сделано с использованием стандартные процессы химической очистки, такие как ионный обмен смолы. [4] Альтернативные методы добычи урана находятся в разработке. разработки, включая подземное выщелачивание для повышения добычи урана. Поскольку мировые потребности в энергии продолжают расти, а ядерная энергетика вариант становится все более желательным, продолжающийся прогресс в области добычи урана добыча и производство могут быть достигнуты.