Уран как добывают: Как добывают уран и каким образом он становится топливом для атомных станций

alexxlab | 02.02.2023 | 0 | Разное

Как добывают уран в Казахстане

Корреспондент UzNews.uz побывал на крупном руднике «Каратау» в Южном Казахстане и узнал о том, как добывается уран.

Промышленная добыча урана в Казахстане осуществляется с помощью метода подземного скважинного выщелачивания (ПСВ) с 1998 года. Это химический способ добычи урана, где используется раствор реагента без извлечения руды на поверхность через систему скважин. Метод признан МАГАТЭ экологически чистым и безопасным.

Производство урана состоит из трех процессов: добыча руды, переработка до товарного десорбата (раствора) и переработка до закиси-окиси урана (ЗОУ).

Схема добычи состоит из следующих этапов: земной слой бурят, закачивают в скважину реагент (соляная кислота), который вступает в реакцию с рудой. Полученную массу в жидком виде выкачивают и отправляют на переработку, чтобы довести до конечного продукта.

Процесс переработки выкачанной из скважины массы для преобразования в товарный раствор происходит в специальной установке. Здесь проходит химический процесс, в результате которого уран выделяется с помощью сорбента, то есть материала, способного обменивать свои ионы на ионы урана в растворе. Затем запускается обратный процесс, то есть десорбция.

Поглощенный сорбентом уран превращается в концентрированный раствор, где содержание урана составляет примерно 70 гр/л. После чего сырье направляют в цех на сушку и фильтрацию, чтобы получить вещество желтого оттенка, который специалисты называют желтый кек.

Чтобы получить экспортный продукт, необходимо пройти через третий процесс – довести уран до вида ЗОУ. Это вещество имеет темно-зеленый цвет, концентрация урана составляет уже 84%.

Остатки реагента запускаются заново в производственный цикл, что делает процесс добычи и производства урана непрерывным.Одна скважина может служить до 7 лет. После истечения срока эксплуатации скважину заливают цементом.

По словам специалистов рудника, метод ПСВ считается выгодным по нескольким причинам. Во-первых, это привлекательный метод с точки зрения радиационной безопасности.

Регулярный мониторинг показывает, что уровень радиации на территории рудника находится на естественном природном уровне. Во-вторых, степень извлечения урана из недр достигает 80-90%, что считается высоким показателем. В-третьих, из цикла добычи урана исключены дорогостоящие и опасные виды подземных горных работ. Также немаловажно отметить, что это наиболее щадящий с точки зрения воздействия на недра и окружающую среду метод.

В мире аналогичным методом добывают уран в Австралии, США, России и в Узбекистане.

Расчет срока эксплуатации рудника «Каратау» предполагает активное производство урана до 2038 года.

Месторождение является собственностью российского-казахстанского предприятия, где равные доли разделяют Uranuim One (входит в Госкорпорацию «Росатом») и НАК Казатомпром.

Казахстан лидирует в мире по производству природного урана с 2009 года, обеспечивая более 40% мирового объема урана.

Стоит отметить, что производственная мощность страны в 2019 году составила 22 808 тонн урана. В этом году президент Казахстана Касым-Жомарт Токаев на Восточном экономическом форуме – 2021 заявил о необходимости всесторонне изучить возможность создания в стране атомной энергетики.

Как в Казахстане добывают уран. История двух месторождений

/kak-v-kazahstane-dobyvayut-i-pererabatyvayut-uran

На одном из месторождений уже добыто 23 тыс. тонн урана с 2006 года

Екатерина ЖУРАВЛЕВА

24 октября 2022 года

    

В 420 км от Шымкента ведутся работы по добыче урана. О том, как идет процесс и насколько он безопасен, сообщает корреспондент LS.

Одно из месторождений, которое посетили журналисты, – Центральный Мынкудук. Оно было открыто еще в советское время, но его начали разрабатывать с 2006 года после получения разрешительных документов. В целом его запасы оцениваются в 46 тыс. тонн урана, из них 23 тыс. тонн урана уже добыто. Контракт на добычу урана на этот участок действует до 2033 года.

Заместитель генерального директора “ДП “Орталык” (“дочка” “Казатомпрома”) Галым Нуралиев

рассказал журналистам о том, как идет извлечение металла из недр. Так, весь процесс автоматизирован, и человек напрямую не контактирует с добытым сырьем. Уран добывается в жидком виде через систему технологических скважин и транспортируется по системе наземных трубопроводов для дальнейшей переработки.

В данный момент на этом месторождении в работе находятся более тысячи скважин. Их сооружение осуществляется буровыми установками до глубины 300-350 м, где и расположены урановые руды.

 

Для сооружения одной технологической скважины уходит 3-5 дней. После подведения инфраструктуры начинается процесс подземного скважинного выщелачивания (ПСВ), где через систему закачных скважин подаются слабые сернокислотные растворы (0,5%-3,0%). Примерно через 30-40 дней начинается процесс откачки сформированных ураносодержащих растворов через систему откачных скважин.

Затем по наземным закрытым трубопроводам идет транспортировка в пескоотстойник для осаждения механических примесей.

Далее ураносодержащий раствор поступает в цех по переработке растворов, где с помощью химических процессов происходит извлечение урана из растворов и получение урана в виде сухого порошка “желтый кек”, который в дальнейшем перерабатывается до закиси-окиси урана и уходит на продажу. При этом оставшиеся растворы (после извлечения урана) доукрепляют серной кислотой и возвращают в закачные скважины. Таким образом, происходит замкнутый непрерывный цикл добычи урана.

После завершения всех работ на месторождении проходит рекультивация, то есть возвращение территории в первоначальное состояние, где снимается вся инфраструктура, вся территория и почва замеряется экологами, пояснил Нуралиев. В случае необходимости верхняя почва снимается для восстановления. В целом через 3-5 лет территория, где проходила добыча урана, полностью восстанавливается вместе с экологическим балансом.

Также журналисты посетили месторождение Инкай, разрабатываемое компанией “СП “Инкай” (“дочка” “Казатомпрома”). Здесь запасы урана оцениваются уже в более чем 100 тыс. тонн.

Директор рудника Алексей Золин рассказал, что на Инкае уран добывается при помощи ПСВ. То есть в участок под землей закачивают слегка подкисленные растворы, что позволяет извлекать уран из руд. Полученные ураносодержащие растворы откачиваются и отправляются по трубопроводам на переработку. А вот в цеху за счет концентрирования получают полуфабрикат “желтый кек”.

Здесь ведется извлечение на трех участках. За прошлый год здесь было добыто более 3 тыс. тонн урана.

В настоящее время у нацкомпании 26 месторождений/участков находится в эксплуатации, где работают 14 уранодобывающих предприятий. При этом одно месторождение уже отработано и переходит на этап ликвидации. Что касается планов компании, то ожидается что в Созакском районе Туркестанской области построят завод по производству серной кислоты.

Реализация этого проекта намечена на 2022-2026 годы.

• уран
• Туркестанская область
• Казахстан
• добыча
• переработка

Последние новости:

Проинфляционные риски повысились, а производители больше не могут сдерживать цены – ЕАБР

вчера

Казахстанцы активно набирают товары в кредит. Инфографика

вчера

Казахстан стал больше закупать капусты и меньше – картофеля

вчера

Немецкий инвестор поможет открыть мясное производство в Казахстане

вчера

Қазақстан Ресей астығының транзитіне тарифтерді төмендетпейді

вчера

Расширение Карачаганака обойдется в $700 млн

вчера

В области Абай появится проект за 570 млрд тенге

вчера

Никто не собирается снижать – Серик Жумангарин о тарифах на транзит российского зерна

вчера

Из Казахстана стали меньше переводить денег за рубеж

вчера

В Минторговли готовы помочь McDonald’s

вчера

ЧИТАТЬ ВСЁ

Популярные новости

• 23 ноября 2022 года

• 25 ноября 2022 года

• 24 ноября 2022 года

Добыча урана – Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Открытый урановый рудник в Намибии. ^[1]

Добыча урана — это процесс извлечения урана из месторождений для использования в ядерных реакторах для выработки электроэнергии. Уран также используется для важной задачи производства медицинских изотопов. ^[2]

Уран не является редким элементом на Земле, встречается в земной коре в количестве 2,8 частей на миллион и встречается в довольно больших количествах в различных геологических условиях. Урановые рудники работают в 20 странах, однако 85% мировых поставок урана в 2011 году приходилось всего на шесть стран. Это Канада, Австралия, Казахстан, Россия, Нигер и Намибия.

[2] В шахтах мира среднее содержание урана составляет 0,10%, или 1000 частей на миллион. Однако в Канаде на некоторых рудниках имеется огромное количество руды со средним содержанием до 20% U9.0015 [2]

Канада является вторым по величине производителем урана после Казахстана, производя 15% мирового урана в 2012 году. Около 85% урана Канады экспортируется, а остальная часть используется в реакторах CANDU в восточной части Канады. ^[3]

Добыча полезных ископаемых

В целом, добыча урана относительно похожа на другие виды добычи, если только руда не очень высокого качества. В этом случае применяются специальные технологии горных работ, ограничивающие радиационное воздействие на работающих и обеспечивающие безопасность окружающей среды и населения. ^[2]

В зависимости от месторождения уран добывается одним из трех способов: ^[4] открытым способом, подземным способом или на месте добычи.

Карьер

Когда уран находится близко к поверхности, обычно не глубже 100 метров, его можно добывать открытым способом. В этом методе почва и пустая порода удаляются тяжелой техникой, что позволяет получить доступ к руде. Шахты разделены на секции, называемые уступами, чтобы их можно было методично и безопасно добывать. ^[4] В скамьях просверлены отверстия и загружены взрывчаткой; они взрываются, разбивая скалу и обнажая уран. Затем уран загружают в грузовики и отправляют на перерабатывающий завод.

Подземный

Для шахт на глубине более 100 м от поверхности использовать карьеры нецелесообразно. Если качество и количество урана достаточны, будут установлены подземные шахты. Первый шаг — выкопать большие вертикальные подземные шахты до глубины руды. После этого строятся горизонтальные туннели, пандусы и камеры, позволяющие добывать уран. На данный момент существуют различные методы получения урана.

Метод добычи с восходящим стволом используется на руднике McArthur River в северной части Саскачевана, Канада, который является крупнейшим производителем урана в мире. В этом методе используется вращающийся инструмент, который копается в урановом месторождении и разбивает уран, который падает в грузовик внизу. Нажмите здесь, чтобы увидеть, как работает метод поднятия скважины.

Другим методом является струйная добыча , в которой используется вода под давлением для удаления руды, которую затем можно обрабатывать и закачивать на поверхность. Нажмите здесь, чтобы увидеть, как работает этот метод.

Рисунок 2. Подземный рудник McArthur River в Канаде, крупнейший в мире производитель урана.

[5]

Извлечение на месте (ISR)

В этом методе руда находится довольно глубоко под землей, поэтому ее нельзя добывать открытым способом, и могут быть другие факторы, которые делают его более практичным, чем другие методы подземной добычи. . Причина его использования заключается в том, что он оставляет очень мало нарушений окружающей среды на уровне поверхности земли. ^[4] Растворяющие растворы перекачиваются в уран под землей, что позволяет урану течь через систему скважин на поверхность земли, где он может быть переработан. Нажмите здесь, чтобы увидеть, как работает процесс извлечения урана на месте.

Для дальнейшего чтения

• Уран
• Горнодобывающая промышленность
• Струйная добыча полезных ископаемых
• Добыча полезных ископаемых
• Добыча урана на месте
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

2. ↑ ^{2. 0 2.1 2.2 2.3} Всемирная ядерная ассоциация. (16 июня 2015 г.). Обзор добычи урана [Онлайн]. Доступно: http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Mining-of-Uranium/Uranium-Mining-Overview/
3. ↑ НРКАН. (16 июня 2015 г.). Об Уране [Онлайн]. Доступно: http://www.nrcan.gc.ca/energy/uranium-nuclear/7695.
4. ↑ ^{4.0 4.1 4.2} Камеко. (16 июня 2015 г.). Получение руды [Онлайн]. Доступно: http://www.cameco.com/uranium_101/mining-milling/mining/
5. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/84/McArthur_River_Uranium_Mine.jpg

Добыча урана и извлечение из руды

Добыча урана и извлечение из руды

Бен Вейл

21 марта 2012 г.

Представлено в качестве курсовой работы 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 как 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

Хотя и кислотные, 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 (СО 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. В связи 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 производства 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.

© Бен Вейл. Автор дает разрешение на копировать, распространять и отображать это произведение в неизмененном виде, с ссылка на автора только в некоммерческих целях. Все остальные права, включая коммерческие права, сохраняются за автором.