В конце XVIII века химик Мартин Клапорт положил начало изучению урана. Обнаруженная «смоляная обманка» — урановая руда — поспособствовала извлечению элемента в окисленном виде. В XIX веке было отмечено, что соли урана испускают невидимое излучение. Радиоактивный поток смог засветить пластинку фотоаппарата в темноте. До следующего столетия уран не был задействован в промышленности, но после разработки теории радиоактивного распада ученые обнаружили пользу, которую можно извлекать из металла.
Содержание
Что такое урановая руда
Урановая руда — это минеральное образование, содержащее уран в таком количестве, что его выгодно и целесообразно добывать и извлекать. Основные радиоактивные руды носят названия настуран и карнотит. Элемент также может быть обнаружен в редкоземельных минералах — цирконе, ортите, титаните, ксенотиме, монаците.
Помимо урана в рудниках часто добывают сопутствующие ценные компоненты. Например, в Якутии, в Куранахском месторождении титаномагнетитовых руд параллельно ведется добыча золота.
Самая богатая руда на уран — настуран. Она содержит до 80% полезного металла. Цвет урановой смоляной руды серо-черный, блеск — металлический. Под ультрафиолетовыми лучами она обретает желтые, оранжевые, зеленые оттенки радиоактивного компонента, которые отчетливо видны на фоне темной породы.
Урановая руда выглядит в природе непримечательно, но благодаря способности люминесцировать (светиться под ультрафиолетом), ее можно обнаружить среди похожих серо-черных пород.
Классификация урановых руд
В России и в мире урановые руды классифицируют по нескольким признакам. Важную роль играют происхождение и концентрации.
Наиболее распространенное разделение построено на генетических признаках. Выделяют полезные ископаемые эндогенного (глубинного), экзогенного (в приповерхностных условиях) и метаморфического происхождения:
- Эндогенные руды образуются на глубинах под действием высоких температур, водных растворов, гранитных расплавов.
- На поверхности источником служат подземные воды и осадконакопление.
- Метаморфогенное сырье образуется при перераспределении разнесенного урана.
Не менее важную роль при добыче и обогащении играет классификация по концентрационному признаку. По содержанию урана в породе отмечают:
- забалансовые (их добыча нецелесообразна) — <0,03%;
- убогие — (0,03-0,05)%;
- рядовые — (0,05-0,1)%;
- богатые — (0,1-0,3)%;
- супербогатые — >0,3%.
По составу вмещающих пород руды подразделяются на силикатные, карбонатные, сульфидные, каустобиолитовые, железоокисные.
Посмотрите о видах и минералогии урана:
Месторождения и способы добычи минерала
Залежи урановой руды обнаруживают методом аэрогаммасъемки. Самый тяжелый элемент таблицы Менделеева — слаборадиоактивный. Его атомы испускают лучи альфа, бета и гамма-излучения, способствующие определению элемента в руде. После поиска осуществляется этап разведки с последующим бурением, оценкой содержания полезного компонента, выбором способа добычи и схемы переработки материала.
Уран может образовываться в водной среде, накапливаться в живых организмах, горных породах и грунтах. В связи с разнообразием условий залегания разработано несколько способов его рациональной добычи.
Если породы, содержащие урановую минерализацию, залегают в приповерхностных условиях, то чаще всего прибегают к открытому методу. Для добычи из карьера используется горнодобывающая техника (бульдозеры, самосвалы), которая позволяет извлекать породы из недр земли и транспортировать на перерабатывающий завод.
Подземная технология актуальна, если металл обнаружен на глубине менее 2 км. В данном случае выкапывается шахта, из которой вывозят породы с повышенным содержанием урана. Концентрат отправляется на дальнейшее обогащение, а пустая порода — на отвалы. Шахтный способ — наиболее выгодный с точки зрения экономики, но несет большую угрозу экологии, разрушая почвенный слой и оставляя дыры в недрах.
Третий метод добычи радиоактивных руд урана считается наиболее перспективным. Изначально производится бурение двух скважин, в одну из которых закачивается серная кислота, а из другой — откачивается полученный выщелоченный раствор. Из раствора извлекается соль металла с помощью смолы, которая в дальнейшем снова обрабатывается серной кислотой с целью достижения максимальной концентрации полезного компонента.
-
- Открытый метод добычи урановой руды в Казахстане
-
- Схема добычи урана методом выщелачивания
-
- Добыча урановой руды в шахте Краснокаменска
Получение урана из пород
Извлечение урана из руды производится в несколько этапов:
- Независимо от метода добычи, порода после измельчения подвергается выщелачиванию посредством серной кислоты или щелочи.
- Полученный раствор солей урана сорбируется ионообменными смолами.
- Отделенный тонкозернистый агрегат урана осаждают с помощью перекиси водорода, получая концентрированную суспензию.
- Ее подвергают фильтрации и сушке для получения уранового порошка желтого цвета, который носит название «кек».
- Затем кек необходимо переплавить для удаления из него примесей и получения окись урана.
- Из желтого порошка с помощью нагревания с кальцием или магнием выделяют две модификаций металла — тетрафторид и гексафторид.
Гексафторид необходим для отделения изотопов. В настоящее время известно три вида урана, два из которых радиоактивны. Уран-238 имеет наибольшее распространение и составляет до 99% от всей добычи металла.
Изотоп под номером 235 в природе встречается реже, но играет важную роль в промышленности. Интерес к данной разновидности в сфере атомной энергетики вызван его способностью к поддержанию цепной реакции.
Запасы и объемы урановой руды по России и в мире
Содержание урана на планете оценивается в более чем 5 миллионов тонн. География ценного сырья обширна, так как оно обнаружено на всех материках, кроме Антарктиды, которая не полностью изучена. В таблице приведен список 6 стран-лидеров, богатых урановыми рудами (информация на 2017 год):
| Страна | Процент запасов сырья от мирового | Крупнейшие месторождения | Оценка запасов урановых руд, тонны |
| Австралия | 31% | Олимпик-Дам, Биверли, Хонемун | 1818000 |
| Казахстан | 14% | Корсан, Ирколь, Харасан | 842000 |
| Канада | 9% | Мак-Артур-Ривер, Сигар Лейк | 514000 |
| Россия | 8% | Аргунское, Жерловое, Источное | 486000 |
| Намибия | 7% | Рёссинг, Трекопье, Валенсия | 442000 |
| ЮАР | 5% | Доминион, Вестерн-Ариез, Палабора | 322000 |
На карте распространения запасов урановых руд наибольшие концентрации металла выделяют на трех материках — в Австралии, Северной Америке, Евразии. Выводы можно сделать по условным обозначениям. Наиболее богатые территории обозначаются на карте обычно более насыщенным цветом.
Важную роль в мировой промышленности и экономике играют Китай, Нигер, Украина, Узбекистан. В Украине насчитывается около 115000 тонн урана, сконцентрированного в шахте «Смолинская», Ватутинском и Желтоводском месторождениях.
Изменение в рейтинге в стран-производителей урана с 1970 по 2018 год:
Свойства и применения урана
Уран — металл из таблицы химических элементов, который относится к семейству актинидов. Название радиоактивному элементу было дано в честь планеты.
Цвет металла — серо-белый в свободном состоянии, однако встретить его в природе в подобном виде невозможно из-за химической активности. У элемента выделено три модификации кристаллических решеток — объемно центрическая, ромбическая, тетрагональная.
Физико-химические свойства
Уран относится к классу парамагнетиков, то есть является слабомагнитным элементом. Он без труда поддается обработке, вскипает при температуре в 4200 градусов. Химические особенности элемента делают его легко растворимым в кислотах. Уран медленно окисляется на воздухе, не реагирует со щелочами, но при этом взаимодействует с водой.
Сферы применения урана
В современной промышленности уран нашел множество способов применения. Его активно используют в атомной энергетике для получения энергии. Радиоактивный металл служит основным сырьем на атомных электростанциях, где при расщеплении его атомов получается электричество.
Урановое топливо подходит для ядерных реакторов и двигателей ракет. С его помощью создается ядерное оружие.
Металл давно устоялся в художестве и фотографии. Из него получают пигменты желтых, бурых, зеленых, черных красок. Элемент позволяет улучшать фотографии, а также зачастую служит основой для создания цветных стекол.
Сколько стоит урановая руда
Урановые руды всегда являлись стратегически важным сырьем, но после катастрофических событий на атомной станции «Фукусима» его цена на рынке заметно упала. В настоящее время 1 кг сырья стоит примерно 2500 рублей. Но купить радиоактивный элемент в свободном доступе нельзя. Его могут приобретать только владельцы предприятий, занимающихся атомной энергетикой.
Активная добыча урана карьерным, шахтным и скважинным методами позволяет получать урановую руду, пригодную для дальнейшего обогащения и использования. Сейчас уран играет важную роль в мировой промышленности. Он позволяет успешно функционировать и развиваться ядерной энергетике, без которой затруднительно обеспечить полеты в космос.
Посмотрите интересное видео о свойствах урана и экспериментах с ним:
Рассказывайте об известных Вам фактах об уране и его рудах в комментариях. Не забывайте делиться интересной статьей с друзьями в социальных сетях.
Загрузка...
