Для чего нужны урановые руды

Уран известен человечеству еще с 79 года нашей эры, когда он использовался в керамической промышленности (в форме природного оксида) в нескольких частях Европы. Химический элемент был официально открыт только в 1789 году, когда во время эксперимента немецкий химик Мартин Генрих Клапрот наткнулся на странное, неизвестное вещество (оксид урана). Клапроту также приписывают открытие циркония, церия и теллура.

Впервые это стало известно на мировой арене в 1930-х годах, когда команда исследователей во главе с физиком Энрико Ферми, а затем Отто Ханом-Фрицем Страсманном раскрыла способность Урана распадаться (делиться) на более легкие элементы.

15. Нет недостатка в Уране как источнике энергии

Исследование, проведенное учеными Массачусетского технологического института в 2010 году показали, что более чем достаточно запасов урана для мировой атомной энергетики в обозримом будущем. В настоящее время все ядерные реакторы используют в этом процессе как уран, так и плутоний.

Интересно отметить, что большая часть используемого плутония фактически производится из изотопов урана, поскольку плутоний доступен только в небольших количествах в природе.

После успешного обнаружения способности деления урана, другая команда во главе с Энрико Ферми, на этот раз в рамках Манхэттенского проекта, начала работу над первым в мире ядерным реактором под названием Чикагская свая-1 (CP-1). 2 декабря 1942 года команда смогла инициировать первую в истории самоподдерживающуюся ядерную цепную реакцию в СР-1.

Их первоначальный план состоял в том, чтобы использовать обогащенный уран-235 в качестве топлива, но был отброшен из-за его дефицита в то время. Вместо этого реактор был заправлен 45 тоннами оксида урана и 5,4 тоннами металлического урана. В качестве замедлителя нейтронов было использовано около 360 тонн гранита. В отличие от многих современных ядерных реакторов, СР-1 не имел системы охлаждения.

13. Уран гораздо важнее, чем вы думаете

Распад тория, урана и калия-40 является основным источником тепла вблизи мантии Земли, который управляет критической мантийной конвекцией и удерживает внешнюю жидкость в противоположность твердому внутреннему ядру. Это тепло также играет важную роль в тектонике плит.

Кроме того, длительный период полураспада урана-238 (4,51× 10,9 лет) делает его идеальным для всех видов радиометрических исследований (радиоуглеродного датирования), т. е. Уран-уранового, уран–ториевого и уран-свинцового датирования. Он также используется для создания высокоэнергетических рентгеновских лучей.

12. Это самый тяжелый природный элемент, известный нам

Тяжесть элемента может быть определена двумя способами; с точки зрения его атомного веса и с точки зрения его плотности. С 92 протонами в его ядре и атомным весом около 238,0289 уран является самым тяжелым природным элементом на Земле.

Самым тяжелым синтетическим элементом, известным на сегодняшний день, является Оганесон (атомный номер 118). С другой стороны, самым тяжелым элементом по плотности является осмий (22,59 г / см 3 ).

11. Уран очень нестабилен

Все изотопы урана очень нестабильны, и это в основном из-за его размера. Том Зеллнер в своей книге «Уран: война, энергия и скала» описал уран примерно так: «Атом урана настолько перегружен, что он начал отливать из себя куски, как обманутый человек может сорвать с себя одежду».

10. Уран был впервые выделен в 1841 году.

Фотопластинки Беккереля, которая была засвечена излучением солей урана.

Первым человеком, который изолировал уран, был Эжен Пелиго, профессор химии в Национальной консерватории искусств и ремесел (Conservatoire National des Arts et Métiers) в Париже.

Пилиго успешно продемонстрировал, что таинственный черный порошок, открытый Мартином Генрихом Клапротом, был не чистым веществом, а оксидом урана (UO2 ). Он сделал это, обработав тетрахлорид урана (черный порошок) калием.

Затем в 1896 году физик Анри Беккерель обнаружил радиоактивные свойства урана наряду с самой радиоактивностью. Для этого он использовал несколько фосфоресцентных материалов, которые светятся в темноте после воздействия света.

Он накрыл фотопластинку черной бумагой и поочередно поместил разные фосфоресцентные соли. Он предположил, что свечение, создаваемое в ЭЛТ (электронно-лучевые трубки) рентгеновскими лучами, может быть связано с фосфоресценцией.

Результаты были неожиданными, так как урановая соль была единственным веществом, которое вызывало значительное почернение пластины. Исследование прояснило, что фосфоресценция не была позади запотевания пластины (соли урана не являются фосфоресцентными) и что там была какая-то форма невидимого излучения, которое проникало в черную бумагу и создавало вид, будто пластина подвергается воздействию света.

9. Природный реактор ядерного деления

Вам может быть интересно, как это возможно? Ну, чтобы понять это, вы должны сначала знать, что уран-235, который сегодня составляет всего около 0,72% природного урана, может выдерживать цепную реакцию деления, в отличие от урана-238. Он также разлагается гораздо быстрее, чем уран-238. Это означает, что уран-235 истощил намного больше, чем уран-238 с момента рождения Земли.

Краткие и быстрые факты

Теоретически, килограмм урана-235 может произвести

80 тераджоулей энергии. Потребовалось бы более 3000 тонн угля для производства такого же количества энергии.

Пенетраторы высокой плотности из обедненного урана военного класса

Однако прямое употребление этого вещества может привести к серьезным повреждениям многих органов, раку и длительным неврологическим расстройствам. Хотя потребление большого количества урана, безусловно, смертельно, почки могут справиться с низким уровнем воздействия урана.

Источник

Урановая руда — месторождения, добыча, переработка

Свойства урана

В свободной состоянии уран представляет собой серо-белый металл, которому свойственно 3 аллотропических модификации: ромбическая кристаллическая, тетрагональная и объемно центрированная кубическая решетки. Температура кипения этого химического элемента составляет 4200 °C.

Уран является химическим активным материалом. На воздухе этот элемент медленно окисляется, легко растворяется в кислотах, реагирует с водой, но при этом не взаимодействует с щелочами.

Добыча

Работами по добыче урана руководит компания Атомредметзолото (в составе Атомэнергопрома). Приаргунское производственное горно-химическое объединение, «Хиагда», «Далур» — главные предприятия по производству урана в России, выпускающие около 90 % продукции страны.С целью гарантированного долгосрочного сырьевого обеспечения отраслевых потребностей в уране «Росатом» в 2010 г. приобрел канадскую компанию Uranium One и консолидировал на её основе высокоэффективные урановые активы в Казахстане и других странах. За последние 8 лет производство Uranium One выросло почти в 5 раз, что позволило выйти на четвертое место в мире среди урановых компаний.

Добыча урановых руд в стране осуществляется открытым и подземным способами, используется метод подземного выщелачивания.

Места добычи

Месторождения, на которых ведётся добыча:

На этапе разработки:

Характеристики урановых руд

Виды урана

Помимо естественных изотопов, есть еще искусственные атомы U.

Их известно не менее 23 видов. Особого внимания заслуживает изотоп U233, образуется он при облучении тория-232 нейтронами и делится под влиянием тепловых нейтронов. Эта способность делает U233 оптимальным источником энергии для ядерных реакторов.

Классификация руды

Под понятием природная урановая руда понимается минеральное образование с большой концентрацией урана. При разработке урановых месторождений, как правило, смежно получают другие радиоактивные металлы – радий и полоний. Породы, в которых содержится уран, могут различаться по своему составу. Структура пластов оказывает влияние на способ добычи ценного металла.

По условиям образования руды можно разделить на:

По типу минерализации урановые руды различают:

Характеристика урановой руды

Классификация по размерам зерен:

Ураносодержащая порода состоит из различных примесей, а именно различают:

Классификация по химическому составу:

Руда разделяется по способу обработки:

Процент содержания урана в руде может быть разный. По этому признаку порода подразделяется на:

Добывать уран имеет смысл, если его содержание в слое земли составляет не менее 0,5%. Если урана в слое породы менее 0,015%, его добыча осуществляется в качестве побочного продукта.

Ситуация в мире

Сегодня добыча урана осуществляется только в 28 странах мира. При этом 90% месторождений расположены в 10 странах, которые являются лидерами по объемам добычи.

Добыча урановых руд на крупнейших рудниках мира

На первом месте Австралия

Полезные ископаемые Австралии

Второе место по объемам добычи у Казахстана

Рост добычи урана в Казахстане

Третье место у России

Четвертое место – Канада

Добыча урана на месторождениях Канады

Пятое место – Нигер

Нигер (горнопромышленная карта)

Вторая пятерка стран по объемам запасов урана выглядит следующим образом:

Добыча урана в мире

По прогнозам специалистов до 2025 года в мире будет увеличиваться количество атомных станций. Этот рост будет провоцировать больший спрос на уран – увеличение на 44% (80–100 тыс. т). Поэтому во всем мире ведется тенденция к использованию вторичных источников урана:

Но содержания металла в этих источниках невелико. Такая ситуация ежегодно приводит к росту стоимости. С 2008 года наблюдается стремительное увеличение: с 26 долларов за 1 кг до 64 долларов в 2015 году.

партнеров

Современное применение урана

Сегодня уран чаще всего используется в качестве топлива для ракетных двигателей и ядерных реакторов. Учитывая свойства этого материала, он также предназначен для повышения мощности ядерного орудия. Этот химический элемент также нашел свое применение в живописи. Его активно применяют в качестве желтого, зеленого, бурого и черного пигментов. Уран также используется для производства сердечников для бронебойных снарядов.

Мирный атом: дорога в никуда или светлое будущее?

Как осуществляется добыча урановых руд

Добыча урановой руды открытым способом

Добыча радиоактивных руд осуществляется тремя основными технологиями. Если залежи руды сконцентрированы максимально близко к поверхности земли, то для их добычи принято использовать открытую технологию. Она предусматривает использование бульдозеров и экскаваторов, которые роют ямы большого размера и грузят полученные полезные ископаемые в самосвалы. Далее она отправляется в перерабатывающий комплекс.

При глубоком залегании этого минерального образования принято использовать подземную технологию добычи, предусматривающую создание шахты глубиной до 2-х километров. Третья технология существенно отличается от предыдущих. Подземное выщелачивание для разработки месторождений урана предполагает бурение скважин, через которые в залежи закачивается серная кислота. Далее осуществляется бурение еще одной скважины, которая необходима для выкачивания полученного раствора на поверхность земли. Затем он проходит процесс сорбции, позволяющий собрать соли этого металла на специальной смоле. Последний этап технологии СПВ – циклическая обработка смолы серной кислотой. Благодаря такой технологии концентрация этого металла становится максимальной.

Выводы

Добыча урана при помощи подземного выщелачивания наносит ощутимо меньше вреда экологии, чем методы, изложенные выше. Со временем на разрабатываемом участке земли происходят процессы рекультивации. Применение данного метода сможет снизить экономические затраты. Но у него есть свои ограничения. Его не используют только в песчанике и ниже уровня грунтовых вод.

Видео: Добыча урана

Крупнейшие месторождения по добыче урана в мире – страны лидеры

Добыча урановой руды в шахте

Мировым лидером по добыче урана считается Австралия. В этом государстве сконцентрировано более 30% всех мировых запасов. Наиболее крупными австралийскими месторождениями являются Олимпик Дам, Биверли, Рейнджер и Хонемун.

Что такое руда? Какие виды руды бывают? Как её добывают? Страны-лидеры по добыче руды

Главным конкурентом Австралии считается Казахстан, на территории которого содержится практически 12% мировых запасов топлива. На территории Канады и ЮАР сконцентрировано по 11% мировых запасов урана, в Намибия – 8%, Бразилии – 7%. Россия замыкает семерку лидеров с 5%. В список лидеров также входят такие страны, как Намибия, Украина и Китай.

Крупнейшими мировыми урановыми месторождениями являются:

Запасы и объемы добычи урановой руды в России

Разведанные запасы урана в нашей стране оцениваются в более чем 400 тысяч тонн. При этом показатель прогнозируемых ресурсов составляет более 830 тысяч тонн. По состоянию на 2017 год в России действует 16 урановых месторождений. Причем 15 из них сосредоточены в Забайкалье. Главным месторождением урановой руды считается Стрельцовское рудное поле. В большинстве отечественных месторождениях добыча осуществляется шахтным способом.

Источник

Радиоактивная руда урана: виды, добыча и запасы (список стран), применение

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.

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:

Не менее важную роль при добыче и обогащении играет классификация по концентрационному признаку. По содержанию урана в породе отмечают:

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.

Получение урана из пород

Извлечение урана из руды производится в несколько этапов:

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):

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.

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.

Источник

Уран элемент. Свойства, добыча, применение и цена урана

Открытие планетарного масштаба. Так можно назвать обнаружение учеными Урана. Планета открыта в 1781-ом году.

Ее обнаружение стало поводом для наречения одного из элементов таблицы Менделеева. Уран металлический выделили из смоляной обманки в 1789-ом.

Шумиха вокруг новой планеты еще не улеглась, поэтому, идея о названии нового вещества лежала на поверхности.

В конце 18-го века еще не было понятия радиоактивности. Между тем, это основное свойство земного урана.

Ученые, работавшие с ним, облучались, сами того не зная. Кто был первопроходцем, и каковы другие свойства элемента, расскажем далее.

Свойства урана

Из раствора выпал бурый осадок. Этот окисел Клапрот восстановил льняным маслом, прокалил. Получился черный порошок.

Позже выяснилось, что это был не чистый уран, а его диоксид. Отдельно элемент получили лишь через 60 лет, в 1841-ом году. А еще через 55 Антуан Беккерель открыл явление радиоактивности.

Радиоактивность урана обусловлена способностью ядра элемента захватывать нейтроны и дробиться. При этом, выделяется внушительная энергия.

Она обусловлена кинетическими данными излучения и осколков. Есть возможность обеспечить непрерывное деление ядер.

Цепная реакция запускается при обогащении природного урана его 235-ым изотопом. Его не то, чтобы добавляют в металл.

Наоборот, из руды убирают малорадиоактивный и неэффективный 238-ой нуклид, а так же, 234-ый.

Их смесь именуют обедненной, а оставшийся уран называют обогащенным. Именно такой нужен промышленникам. Но, об этом поговорим в отдельной главе.

Стало понятно, что новый элемент что-то излучает. Пока супруги Кюри исследовали, что именно, Мария получила дозу радиации, ставшей причиной развития у химика рака крови, от которого женщина умерла в 1934-ом году.

Бета-излучение способно разрушить не только человеческий организм, но и сам металл. Какой элемент образуется из урана? Ответ: — бревий.

Иначе его называют протактинием. Обнаружен в 1913-ом, как раз при изучении урана.

Последний превращается в бревий без сторонних воздействий и реактивов, лишь от бета-распада.

Внешне уран – химический элемент серебристо — белого цвета с металлическим блеском.

Так выглядят все актиноиды, к коим и относится 92-ое вещество. Начинается группа с 90-го номера, а заканчивается 103-им.

Стоя в начале списка, радиоактивный элемент уран, проявляет себя, как окислитель. Степени окисления могут быть 2-ой, 3-ей, 4-ой, 5-ой, 6-ой.

То есть, химически 92-ой металл активен. Если истереть уран в порошок, он самовоспламениться на воздухе.

В обычном виде вещество окислится при контакте с кислородом, покрывшись радужной пленкой.

Брось его в воду, — раствориться, как и чистый уран. Разъедают его и все кислоты. Из органических элемент вытесняет водород.

Урановые соли нестабильны, распадаются на свету, или в присутствии органики.

Индифферентен элемент, пожалуй, лишь к щелочам. С ними в реакцию металл не вступает.

Открытие урана – это обнаружение сверхтяжелого элемента. Его масса позволяет выделить металл, точнее, минералы с ним, из руды.

Достаточно раздробить ее и засыпать в воду. Урановые частицы осядут первыми. С этого начинается добыча металла. Подробности, в следующей главе.

Добыча урана

Получив тяжелый осадок, промышленники выщелачивают концентрат. Цель – перевести уран в раствор. Используют серную кислоту.

Исключение делают для смолки. Этот минерал в кислоте не растворим, поэтому, используют щелочи. Секрет трудностей в 4-валентном состоянии урана.

Достаточно нагреть руду с сульфидными минералами до 150-ти градусов и направить на нее кислородную струю. Это ведет к образованию в камнях кислоты, вымывающей уран.

Химический элемент и его применение связаны с чистыми формами металла. Дабы убрать примеси, используют сорбцию.

Ее проводят на ионообменных смолах. Подходит, так же, экстракция органическими растворителями.

Итогом станут оксиды 92-го элемента. Их нагревают до 800-от градусов и восстанавливают водородом.

Применение урана

92-ой металл – основное топливо ядерных реакторов. Обедненная смесь подходит для стационарных, а для силовых установок используют обогащенный элемент.

У самого 238-го урана велик период полураспада, он длится 4,5 миллиардов лет. Столь длительное разрушение приводит к малой энергоемкости.

Если рассматривать применение соединений урана, пригождаются его оксиды. Их используют в стекольной промышленности.

Оксиды выступают красителями. Можно получить стекла от бледно-желтых до темно-зеленых. В ультрафиолетовых лучах материал флуоресцирует.

В итоге, фон изделий безопасен, не превышает 30-ти микрон в час. Фото элементов урана, точнее, изделий с его участием, весьма красочны. Свечение стекол и посуды притягивает взоры.

Цена урана

За килограмм необогащенной окиси урана дают около 150-ти долларов. Пиковые значения наблюдались в 2007-ом.

Тогда стоимость достигала 300-от долларов за кило. Разработки урановых руд останутся рентабельными и при цене в 90-100 условных единиц.

Кто открыл элемент уран, не знал, каковы его запасы в земной коре. Теперь, они подсчитаны.

Крупные месторождения с рентабельной ценой добычи истощатся к 2030-му году.

Если не откроют новых залежей, или не найдут альтернативы металлу, его стоимость поползет вверх.

Источник