Месторождения урана
Не сложно догадаться, что при столь относительно небольших запасах рассматриваемого вещества в недрах земли и постоянном росте потребности в материале, его стоимость повышается. За последнее время было открыто довольно большое количество месторождений урана, лидером по его добычи принято считать Австралию. Проведенные исследования указывают на то, что на территории этой страны сконцентрировано более 30% всех запасов. Наиболее крупными месторождениями считаются:
- Биверли;
- Олимпик Дам;
- Рейнджер.
Интересным моментом является то, что главным конкурентом Австралии в сфере добычи руды урана принято считать Казахстан. На территории этой страны сконцентрировано боле 12% мировых запасов. Несмотря на достаточно большую площадь, в России только 5% мировых запасов.
Как ранее было отмечено, урановая руда применяется в качестве топлива, что и определяет ведение постоянных поисков его месторождений. На сегодняшний день уран часто применяется как топливо для ракетных двигателей. При производстве ядерного оружия этот элемент используется для повышения его мощности. Некоторые производители используют его для производства пигментов, которые используются в живописи.
Добыча урановых руд
Добыча урановой руды налажена во многих странах. Стоит учитывать, что сегодня для добычи руды могут применяться три технологии:
- При близком расположении урана к поверхности земли применяется открытия технология. Она довольно проста и не требует больших затрат. Для поднятия сырья применяются экскаваторы и другая подобная спецтехника. После поднятия и погрузки в самосвалы она доставляется на перерабатывающие заводы. Отметим, что у данной технологии есть довольно большое количество недостатков, но из-за простоты добычи она получила широкое распространение. В процессе разработки месторождений получаются карьеры, площадь которых может достигать несколько квадратных километров. Стоит учитывать, что подобный способ добычи руды наносит непоправимый вред окружающей среде. Поверхностной добычей урана занимается довольно большое количество крупных горных компаний.
- При глубоком расположении руды в толще земли проводится создание шахт. Технология достаточно сложна в исполнении, предусматривает также механическую добычу материала. Существует достаточно большое количество шахт, в которых проводится добыча урановой и другой руды. Подобный метод добычи породы связан с достаточно большими рисками, так как в толще земли могут находится карманы газа или подводные реки. Обрушение сводов может привести к консервированию шахты, гибели рабочих и повреждению дорогостоящего оборудования. Однако, в случае глубокого залегания рассматриваемой породы по-другому провести ее извлечение практически невозможно.
- Третий метод заключается в образовании скважин, в которые закачивается серная кислота. Вблизи ранее проделанной скважины создается вторая, которая предназначена для поднятия уже полученного раствора. После завершения процесса сорбции устанавливается оборудование, способное поднимать на поверхность вещества, напоминающие смолы. После поднятия полученной смолы на поверхность проводится ее обработка и выделение урана.
В последнее время все больше стали применять третий метод добычи урана. Это связано с тем, что он позволяет добиться высокой концентрации требуемого вещества при минимальном содержании загрязняющих химических элементов. Однако, подобная технология требует проведения точных геологических исследований, так как бурение скважин должно проводиться над месторождением рассматриваемого химического вещества. В противном случае, при добавлении кислоты на процесс сорбции при малой концентрации урана потребуется довольно много времени.
На территории России в большинстве случаев добыча урана проводится путем его механического извлечения. Кроме этого, добычей сырья для производства атомного топлива занимаются в Китае и Украине.
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
Основные показатели:
Полезные ископаемые Австралии
- доказанные запасы – 661 000 т (31,18% от общемировых запасов);
- месторождения – 19 крупных. Самые известные:
- Олимпик Дам – добывается 3 000 т в год;
- Биверли – одна тысяча тонн в год;
- Хонемун – 900 т.
- себестоимость добычи – 40 долларов за один килограмм;
- крупнейшие добывающие компании:
- Paladin Energy;
- Rio Tinto;
- BHP Billiton.
Второе место по объемам добычи у Казахстана
Основные данные:
Рост добычи урана в Казахстане
- доказанные запасы – 629 000 т (11,81% от общемировых запасов);
- месторождения – 16 крупных. Самые известные:
- Корсан;
- Ирколь;
- Буденовское;
- Западные Мынкудук;
- Южный Инкай;
- себестоимость добычи – 40 долларов за кг;
- объем производства – 22574 тонны в год;
- добывающая компания – Казатомпром (производит 15,77% от общемирового объема).
Третье место у России
Показатели:
- доказанные запасы – 487 000 т (9,15% от общемировых запасов);
- месторождения – 7 крупных. Основная часть сосредоточена в Читинской области. Проектные работы ведутся на Ямале;
- себестоимость добычи – 40 долларов за кг;
- объем производства – 3135 т в год;
- добывающая компания – АРМЗ (АТОМРЕДМЕТЗОЛОТО). Производит 13,68% от общемирового объема.
Четвертое место – Канада
Показатели:
доказанные запасы – 468 000 т (8,80% от общемировых запасов);
Добыча урана на месторождениях Канады
- месторождения – 18 крупных. Самые известные:
- МакАртур-Ривер;
- Уотербери;
- себестоимость добычи – 34 долларов за один килограмм;
- объем производства – 9332 т в год;
- добывающая компания – Cameco (производит 9144 т урана в год).
Пятое место – Нигер
Нигер (горнопромышленная карта)
- доказанные запасы – 421 000 т (7,9% от общемировых запасов);
- месторождения :
- Имурарен;
- Арлит;
- Мадауэла;
- Азелит;
- себестоимость добычи – 35 долларов за один килограмм;
- объем производства – 4528 т в год.
Вторая пятерка стран по объемам запасов урана выглядит следующим образом:
- ЮАР – 297 000 т;
- Бразилия – 276 000 т;
- Намибия – 261 000 т;
- США – 207 000 т;
- Китай – 166 000 т.
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:
- золото;
- фосфаты;
- медь;
- лигнитсодержащие породы.
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.
Месторождения в Украине
Страна оказалась счастливой обладательницей месторождений элемента, из которого производят ядерное топливо. По прогнозам, урановые руды Украины содержат до 235 тонн сырья. В настоящее время получили подтверждение только месторождения, в которых содержится порядка 65 тонн. Определенный объем уже выработан. Часть урана использована внутри страны, часть отправлена на экспорт.
Основным месторождением считается Кировоградской урановорудный район. Содержание урана невелико – от 0,05 до 0,1 % на тонну породы, поэтому высока себестоимость материала. В итоге полученное сырье обменивают в России на готовые твэлы для электростанций.
Вторым крупным месторождением является Новоконстантиновское. Содержание урана в породе позволило снизить себестоимость по сравнению с Кировоградским почти в 2 раза. Однако с 90-х годов разработки не проводятся, все шахты затоплены. В связи с обострением политических отношений с Россией Украина может остаться без топлива для атомных электростанций.
Характеристики урановых руд
Урановыми рудами называют природные образования, содержащие метал в значительной концентрации. Часто совместно с ураном в руде находятся другие радиоактивные элементы, такие как полоний и радий.
Ураносодержащая порода классифицируется по размерам зерен минералов:
Урановая руда
- крупнозернистые – в поперечнике свыше 25 мм;
- среднезернистые – от 3 до 25 мм;
- мелкозернистые – от 0,1 до 3 мм;
- тонкозернистые – от 0,015 до 0,1 мм;
- дисперсные – менее 0,015 мм.
От размеров зерен зависит, каким способом будет осуществляться обогащение.
Урановая руда классифицируется по содержанию примесей;
- уран-молибденовые;
- уран-кобальт-никель-висмут;
- уран-ванадиевые;
- моноруда.
По химическому составу различают руду:
Допустимое содержание примесей в закиси и окиси урана
- силикатную;
- карбонатную;
- сульфидную;
- железо-окисную;
- каустобиолиевую.
По химическому составу определяют, каким способом порода будет перерабатываться. Например:
- из карбонатных руд уран выделяется содовым раствором;
- из силикатных – кислотой;
- из железо-окисных – путем доменной плавки.
Руда классифицируется по содержанию урана:
Распределение добываемых руд по содержанию урана
- очень богатая – содержит свыше 1% металла;
- богатая – от 1 до 0,5%;
- средняя – от 0,5 до 0,25%;
- рядовая – от 0,25 до 0,1%;
- бедная – менее 0,1%.
Из породы, которая содержит уран в пределах 0,01 – 0,015%, металл извлекается как побочный продукт.
Добыча урановой руды в России: что для этого необходимо?
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.
Урановые рудники
По последним данным на нашей планете насчитывается 440 реакторов коммерческого назначения, которым необходимо 67 тыс. тонн урана ежегодно. Добыча урана в мире сосредоточена в трех государствах Австралии, Казахстане и России. На территории Австралии расположен 31% мирового урана, в Казахстане — 12%, в России и Канаде – по 9%. Добыча урана в России ведется главным образом на территории Республики Саха в Якутии. Всего в Российской Федерации имеется 550 тысяч тонн залежей урана. Кроме Якутии месторождения урана есть на Забайкалье и в Бурятии. Интересно, что мировые запасы расположены в таких государствах, которые к атомной энергетике не имеют никакого отношения. К примеру, уран на территории Нигера добывают французские компании для собственных нужд. А вот в США, Китае, Индии, Франции, Японии, Южной Корее остро ощущается недостаток уран. По этому сегодня происходят военные действия между странами за контроль над залежами урановой руды. Самое жесткое положение наблюдается в Африке. Там из-за урана разжигаются гражданские войны, и гибнет много людей.
Свойства урана
Химический элемент уран представляет собой твердый серебристо-белый металл, имеющий много различных примесей. Наиболее важные его свойства следующие:
- пластичной и ковкой структуры, поддается полировке;
- в воздухе окисляется;
- в измельченном состоянии способен загораться;
- способен растворяться в кислотах;
- реагирует с водой;
- не взаимодействует со щелочами;
- при определенных условиях воздействия становится источником энергии.
Следует учитывать, что уран относится к достаточно редкому химическому элементу с небольшой концентрацией его в земной коре. Однако его содержание в земных недрах больше по сравнению с золотом и серебром, и почти одинаково со свинцом и цинком. Следует учитывать, что в месторождениях концентрируется лишь малая часть урана, наибольшая есть в горных породах, почве, воде.
Несмотря на невысокую концентрацию данного химического элемента, резервов залежей достаточно для дальнейшей добычи урана, поскольку альтернативное вещество пока что не обнаружено.
Физико-химические характеристики
Чистый уран чуть мягче стали, пластичный, ковкий. Слабый парамагнетик. Структура кристаллической решетки вещества меняется при разных температурах.
Даже в обычных условиях металл химически активен:
- Быстро окисляясь, покрывается переливчатой оксидной пленкой.
- Измельченный до порошка спонтанно воспламеняется при 151°C.
- Разъедается водой: чем выше температура и мельче фракции, тем быстрее.
- Растворяется кислотами, устойчив к щелочам.
- Соли вещества распадаются на ярком свету либо под воздействием органики.
Химические свойства вещества также определяются валентностью.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Уран / Uranium (U), 92 |
| Атомная масса (молярная масса) | 238,02891(3) а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | 5f3 6d1 7s2 |
| Радиус атома | 138 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 142 пм |
| Радиус иона | (+6e) 80 (+4e) 97 пм |
| Электроотрицательность | 1,38 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | U←U4+ -1,38В U←U3+ -1,66В U←U2+ -0,1В |
| Степени окисления | 6, 5, 4, 3 |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 686,4(7,11) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 19,05 г/см³ |
| Температура плавления | 1405,5 K |
| Температура кипения | 4018 K |
| Уд. теплота плавления | 12,6 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 417 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 27,67 Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 12,5 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | орторомбическая |
| Параметры решётки | a = 2,854 Å; b = 5,870 Å; c = 4,955 Å |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 27,5 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-61-1 |
Четырехвалентные образцы урана нестабильны, долго находясь на воздухе, становятся шестивалентными.
Уран может проявлять степени окисления от +3 до +6.
| Степень окисления | Оксид | Гидроксид | Характер | Форма | Примечание |
|---|---|---|---|---|---|
| +3 | Не существует | Не существует | — | U3+, UH3 | Сильный восстановитель |
| +4 | UO2 | Не существует | Основный | UO2, галогениды | |
| +5 | Не существует | Не существует | — | Галогениды | В воде диспропорционирует |
| +6 | UO3 | UO2(OH)2 | Амфотерный | UO22+ (уранил), UO42- (уранат), U2O72- (диуранат) | Устойчив на воздухе и в воде |
Реакции металлического урана с другими неметаллами приведены ниже в таблице.
| Неметалл | Условия | Продукт |
|---|---|---|
| F2 | +20 oC, бурно | UF6 |
| Cl2 | 180 oC для измельчённого 500—600 oC для компактного | Смесь UCl4, UCl5, UCl6 |
| Br2 | 650 oC, спокойно | UBr4 |
| I2 | 350 oC, спокойно | UI3, UI4 |
| S | 250—300 oC спокойно 500 oC горит | US2, U2S3 |
| Se | 250—300 oC спокойно 500 oC горит | USe2, U2Se3 |
| N2 | 450—700 oC то же под давлением N 1300o | U4N7 UN2 UN |
| P | 600—1000 oC | U3P4 |
| C | 800—1200 oC | UC, UC2 |
Нахождение в природе
Уран не относится к редким элементам.
Локации нахождения вещества в природе:
- Осадочные породы, насыщенные органикой.
- Кислые кремнистые массивы.
- Ториевые, редкоземельные минералы.
Урановая руда
Собственные образования вещества: урановые руды (настуран, или урановая смолка; уранинит, карнотит).
| Минерал | Основной состав минерала | Содержание урана, % |
|---|---|---|
| Уранинит | UO2, UO3 + ThO2, CeO2 | 65-74 |
| Карнотит | K2(UO2)2(VO4)2·2H2O | ~50 |
| Казолит | PbO2·UO3·SiO2·H2O | ~40 |
| Самарскит | (Y, Er, Ce, U, Ca, Fe, Pb, Th)·(Nb, Ta, Ti, Sn)2O6 | 3,15-14 |
| Браннерит | (U, Ca, Fe, Y, Th)3Ti5O15 | 40 |
| Тюямунит | CaO·2UO3·V2O5·nH2O | 50-60 |
| Цейнерит | Cu(UO2)2(AsO4)2·nH2O | 50-53 |
| Отенит | Ca(UO2)2(PO4)2·nH2O | ~50 |
| Шрекингерит | Ca3NaUO2(CO3)3SO4(OH)·9H2O | 25 |
| Уранофан | CaO·UO2·2SiO2·6H2O | ~57 |
| Фергюсонит | (Y, Ce)(Fe, U)(Nb, Ta)O4 | 0,2-8 |
| Торбернит | Cu(UO2)2(PO4)2·nH2O | ~50 |
| Коффинит | U(SiO4)(OH)4 | ~50 |
В месторождениях урану сопутствуют кварц, молибденит, галенит, кальцит, другие минералы.
Медные руды и их месторождения
На настоящий момент получать Cu считается экономически выгодным и целесообразным даже в том случае, если его содержится в породе хотя бы 0.3%.
Чаще всего для выделения меди промышленным способом в природе в наши дни добывают следующие породы:
борниты Cu5FeS4 — сульфидные руды, называемые по-другому медным пурпуром или пестрым колчеданом и содержащие около 63.3% Cu;
халькопириты CuFeS2 — минералы, имеющие гидротермальное происхождение;
халькозины Cu2S, содержащие более 75% меди;
куприты Cu2O, часто встречающиеся также и в местах залежей самородной меди;
малахиты, представляющие собой углекислую медную зелень.
Самое большое месторождение медных руд в России находится в Норильске. Также такие породы в больших количествах добывают в некоторых местах на Урале, в Забайкалье, на Чукотке, в Туве и на Кольском полуострове.
Сплавы, соединения
В урановых сплавах применяют в качестве лигатуры:
- алюминий;
- титан;
- ванидий;
- ниобий;
- тантал и другие металлы.
Основными соединениями урана считают сплавы U-Al, U-Mg и U-Мо.
К сведению: оружейный уран легко превратить в топливный — просто «разбавить» обедненным (естественным).
Применение урана
После того, как урановую руду извлекают из земли, её измельчают, перерабатывают и делают небольшие урановые таблетки. Таблетки урана подвергаются высоким температурам, чтобы они стали более прочными.
Таблетки помещают в трубки, как правило, циркониевые. Каждая трубка вмещает до 335 таблеток. 236 трубок образуют топливную сборку или ТВЭЛ (тепловыделяющий элемент), которую затем помещают в ядерный реактор.
После того как топливо закладывается в реактор, начинается процесс ядерного деления. Деление происходит в результате бомбардировки нейтронами атомного ядра урана.
Когда нейтрон сталкивается с атомом урана, последний расщепляется на два других атома. Происходит выделение большого количества энергии и других нейтронов. Они сталкиваются с атомами и порождают цепную реакцию.
Выделяемая энергия становится теплотой, которая нагревает воду в реакторе. Пар от горячей воды активирует турбины, а те, в свою очередь, запускают электрогенераторы. Такие генераторы и производят электроэнергию.
Ядерная (атомная) энергетика России
В России функционируют 10 атомных электростанций.
Основные залежи урана в России находятся рядом с городом Краснокаменском. Там же находятся основные горно-химическое объединения и крупнейшее уранодобывающее предприятие.
По объёму добытого урана Россия занимает 5 место. А вот по запасам урана — 3 место.
Недостатки ядерной энергии
Одним из основных недостатков является риск аварий и их последствия для окружающей среды. Зоны, заражённые радиоактивностью урана, становятся непригодными для жилья.
Ядерные отходы — ещё одно негативное последствие. Остатки производства не могут быть использованы повторно и должны быть правильно утилизированы. Контакт людей с такими отходами может вызвать генетическую мутацию, болезни и даже немедленную смерть.
Бочки с ядерными отходами
Открытие.
Уран был открыт в 1789 немецким химиком М.Клапротом, который присвоил имя элементу в честь открытия за 8 лет перед этим планеты Уран. (Клапрот был ведущим химиком своего времени; он открыл также другие элементы, в том числе Ce, Ti и Zr.) В действительности вещество, полученное Клапротом, было не элементным ураном, но окисленной формой его, а элементный уран был впервые получен французским химиком Э.Пелиго в 1841. С момента открытия и до 20 в. уран не имел того значения, какое он имеет сейчас, хотя многие его физические свойства, а также атомная масса и плотность были определены. В 1896 А.Беккерель установил, что соли урана обладают излучением, которое засвечивает фотопластинку в темноте. Это открытие активизировало химиков к исследованиям в области радиоактивности и в 1898 французские физики супруги П.Кюри и М.Склодовская-Кюри выделили соли радиоактивных элементов полония и радия, а Э.Резерфорд, Ф.Содди, К.Фаянс и другие ученые разработали теорию радиоактивного распада, что заложило основы современной ядерной химии и атомной энергетики.
Радиоактивность
Создание периодической системы российским химиком Дмитрием Менделеевым в 1869 году сосредоточило внимание на уране как на самом тяжелом из известных элементов, которым он оставался до открытия нептуния в 1940 г. В 1896-м французский физик Анри Беккерель обнаружил в нем явление радиоактивности
Это свойство позже было найдено во многих других веществах. Теперь известно, что радиоактивный во всех его изотопах уран состоит из смеси 238U (99,27 %, период полураспада — 4 510 000 000 лет), 235U (0,72 %, период полураспада — 713 000 000 лет) и 234U (0,006 %, период полураспада — 247 000 лет). Это позволяет, например, определять возраст горных пород и минералов для изучения геологических процессов и возраста Земли. Для этого в них измеряется количество свинца, который является конечным продуктом радиоактивного распада урана. При этом 238U является исходным элементом, а 234U – один из продуктов. 235U порождает ряд распада актиния.
Открытие цепной реакции
Химический элемент уран стал предметом широкого интереса и интенсивного изучения после того, как немецкие химики Отто Хан и Фриц Штрассман в конце 1938 г. при его бомбардировке медленными нейтронами обнаружили в нем ядерное деление. В начале 1939 г. американский физик итальянского происхождения Энрико Ферми предположил, что среди продуктов расщепления атома могут быть элементарные частицы, способные породить цепную реакцию. В 1939 г. американские физики Лео Сциллард и Герберт Андерсон, а также французский химик Фредерик Жолио-Кюри и их коллеги подтвердили это предсказание. Последующие исследования показали, что в среднем при делении атома высвобождается 2,5 нейтрона. Эти открытия привели к первой самоподдерживающейся цепной ядерной реакции (02.12.1942), первой атомной бомбе (16.07.1945), первому ее использованию в ходе военных действий (06.08.1945), первой атомной подводной лодке (1955) и первой полномасштабной атомной электростанции (1957).
Состояния окисления
Химический элемент уран, являясь сильным электроположительным металлом, реагирует с водой. Он растворяется в кислотах, но не в щелочах. Важными состояниями окисления являются +4 (как в оксиде UO2, тетрагалогенидах, таких как UCl4, и зеленом водном ионе U4+) и +6 (как в оксиде UO3, гексафториде UF6 и ионе уранила UO22+). В водном растворе уран наиболее устойчив в составе иона уранила, обладающего линейной структурой 2+. Элемент также имеет состояния +3 и +5, но они неустойчивы. Красный U3+ медленно окисляется в воде, которая не содержит кислорода. Цвет иона UO2+ неизвестен, поскольку он претерпевает диспропорционирование (UO2+ одновременно сводится к U4+ и окисляется до UO22+) даже в очень разбавленных растворах.
Технология обогащения
Сырьё, из которого извлекаются редкие металлы и элементы обычно содержат в себе десятые, а то и тысячные доли процента необходимых материалов.
Подготовительный процесс
Дробление и измельчение позволяют отделить добываемые минералы от пустой породы. В результате получается продукт приемлемой для дальнейшей переработки формы с заданной концентрацией добываемого металла.
В случае трудностями с обогащением (урановые руды или ряд других полезных ископаемых) применяют гидрометаллургические способы извлечения металлов. Для ряда ценных минералов крупноразмерной фракции используется ручная разработка руды на транспортёре.
Основной процесс
Основной процесс обогащения представляет собой механические, физические и химические процессы, целью которых является получение концентрата (продукта обогащения руды, обладающего повышенной концентрацией необходимого минерала) и отходов.
В случае переработки руд редких металлов применяют следующие виды обогащения:
- Дробление с последующей обработке на грохоте основано на разной степени твёрдости полезных и пустых пород.
- Скольжение нужных минералов по наклонной плоскости со скоростью отличной от неиспользуемых материалов.
- Гравитационное обогащение – принцип действия этого метода базируется на разной скорости падения зёрен минералов в газообразной или жидкой среде.
- Флотационное обогащение, – в основу которого положено изменение смачиваемости поверхности под воздействием флотореагентов.
- Магнитное обогащение разделяет материалы по их магнитным свойствам.
- Электростатическое обогащение основано на использовании различии электрических свойств минералов.
Вспомогательный процесс
Технологические процессы, способствующие проведению основных процессов переработки, носят название «вспомогательных».
Непосредственно из руд получить редкие металлы не представляется возможным. На выходе целого ряда сложных процессов основной переработки имеются лишь оксиды и соли. Конечных потребителей это, естественно, не устраивает, так как им требуются металлы высокой степени очистки.
Для решения этой проблемы применяют методы обогащения, суть которых заключается: в разложении, создании соединений нужной чистоты, получении технически чистого металла или сплавов с его наличием в их составе, рафинировании металла, получении слитков или изделий с одновременным формированием нужной физико-химической структуры. В основе этих методов лежат гидрометаллургические, химические и пирометаллургические процессы.
Мировые запасы
Подтверждённые мировые запасы диоксида титана составляют:
- Китай – 232,9 млн. тонн.
- Украина – 184 млн. тонн.
- Россия – 177 млн. тонн.
- Бразилия – 123 млн. тонн.
- Индия – 100 млн. тонн.
- Норвегия – 57 млн. тонн.
- Канада – 51,4 млн. тонн.
- ЮАР – 34,1 млн. тонн.
- Австралия – 21,4 млн. тонн.
- Остальные страны – 59,1 млн. тонн.
Если оценивать в процентном отношении залежи титановых руд, то ситуация будет несколько иная:
- Китай – 38%.
- Россия – 17%
- Австралия – 10%.
- Бразилия – 6%.
- Норвегия – 4%.
- Индия – 4%.
- Канада – 3%.
- Украина – 1%.
- Другие страны – 17%.
Различия объясняются разнообразием месторождений и трудностью объективной оценки точного количества залежей этого минерала.
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.
Интересные факты
- Уран был открыт еще в XVIII веке. В 1789 году немецкий ученый Мартин Клапрот сумел произвести из руды металлоподобный уран. Что интересно, этот ученый также является первооткрывателем титана и циркония.
- Соединения урана активно используют в сфере фотодела. Этот элемент применяется для окрашивания позитивов и усиления негативов.
- Главным отличием урана от других химических элементов является естественная радиоактивность. Атомы урана имеют свойство самостоятельно изменяться с течением времени. При этом они испускают лучи, невидимые глазу человека. Эти лучи делятся на 3 вида – гамма-, бета- альфа-излучения (см. Что такое радиация? Действие радиации на организм. Характеристика зон радиоактивного заражения.).
Виды урановых руд
У данных руд достаточно широкая классификация. Кроме вышеописанных различий по насыщенности, также существуют различия по виду химических соединений, содержащих уран, по параметрам зернистости, а также по условиям образования.
Итак, согласно химической классификации, можно распознать железо-окисную, карбонатную, каустобиолиевую, силикатную и сульфидную руды. От данных видов руды будет зависеть также и способ переработки. Карбонатные руды обрабатываются с помощью содового раствора, железо-окисные – томятся в доменных печах, а на силикатные воздействуют кислотами.
Зернистость руды влияет на дальнейший способ обогащения. Руда урана может иметь зерна длиной в поперечнике от 0,015мм (такая зовется дисперсной) и вплоть до 25мм, и выше (крупнозернистая).
Ну а согласно условий образования, все руды делятся на три типа: метаморфогенные, экзогенные и эндогенные. Первые получаются из-за смещений урановых руд с изначальных позиций. Вторые образуются непосредственно на земной поверхности благодаря движению подземных вод и аккумуляции осадков. А третьи – появляются, благодаря пегматитовым расплавам при высоких температурах и влажности. Типы образования урановых руд частично также влияют на методы их добывания, о которых расскажем ниже.
