Из чего добывают уран. Страны лидеры по запасам урана

Топливом почти всех атомных электростанций мира является единственный элемент таблицы Менделеева – уран. В гораздо более редких случаях речь идет о плутонии и тории. Добыча урана в мире ведется всего в паре десятков стран, обладающих .

Добыча урана в мире

Уран – сверхтяжелый металл, серебристо-белого цвета. Он очень активен, быстро окисляясь на воздухе, что затрудняет его добычу. Урана в земле содержится значительно больше, чем драгоценных металлов – золота, платины, серебра. Но при этом уран достаточно рассеян в горных породах, почве, воде океанов. Как таковых месторождений урана не так уж и много в мире.

Но даже в месторождениях разрабатываемых для получения тонны урана, приходится добывать около тысячи тонн руды, а вместе с ними и десятки тысяч «пустой» породы. Как результат, для экономической целесообразности, вместе с ураном добывают другие элементы – фосфор, сера, железо, золото, редкоземельные металлы и другие.

Способы добычи урана в мире

В основном урановую руду добывают двумя способами – шахтным или карьерным, в зависимости от глубины пластов с урановой рудой. Так в 2005 году карьерным способом добывали 30% урана в мире, шахтным способом – 38%, способом подземного выщелачивания 21%. Оставшиеся 11% добывались попутным способом на месторождениях других полезных ископаемых.

Карьерный способ подразумевает под собой меньшую радиацию и более высокую безопасность. Подземный (шахтный) в свою очередь позволяет добыть более качественную урановую руду, но он же и более опасный из-за радона – радиоактивного газа, скапливающегося в шахтах.

Подземное выщелачивание урановых руд – самая современная технология добычи урана, впервые используемая с 1957 года. Способ представляет собой закачку под землю в слой урановых руд специального химического растворителя, который реагирует на соединения урана. Затем этот раствор выводят на поверхность и перерабатывают уже его. Из минусов этого способа – возможность использования только в песчанике и ниже уровня подземных вод. Особую популярность способ приобрел в Казахстане, Узбекистане и США.

Общая добыча урана в мире в 2001-2005 годах составляла 36-42 тысячи тонн, из которых на двух лидеров – Канаду и Австралию – приходилось более 50%. Россия занимала долю мировой добычи урана в 6-8%, а Украина и США еще меньше.

Во всем мире уран является главным ресурсом для работы атомных электростанций. У мировых лидеров по запасам урана Австралии и Казахстана, атомная энергетика не сильно развита. Залежи урановых руд расположены не равномерно по всему земному шару. На сегодняшний день только 28 стран мира добывают ценное сырье в своих недрах и только 19 мировых держав производят уран. Основная масса 90% мировых запасов урана в мире расположены в 10 странах, в оставшихся 18 странах какие-то крохи 10% топлива. О странах с наибольшим запасом урана и расскажем немного подробнее.

Австралия

Австралия является безусловным лидером по запасам урана в мире. По данным Всемирной ядерной ассоциации около 31,18% всех мировых запасов урана расположено в этой стране, что в численном эквиваленте означает 661000 тонн U . В Австралии 19 месторождений урана. Наиболее крупные и известные где добывается примерно около 3 тысяч тонн урана в год, Биверли добыча 1000 тонн и Хонемун 900 тонн в год. Себестоимость добычи урана в стране составляет 40$ кг.

Практически 80% мирового производства урана сосредоточенно в руках 8 крупнейших компаний, из них три из Австралии: Rio Tinto, BHP Billiton и Paladin Energy. На эти корпорации приходится 18,73% из мирового оборота. По объемам производства урана Австралия занимает третье место, уступая Казахстану и Канаде.

Казахстан (Азия)

Второе место по запасам урана принадлежит Казахстану. В азиатской стране находится 11,81% мировых запасов топлива , что равняется 629000 тонн U . В Казахстане 16 разработанных месторождений, где добывают ценный ресурс. В Чусарайской и Сырдарьинской урановых провинциях расположены крупнейшие месторождения: Корсан, Южный Инкай, Ирколь, Харасан, Западный Мынкудук и Буденовское.

Стоимость добычи в районе 40$ за кг. По объемам производства урана в год Казахстан уверенно занимает первое место, производя 22574 тонны U в год, что составляет 37,85% мирового производства. Не удивительно, что и крупнейшим производителем урана в мире является казахская компания Казатомпром производящая в год 15,77% всего урана планеты.

Россия (Европа)

Россия занимает третье место по запасам урана, по подсчетам специалистов ее недрах находится 487200 тонн U , что составляет 9,15% мировых урановых ресурсов. Несмотря на размеры страны и большие запасы урана в России всего 7 месторождений, практически все они расположены в Забайкалье.

Более 90% добываемого урана в стране из Читинской области. Стрельцовское рудное поле в состав, которого входит более десяти месторождений урановой руды, крупнейшим центром является город Краснокаменск. Оставшиеся 5-8% урана в стране находится в Бурятии и Курганской области. Себестоимость обогащенной руды составляет 40$ за кг. По объемам производства урана Россия находится на шестом месте, производя 3135 тонн U в год, что равняется 5,26% от всего мирового производства. Крупнейшая российская компания по производству урана APM3-Uranium One, является одним из лидеров на мировом рынке урана в мире и производит 13,68% всего урана мира.

Канада (Северная Америка)

Ведущее место по запасам урановой руды в Северной Америке и четвертое в мировых масштабах принадлежит Канаде. Общие запасы урана в стране насчитывают 468700 тонн U , что составляет 8,80% мировых запасов. Канада владеет уникальными месторождениями типа «несогласий», руды которых богаты и компактны, крупнейшие из них МакАртур-Ривер и Сигар Лейк. В стране разрабатывается месторождение урана «Проект Уотербери », состоящий из нескольких месторождений, площадь которого составляет 12417 гектаров.

Запасы урана в канадском Саскачеване сравнимы с 4 миллиардами тонн угля или 19 миллионам баррелей нефти. Всего же Канада разрабатывает 18 месторождений урана. Себестоимость добычи урана в Канаде одна из самых низких в мире и равна 34$ за кг. По производству урана североамериканцы уступают только Казахстану и занимают второе место, в мире производя 9332 тонны U в год. Канадская компания Cameco занимает 2 место, по производству топлива добывая 9144 тонн U.

Нигер (Африка)

В Африке только в трех странах ведется добыча урана, наибольшие запасы ресурса расположены в Нигере. Запасы урана составляют 421000 тонн U , это пятый показатель в мире, в процентном отношении равен 7,9 %.Самые большие месторождения в стране: Имурарен, Мадауэла, Арлит и Азелит, всего же в стране их 12.Себестоимость добываемого урана в Нигере 34-50 долларов США за кг. По производству урана Нигер занимает четвертое место с 4528 тоннами U в год.

Южно-Африканская республика (Африка)

ЮАР значительно отстает от Нигера по запасам урановой руды, и занимает шестое место в рейтинге Всемирной ядерной ассоциации с 279100 тонн U .

В ЮАР уран добывается попутно на месторождениях золота. Месторождение Доминион крупнейшее в стране с открытым и подземным способом отработки. К большим рудникам относятся Вестерн-Ариез, Палабора, Рандфонтейн и Вааль-Ривер, где в основном отрабатываются «хвосты» золотодобывающего производства. Средняя стоимость добычи урана в африканской стране 40$ за кг. По производству урана ЮАР значительно отстает от ведущих стран в этой отрасли, производя 540 тонн U год, это двенадцатый показатель в мире.

Бразилия (Южная Америка)

Замыкает великолепную семерку стран с наибольшими запасами урана в мире представитель Южной Америки, Бразилия. По данным WNA южноамериканская страна немного опережает Намибию, показатель Бразилии равен 276700 тонн U . Отработка 65% запасов урановых руд осуществляется открытым способом. В стране три крупных месторождения: Лагоа-Реал, Санта-Китерия и Посус-ди-Калдас и три средних: Фигейра, Эспиньярас и Аморинополис.

Себестоимость добычи урана в Бразилии менее 40 долларов США. Производят в стране 198 тонн U в год, это 15 показатель в мире. Запасы урановых руд и урана в полном объеме удовлетворяют потребности страны и в дальнейшем возможен экспорт ценного ресурса другим странам потребителям.

Добыча урана (U) имеет большое значение для современного общества. Этот самый тяжелый металл используют в атомной промышленности в качестве топлива, из него изготавливают ядерное оружие. В мирных целях применяют для производства стекла и лакокрасочных материалов. Чистый уран в природных условиях не встречается, он входит в состав минералов и руды.

Мировые запасы

На данный момент добыча урана осуществляется на территории большого числа месторождений. В земном слое на глубине двадцати километров находится внушительное число тонн урановой руды, способной снабжать человечество топливом на множество столетий вперед. Уран добывают в 28 странах мира. Но основные мировые запасы принадлежат 10 государствам, которые делят 90% рынка.

Австралия. В этой стране находится 19 больших месторождений. Запасы U в них составляют 661 000 т (доля занимает 31,18% от всех мировых залежей).

Казахстан. Имеет 16 крупных точек добычи U. Объем залежей составляет 629 000 т, что составляет 11,81% от общей доли запасов в мире.

Россия. Доля РФ в мировой урановой промышленности равна 9,15%. Запасы U составляют 487 000 т. По прогнозам, добыча U увеличится до 830 тыс. тонн.

Канада. Запасы руды находится на отметке 468 000 т, что занимает 8,80% мирового рынка. Добыча урана составляет 9 тыс. тонн в год.

Нигер. Залежи урана в стране составляют 421 000 т, это 7,9% от общей доли мировых запасов. В 4 месторождениях добывают 4,5 тыс. тонн U в год.

ЮАР. Запасы U в стране составляют 297 000 т; что занимает около 6% доли мировых запасов. В ЮАР за год урана добывается 540 тонн.

Бразилия. Показатель страны равен 276700 тонн урановой руды. Добыча U за год составляет 198 тонн в год.

Намибия. Запасы урана в стране составляют 261 000 т. В Намибии есть четыре крупных месторождения U.

США. Общие запасы U в США составляют 207 000 т.

Китай. Показатель страны составляет 166 000 т. За год в КНДР добывается около 1,5 тыс. тонн урановой руды.

Крупнейшие мировые месторождения Урана

В России контроль над основными уранодобывающими активами осуществляет корпорация «Росатом». Она объединяет Международный горнорудный дивизион Uranium One и имеет портфель акций в США, Казахстане и Танзании.

Характеристики урановых руд

Виды урана

Природный уран состоит из взаимодействия 3 изотопов: U238, U235, U234. На радиоактивные свойства металла влияют изотопы 238 и его дочерний нуклеотид 234. Благодаря присутствию в составе U именно этих атомов, уран используют при производстве топлива для атомных электростанций и ядерного оружия. Хотя активность U235 изотопа в 21 раз слабее, он способен сохранять цепную ядерную реакцию без сторонних активных элементов.

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:

• эндогенные;
• экзогенные;
• метаморфогенные.

По типу минерализации урановые руды различают:

• первичные;
• окисленные;
• смешанные.

Классификация по размерам зерен:

• дисперсные (<0,015 мм);
• тонкозернистые (0,015–0,1 мм);
• мелкозернистые (0,1–3 мм);
• среднезернистые (3 до 25 мм);
• крупнозернистые (> 25 мм).

• молибденовые;
• анадиевые;
• уран-кобальт-никель-висмут;
• моноруда.

Классификация по химическому составу:

• карбонатная;
• железно-окисная;
• силикатная;
• сульфидная;
• каустобиолевая.

Руда разделяется по способу обработки:

• содовый раствор, применяют в том случае, если в химическом составе руды присутствует карбонат;
• кислота используется для силикатных пород;
• метод доменной плавки применяют, если железо-окисная по своему составу.

• бедную (< 0,1%);
• рядовую (0,25–0,1%);
• среднюю (0,5–0,25%);
• богатую (1–0,5%);
• очень богатую (>1% U).

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.

Способы добычи урановой руды

Известно три основных способа добычи урана:

• открытый (или карьерный);
• шахтный (подземный);
• выщелачивающий.

Все эти способы зависят от многих факторов. Например, от глубины залежей породы, составу изотопов и т. д.

Применим в том случае, когда порода находится неглубоко и чтобы ее добыть, достаточно вооружиться спецтехникой:

• самосвалами;
• бульдозерами;
• погрузчиками.

Карьерный способ добычи урана используется уже довольно давно. Из плюсов данного метода – минимальный риск облучения горняков. Но существенным минусом открытого способа является невосполнимый экологический урон участку земли, который находится в разработке.

Шахтный способ добычи более затратный, с материальной точки зрения. Для извлечения урана бурят шахты, глубиной до двух километров, если добычу производить глубже этой отметки, топливо получится очень дорогое. В любом случае горнодобывающие компании обязаны снарядить шахтеров всем сопутствующим оборудованием, защитой от радиации. И Установить необходимые вентиляционные системы, способствующие выведению радона и снабжающие шахту свежим воздухом. На руднике металл извлекается из горного массива буровзрывным способом.

Выщелачивающий метод добычи урана считается оптимальным. В горной породе пробуриваются скважины, через которые закачивается раствор – выщелачивающий реагент, обладающий особым химическим составом. Он растворяется в недрах рудных залежей и насыщается соединениями ценного металла.

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

Как добывают уран в Казахстане aslan wrote in March 27th, 2017

Урановая промышленность Казахстана по объемам поступления в бюджет страны уступает, пожалуй, только нефтедобыче. В этой отрасли работают более 25 тысяч человек, однако из-за режимности объектов гости на урановых рудниках - крайне редкое явление.

Сегодня в мы увидим как работает добывающее предприятие «Орталык», расположенное в Сузакском районе Южно-Казахстанской области

Рабочая смена сотрудников ТОО «Добывающее предприятие «Орталык» начинается с обязательного медицинского осмотра

У работников уранодобывающего предприятия измеряют давление, температуру, а также проверяют на алкотестер. Хотя, по словам врача, спиртное на объекте строго запрещено, и не было ни одного случая, чтобы последний тест был «провален»

После медосмотра - завтрак в столовой рудника

Специфика производства создает дополнительные требования безопасности - рабочую одежду сотрудники надевают в отдельной раздевалке, выход в ней в вахтовый поселок и чистую зону рудника запрещен

Мастер смены выдает наряд - задание, определяющее содержание, место работы, время ее начала и окончания, условия безопасного выполнения, необходимые меры безопасности

Одной из мер безопасности является ношение в цехах респираторов. Это связано с тем, что при производстве урана используются такие реагенты, как серная кислота, селитра аммиачная

Добыча урана полностью автоматизирована. В операторской можно отследить все процессы, которые происходят на объекте

Добыча урана на «Орталык», как и на всех других предприятиях Казахстана, ведется методом подземного скважинного выщелачивания. Этот метод выбран потому, что является наиболее экологически чистым. Радиационный фон на месторождениях не отличается от радиационного фона крупных городов

Принцип метода подземного выщелачивания заключается в следующем: под землю в ураноносные слои закачивается 2-процентный раствор серной кислоты, который, взаимодействуя с породами, растворяет уран, затем этот обогащенный ураном раствор выкачивается на поверхность. Над каждой скважиной стоит щит управления насосом

В этом помещении на территории полигона со скважинами находится узел распределения растворов

Сотрудникам выдают очки и шляпы, которые спасают от невероятной жары

Через эти трубы в скважины закачивается раствор серной кислоты. Аналогично выглядят и откачные скважины, которые выкачивают уран из-под земли

Затем по трубам раствор с ураном направляется в цех переработки продуктивных растворов (цикл сорбции-регенерации).

При таком методе добычи на «Орталыке» используется около 15 тонн серной кислоты в час

В производстве урана все процессы автоматизированы, однако возможно и ручное управление

В этот цех поступает раствор урана - товарный десорбат урана

Раствор взаимодействует с углеаммонийной солью, чтобы получить концентрат природного урана - «желтый кек»

Проверка показаний пресс-фильтра

Желтый кек или концентрат природного урана - конечный продукт предприятия, который упаковывается в специальные контейнеры. Собственно урана в этом соединении около 45-50%. В этом году планируется добыть 2000 тонн урана. Само месторождение рассчитано на 25 лет работы.

Погружные насосы практически не нуждаются в ремонте, они вырабатывают порядка 30 тысяч часов работы. Однако необходимо постоянно проводить ревизию и в случае необходимости менять рабочие колеса

Параллельно с непосредственной добычей урана в лаборатории проводятся исследования, которые позволяют наиболее эффективно отрабатывать месторождение.

По принятым стандартам в растворе, направляемых обратно в недра, после переработки должно оставаться не более 3 миллиграммов урана на литр, однако по результатам проб потери не превышали 1,2 миллиграммов.

После окончания рабочей смены у сотрудников непременно проверяется доза излучения

Когда мы ехали на предприятие, то ожидали, что вахтовый поселок уранщиков будет выглядеть, как в старые добрые времена - вагончики, в которых ютятся рабочие. Однако вахтовый поселок на "Орталыке" выглядит совершенно иначе - это современный комплекс зданий, в которых есть все, что необходимо человеку для отдыха после работы.

После ужина многие работники проводят время за настольным теннисом.

В вахтовом поселке есть и свое мини-футбольное поле

В последние несколько все большей актуальности набирает тема ядерной энергетики. Для производства атомной энергии принято использовать такой материал, как уран. Он представляет собой химический элемент, относящийся к семейству актинидов.

Химическая активность этого элемента обуславливает тот факт, что он не содержится в свободном виде. Для его производства используются минеральные образования под названием урановые руды. В них концентрируется такое количество топлива, которое позволяет считать добычу этого химического элемента экономически рациональной и выгодной. На данный момент в недрах нашей планеты содержание этого металла превышает запасы золота в 1000 раз (см. ). В целом залежи данного химического элемента в грунте, водной среде и горной породе оцениваются в более чем 5 миллионов тонн .

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.

Урановые руды в России принято классифицировать по различным признакам. Чаще всего они различаются условиями образования. Так, существуют эндогенные, экзогенные и метаморфогенные руды . В первом случае они представляют собой минеральные образования, сформировавшиеся под воздействием высоких температур, влажности и пегматитовых расплавов. Экзогенные урановые минеральные образования возникают в поверхностных условиях. Они могут формироваться непосредственно на поверхности земли. Это происходит из-за циркуляции подземных вод и накопления осадков. Метаморфогенные минеральные образования появляются, как результат перераспределения первично разнесенного урана.

В соответствии с уровнем содержания урана, эти природные образования могут быть:

• супербогатыми (свыше 0,3%);
• богатыми (от 0,1 до 0,3%);
• рядовыми (от 0,05 до 0,1%);
• убогими (от 0,03 до 0,05%);
• забалансовыми (от 0,01 до 0,03%).

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.

Добыча урановой руды в России: что для этого необходимо?

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.

Месторождения урановых руд в России

Россия считается одним из мировых лидеров по добыче урановых руд. На протяжении последних нескольких десятков лет Россия стабильно входит в топ-7 стран-лидеров по этому показателю.

Наиболее крупными месторождениями этих природных минеральных образований являются:

Крупнейшие месторождения по добыче урана в мире – страны лидеры

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.

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.

• 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. ).