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.
Как найти уран
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) —
- 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.
В России, а также странах Европы металл добывается тремя методами: открытым, закрытым и скважинным.
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.
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.
На географической карте руда представлена значком в виде круга с точкой внутри.
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.
Источник: zakamnem.ru
Урановое сердце родины. Где, как и зачем добывают уран у нас в стране?
Если быть точным, то урановых сердец у нашей страны ровно три – два почти рядом с друг другом и одно далеко от всех. Три самых крупных урановых месторождения России – «большая тройка», как их называют специалисты. Но чтобы рассказать о них, равно как и о технологии добычи урана, нужно отмотать время немного назад, а также слегка углубиться в дебри химии. Самую малость . Итак, начнем.
Для чего нужен уран?
Открыли-то этот элемент давным-давно, еще в конце XVIII века. Тогда его назвали в честь планеты солнечной системы. Ровно через сто лет открыли радиоактивные свойства урана. И только в веке двадцатом догадались использовать его в атомной промышленности. Собственно уран и составляет основу всей ядерной промышленности на сегодняшнее время.
Когда все закрутилось?
Задумались о добыче урана еще в годы Великой Отечественной. Во всяком случае уже тогда геологам было дано задание разведать все месторождения урана. И они разведали. Сразу после войны началась массовая добыча урановой руды. Первые ее месторождения были открыты геологами в Средней Азии и Казахстане.
Добыча уже шла нарастающими темпами, а геологи продолжали «рыскать» по стране. Вторым кластером стали месторождения урана в Украине в окрестностях города Кривой Рог, что в Днепропетровской области. И, наконец, позже всех, в 60-х годах открыли месторождения урана в Забайкалье.
Где уран добывают сейчас?
В трех местах нашей страны – в месторождениях «большой тройки». Первое – это самое старое, которое находится в Забайкалье, в юго-восточной части Читинской области. Называется предприятие «Приаргунское производственное горно-химическое объединение имени Е. П. Славского». Количество урановой руды здесь оценивается учеными в 97,8 тысячи тонн, что должно хватить до конца 1930 года.
Второе – «Хиагада» на севере Бурятии (на границе с Читинской областью). Промышленная разработка началась на стыке нулевых. Сейчас Хиагадинское и Источное месторождения обладают разведанными запасами свыше 200 тысяч тонн руды.
Третье – Южный Урал, Курганская область, Далматовский район. Разведанные запасы этого месторождения составляют около 11 тысяч тонн, а перспективные – 75 тысяч.
Помимо «большой тройки» есть в России еще несколько месторождений урана. Самое большое (оно считается резервным) находится в Якутии. Ну и помимо него в небольших количествах добывают уран у нас в Иркутской области, Мурманской области и на Ставрополье.
Как его добывают?
Существует три способа добычи урана. Первый – это открытый. То есть обычный карьер с дорогой–серпантином по краям. Так добывают уран в случае если он залегает не очень глубоко от поверхности. Открытые карьеры (правда законсервированные) можно встретить в Читинской области, недалеко от города Краснокаменска, который считают урановой столицей России.
Второй способ – шахтный. Им добывают уран, который залегает глубоко под землей. Этот способ выгоден если глубина выработки не превышает 2 километров и руда высокого качества. Шахты у нас в стране расположены тоже в основном в Читинской области, так как здесь начали добывать уран еще задолго до открытия третьего способа, который и получил всеобщее распространение.
Называется этот способ выщелачивание. Под землю с большим давлением закачивается специальная химическая жидкость, в которой происходит растворение урана. Обогащенный раствор впоследствии выкачивается наружу и обрабатывается для извлечения урана. Этим способом добывают уран на Урале и в Бурятии. Хотя и там и там есть и традиционная шахтная добыча.
Что по влиянию радиации на организм?
Здесь не все так ужасно, как может показаться. Да, уран радиоактивен. Но уровень его природной радиации не очень высок. Самым безопасным для здоровья способом добычи урана является конечно же выщелачивание. На втором месте – открытая добыча в карьерах.
Самый же вредный для организма способ – это шахтная добыча урана. Спускающиеся в забой шахтеры по сути получают два вида облучения. Это внутреннее (от вдыхания радиоактивного раза радона, который сопутствует урановым разработкам) и внешнее – гамма- и бета-излучение непосредственно от породы.
Но добываемый во всем мире уран существует в виде изотопа урана-238, который не сильно опасен для человека. Да и концентрация урана в породе ничтожно мала. Его спокойно можно держать в руках и ничего от этого не будет. Но, тем не менее, на урановых шахтах очень серьезная система вентиляции, ведь основную угрозу для организма представляет не уран, а радон.
Как говорят промышленники, на каждого работающего в шахте забойщика подается объем чистого воздуха не менее 6 кубометров в минуту. Сами же рабочие убеждены, что в урановых шахтах трудиться гораздо безопаснее, чем в угольных.
Куда более серьезное влияние на организм оказывает уран, когда его становиться много, то есть при обогащении. Но это происходит на горно-обогатительных комбинатах, а там меры по защите людей довольно серьезные.
Правда ли что на уране у нас в стране работали зэки?
И да и нет. Главные басни в этой области касались смертников. Мол, приговоренных к смертной казни у нас не расстреливали, а отправляли на урановые рудники. Это конечно же неправда. Но заключенные на добыче урана в СССР все же трудились.
Было это в самые первые годы становления добычи и до начала восьмидесятых годов.
Чаще зэки трудились на поверхности, в забои же спускались в основном шахтеры. Бывали и случаи, когда в шахтах тоже работали заключенные и при выполнении ими полуторной нормы засчитывали год срока за три.
Постепенно от практики привлечения заключенных стали отказываться. И теперь на месторождениях трудятся только профессионалы. Кстати, в Краснокаменске – городе, который называют урановой столицей, есть еще и несколько колоний. В одной из в 2005–2006 годах сидел Михаил Ходорковский. Как вы думаете, стал бы он сегодня молчать, если бы зэков из этого лагеря гоняли на урановые выработки?
Что делают потом с добытым ураном?
Ему прямая дорога на ГОКи – горно–обогатительные комбинаты. Там уран сначала выщелачивают, то есть делают раствор солей урана. Потом раствор сорбируют, то есть выделяют его из раствора при помощи ионообменных смол. А затем при помощи перекиси водорода отделяют уран от смолы. Получается такая густая суспензия, которую фильтруют и сушат.
Источник: dzen.ru
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
Уран – элемент, открытый Мартином Клапротом. Он сплавил смоляную обманку с едким калием . Продукт сплавления был неполностью растворим.
Клапрот понял, что предполагаемых цинка , молибдена и вольфрама в составе минерала нет. Тогда, ученый растворил обманку в царской водке .
Из раствора выпали шестигранные кристаллы зеленого цвета. На них химик воздействовал желтой кровяной солью , то есть, гексацианоферратом калия.
Из раствора выпал бурый осадок. Этот окисел Клапрот восстановил льняным маслом, прокалил. Получился черный порошок.
Пришлось прокаливать уже его, смешав с бурым углем . В спекшейся массе обнаружились зерна нового металла.
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.
Уран излучает, как альфа-, так и бета- с гамма-лучами. Их обнаружили, увидев влияние соли металла на фотографическую пластину, обернутую черной бумагой .
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.
Если довести температуру до 1000 градусов Цельсия, хим. элемент уран соединиться с азотом . Образуется нитрид металла. Это вещество желтого цвета.
Брось его в воду, — раствориться, как и чистый уран. Разъедают его и все кислоты. Из органических элемент вытесняет водород.
Выталкивает его уран, так же, из соляных растворов серебра , меди , олова , ртути , золота . Если такой раствор встряхнуть, частицы 92-го металла начнут светиться.
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.
Не проходит кислотное выщелачивание и с доломитом , магнезитом . В этих минералах 92-ой металл тоже 4-валентный.
На такой воздействуют гидроксидом натрия , известным, как едкий натр. В остальных случаях хороша кислородная продувка. Не надо отдельно запасаться серной кислотой.
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.
Остается добавить в раствор щелочь, чтобы осадить уранаты аммония, растворить их в азотной кислоте и подвергнуть аффинажу .
Итогом станут оксиды 92-го элемента. Их нагревают до 800-от градусов и восстанавливают водородом.
Итоговый оксид переводят во фторид урана, из которого кальциетермическим восстановлением и получают чистый металл. Цепочка , как видно, не из простых. Зачем же так стараться?
Применение урана
92-ой металл – основное топливо ядерных реакторов. Обедненная смесь подходит для стационарных, а для силовых установок используют обогащенный элемент.
235-ый изотоп, так же, — основа ядерного оружия. Из 92-го металла можно получить и вторичное ядерное топливо.
Здесь стоит задаться вопросом, в какой элемент превращается уран. Из его 238-го изотопа получают плутоний , — еще одно радиоактивное, сверхтяжелое вещество.
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.
Это свойство используют не только в стеклах, но и урановых глазурях для фарфора . Оксидов урана в них от 0,3 до 6%.
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: tvoi-uvelirr.ru