Добыча урановой руды открытым способом

Открытый/подземный способ добычи

Открытый способ разработки применяют при неглубоком залегании месторождения. При открытом способе добычи используются бульдозеры для вскрытия и разработки, бульдозеры и ковшовые погрузчики для погрузки и самосвалы для вывоза руды из карьера. После завершения горных работ карьер вновь наполняют покрывающими пластами и на реконструированной поверхности проводят рекультивацию.

Считается, что радиационная опасность карьеров для персонала значительно меньше, чем подземных шахт. Тем не менее, загрязнение поверхностных и грунтовых вод часто порождает проблемы, из-за необходимости засыпки карьера отработанной породой и рекультивации после окончания горнодобывающих пород. Существуют правила и законы, определяющие меры по охране окружающей среды как обязательный элемент при проектировании добычи. Они оговаривают следующие требования:

• предварительные оценки воздействия на окружающую среду;
• постепенное проведение программы восстановления, включая восстановление ландшафтов и лесных массивов;
• посадка эндогенной флоры;
• восстановление эндогенной дикой природы;
• одномоментные и долговременные проверки соответствия состояния окружающей среды существующим нормам.

предварительные оценки воздействия на окружающую среду; постепенное проведение программы восстановления, включая восстановление ландшафтов и лесных массивов; посадка эндогенной флоры; восстановление эндогенной дикой природы; одномоментные и долговременные проверки соответствия состояния окружающей среды существующим нормам. Главная задача при подземной разработке, это транспортировка руды на поверхность. Для этого используют или горизонтальный проход от склона рельефа вглубь горы (штольня), или вертикальный (иногда наклонный) проход вглубь горной выработки (шахта).

Подземным способом обычно добывают руду более высокосортную, чем открытым способом: дополнительные расходы по проходке глубоко под землю компенсируются только высоким качеством руд. Технически, ограничений по глубине залегания руд при подземном методе разработки, не существует, но на сегодняшний день самые глубокие урановые рудники не превышают 2 км. Дальнейшее углубление рудника ведет к чрезмерному увеличению себестоимости добытого урана.

При подземном способе добычи наиболее опасным фактором является радон, который может распространяться на значительные расстояния и создавать в рудничной атмосфере высокие концентрации. Среднее время жизни атома радона — 5,5 суток. При организации радиационной защиты главная проблема состоит в том, что по мере отработки запасов постоянно увеличивается доля общерудничного дебита радона, выделяющегося из отработанных горных выработок. При правильной организации проветривания большая часть его направляется непосредственно на поверхность. Другой особенностью формирования общерудничного дебита этого газа является то, что радон выносится из рудного массива преимущественно фильтрационными, а из отработанных участков — конвекционными потоками воздуха. Следовательно, для снижения объема выделения радона в действующие выработки схема вентиляции должна быть организована таким образом, чтобы направить эти потоки непосредственно в исходящую воздушную струю рудника. В настоящее время на всех рудниках применяют систему искусственного общешахтного проветривания. Так, на предприятии ОАО «ППГХО» свежий воздух объемом 1410 м3/с подается в шахты тремя главными вентиляционными установками.

Установлен непрерывный режим работы выздухораспределительных устройств и вентиляционных дверей. Принятые меры позволили значительно снизить дебит радона в рабочее пространство рудников и поддерживать величину эквивалентной равновесной объемной активности радона на рабочем уровне, соответствующем допустимым нормам. На подземных горных работах мониторинг очистного блока проводят не менее трех раз в месяц, остальных выработок — один раз в месяц. Ежедневно в конце смены результаты всех измерений и лабораторных обработок проб долгоживущих нуклидов и радона фиксируется, после обработки данных выдаются документы установленных форм.

Источник

Урановая руда: свойства, способы добычи, применение

В последнее время наиболее актуальна тема атомной энергии, для производства которой используется химический элемент под названием уран. В свободном виде уран в природных условиях не существует, только в составе минералов и руды. Его производят с использованием минеральных образований — урановых руд, добыча которых экономически выгодна.

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.

Урановая руда: характеристики и классификации

Урановыми рудами считают полезное ископаемое минерального происхождения с содержанием урана и его концентрированных соединений, при которых можно их использовать в промышленности, что целесообразно с экономической стороны.

Подобные минеральные образования классифицируются по различным признакам:

• по виду химических соединений — силикатные, карбонатные, сульфидные, железо-окисные, каустобиолиевые;
• по параметрам зернистости — крупно-, средне-, мелко-, тонкозернистые и дисперсные.
• по условиям образования — эндогенные руды, образуются в результате расплава при высоком температурном режиме и влажности; экзогенные, образуются на земной поверхности в результате движения подземных вод и осадков; метаморфогенные, образуются в результате перемещения урановых руд со своей изначальной позиции.
• по насыщенности.

В зависимости классификации урановой руды определяется способ выборки из нее химического элемента.

Различия по насыщенности

В соответствии с процентом содержания урана природные минеральные образования распределяются на следующие подвиды:

• супербогатые (содержание более 0,3 %);
• богатые;
• рядовые;
• убогие;
• забалансовые.

Следует учитывать, что чем выше содержание урана в единице руды, тем дешевле обходится его добыча.

Виды урановых руд

Основные виды урановых руд следующие:

• оксиды;
• силикаты;
• титанаты;
• уранилсиликаты;
• уранилы-ванадаты;
• уранилфосфаты.

Способы добывания урана

Существует три способа добывания урана, выбор конкретного зависит от состава руды и глубины залегания минерального образования:

1. Открытый — используется с применением спецтехники, когда руда располагается близко к поверхности земли (до 50 метров). Для добычи с помощью бульдозеров роется котлован, затем экскаваторами руда погружается в самосвалы и доставляется на перерабатывающий завод. К минусам данного способа относится низкое качество добываемого ископаемого, а также причинение вреда экологии местности.
2. Подземный — более сложный метод. Применяется, если руда располагается на значительной глубине, и только при высокой концентрации урана в породе. Способ заключается в бурении вертикальной шахты (глубиной до 2 км), с последующим извлечением руды из подземных недр. Современные технические возможности способны производить добычу на любой глубине, однако при глубине свыше двух километров добыча становится нерентабельной. Таким образом, подземный способ более затратный по сравнению с открытым, но руда высокого сорта.
3. Выщелачивание — предварительно бурят скважину, закачивают серную кислоту в виде специального химического раствора, которая растворяется в пласте рудных залежей и насыщается урановыми соединениями. Полученный выщелоченный уран насосами выкачивается наверх и отправляется на обрабатывающие предприятия. Недостаток метода — возможность его использования только на породах песчаника и при залегании руды ниже уровня подземных вод. Таким образом, подобная технология требует предварительного точного геологического исследования.

В последнее время более востребован третий способ добычи урана, поскольку он помогает получить высокую концентрацию необходимого вещества с небольшим содержанием загрязняющих химических элементов и уменьшением экономических затрат. Таким образом, это наиболее чистый способ добычи с экологической точки зрения и безопасности работников добывающего предприятия.

Добыча урановой руды

Добыча урановой руды производится разными способами, в зависимости от глубины расположения руды.

В России — что для этого необходимо

Российская Федерация — один из мировых лидеров по добыче урановых руд, и держится в первой десятке рейтинга. На территории России располагается не менее десятой части урановых месторождений Земли.

По статистике, в Российской Федерации перспективные месторождения в настоящее время находятся на этапе разработки. По прогнозам, добыча урана на территории России будет постоянно увеличиваться. Согласно программе развития, в 2025 году наша страна будет добывать 20 000 тонн в год и по этому показателю поднимется в рейтинге. Для этого планируется обеспечить добычу урановых руд на нескольких новых добывающих предприятиях в стране.

Гарантией развития атомной отрасли в Российской Федерации служит стабильное сырьевое обеспечение. Собственное производство урана в России позволит обеспечить надежность поставок и конкурентоспособную себестоимость продукции.

Запасы и объемы добычи урановой руды в России

Поскольку уран считается стратегическим сырьем, за его рудами ведется настоящая охота. Несмотря на то, что Россия находится в списке лидирующих стран по добыче руды, ощущается дефицит, который покрывается за счет ранее накопленных запасов. Некоторые эксперты утверждают, что накопленные запасы исчерпаются в течение 10–15 лет. Другие исследователи считают, что запасов урана в России хватит на более чем 50 лет. Однако всеми признается необходимость увеличения добычи урановой руды, чтобы обеспечить потребности развития атомной промышленности в стране.

Запасов урана на территории России насчитывается около 400 тысяч тонн. При этом прогнозируемый показатель ресурсов указывает на увеличение более чем в 2 раза. По статистическим данным, на территории Российской Федерации располагается 16 урановых месторождений, большинство из которых расположено в Забайкалье. В большинстве случаев на территории России добыча производится шахтным способом.

Добыча урана в мире

В настоящее время добыча урана ведется на территории 28 стран мира. Большинство месторождений расположены в 10 лидирующих по объемам добычи странах, а именно:

Применение урана

Химический элемент уран был открыт в конце 18 века, а радиоактивные его свойства выявлены к концу 19 века. Ранее уран применялся в основном для изготовления и повышения мощности ядерного оружия, в настоящее время ситуация поменялась, и сфера применения расширилась.

Сейчас уран используется в разных отраслях промышленности:

• для изготовления стекла;
• для производства лакокрасочной продукции;
• для производства пигментов, которые применяются в живописи и в керамике;
• в фотоделе, окрашивая позитивы и усиливая негативы;
• как топливо для ракетных двигателей;
• как ядерное топливо;
• для создания электрической энергии.

Таким образом, урановая руда применяется достаточно широко, что и обусловливает постоянные поиски его месторождений.

Источник

Урановая руда. Как добывают урановую руду. Урановая руда в России

Когда были открыты радиоактивные элементы таблицы Менделеева, человек со временем придумал им применение. Так произошло и с ураном. Его использовали и для военных, и для мирных целей. Урановая руда перерабатывалась, полученный элемент применялся в лакокрасочной и стекольной промышленности. После того как была обнаружена его радиоактивность, его стали использовать в атомной энергетике. Насколько чистым и экологичным является данное топливо? Об этом спорят до сих пор.

Природный уран

В природе урана в чистом виде не существует – он является компонентом руды и минералов. Основная урановая руда – это карнотит и настуран. Также значительные залежи этого стратегического химического элемента обнаружены в редкоземельных и торфиевых минералах – ортите, титаните, цирконе, монаците, ксенотиме. Залежи урана можно обнаружить в породах с кислой средой и высокими концентрациями кремния. Его спутники – кальцит, галенит, молибденит и др.

Мировые месторождения и запасы

На сегодняшний день разведано множество месторождений в 20-километровом слое земной поверхности. Во всех них содержится огромное число тонн урана. Это количество способно обеспечить человечество энергией на много сотен лет вперед. Странами-лидерами, в которых урановая руда находится в наибольшем объеме, являются Австралия, Казахстан, Россия, Канада, ЮАР, Украина, Узбекистан, США, Бразилия, Намибия.

Виды урана

Радиоактивность обуславливает свойства химического элемента. Природный уран составляют три его изотопа. Два из них являются родоначальниками радиоактивных рядов. Природные изотопы урана используют при создании топлива для ядерных реакций и оружия. Также уран-238 служит сырьем для получения плутония-239.

Изотопы урана U234 являются дочерними нуклидами U238. Именно они признаны наиболее активными и обеспечивают сильную радиацию. Изотоп U235 в 21 раз слабее, хотя его успешно применяют для вышеуказанных целей – он обладает способностью поддерживать цепную ядерную реакцию без дополнительных катализаторов.

Кроме природных существуют и искусственные изотопы урана. Сегодня таковых известно 23, самый важных из них – U233. Его выделяет способность активизироваться под воздействием медленных нейтронов, тогда как для остальных требуются быстрые частицы.

Классификация руды

Хотя уран можно обнаружить практически везде – даже в живых организмах – пласты, в которых он содержится, могут быть различными по своему типу. От этого зависят и способы добычи. Урановая руда классифицируется по следующим параметрам:

1. Условия образования – эндогенные, экзогенные и метаморфогенные руды.
2. Характер урановой минерализации – первичные, окисленные и смешанные руды урана.
3. Размер агрегатов и зерен минералов – крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые, тонкозернистые и дисперсные фракции руды.
4. Полезность примесей – молибденовые, ванадиевые, и т.д.
5. Состав примесей – карбонатные, силикатные, сульфидные, железоокисные, каустобиолитовые.

В зависимости от того, как классифицируется урановая руда, находится способ извлечения из нее химического элемента. Силикатная обрабатывается различными кислотами, карбонатные – содовыми растворами, каустобиолитовые обогащают сжиганием, а железоокисные плавят в домне.

Как добывают урановую руду

Как и в любом горнодобывающем деле, существует определенная технология и способы по извлечению урана из породы. Все зависит еще и от того, какой именно изотоп находится в пласте литосферы. Добыча урановой руды осуществляется тремя способами. Экономически обоснованным выделение элемента из скальной породы является при содержании его в объеме 0,05-0,5%. Существует шахтный, карьерный и выщелачивающий способ добычи. Применение каждого из них зависит от состава изотопов и глубины залегания породы. Карьерная добыча урановой руды возможна при неглубоком залегании. Риск облучения минимальный. Нет проблем с техникой – широко применяются бульдозеры, погрузчики, самосвалы.

Шахтная добыча – более сложная. Этот способ применяется при залегании элемента на глубине до 2 километров и экономической рентабельности. Порода должна содержать высокую концентрацию урана, для того чтобы добывать ее было целесообразно. В штольне обеспечивают максимальную безопасность, это связано с тем, как добывают урановую руду под землей. Рабочие обеспечиваются спецодеждой, режим работы –строго лимитированный. Шахты оборудуются лифтами, усиленной вентиляцией.

Выщелачивание – третий способ – наиболее чистый с экологической точки зрения и безопасности сотрудников добывающего предприятия. Через систему пробуренных скважин закачивается специальный химический раствор. Он растворяется в пласте и насыщается урановыми соединениями. Затем раствор выкачивается и отправляется на обрабатывающие предприятия. Этот метод более прогрессивный, он позволяет уменьшить экономические затраты, хотя для его применения есть целый ряд ограничений.

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.

Российская урановая руда

По добыче урана Российская Федерация находится на пятом месте среди прочих стран мира. Самые известные и мощные – это Хиагдинское, Количканское, Источное, Кореткондинское, Намарусское, Добрынское (республика Бурятия), Аргунское, Жерловое (Читинская область). В Читинской области производится добыча 93% от всего добываемого российского урана (в основном карьерным и шахтным способами).

Немного по-другому обстоит дело с месторождениями в Бурятии и Кургане. Урановая руда в России в этих регионах залегает таким образом, что позволяет добывать сырье методом выщелачивания.

Всего в России прогнозируются залежи в 830 тонн урана, подтвержденных запасов имеется около 615 тонн. Это еще месторождения в Якутии, Карелии и других регионах. Поскольку уран является стратегическим мировым сырьем, цифры могут быть неточными, так как многие данные являются засекреченными, доступ к ним имеет только определенная категория людей.

• Дата: July 19, 2014
• Ав. Мира Вологина

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник