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.

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.

По добыче урана Российская Федерация находится на пятом месте среди прочих стран мира. Самые известные и мощные месторождения - 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.

Способы добычи урановой руды

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.

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.

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 с едким . Продукт сплавления был неполностью растворим.

Клапрот понял, что предполагаемых , и в составе минерала нет. Тогда, ученый растворил обманку в .

Из раствора выпали шестигранные зеленого цвета. На них химик воздействовал желтой кровяной , то есть, гексацианоферратом калия.

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

Пришлось прокаливать уже его, смешав с бурым . 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 металла на фотографическую пластину, обернутую черной .

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 — 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 . 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 , , , , . 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 , . В этих минералах 92-ой металл тоже 4-валентный.

На такой воздействуют гидроксидом , 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 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 .

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. , 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 , — еще одно радиоактивное, сверхтяжелое вещество.

У самого 238-го урана велик период полураспада , ондлится 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 от бледно-желтых до темно-зеленых. В ультрафиолетовых лучах материал флуоресцирует.

Это свойство используют не только в стеклах, но и урановых глазурях для . Оксидов урана в них от 0,3 до 6%.

В итоге, фон 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.

Уран, как химический элемент, был открыт в 1789 году, а радиоактивные его свойства выявлены в конце XIX века. В прошлом столетии уран использовался только для изготовления ядерного оружия. А в наше время он широко используется во многих отраслях промышленности, например, его в небольших количествах добавляют в стекло для окрашивания. Но в большей мере используется для создания электрической энергии.

Самая страшная на планете

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.

• 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:

• 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:

• 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.

Месторождения урана в России

• Жерловое – расположено в Читинской области, запасы оцениваются в 4137 тыс. т. По содержанию металла – молибденовые – 0,082% урана и 0,227% молибдена. Чистого урана лишь 3485 т;
• Аргунское – расположено в Читинской обрасти. Запасы руды категории С1– 13025 тыс. т, из них урана – 27957 т, категории С2 – 7990 тыс., из них 9481 т чистого урана. Это самое крупное месторождение. Оно дает 93% от общероссийского объема добычи;
• Источное, Дыбрынское, Количкановское, Кореткондинское – месторождения, расположенные в Республике Бурятия. В этом районе разведданных запасов порядка 17,7 тыс т, а прогнозные ресурсы – 12,2 тыс т;
• Хиагдинское – расположено в Бурятии. Запасы урановой руды – 11,3 тыс т.

По оценкам специалистов, в России самые перспективные месторождения сегодня находятся на этапе разработки:

• Эльконское – расположено в Якутии, по прогнозам там 346 тыс. т руды;
• Малиновское – в Западной Сибири;
• Витимское и Алданское – в Восточной Сибири;
• Дальневосточное – расположено на побережье Охотского моря;
• В Карелии возле Онежского и Ладожского озер.

Общие запасы урана в России оцениваются в 800 тыс. т.

Как осуществляется добыча урановых руд

Урановые месторождения в России разрабатываются двумя способами:

• открытым;
• подземным.

Добыча урана открытым способом осуществляется в том случае, когда пласты полезной породы залегают неглубоко под землей.

Для выемки руд используют машинную технику:

• бульдозеры – для вскрытия породы;
• ковшевые погрузчики;
• самосвалы для транспортировки.

Обязательным условием разработки месторождений открытым способом в России является последующее его закрытие. Осуществляется оно покрывающими пластами, а на восстановленной поверхности проводят рекультивацию.

Открытый способ более безопасный и дешевый. Считается, что уровень радиации при такой разработке значительно ниже. Но и качество руды также невысокое.

Основной проблемой подземного способа добычи является выбросы радона – радиоактивного газа. Он может быстро распространяться и создавать высокие концентрации в атмосфере рудника. Один атом радона живет 5 суток. Основная задача при проектировании шахты – обеспечить эффективную систему вентиляции. Чтобы атомы газа не скапливались, а поднимались на поверхность. Часто вентиляционные системы и трубы используются не для подачи в шахту кислорода, а для выведения радона. Воздух при этом подается искусственным способом. Шахта предприятия ППГХО в России потребляет 1410 м 3 воздуха в минуту. Вентиляционные установки работают непрерывно, даже когда шахта не эксплуатируется.

Метод подземного выщелачивания – современная прогрессивная технология. Ее использование наносит наименьший урон по экологии региона. Суть способа заключается в следующем:

• бурится скважина;
• в нее закачивается щелочной состав;
• после взаимодействия с урановой породой происходит выщелачивание металла;
• насыщенный ураном химический состав выкачивается на поверхность.

Несмотря на весомые преимущества, использовать этот способ можно только в песчанике и ниже уровня подземных вод.

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.

На первом месте Австралия

Основные показатели:

• 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:

• 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:

Четвертое место – Канада

Показатели:

• доказанные запасы – 468 000 т (8,80% от общемировых запасов);

• месторождения – 18 крупных. Самые известные:
  1. МакАртур-Ривер;
  2. 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

• 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.

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.

Видео: Как добывают уран