Уран это полезное ископаемое или нет
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. Всё о добыче золота. Где и как добывается золото?). В целом залежи данного химического элемента в грунте, водной среде и горной породе оцениваются в более чем 5 миллионов тонн.
Российская разработка, позволяющая добывать золото из каменного угля
Свойства урана
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.
Урановая руда: характеристики и классификации
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.
Мирный атом: дорога в никуда или светлое будущее?
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:
| Месторождение | Область | Запасы чистого урана, тонн | Комментарий |
| Аргунское | Читинская область | 9481 | Самое крупное российское месторождение. Дает 93% от общего объема добычи. |
| Жерловое | Читинская область | 3485 | Общие запасы оценивают в 4137 тысяч тонн. |
| Хиагдинское | Бурятия | 11300 | Разработка месторождений проходит методом подземного выщелачивания. Хиагдинское поле состоит из 8 месторождений. |
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.
Что такое руда? Какие виды руды бывают? Как её добывают? Страны-лидеры по добыче руды
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:
| Месторождение | Страна | Начало обработки |
| Олимпик-Дэм | Австралия | 1988 |
| Россинг | Намибия | 1976 |
| МакАртур-Ривер | Канада | 1999 |
| Инкай | Казахстан | 2007 |
| Доминион | ЮАР | 2007 |
| Рейнджер | Австралия | 1980 |
| Харасан | Казахстан | 2008 |
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 об урановой руде
- 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.).
Источник
В таблице Менделеева химический элемент под названием уран имеет атомный номер 92. Простой уран представляет собой тяжелый металл глянцевого серебристо-белого оттенка. Главный элемент атомной энергетики и сырье для получения другого главного энергетического элемента — плутония, он причастен ко многим большим открытиям XX в.
1. Уран — это вещество, которое в массовом сознании ассоциируется исключительно с ядерной энергетикой. Хотя правильнее было бы связать его с космосом, ведь ученые считают, что он появляется только при взрывах сверхновых звезд. При этом на нашей планете урана не так уж и мало — по своей распространенности в земной коре он занимает 38-ое место. Больше всего его содержится в различных осадочных породах. Проблема состоит в том, что он в значительной степени рассеян, и его мощных месторождений не так много. Содержание урана в земной коре составляет 0,0003 % (вес), концентрация в морской воде — 3 мкг/л. В промышленности используют около 15 минералов урана. Это урановая смолка — её основой служит оксид четырехвалентного урана, урановая слюдка — различные силикаты, фосфаты и более сложные соединения с ванадием или титаном на основе шестивалентного урана.
2. Ещё в древнейшие времена природная окись урана использовалась для изготовления жёлтой посуды. Так, возле Неаполя найден осколок жёлтого стекла, содержащий 1 % оксида урана и датируемый 79 годом н. э. И всё-таки важной датой в истории исследования урана стал 1789 год. Тогда немецкий ученый Мартин Генрих Клапрот впервые восстановил из руды металлоподобный уран. Кстати, Клапрот также стал первооткрывателем циркония и титана.
3. Название было дано в честь самой далёкой из известных в те времена планет — Урана, которую в свою очередь открыл в 1781 году Уильям Гершель.
4. Почти 50 лет полученный тогда уран считали чистым металлом, однако, в 1840 году химик из Франции Эжен-Мелькьор Пелиго смог доказать, что материал, полученный Клапротом, несмотря на подходящие внешние признаки, вовсе не металл, а оксид урана. Чуть позже все тот же Пелиго получил настоящий уран — очень тяжелый металл серого цвета. Именно тогда впервые и был определен атомный вес такого вещества, как уран.
5. В 1874 году Дмитрий Менделеев сделал еще один важный шаг по изучению этого элемента. Он разместил уран в самой дальней клетке своей таблицы, удвоив ранее предположенное значение атомного веса элемента. И лишь спустя 12 лет опытным путем было доказано, что великий химик не ошибался в своих расчетах.
6. Между прочим, благодаря урану в 1896 году Антуан Анри Беккерель случайно открыл лучи, которые впоследствии были названы радиоактивностью. К 1900 году были открыты три типа излучения урановых препаратов — альфа-, бета- и гамма-лучи.
7. Всем известно, что уран — это радиоактивный элемент. Насколько велика его радиоактивность? Самым долгоживущим считается, пожалуй, уран -238. Его период полураспада длится 4,4 млрд. лет. Кстати, именно этот изотоп считается самым распространенным — это около 99% всего урана, находящегося в природе. Учитывая же его период полураспада, можно сказать, что его радиоактивность мала, и его альфа-частицы не преодолевают даже слоя эпидермиса на коже человека. Существует история о том, как академик Курчатов после работы с уранов просто протирал руки салфеткой или платком, и лучевой болезнью он не страдал. А так ученые установили 23 искусственных изотопа урана, которые являются радиоактивными. Изотопами называются атомы одного и того же элемента, имеющие различный атомный вес, который указывается цифрами после названия элемента.
8. В начале 80-х годов производство урана в капиталистических странах составляло около 50 000 г в год (в пересчете на U3Os). Примерно треть этого количества давала промышленность США. На втором месте — Канада, далее ЮАР. Нигор, Габон, Намибия. Из европейских стран больше всего урана и его соединений производит Франция, однако ее доля была почти в семь раз меньше, чем США. Сегодня Австралия по запасам урана, с учетом резервных месторождений, занимает 1-е место в мире, после идёт Казахстан и Россия.
9. В России основным урановорудным регионом является Забайкалье. Самое крупное российское месторождение — это Аргунское (Читинская область). Дает 93% от общего объема добычи. 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.
10. По физическим свойствам уран очень тяжелый металл. В чистом виде он гибкий, ковкий и немного мягче стали. Металл имеет очень высокую плотность, примерно на 70% плотнее свинца, но менее плотный, чем золото.
11. Блеск чистого металлического урана напоминает блеск серебра. И все-таки, если дать куску металла побыть на воздухе всего лишь несколько минут, то его поверхность тускнеет и приобретает легкий коричневый оттенок — эта пленка есть результат соединения урана с кислородом (оксид урана), а процесс образования такой пленки называется окислением. При образовании пленки на поверхности металла, кислород прекращает поступать внутрь образца и, как следствие, дальнейшее развитие процесса окисления не возможно.
12. Уран имеет температуру плавления 2075 ° F (1 135 ° C) и температуру кипения 7,468 ° F (4113 ° C). Кстати уран способен самовоспламеняться при температуре от 150 до 175°C в порошкообразном состоянии. Если довести температуру до 1000 градусов Цельсия, хим. элемент уран соединиться с азотом. Образуется нитрид металла. Это вещество желтого цвета.
13. Уран может разъедать вода, при высоких температурах этот процесс будет происходить быстро, а при низких — медленно.
14. Делящиеся изотопы урана способны вызывать ядерную цепную реакцию, делая металл важным для выработки тепла в ядерных энергетических реакторах и производства расщепляющегося материала для ядерного оружия. Впервые уран в качестве сердечника для снарядов был применён в Третьем рейхе. Первая атомная бомба, использованная во Второй мировой войне, упала на Хиросиму, Япония, в 1945 году, содержала ядро урана. Сегодня ядерные бомбы обычно производятся из других материалов, таких как плутоний.
15. Один килограмм 235U теоретически может производить 20 тераджоулей энергии, что эквивалентно энергии, полученной из 1500 тонн угля.
16. Первую управляемую цепную реакцию провел в 1942 году Энрико Ферми в Чикагском университете, причем управляли реактором вручную — задвигая и выдвигая графитовые стержни при изменении потока нейтронов. Первая электростанция была построена в Обнинске в 1954 году.
17. В ядерных реакторах отрабатывается лишь незначительная часть загруженного урана, связано это с зашлаковыванием топлива продуктами деления: 235U выгорает, цепная реакция постепенно затухает. Однако ТВЭЛы по-прежнему заполнены ядерным горючим, которое необходимо снова употребить. Для этого старые тепловыделяющие элементы демонтируют и отправляют на переработку — их растворяют в кислотах, а уран извлекают из получившегося раствора методом экстракции, осколки деления, от которых нужно избавиться, остаются в растворе. Таким образом, получается, что урановая промышленность практически безотходное химическое производство!
18. Соединения урана используются для изготовления желтой краски для живописи по фарфору и керамике, а в начале ХХ века уранилнитрат применялся для усиления негативов и окрашивания позитивов.
19. В микроколичествах уран обнаруживается в тканях растений, животных и человека (соединения урана всасываются в желудочно-кишечном тракте (около 1 %), в лёгких — 50 %).
20. Ученые предполагают, что уран в мизерных количествах необходим для нормального функционирования организма человека, животных и растений. Однако его роль в физиологии до сих пор не выяснена. Установлено, что среднее содержание 92-го элемента в организме человека составляет порядка 9∙10-5 г (Международная комиссия по радиационной защите). Правда, эта цифра несколько колеблется для различных районов и территорий.
21. Ураново-свинцовым методом геологам удалось узнать возраст самых древних минералов, при исследовании метеоритных пород удалось определить примерную дату зарождения нашей планеты. Благодаря «урановым часам» определили возраст лунного грунта. Что интересно, оказалось, что уже в течение 3 млрд лет на Луне нет вулканической деятельности и естественный спутник Земли остается пассивным телом. Ведь даже самые молодые куски лунного вещества прожили срок больше возраста древнейших земных минералов.
Ещё по теме:
Алюминий
Барий
Берилий
Ванадий
Висмут
Вольфрам
Галий
Гафний
Германий
Железо
Золото
Индий
Иридий
Кадмий
Калий
Кальций
Кобальт
Литий
Магний
Марганец
Медь
Молибден
Натрий
Никель
Ниобий
Олово
Осмий
Палладий
Платина
Рений
Родий
Ртуть
Рубидий
Рутений
Свинец
Серебро
Стронций
Сурьма
Таллий
Тантал
Титан
Уран
Хром
Цинк
Цирконий
Ваш Промблогер №1 Игорь (ZAVODFOTO)! Подписывайтесь на мой канал, я Вам ещё много чего интересного покажу: https://zen.yandex.ru/zavodfoto
Р. S. Уважаемые собственники и акционеры, представители пресс-служб компаний, отделы маркетинга и другие заинтересованные лица, если на Вашем предприятие есть, что показать — «Как это делается и почему именно так!», смело приглашайте в гости. Для этого пишите мне сюда: akciirosta@yandex.ru Берите пример с лидеров!
На данный момент я уже лично посетил более 400 предприятий, а вот и ссылки на все мои промрепортажи:
Почему наша промышленность самая лучшая в мире: https://zavodfoto.livejournal.com/4701859.html
Я всегда рад новым друзьям, добавляйтесь и читайте меня в:
LiveJournal / Instagram / Facebook / ВК / Одноклассники / twitter / Golos.io / Telegram / Яндекс.Дзен /
Источник
В период «холодной войны» между СССР и Америкой, сопровождавшихся также гонкой вооружений, венцом оружия массового поражения у обеих сторон стали атомные бомбы. Их беспрецедентная мощь, а также известные всем со школы пять поражающих факторов. стали возможны благодаря заложенному в бомбы химическому элементу Урану (U). Однако, как оказалось, в наше время у этого радиоактивного элемента имеется и множество других применений. А так как в чистом виде уран не встречается, поговорим с вами о его добыче из урановых руд.
Различия по насыщенности
Урановая руда – это полезные ископаемые, или же минералы, которые содержат частицы урана в количестве, достаточном для экономически выгодной их обработки. Другими словами, чем больше доля этого тяжелого метала в единице руды, тем дешевле обойдется его добыча. В плане насыщенности ураном, руды бывают забалансовыми, убогими, рядовыми, богатыми и супербогатыми. И если в худшем случае концентрация может еле достигать 0,03 от одного процента породы, то в лучшем случае концентрация равна трети процента.
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.
Способы добывания урана
Дабы извлечь на свет Божий вещества, содержащие один и самых тяжелых металлов, существует три классических способа: открытый, подземный и выщелачивание.
Открытый тип добытчики используют в случаях, когда месторождение залегает не слишком глубоко, до 50 метров. Здесь на помощь приходят тяжелые машины, вроде самосвалов, бульдозеров и погрузчиков, в результате совместной работы которых появляется огромный котлован. Минусами данного способа являются более низкое качество добываемых ископаемых, а также нанесение урона по экологии местности.
Подземный тип, не мудрствуя лукаво, заключается в пробивании шахты (иногда на глубину до двух километров), с последующим извлечением руды из подземных недр. Более затратный способ, в сравнении с первым. Ведь нужно еще обеспечить существование на таких глубинах шахтерам, организовать систему подачи кислорода, отвод токсичного газа, радона, и так далее. Но руда, добываемая здесь, является рудой более высокого сорта.
Самый экологичный и самый эффективный способ – выщелачивание. В месторождение урана, пробурив предварительно скважину, подводят по трубам щелочь. Вступив в реакцию с нашим «радиоактивным сокровищем», получаем выщелоченный уран. Получившееся новое соединение насосами выкачивается наверх. Недостатком же этого метода является то, что его можно использовать только на породах песчаника и только в том случае, если цель добычи находится ниже уровня подземных вод.
В работе с ураном следует соблюдать все необходимые меры безопасности, включая ношение костюмов радиоактивной защиты. Ведь даже в маленьком количестве этот элемент является токсичным и радиоактивным.
Добыча урана в мире
Мировое лидерство по добыче урана удерживает сейчас Австралия со своим месторождением Олимпик Дам, приносящим до трех тысяч тонн металла в год. В Австралии сосредоточена треть мировых ресурсов по добыче урана.
Далее – Казахстан, практически с 12% от общемировой добычи. Известнейшие локации по добыче: Корсан, Ирколь, Буденовское.
И почетная бронза достается стране с двумя орлами на гербе. В России сосредоточено около десятой части уранового потенциала Земли. Что касается мест добычи, в основном, данные мероприятия происходят в Респулике Бурятия, в Читинской области, а также на Ямале. Известные российские источники добычи урана: Дыбрынское, Источное, Количканское, Кореткондинское и Намарусское месторождения.
Применение урана
Применять же такой, казалось бы, опасный химический элемент, можно далеко не только в военном ремесле. Бурый, желтый, зеленый, и черный пигменты для обычных художественных красок изготавливаются на урановой основе. Художникам, для создания отличных картинок, данный элемент весьма полезен. Также уран применяется при создании фотографий, слегка добавляют его при создании цветных стекол. Ну и, конечно же, ядерный двигатель, ядерный реактор. Ведь энергия, которую дает этот элемент, заключается не только в мощности ядерных бомб, но и в атомных электростанциях, способных обеспечивать питанием целые города.
Источник