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

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.

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.

Уран(U) - самый тяжелый элемент, встречающийся на Земле в естественных условиях. Из 2 основных изотопов урана в земной коре 99,3% по массе приходится на уран-238 и лишь 0,7% на уран-235, который и используется при производство атомных реакторов.
Уран используют 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

Есть на свете компания под названием Uranium One, которой принадлежат крупнейшие урановые месторождения в Казахстане, Африке, Австралии и США. На компанию приходится до 30% мировой добычи урана. Но мало кто знает, что Uranium One, когда-то основанная, как канадско-южно-африканский консорциум, сейчас на 100% принадлежит «Росатому».
В мире непрерывно идет жесточайшая борьба за контроль над рудниками и месторождениями урана. Это вопрос стратегический. Тот, кто держит в руках источники урана, не только держит за горло всю мировую атомную энергетику, но и может влиять на рынок ядерного оружия.

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.
В СССР на территориях Казахстана, Киргизии, России, Таджикистана, Узбекистана и Украины были проведены системные работы по поиску и разведке месторождений урана. Были созданы горно-химические комбинаты, которые добывали уран в шахтах и на рудниках. Добытый уран направлялся в военную область, на обеспечение топливом АЭС и в стратегические резервы. Но в начале 90-х всё сломалось.

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.
Всего в России прогнозируются залежи в 830 т. тонн урана, подтвержденных запасов имеется около 615 т. 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.

Как добывают уран
Обычно все слышали про страшные и ужасные урановые рудники, но при этом мало кто представляет себе, как же добывают даже обычные железо и медь, не говоря уже про уран. Поэтому сначала на пальцах об этом нелегком деле.

Существуют 3 основных способа добычи урана. Первый способ – открытый, подходит для тех случаев, когда рудное тело находится близко к поверхности земли. При открытом способе добыче просто роют бульдозерами большую яму и экскаваторами грузят руду в самосвалы, которые везут ее к перерабатывающему комплекс.

Второй способ – подземный – используется при глубоком залегании рудного тела. Способ этот более дорогостоящий и, соответственно, подходит при высокой концентрации урана в породе. При подземном способе пробуривается вертикальная шахта, от которой отходя горизонтальные выработки. Глубина шахт может доходить до двух километров. В горизонтальных штреках шахтеры долбят породу, поднимают руду наверх на специальных грузовых лифтах и также везут дальше на перерабатывающий комплекс.



Что происходит на перерабатывающем комплексе? Данную схему можно считать классической, хотя она отнюдь не единственная и имеет много нюансов. Породу измельчают, смешивают с водой и удаляют ненужные примеси. Дальше проводят выщелачивание концентрата, обычно с помощью серной кислоты. Из раствора с помощью ионно-обменных смол выделяется осадок солей урана, имеющих характерный желтый цвет, за что они получили название желтый кек (от англ. yellow cake). Желтый кек еще содержит достаточно много примесей, от которых его надо очищают на аффинажном произвосдтве и после прокаливанием получают закись-окись урана (U3O8) - конечный продукт, которым даже торгуют на бирже.


Я специально рассказал про переработку, но ничего не сказав про третий способ добычи. Он кардинально отличается от первых двух и называется скважинное подземное выщелачивание (СПВ). При СПВ бурят 6 скважин по углам шестиугольника, через которые в рудное тело закачивают серную кислоту. В центре шестиугольника бурят еще одну скважину и через нее выкачивают на поверхность раствор, насыщенный солями урана. Продуктивный раствор пропускают через сорбционные колонны, в которых соли урана собираются на специальной смоле. Смолу в свою очередь снова обрабатывают серной кислотой и так несколько раз, пока концентрация урана в растворе не станет достаточной. А дальше снова желтый кек, очистка и получение закиси окиси-урана

Опасности урановых рудников
Принято считать, что урановые рудники – это жутко опасная вещь, но в настоящее время урановые шахты при соблюдении техники безопасности не более опасны для здоровья шахтеров, нежели угольные. Наибольшую опасность там представляет скорее не радиация, а пыль, содержащая частицы урана и других тяжелых металлов, попадание которых в организм может привести к тяжелым заболеваниям внутренних органов.Также может быть опасно наличие в воздухе радиоактивного газа радона, но при работающей вентиляции его концентрации минимальны. При использовании же подземного выщелачивания вредность производства для рабочих становится не выше, чем для офисных работников - ни пыли, ни радона)) Шучу, конечно

Для экологии самым опасным является открытый способ добычи - это и огромная яма на месте рудника, и пыль с содержанием радиоактивных элементов, и хвостохранилища отработанной породы, которая за счет продуктов распада урана сохраняет около 85% радиационного фона извлекаемой руды. Опасно не только радиационное загрязнение продуктами распада урана, такими, как радон, радий, торий, но и общее загрязнение территории, в том числе солями тяжелых металлов (мышьяка, свинца, меди), ядовитыми для организма, и сульфидами, которые при взаимодействии с водой могут образовывать серную кислоту. Ну и никто не отменял всевозможные производственные аварии и разрушения вследствие стихийных бедствий, риск которых всегда присутствует.

При шахтном способе опасности в целом те же, что и при открытом, но отходов все-таки образуется меньше. Среди плюсов также отсутствие ямы.

Поэтому считается, что наименее вредным для экологии является подземное выщелачивание. Утверждается, что через 4-5 лет на месте выработки уже можно будет заниматься сельским хозяйством. Но не стоит забывать, что подземное выщелачивание может сильно ухудшить качество подземных вод, да и работа с серной кислотой вряд ли способствует повышению плодородия. Плюс применение подземного выщелачивания ограничено: его можно использовать только в песчанике и ниже уровня грунтовых вод

Атомные электростанции не производят энергию из воздуха, они также используют природные ресурсы – в первую очередь таким ресурсом является уран. Если сравнить два списка – десять стран, обладающих самыми большими запасами урана и – мы увидим, что списки отнюдь не совпадают.

Разведанные запасы урана в мире по странам (топ-16)

• Австралия – 1 706 тысяч тонн
• Казахстан – 679 тысяч тонн
• Россия – 505 тысяч тонн
• Канада – 493 тысячи тонн
• Нигер – 404 тысячи тонн
• Намибия – 382 тысяч тонн
• ЮАР – 338 тысяч тонн
• Бразилия – 276 тысяч тонн
• США – 207 тысяч тонн
• Китай – 199 тысяч тонн
• Монголия – 141 тысяча тонн
• Украина – 117 тысяч тонн
• Узбекистан – 91 тысяча тонн
• Ботсвана – 68 тысяч тонн
• Танзания – 58 тысяч тонн
• Иордания – 40 тысяч тонн
• Остальные страны – 191 тысяча тонн

Можно заметить, что четверть мировых запасов находится в Австралии, которая к атомной энергетике не имеет никакого отношения. Значительные ресурсы расположены в Казахстане, ЮАР, Намибии, Бразилии, Нигере – странах, в которых либо совсем нет атомных электростанций, либо имеющих всего несколько реакторов и зачастую в них ведут иностранный компании. Так уран в Нигере добывают французы для своих нужд.

В то же время такие страны как США, Китай, в особенности Индия, Франция, Япония, Южная Корея, Великобритания – испытывают острый дефицит в природном уране. В результате на текущий момент, развернута настоящая война среди этих стран за контроль над месторождениями урана, особенно жесткая борьба происходит в Африке, где ради этого начинаются гражданские войны, идет поддержка «нужных» сепаратистов, погибают тысячи людей.

Подобные «битвы» происходили и в близлежащем к России Казахстане, правда, вопрос решался в первую очередь с помощью взяток, подкупа, судебных войн за право владения источниками ресурса. Сейчас в Казахстане, как информирует справочник СНГ , действуют несколько урановых шахт, направленных на экспорт. Казахстан никак не построит.

Но завладеть шахтой с ураном полдела, уран для использования на АЭС нужно еще и обогатить и процесс этот весьма трудоемкий. Собственные мощности по обогащению урана имеют всего 15 стран мира. Среди них как крупные игроки – Россия, США, Япония, Франция, Германия, Великобритания, Китай и Индия. Так есть и более мелкие страны с точки зрения ядерной энергетики – Аргентина, Бразилия, Израиль, Иран, Бельгия, Северная Корея, Пакистан. Важным моментом является и то, что на 6 стран – Россию, США, Великобританию, Франция, Германию и Бельгию – приходится 97% мировых мощностей по обогащению урана. В результате крупные игроки, такие как Росатом и Westinghouse делят мир под себя, постоянно встречаясь на разных площадках – например на , или на украинских АЭС – и