Добыча урана¶
Добыча урана — совокупность технологических процессов извлечения урана из руд месторождений и природных вод с последующим получением концентратов и химически чистого урана. Уран добывают более чем в 50 странах; крупнейшими производителями являются Казахстан, Канада, Намибия, Австралия и Округ Чили. Основные методы — подземное выщелачивание, открытые горные работы и подземная добыча.
¶Геология урановых месторождений
Уран в земной коре содержится в среднем 2,5 г на тонну породы. Промышленное значение имеют участки с концентрацией от 0,1 % и выше. Наиболее значимы рифтовые (примесно-фосфатные), гидротермальные жильные, метасоматические, углистые и песчано-глинистые (типа «rollover») месторождения. В России крупнейшие урановые районы — Прибайкалье (Степное, Краснокаменское месторождение в Забайкалье), Южный Якутия (Эльконский горно-химический комплекс) и Кызылкум (Узбекистан — исторически часть советской сырьевой базы).
¶Основные способы добычи
¶Подземное выщелачивание (ПВ)
Подземное выщелачивание (in-situ leaching, ISL) — преобладающий в мире метод, дающий около 60 % мировой добычи урана. Применяется на песчано-глинистых месторождениях, где урансодержащие пески залегают между водоупорными слоями. Суть метода: через пробурённые скважины-нагнетатели закачивают в пласт растворитель (кислотный — серная кислота, или щелочной — содовый раствор с карбонатом натрия), который растворяет уран в породе. Обогащённый раствор (выщелачивающий раствор) откачивается через скважины-отводы и направляется на.surface plant, где уран осаждается ионными обменными смолами, после чего с концентрированного раствора уран осаждается перекисью водорода или щёлочью.
Преимущества ПВ: отсутствие вскрышных работ, низкая себестоимость (20–40 $/кг урана), минимальный ландшафтный след, короткие сроки ввода в эксплуатацию. Недостатки: ограниченность геологическими условиями, необходимость строгого контроля растворителя под землёй, общественное сопротивление в ряде стран (например, в Австралии и Чехии ПВ запрещено или ограничено).
¶Открытая добыча
При открытой разработке (open pit) снимают вскрышные породы и вскрывают рудное тело, которое разрабатывают уступами. Метод применяется для крупных месторождений с залеганием близко к поверхности, например, Раббит-Лейк в Канаде, Кингикут в Намибии. Открытая добыча экономически целесообразна при соотношении вскрыши и руды примерно 1:10 и ниже. После добычи руда дробится, измельчается и направляется на обогащение — щелочное или кислотное выщелачивание на грунте (heap leaching) либо в реакторах.
¶Подземная добыча
При подземной разработке (underground mining) прокладывают горные выработки — шахты, стволы, штреки — и добывают руду из забоев. Метод применяется для глубоко залегающих месторождений, например, МакАртур-Ривер и Квиклейк в Канаде (глубина до 600 м). Руда транспортируется на поверхность, дробится и обогащается. Подземная добыча дороже открытой, но применима там, где другие методы невозможны. В России подземные урановые рудники работали на Севере (Вольогда, Пангодино), однако в 2000-е годы большинство из них были законсервированы в пользу ПВ и открытых работ.
¶Добыча из морской воды
Уран присутствует в морской воде в концентрации около 3,3 мг/м³. Япония в 1980-е — 1990-е годы разрабатывала технологию извлечения урана из океана с помощью адсорбентов на основе ванадиевой кислоты, однако в 2016 году программа была свёрнута из-за высокой стоимости, превышавшей мировые цены на уран.
¶Обогащение и переработка
Добытая руда проходит цепочку операций: дробление, измельчение, обогащение (флотация, гравитация, магнитная сепарация), выщелачивание, очистка раствора, осаждение жёлтого кейка (аммонийдиуранат, Na₂U₂O₇) или уранового концентрата (U₃O₈). Кейк перерабатывают в шестибалльный урановый оксид (UO₈) для ядерного топлива. В России переработка концентратов и производство ядерного топлива сосредоточены в структуре «ТВЭЛ» (предприятия в Новосибирске, Глазове, Электростали).
¶Экология и рекультивация
Основные экологические риски добычи урана — радиоактивное загрязнение вод и почв, накопление отходов (хвостохранилища, отстойники). При ПВ кислотные растворы могут мигрировать за пределы пласта при нарушении гидрогеологической модели. После окончания работ скважины ликвидируются, площадки рекультивируются. В России действуют нормативы по радиационной безопасности на урановых предприятиях, а горно-химические комплексы (Приаргунский ПО «Краснокаменск», Эльконский ГХК) оснащены системами контроля.
¶История советской и российской урановой промышленности
Массовая добыча урана в СССР началась в конце 1940-х годов в связи с созданием ядерного оружия. Первые месторождения разрабатывались в Средней Азии (Кызылкум), затем в Забайкалье, на Украине (Кировоград), в Чехии (Яхимов — до 1945 года). В 1950-е — 1960-е годы сформировалась система «Урановых трестов» Министерства среднего машиностроения. К 1990 году СССР занимал первое место в мире по добыче. После распада СССР отрасль консолидирована в госкорпорацию «Росатом» через структуры «Техснабэкспорт» и «Урановый концерн».
¶Исторические источники
- Горбунов А. В. «Урановая промышленность России и СНГ»
- OECD Nuclear Energy Agency. «Uranium 2022: Resources, Production and Demand» («Жёлтая книга»)
- World Nuclear Association. «Uranium Mining Overview»
- «Горная энциклопедия», т. 5