Содержание

1. Общие сведения по урану..........……………………………………………………………...3

2. Состояние минерально-сырьевой базы мира и России………………………………….…7

3. Требования промышленности к запасам месторождений………………………..……….11

4. Требования промышленности к качеству минерального сырья……………………….…13

5. Технологические свойства урановых руд………………………………....…………….…15

6. Горнотехнические условия эксплуатации месторождений.......................……………….20

7. Роль географо- экологических условий…………………………………............................23

8. Список литературы…………....…………………..………………………………………...24

1. Общие сведения по урану.

Уран является самым тяжелым химическим элементом земной коры. Он обладает порядковым номером 92 и атомной массой 238,07. В природе известны три изотопа урана с различной распространенностью и периодами полураспада: U²³⁸ - 99,2739% - 4,51*10⁹лет; U²³⁵ - 0,7205% - 7,13*10⁸лет; U²³⁴- 0,0056% - 2,475*10⁹ лет.

Уран-238 и уран- 235 являются родоначальниками двух радиоактивных рядов. Естественный распад ²³⁸U заканчивается накоплением стабильного изотопа ²⁰⁶Pb, а ряд ²³⁵U - изотопа ²⁰⁷Pb. Соотношение этих двух изотопов по достижению полного периода полураспада используется для определения для определения модельного возраста урановых руд.

Уран относится к элементам переменной валентности и в химических соединениях может находиться в состоянии U³⁺, U⁴⁺, U⁵⁺ и U⁶⁺. Ион U³⁺ не характерен для природных условий. Он отличается высокой восстановительной активностью и переходит в более стабильную форму U⁴⁺. Ион U⁵⁺ тоже неустойчив в природных условиях и достоверно известен лишь в искусственных соединениях. Ионы четырех- и шестивалентного урана имеют восмиэлектронную структуру внешней оболочки и обладают литофильными свойствами, высоким родством к кислороду и встречаются в природе в виде оксидов или солей кислородных кислот. Четырехвалентные соединения урана малорастворимы, а шестивалентный уран образует устойчивый в природе комплексный катион уранильной группы (UO₂)²⁺, что обеспечивает возможность его водной миграции.

Наибольшее применение имеет изотоп урана ²³⁵U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии. Выделение изотопа U²³⁵ из природного урана — сложная технологическая проблема.

• Небольшая добавка урана придаёт красивую жёлто-зелёную флуоресценцию стеклу.

• Уранат натрия Na₂U₂O₇ использовался как жёлтый пигмент в живописи.

• Соединения урана применялись как краски для живописи по фарфору и для керамических глазурей и эмалей (окрашивают в цвета: жёлтый, бурый, зелёный и чёрный, в зависимости от степени окисления).

• Некоторые соединения урана светочувствительны.

• В начале XX века уранилнитрат широко применялся для усиления негативов и окрашивания (тонирования) позитивов (фотографических отпечатков) в бурый цвет.

• Карбид урана-235 в сплаве с карбидом ниобия и карбидом циркония применяется в качестве топлива для ядерных реактивных двигателей (рабочее тело — водород + гексан).

• Сплавы железа и обеднённого урана (уран-238) применяются как мощные магнитострикционные материалы.

Обеднённый уран после извлечения ²³⁵U и ²³⁴U из природного урана, оставшийся материал (уран-238) носит название «обеднённый уран», так как он обеднён 235-м изотопом. По некоторым данным, в США хранится около 560 000 тонн обеднённого гексафторида урана (UF₆). Обеднённый уран в два раза менее радиоактивен, чем природный уран, в основном за счёт удаления из него ²³⁴U. Из-за того, что основное использование урана — производство энергии, обеднённый уран — малополезный продукт с низкой экономической ценностью. В основном его использование связано с большой плотностью урана и относительно низкой его стоимостью. Обеднённый уран используется для радиационной защиты (как это ни странно), — используется чрезвычайно высокое сечение захвата, и как балластная масса в аэрокосмических применениях, таких как рулевые поверхности летательных аппаратов. В каждом самолёте «Боинг-747» содержится 1500 кг обеднённого урана для этих целей. Ещё этот материал применяется в высокоскоростных роторах гироскопов, больших маховиках, как балласт в космических спускаемых аппаратах и гоночных яхтах, болидах формулы-1, при бурении нефтяных скважин.

Сердечники бронебойных снарядов калибра 30 мм (пушки GAU-8 самолёта A-10) диаметром около 20 мм из обеднённого урана.

Самое известное применение обеднённого урана — в качестве сердечников для бронебойных снарядов. Большая плотность (в три раза тяжелее стали), делает закалённую урановую болванку чрезвычайно эффективным средством для пробивания брони, аналогичным по эффективности более дорогому и ненамного более тяжёломувольфраму. Тяжёлый урановый наконечник также изменяет распределение масс в снаряде, улучшая его аэродинамическую устойчивость.

Подобные сплавы типа «Стабилла» применяются в стреловидных оперённых снарядахтанковых и противотанковых артиллерийских орудий.

Процесс разрушения брони сопровождается измельчением в пыль урановой болванки и воспламенением её на воздухе с другой стороны брони (см. Пирофорность). Около 300 тонн обеднённого урана остались на поле боя во время операции «Буря в Пустыне» (по большей части это остатки снарядов 30-мм пушкиGAU-8штурмовых самолётовA-10, каждый снаряд содержит 272 г уранового сплава).

Такие снаряды были использованы войсками НАТО в боевых действиях на территории Югославии. После их применения обсуждалась экологическая проблема радиационного загрязнения территории страны.

Впервые уран в качестве сердечника для снарядов был применен в Третьем рейхе.

Обеднённый уран используется в современной танковой броне, например, танка M-1 «Абрамс».

Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория (торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233), может в будущем стать распространённым ядерным топливом для атомных электростанций (уже сейчас существуют реакторы, использующие этот нуклид в качестве топлива, например KAMINIвИндии) и производства атомных бомб(критическая масса около 16 кг).

Уран-233 также является наиболее перспективным топливом для газофазных ядерных ракетных двигателей.

В природе известно более ста урановых и урансодержащих минералов. Наибольшее практическое значение имеют следующие минералы: уранинит, настуран ( урановая смолка), урановая чернь, браннерит, кофеннит, отенит, торбернит, цейнирит, карнотит.

Минералы урана можно разделить на две группы: собственные минералы урана, в которых уран закономерно в ходит в кристаллическую решетку и является постоянным элементом молекулы химического соединения: а) минералы четырехвалентного урана, б) минералы уранила; урансодержащие минералы, в которых уран изоморфно входит в кристаллическую решетку;

Все минералы урана относятся к следующим классам химических соединений: оксиды, гидроксилы, титанаты, силикаты, сульфаты, карбонаты, арсенаты, фосфаты и молибдаты, в которых уран входит в виде постоянного иона четырехвалентного урана или комплексного иона - уранила.

На основе систематического анализа и обобщения информации о состоянии сырьевой базы и добыче урана в мире МАГАТЭ принята типизация урановых месторождений. В ней выделяются более 20 типов и подтипов экзогенных и эндогенных месторождений:

1. Урановые месторождения типа несогласия.

2. Урановые месторождения в песчаниках, среди которых выделяются: а) роловые месторождения, б) базальные русловые месторождения, в) пластовые месторождения.

3. Урановые месторождения в кварцево-галечных конгломератах.

4. Жильные урановые месторождения: а) месторождения в метаморфических и осодочных породах, б) месторождения в гранитоидах.

5. Комплексные ураноносные брекчии.

6. Урановые месторождения в массивах интрузивных пород.

7. Ураноносные фосфориты.

8. Урановые месторождения в вулканитах.

9. Поверхностные урановые месторождения.

10. Урановые месторождения в метасоматитах.

11. Урановые месторождения в углях.

12. Урановые месторождения в черных сланцах.

13. а) Урановые месторождения в известняках (калькретный тип), б) урановые месторождения в детрите (в углистом и костном), в) урановые месторождения в доломитах.