- •«Металлургия» кафедрасы
- •Мазмұны
- •1 Уран жаратылысы
- •1.1 Жер қыртысындағы уран
- •1.2 Уранның көп таралу жолдары
- •1.3 Уран геосфераларын құру
- •1.4 Уран пегматиттері
- •1.5 Тау жыныстарында кездесетін уран түрлері
- •1.6 Уранның маңызды минералдары
- •1.7 Уранды минерализациялау
- •1.7.1 Уранды минералдарды классификациялау
- •1. Бақылау сұрақтары
- •2 Уранның физика-химиялық қасиеттері
- •2.1 Уранның физика-химиялық қасиеттерінің жалпы сипаттамасы
- •2.2 Уранның негізгі қосындылары
- •2.2.1 Уран гидриді
- •2.2.2 Уран оксиді
- •2.2.3 Уран фторидтері
- •2.3 Сулы ерітінділерінен алынатын уран қосылыстары
- •2.4 Уранил нитраты
- •2.5 Уранил сульфаты
- •2.6 Уранил оксалаты
- •2.7 Уранды кеннің жалпы сұлбасы
- •2. Бақылау сұрақтары
- •3 Уранды кен орындары
- •3.1 Уранның қалдықты (тұнбаланған) кен орындарын құру
- •3.2 Уранның гидротермальды кен орындары
- •3.3 Уран өндіру әдістері
- •3.3.1 Дағдылы әдіспен өнім өндіру
- •3.3.2 Жерасты шаймалау әдісімен өнім өндіру
- •3.4 Қазақстанда орналасқан уранның кен орындары
- •3.4.1 «Cтепное» кен орыны
- •3.4.2 «Центральноe» кен орыны
- •3.4.3 «№6 Кен басқармасы» кен орыны
- •3.5 Уранды қайта өңдеу кен орыны
- •3.5.1 Солтүстiк Қазақстан кен орыны
- •3.5.2 Грачев және Косашы кен орындары
- •3.5.3 Көксор, Шат, Глубинное, Ағаш кен орындары
- •3.5.4 Есiл, Шоқпақ, Қамыс кен орындары
- •3.5.5 Оңтүстiк Қазақстан кен орыны
- •3.5.6 Қордай кен орыны
- •3.5.7 Ботабұрым мен Жусандала кен орындары
- •3.5.8 Қызылсай кен орны
- •3.6 Уран кендері құрылысының ерекшеліктері
- •3. Бақылау сұрақтары
- •4 Уран кендерін байыту
- •4.1 Уран кендерін байытудың ерекшеліктері
- •4 Бақылау сұрақтары
- •5 Шаймалау үрдісін анықтау
- •5.1 Уранды шаймалау үрдісін анықтау
- •5.2 Шаймалау үрдісінің кинетикасы
- •5.3 Уран кендерін қысым астында қышқылды шаймалау
- •5.4 Уранды кенді карбонаттық шаймалау
- •5.4.1 Карбонаттық шаймалаудың химиясы
- •5.5 Қышқылдық шаймалау
- •5.5.1 Уранның үштотығын шаймалау
- •5.5.2 Уран диоксидін шаймалау
- •5.6 Жерасты шаймалау
- •5.7 Бактериялық шаймалау
- •5.7.1 Бактериялық шаймалаудың физика- химиялық негіздері
- •5.7.2 Бактериялық шаймалаудың шарттары
- •5.8 Уран кендерін шаймалау техникасындағы қазіргі заманғы беталысы (бетбағыты)
- •5. Бақылау сұрақтары
- •6 Урандық ерітінділерді қайта өндеудің собциялық әдістері
- •6.1 Ион алмасу сорбциясының физика-химиялық негіздері
- •6.2 Уран технологиясындағы ион алмасы шайырларына қойылатын талаптар
- •6.3 Иониттердің ғылыми классификациясы
- •6.4 Уранды ерітінділерден сорбциялаудың негізгі заңдылықтары
- •6.5 Уранның күкірт қышқылды ерітінділерден сорбциясы үшін аниониттер мен катиониттердің қолданылуы
- •6.5.1 Күштінегізді анионнттермен сорбциялау
- •6.5.2 Күшті қышқылды катиониттермен сорбциялау
- •6.5.3 Екінші класты ионитгермен сорбциялау
- •6.6 Уранды ерітінділерділерден сорбциялаудың технологиялық нобайлары
- •6.7 Кендік қоймалжындардан уранды сорбциялық бөліп алу
- •6.7.1 Уранды қоймалжыңнан cорбциялаудың шет елдік тәжірибесі
- •6.7.2 Қазақстандағы уранды коймалжыңнан бөліп алудың сорбциялық технологиясының дамуы.
- •6.8 Карбонаттық ерітінділер мен қоймалжыннан уранды бөліп алу үшін ион алмасу шайырларын қолдану
- •6.9 Ионалмасу сорбциялық үрдістеріне арналған қондырғылар
- •6 Бақылау сұрақтары
- •7 Уранды экстракциялаудың физика- химиялық негіздері
- •7.1 Экстракцияның жалпы сипаттамасы
- •7.2 Экстракциялық жүйелерге фазалар ережелерін қолдану
- •7.3 Экстракция кезіндегі фазалық таралу заңы
- •7.4 Уран қосылыстарының экстракциясының механизмімен экстрагенттердің классификациясы
- •7.5 Сұйылтқыштар
- •7 Бақылау сұрақтары
- •8. Уран технологиясындағы аффинаж
- •8.1 Уран қосылыстарындағы «ядорлық тазалық» түсінігі
- •8.2 Уран қосылыстарының «ядорлық тазалық» дәрежелері
- •8.3 Уран технологиясындағы аффинаж әдістері
- •8.3.1 Асқын тотықтық тазалау
- •8.3.2 Карбонаттық тазалау
- •8.3.3 Уранның экстракциялық аффинажы
- •8.5 Англиядағы уран аффинажы
- •8.6 Франциядағы уран аффинажы
- •8.7 Уран аффинажы үшін басқа экстрагенттерді қолдану мүмкіндігі
- •8. Бақылау сұрақтары
- •9. Уран металлургиясы
- •9.1 Металдық уран және оның қасиеттері
- •9.2 Металдық уран алудың әдістері
- •9.3 Уран металлтермиясының термодинамикалық негіздері
- •9.4 Металдық уранды, оның өзінің тотықтарынан өндіру
- •9.5 Металдық уранды уран тетрафторидінен өндіру
- •9.5.1 Уран тетрафторидін кальциймен тотыксыздандыру
- •9.5.2 Үздіксіз металтермиялық тотықсыздандыру
- •9.5.3 Уран тетрафторидін магниймен тотықсыздандыру
- •9.6 Рафинадтық балқыту
- •9.6.1 Тотыксыздандырғыштық және рафинадтық балқыту үрдістерін бір аппаратта біріктіріп жүргізу (дингот-үрдісі)
- •9.7 Жылу бөлгіш элементтерді (жбэл-ді) дайындау
- •9.8 Металлургиялық өндіріс қалдықтарын қайта өңдеу
- •9 Бақылау сұрақтары
- •10 Қоршаған ортаны қорғау
- •Қорытынды
- •Әдебиеттер тізімі
- •5В070900 мамандығыының студенттері үшін
2. Бақылау сұрақтары
1 |
Уранның физика-химиялық қасиеттерінің жалпы сипаттамасы |
2 |
Уранның негізгі қосындылары |
3 |
Сулы ерітінділерінен алынатын уран қосылыстары |
4 |
Уранил нитраты |
5 |
Уранил сульфаты |
6 |
Уранил оксалаты |
7 |
Уранды кеннің жалпы сұлбасы |
3 Уранды кен орындары
3.1 Уранның қалдықты (тұнбаланған) кен орындарын құру
Жер қыртысында уран кендерінің мүлдем өзгеше типі, эндогендік кендердің желге мүжілулері, ыдыраулары мен шаймалануы нәтижесінде пайда болған экзогендік кен орындары кең таралған. Мұндай кен орындары алты валентті, күйдегі уранның тотығуы мен шаймалануы және оның ары қарай орын ауыстыруы нәтижесінде құрылған екіншілік қосымша кен орындары түрінде болады.
Уранның тұнбалануы шаймалану аймағының өзінде жүреді және үлкен тәжірибелік маңызға ие, уранның тұнбалық кен орындарының құрылуына алып келеді. Мұндай кен орындарына: құрамында уран бар фосфориттер кендері (Флорида, Швеция және т.б.), уранның органикалық немесе бейорганикалық сорбенттерге тұнбалануы немесе сорбциялануы негізінде пайда болған битуминозды тақта тасты кендері, уранның тотығуы нәтижесінде пайда болған, карнотит (калий уранванадаты) типті минералдар түрінде болатын карнотитті құмды кендері жатады.
Литосфера көлемінің тек 5%-ы ғана тұнбаланған жыныстарға тиесілі. Бірақ, тұнбаланған жыныстар ауданының үстіңгі қабаттарының шамамен ¾ алып жатқан уранның жеткілікті деңгейде біртексіз таралуын және жалпы кен бойынша құрамында үлкен уран кендерін иеленеді [2].
3.2 Уранның гидротермальды кен орындары
Кейбір жағдайларда уран кен орындары генезисінің мүмкіндігінің басқа жолы болады, ол судың өте ыстық күйде жоғары қысыммен, кристалдаудың соңғы сатыларындағы силикаттық тұнбалық қорытпаларға әсер етуі нәтижесінде гидротермальды кен орындарының құрылуы. Су бұл жағдайларда алты валентті күйдегі уранды қарқынды түрде тотықтыра шаймалайды. Алты валентті күйдегі уранның гидротермальды ерітінділері қатайған жыныстардың жарықшақтарындағы бос орындарға еніп, тотықсыздандырғыштармен (Ғе+2, Н2S және т.б.) қосылады. Өзара әрекеттесу нәтижесінде уранның салыстырмалы түрде таза сұрыптық ерітінділерінен Тһ және СЖЭ-сіз таза 110, тұнбаланады. Осылай уранды шәйірлі кен орындары – настуран құралады. Олардың құрамында торий, СЖЭ, Та, Nb болмайды, алайда уранды минералдардың сульфаттардан, кварцтан, карбонаттартардан құралған бірігуі бар. Пегматиттік және гидротермальды кен орындары - бұл, әдетте уранның пайыздық мөлшері бойынша салыстырмалы түрде бай және өте ертеден белгілі эндогендік (магмагендік) деп аталатын кен орындары. Әрине, уран кендерін өнеркәсіпте пайдалану үшін уран кендерін терең зерттеу мен өндіру ісі дәл осындай кен орындарынан басталды [6].
3.3 Уран өндіру әдістері
Қазақстандағы бастапқы геологиялық барлау жұмыстары 1947 жылы құрылған Волков экспедициясы (қазіргі «Волковгеология») еншісінде. Ал еліміздегі алғашқы уран кен орны - 1951 жылы ашылған Қордай кеніші. Соғыстан кейін, яғни 1947-1965 жылдар аралығында уран іздеудің белсенді әрекеттері одан әрі жалғасты. 60-жылдардың басында «Волковгелогия», «Краснохолмгеология», «Степгеология», «Кольцовгеология» өндірістік геологиялық бірлестіктері геолог-барлаушыларының күшімен Қазақстан аумағында уранның минералды-шикізат қорын жасаудың бірінші сатысы аяқталды. Бұл өз кезегінде Целинный (кейінірек – «ЦГХК»), Прикаспийск («Каскор») және Қара-Балта («КГРК») қайта өңдеу комбинаттарының тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз етті.
60-жылдардың екінші жартысында жерасты ұңғымалық шаймалау әдісімен инфильтрациялық қабатты кен орындарындағы нашар рудалардан уран өндіру мүмкіндігі АҚШ-та дәлелденді. Бұл Қазақстанның шикізат базасындағы жағдайды түбегейлі өзгертіп жіберді. 70-жылдардың соңына таман Ыңғай, Мыңқұдық, Мойынқұм, Қанжуған, Солтүстік және Оңтүстік Қарамұрын сияқты тағы басқа бірегей кен орындары табылды.
Қазақстанда 1980-1982 жылдары уран өнімдерін шығару ең жоғары деңгейге жетті. Дерлік 30 кен орнында уран өндірілді. Атом өнеркәсібі кәсіпорындарында еңбек ететін жұмысшы-қызметкерлер саны 70 мыңнан асып жығылды.
Республика аумағында 1953 жыл мен 1999 жылдар аралығында уран өндіру көлемі 225 миллион фунт U3О8 жетті. 90-жылдардың басында өндірістің кәдуілгі әдіс-тәсілдері кең қолданылып, ол жалпы өнімнің 70% құрады. Алайда жоғарыдан басқарылатын экономикадан нарықтық қатынастарға ауысу бірыңғай жерасты шаймалау технологиясы қажеттігін көрсетті.
Алғаш рет уранға деген мемлекеттік тапсырыстың төмендеуі 1983 жылы тіркелді. Өндіріс 25-30%-ға құлдырап, одан кейінгі жылдарда да сол деңгейде қалып қойды.
80-жылдардың ортасына таман басталған қарусыздану саясаты салдарынан және атышулы Чернобыль оқиғасынан кейін (әсіресе 1988 жылдан бастап) атом энергетикасын дамыту бағдарламасы кейінге ысырылды да, Целинный мен Прикаспийск өндірістік кеніштерінде және қайта өңдеуші комбинаттарда уран өндіру көлемі одан әрі қысқартыла берді. Шахталық және карьерлік өндірудің тиімсіздігінен және әлемдік рыноктағы бағаның төмендігінен Қазақстанда 6 кен басқармасы жабылып, 2 басқармада өнім өндіру мүлде тоқтатылды.
