Пушкин А.С

Уран элемент. Свойства, добыча, применение и цена урана

08.03.2024

Урановая руда представляет собой природное минеральное образование, в котором урана содержится такое количество, что добывать его экономически выгодно.

По количеству урана минеральные руды бывают:

  • супербогатые. Такие руды содержат 0,3% U, а самой руды в таких месторождениях свыше 50 тысяч тонн
  • богатые, содержащие от 0,1 до 0,3%.
  • рядовые, имеют в своем составе 0,05-0,10%
  • убогие. В таких рудах имеется 0,03-0,05% урана
  • забалансовые, в которых присутствует лишь 0,01-0,03%.

Больше всего урана присутствует в кислых породах, в которых много кремния. К самым важным урановым рудам можно отнести урановую смолку (уранинит) и карнотит.

Таблица 1. Список минералов урана

Добыча урана

Уран добывают тремя способами:

  • открытый метод подходит в тех случаях, когда руда залегает в непосредственно близости к поверхности земли. Для добычи необходимо вырыть глубокую и широкую яму при помощи бульдозеров, а потом погрузить экскаваторами добытую руду в самосвалы, которые доставят породу в перерабатывающий комплекс
  • подземная добыча применяется, если руда залегает на значительной глубине. Такой метод существенно дороже предыдущего. Он применяется только в тех случаях, если доказана высокая концентрация урана в породе. Для реализации этого метода необходимо пробурить вертикальную шахту, от которой отвести горизонтальные выработки. Урановые шахты могут располагать на глубине два километра. Шахтеры добывают руду, с помощью грузовых лифтов доставляют ее наверх, после чего она отправляется на переработку
  • скважинное подземное выщелачивание (СПВ). Для добычи этим методом необходимо пробурить 6 скважин по углам шестиугольника. По этим скважинам в урановые месторождения закачивается серная кислота. В центре всей конструкции бурится еще одна скважина, через которую происходит выкачка раствора, насыщенного солями урана. Далее раствор подвергают сорбированию несколько раз. Конечным продуктом является окись урана.

Урановые рудники

По последним данным на нашей планете насчитывается 440 реакторов коммерческого назначения, которым необходимо 67 тыс. тонн урана ежегодно.
Добыча урана в мире сосредоточена в трех государствах Австралии, Казахстане и России. На территории Австралии расположен 31% мирового урана, в Казахстане - 12%, в России и Канаде - по 9%. Добыча урана в России ведется главным образом на территории Республики Саха в Якутии. Всего в Российской Федерации имеется 550 тысяч тонн залежей урана. Кроме Якутии месторождения урана есть на Забайкалье и в Бурятии.
Интересно, что мировые запасы расположены в таких государствах, которые к атомной энергетике не имеют никакого отношения. К примеру, уран на территории Нигера добывают французские компании для собственных нужд. А вот в США, Китае, Индии, Франции, Японии, Южной Корее остро ощущается недостаток уран. По этому сегодня происходят военные действия между странами за контроль над залежами урановой руды. Самое жесткое положение наблюдается в Африке. Там из-за урана разжигаются гражданские войны, и гибнет много людей.

Сколько руды требуется, чтобы получить низко обогащенный уран как топливо для АЭС? Принято считать, что топливный уран – это уран, содержание изотопа уран-235 в котором доведено до 4%. В природной руде этого изотопа всего 0,7%, то есть требуется увеличить его концентрация в 6 раз.

Напомню, что Европа и США до 80-х годов обогащали уран только на «сеточках», расходуя на эту работу гигантское количество электричества. Технологический момент, но, как говорится, с большими последствиями. Гексафторид природного урана можно «высасывать» по 235-му изотопу до упора – так, чтобы в «хвостах» его оставалось минимальное количество. Но что это значит в случае диффузионного метода? Большее количество «сеточек», большее количество емкостей под исходный гексафторид и, разумеется, большее количество затрат на электроэнергию. А это все увеличивает себестоимость, портит экономические показатели, снижая прибыль. Не интересно, в общем. Поэтому в западных «хвостах» урана-235 – 0,3%, а в дальнейшую работу уходит 0,4%. При таких «хвостах» картинка получается следующая: на 1 кг НОУ требуется 8 кг руды + 4,5 ЕРР (единиц разделительной работы).

У ватников картинка была и остается несколько иной – ведь работа наших «иголок» намного менее затратна. Помните – «игле» требуется в 20-30 раз меньше электроэнергии на 1 ЕРР. Экономить разделительную работу особого смысла не было, исходный гексфторид урана «выжимался» тщательнее: в наших «хвостах» остается 0,2% урана-235, в дальнейшую работу по обогащению уходило 0,5%. Казалось бы – разница всего 0,1%, зачем обращать внимание на такую мелочь? Да не все так просто: на наших «иголках» для получения 1 кг НОУ требуется 6,7 кг руды + 5,7 ЕРР. На 1,3 кг руды меньше – то есть мы к своим недрам относились значительно рачительнее, нежели демократы.

Но и это еще не все. 1 ЕРР на наших центрифугах стоит около 20 долларов, на «сеточках» 1 ЕРР стоила от 70 до 80. Значит, для Запада месторождение урана, в котором себестоимость руды, допустим, 100 долларов – очень дорого. Давайте на калькуляторе 1 кг НОУ посчитаем, чтобы понятно было.

1 кг НОУ = 8 кг руды + 4,5 ЕРР, то есть

1 кг НОУ = 8 х 100 + 4,5 х 70 = 1 115 долларов.

А теперь ставим наши цифры и получаем:

1 кг НОУ = 6,7 кг руды + 5,7 ЕРР

1 кг НОУ = 6,7 х 100 + 5,7 х 20 = 784 долларов

Значит, месторождение урана, которое для цивилизованного Запада было слишком дорогим для нас – самое то. Грубо – для нашей технологии урана на Земле БОЛЬШЕ, чем для западной. С того момента, когда Европа освоила центрифуги Циппе, запасы урана в мировой статистике резко увеличились, хотя братья-геологи для этого палец о палец не ударили: уже открытые ранее месторождения стали признавать коммерчески выгодными, вот и все. Но URENCO включила свои центрифуги в 80-е, а АЭС в Европе и в Штатах появились намного раньше, так ведь? Значит, с конца 40-х годов минувшего века месторождения урана эксплуатировались крайне размашисто, без экономии на природных рудах. Грубо говоря, Запад «убивал» одно месторождение за другим, перескакивая на новые. А жутко неэкономный Мордор никуда не торопился: нашли месторождение и высасывали его до донышка, без суеты и без спешки. При этом нельзя забывать о том, что все годы холодной войны ядерные страны очень активно наращивали запасы урана оружейного, высокообогащенного, а для этого уходит куда больше природной урановой руды. Грубо – на 1 кг ВОУ уходит 275 кг руды, а счет ВОУ в странах ядерного клуба шел на сотни тонн. А ВОУ это еще и не только оружие – на нем работают реакторы подлодок, на нем работает множество исследовательских реакторов. В общем, расходовало человечество свои урановые руды весьма и весьма интенсивно, и все, что мы с вами можем сказать в свое оправдание – не мы первыми начали.

Есть еще один момент, про который нужно знать. Когда нам говорят: «добыто столько-то тонн урановой руды», важно понимать, что речь идет не о горах каких-то там камушков или металлических слитках. В урановой промышленности все запасы руды традиционно пересчитывают в концентрат урана – если точнее, то U3 О8, закись-окись. Традиционно это был порошок желтого цвета и называли его «желтым кэком», но теперь это уже немножко устарело. В процессе обогащения руды применяется целый цикл ее обработки, одна из составных частей которого – обжиг. В последние годы на разных заводах применяют разные температуры, потому цвет концентрата урана получается самым разным – от темно-зеленого до черного. Но процедура обработки руды – отдельная тема, достаточно большая, а мы пока пробуем разобраться с месторождениями и добычей. Отложим, но запомним: все разговоры об урановой руде – это разговоры о концентрате урана. И это правильно – уж очень разными бывают эти руды, слишком разное количество урана в них имеется, так что без такой вот «стандартизации» было не обойтись.

Когда люди открыли этот вот металл и почему он, собственно говоря, называется «уран»? История давняя, но занимательная. Это сейчас мы с вами знаем, что такое радиация и вполне справедливо терпеть ее не можем и побаиваемся. А в раньшие времена человеки про радиацию знать ничего не знали – может, потому и не страдали от нее?.. Среди руд и минералов в серебряных шахтах средневековые горняки частенько находили черный тяжелый минерал – так называемую смоляную обманку. Точно известно, что обманку знали уже с 1565 года – тогда ее обнаружили в Рудных горах Саксонии, но какого-то особого применения для нее не придумали. В 1789 году этим минералом заинтересовался немецкий химик-аналитик Мартин Клапрот и решил ее как следует химически проанализировать. Руду в его лабораторию привезли из шахты Яхимово, что в нынешней Чехии. На минералах из того же Яхимиво делали позже свои открытия Беккерель и Кюри, так что предлагаю так и записать:

«родина» урана – Чехия.

Мартин Клапрот

Клапрот химичил весьма старательно: плавил минералы при разных температурах, с воздухом и без оного, поливал всякими кислотами и царской водкой, пока, в конце концов, не получил спекшуюся массу с отчетливо видимыми крупинками металла. Дело было в 1789 году – через 8 лет после того, как астрономы открыли неизвестную до того планету, названную ими Уран. Вот что писал по этому поводу сам Клапрот: «Ранее признавалось существование лишь 7 планет, соответствовавших 7 металлам, которые и носили названия планет. В связи с этим целесообразно, следуя традиции, назвать новый металл именем вновь открытой планеты. Слово «уран» происходит от греческого – «небо», и, таким образом, может обозначать небесный металл». С первооткрывателями не спорят – вот и имеем мы теперь дело с этим самым «небесным металлом».

Самому Клапроту, впрочем, получить чистый уран не удалось, этого добился только в 1840 году Э.М. Пелиго. В 1896 году Беккерель обнаружил, что соединения урана засвечивают фотобумагу – так начиналось исследование радиоактивности. К самому грозному и страшному оружию, к самому большому «запаснику энергии» человечество двигалось неторопливо…

Урановая руда

Урановой руды с точки зрения геологов на Земле – не просто много, а очень много. Но не всякий урановый минерал получает гордое название «руда»: минералы, в которых урана очень мало, а пустой породы очень много, рудами не считаются. Хорошими рудами считаются минералы, в которых урана больше 0,1% (1 кг на 1000 кг породы), но и тут есть исключения. Например, в Южной Африке, на месторождении Витватерсланда, уран добывают из руды, в которой его концентрация составляет всего 0,01%, причем добывают в промышленных масштабах. Как так? Да непрост этот небесный металл – нередко он содержится в тех же породах, где имеется золото. Раз уж из этой породы «выковыривают» золотишко, чего бы до кучи и уран не «наковырять» — вот такая логика. Золото как основная цель переработки руды, уран – как побочная. «Нередко» имеет и числовое значение: 12% добываемого в мире урана – побочный продукт на золотых и прочих приисках. В США, к примеру, уран получают из пород с концентрацией вообще в 0,008% — из фосфоритов Флориды. Основная добыча – фосфор, уран – до кучи… Ну, а если не касаться такой экзотики, то урановые руды по содержанию делят на 4 вида-сорта: богатые – с содержанием урана более 1%; рядовые – от 0,1 до 1,0%; бедные – от 0,03 до 0,1% и убогие – менее 0,03%.

А еще урановые руды подразделяют на 5 классов в зависимости от того, при помощи какой именно технологии добывается и перерабатывается небесный металл. Грубо – какие именно перерабатывающие заводы нужно создавать рядом с месторождениями. Это тоже такая традиция: поскольку концентрация урана всегда маленькая, миллионы тонн породы никто никуда возить и не думает. Шахта, рудник, карьер и впритык – все, что нужно для переработки.

Однако и это еще не все виды классификации урановых руд: с той поры, как все мы живем в мире, где важнее всего прибыль, едва ли не главная классификация – по стоимости конечного продукта (того самого концентрата урана, желтого кека). Эдакий обобщающий показатель, при котором отбрасываются прочь все частности – какой была концентрация урана в руде, каким способом его добывали-очищали, во что обошлась инфраструктура. Не важно, что было ДО, важно, почем получился результат. Тут всего 3 категории: 1) месторождения, где себестоимость 1 кг концентрата менее 40 долларов за килограмм; 2) где себестоимость от 40 до 80 долларов за кило; 3) где себестоимость от 80 до 130 долларов за кило. Все, что дороже 130 долларов – на сегодня «нещитово», поскольку сильно дорого. Но надолго ли сохранится такое пренебрежение-верхоглядство? До 2006 года МАГАТЭ считало сверхдорогим уран и по цене свыше 80 долл/кг, а теперь решило, что надо по заслугам оценить центрифуги – низкая себестоимость обогащения позволяет совершенно спокойно использовать и руду дороже 80 долларов. Наши центрифуги 10-го поколения только начали эксплуатироваться, потому нельзя исключать, что через какое-то время и планка в 130 долларов перестанет быть «отсекающей». В царстве мрака и ужаса с рваной в клочья экономикой началась промышленная работа реактора на быстрых нейтронах БН-800, проектируется БН-1200, в 2020 планируется запуск еще и свинцового реактора по проекту «Прорыв», к 2030 есть надежда на реализацию замкнутого ядерного цикла.

Впрочем, давайте не будем пускаться в проекты и гипотезы – остановимся на том, что имеем на день сегодняшний. В 2006 году считалось, что на третьей от Солнца планете урановых руд имелось 5 000 000 тонн, следующий отчет МАГАТЭ выпустило в 2010 году. Именно в этом отчете впервые состоялось признание центрифуг как единственного на сегодня способе обогащения урана, впервые планка «отсечения» была поднята с 80 долл/кг до 130 долл/кг. Новая цифра запасов урановой руды на Земле – 6 306 300 тонн. Повторяю – это не прирост за счет новых месторождений, это состоявшийся перевод геологических руд в промышленные. И состоялся он по простой причине — МАГАТЭ признало: кроме центрифуг все – зло, и мы о нем больше не будем вспоминать. Прирост извлекаемых руд составил 26% — без дополнительных инвестиций в геологоразведку.

Не так часто в истории цивилизации развитие технологии оказывало серьезное влияние на геополитику, а уран и центрифуги – тот самый случай. Давайте на пальцах прикинем, что означает появление коммерческого интереса к урановым месторождениям, которые до того много лет оставались нетронутыми? Во-первых, страны «атомного клуба» увидели свой интерес в тех территориях, где находились эти месторождения. К примеру, месторождения в Кировоградской области стали интересны уже не только Украине… Во-вторых, страны, не входившие в «атомный клуб» увидели, что урана может хватить и на них. И это не мое теоретическое измышление: на только что прошедшей «Атомэкспо-2016» присутствовали делегации 52 стран, а атомная энергетика хоть в каком-то виде имелась только у 32. 20 стран – это новички, которые почувствовали перспективу.

Калькулятор

Что интересного в уране – пусть расскажет калькулятор. Имеем 6 306 300 тонн руды, в которой содержание урана-235 (который, собственно говоря, «горит» в реакторах АЭС) в среднем составляет 0,72%. Следовательно, если всю урановую руду пересчитать в уран-235 – у нас его 45 405 тонн. По энергетической стоимости 1 тонна урана-235 соответствует 2 000 000 тонн бензина. Соответственно, пересчет запасов урана-235 в нефтяной эквивалент – это 90,81 млрд тонн нефти. Много это или мало? Разведанных запасов нефти на Земле на сегодня – 200 млрд тонн. Запасы урана – почти половина, почти 50%. И каковы перспективы? Технология добычи нефти доведена практически до совершенства, технология ее переработки – аналогично. Чтобы увеличить запасы нефти, нужно либо а) продолжать искать новые и новые месторождения, что при нынешних ценах на углеводороды замедляется вот уже два года; б) соглашаться с тем, что нефть с годами будет только дорожать, поскольку ее остается все меньше. Сланцевая нефть, о которой так много говорят большевики, меньшевики и прочие – да, при нынешнем уровне цен не интересна, но рано или поздно наступит момент, когда и ее резервы придется пустить в ход, причем не только на территории США.

А вот с ураном – несколько иная картина, куда как менее однозначная. Нам пока еще не раскрыли информацию о том, какой будет себестоимость 1 ЕРР на последних поколениях центрифуг Росатома – а мы уже видели, как технология обогащения может увеличить резервы урановой руды. Эксплуатация БН-800 только-только началась, БН-1200 пока еще только в чертежах, результаты проекта «Прорыв» мы увидим только в 2020 году. Но давайте без лишней скромности (сколько можно, в конце-то концов) констатируем исторический факт: за все время существования атомного проекта ошибок в развитии технологий со стороны бывшего Министерства среднего машиностроения, бывшего Министерства атомной энергетики и нынешнего Росатома – не было. Отдельные недочеты, огрехи – да, были, но генеральная линия развития, скажем прямо, не ломалась ни разу.

Причин не верить в то, что борьба Росатома за замкнутый ядерный цикл закончится успехом – на мой, конечно, взгляд — просто нет. Вам такое заявление кажется излишне смелым? А давайте оглядимся вокруг, на минуточку позволив себе забыть, что главное достижение человечества – свежая модель айфона. В надежность наших технологий не просто верят, а подписывают контракты на строительство АЭС не только «старые клиенты» — такие, как Венгрия, Иран и Финляндия, Китай и Индия. Впервые появятся АЭС в Египте, во Вьетнаме, в Белоруссии, в Турции, в Бангладеш, в Индонезии – и это будут АЭС российского производства. Значит, не я один верю в наши технологии, в их поступательное развитие. И не у одного у меня зреет уверенность в том, что при очередном скачке развития технологий запасы урана могут оказаться бОльшими, чем запасы углеводородов… И не будем скидывать со счетов еще один возможный резерв урана – новые месторождения. Есть, к примеру, такая страна, где уровень освоения территории геологической разведкой до сих пор не сильно превышает 60% — Россия. Есть страны, где вообще не до геологической разведки – например, Афганистан, Эритрея.

Но рассмотрение перспектив атомной энергетики – отдельная и очень серьезная тема, которую стоит оставить на потом. А эта заметка – вводная к «Урановым подземельям», в которой я хочу предложить посмотреть: что было, что стало, и как мы докатились до жизни такой. Ну и, само собой – без рассказов о новых айфонах от велико-могучих США дело тоже не обойдется. Их есть у меня и, как обычно, придумывать ничего не потребовалось.

Этот факт впервые был обнаружен еще в 60-х годах прошлого века, однако в то время на него почти не обратили внимания. При замене изношенного оборудования на ряде нефтяных месторождений Заволжья совершенно случайно выяснилось, что извлеченные из скважин трубы, пролежавшие на большой глубине по 20-30 лет, имеют поистине запредельный уровень ионизирующего излучения - порой до 5000 микрорентген в час. А это более чем в 400 раз выше естественного радиационного фона (рис. 1).

Опасные элементы

Лишь в конце 80-х годов с этим фактом стали разбираться специалисты. Выяснилось, что за десятки лет работы нефтепромыслового оборудования на стенках труб, на запорной арматуре и на прочих агрегатах образовался слой нефтяного осадка. Именно этот осадок и аккумулировал в себе редкие радионуклиды - радий-226 и радий-228. Но откуда они взялись на Европейской части СССР?

Вот тогда-то и выяснилось, что в данной точке земной коры на глубине от 400 до 800 метров залегают пласты с высоким содержанием природного урана, продуктом распада которого как раз и является радий. А нефтепромысловое оборудование за 20-30 лет эксплуатации накапливало в себе этих радионуклидов столько, что они стали реально угрожать здоровью работающих на промыслах людей. В связи с этим с конца 80-х годов на многих нефтепромыслах был введен радиационный контроль, который при превышении разрешенного уровня излучения выносит предписание о замене «грязного» оборудования.

Справка. Уран – химический элемент № 92 периодической таблицы Менделеева. В чистом виде он представляет собой серебристо-белый металл, который является самым тяжелым из ныне существующих в природе элементов. В естественных рудах он присутствует в виде смеси из трех изотопов: уран-238 (99,28%), уран-235 (0,71%) и уран-234 (0,005%). В настоящее время крупнейшие из разведанных запасов урана находятся в Канаде, ЮАР, Намибии, Австралии и Казахстане. В России 93% этого металла добывается на Краснокаменском месторождении в Забайкальском крае, остальное – в Бурятии и Курганской области (рис. 2).

Именно для изотопа урана с атомным весом 235 физиками-теоретиками еще в 30-х годах была предсказана возможность проведения цепной реакции деления атомных ядер, при которой выделяется громадная энергия. Практически же такая реакция впервые была осуществлена в июле 1945 года в США в виде взрыва атомной бомбы. После этого американцы сбросили такие бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки. В мирных целях управляемая реакция деления ядер урана впервые были использована в СССР на Обнинской атомной электростанции в 1954 году. В настоящее время уран из природных месторождений используется как топливо для АЭС, а также как сырье для получения плутония-239, являющегося начинкой ядерного оружия.

Радиация из-под земли

Обычно при слове «радиация» в памяти сразу же возникает образ атомной электростанции и произошедшей в 1986 году катастрофы на Чернобыльской АЭС. Между тем в течение миллионов лет все живое на планете Земля развивалось в условиях непрекращающегося естественного радиационного излучения, приходящего к нам сразу с двух сторон - из космических просторов и из недр земной коры.

Космическую радиацию практически полностью задерживает озоновый слой атмосферы, сохраняя тем самым саму возможность существования живых организмов на планете. А вот естественное радиационное излучение, приходящее к нам из глубин Земли, в разных точках земной коры может достигать разного уровня в зависимости от концентрации радия, урана и тория в горных породах.

В частности, в ряде регионов нашей планеты, например, в гималайских предгорьях Индии, местные горные породы за счет высокого содержания в них радиоактивных элементов излучают порой до 300-500 микрорентген в течение часа. Эти цифры в 15-25 выше уровня естественного радиационного фона для средней полосы России. Тем не менее в названной местности люди живут уже сотни лет, и при этом лучевой болезни у них не наблюдается. Более того: именно из таких «радиоактивных» индийских деревень английские колонизаторы в свое время набирали самых сильных и высоких солдат. По мнению ряда ученых, этот факт доказывает, что в малых дозах радиация не только не вредна, но даже полезна для человеческого организма. Однако их противники считают, что хорошее здоровье уроженцев этих областей Индии объясняется всего лишь простой деревенской пищей, чистым воздухом и удаленностью от цивилизации.

Геологические исследования 80-х – 90-х годов в Европейской части России показывают, что горные породы с повышенным уровнем радиации в ряде точек Самарской области тоже выходят на поверхность земной коры (рис. 3, 4).

Так, в гравийном карьере «Лысая гора», что находится в черте города Сызрани, местные строительные организации в течение десятков лет брали камень для своих нужд. Все было хорошо, и нареканий к качеству материала за все время работы не случалось. Однако в 90-е годы в один прекрасный момент при радиометрическом обследовании местности совершенно случайно выяснилось, что в некоторых точках карьера уровень излучения пород подскакивает до 320 микрорентген в час, что в 25-30 раз выше естественного природного фона.

Обследование помогло установить, что здесь все дело опять же в высокой концентрации изотопов урана и радия в подземных пластах, которые в районе Сызрани подходят очень близко к поверхности земли. Разумеется, работы на опасном участке карьера были немедленно свернуты, а урановую жилу решили засыпать отходами горной добычи. А после того, как здесь поставили щиты со знаком радиационной опасности, мало кто из местных жителей рискует надолго заходить в «урановый» карьер.

Лечение на водах

В связи с приведенными выше фактами в течение 80-х годов Среднее Поволжье было обследовано геологическими партиями на предмет расположения залежей урановых и радиевых руд. Выяснилось, что слои с высоким содержанием этих элементов распространены на огромной территории – примерно от Пензенской области до южных предгорий Урала. В среднем глубина залегания таких пород колеблется от 400 метров до 1 километра от верхнего края земной коры, но в ряде точек, как, например, в упомянутом карьере под Сызранью радиоактивные слои подходят почти к самой поверхности.

Этот факт подтверждается результатами работ поисково-съемочной геологической экспедиции, которая в 1996 году изучала водные источники на границе Самарской и Ульяновской областей. В этих местах на разных глубинах были выявлены запасы подземных минеральных вод в верхнекаменноугольных отложениях с повышенным содержанием в них радона - естественного радиоактивного химического элемента, который также является продуктом распада изотопов урана.

А на территории уже упоминавшегося выше Сызранского района, а именно - близ села Репьевка, также удалось найти в земных недрах еще одну группу целебных вод – не только радоновых, но также сульфидных и йодо-бромных, приуроченных к тем же отложениям. При этом медицинскими исследованиями установлено, что радоновые воды очень действенны против многих недугов – в частности, при лечении хронических заболеваний центральной нервной системы, опорно-двигательного аппарата, периферических нервных стволов и кровеносных сосудов, некоторых болезней сердечной мышцы, клапанного аппарата, заболеваний и нарушений обмена веществ, болезней кожных покровов и так далее. Но при этом специалисты отмечают, что для получения более конкретных данных о радоновых водах Среднего Поволжья необходимы более детальные поисково-оценочные работы, на которые средств пока никто не выделяет.

Ныне геологи-теоретики называют Среднее Поволжье одним из перспективных регионов России в плане добычи урана. Причем урановые рудопроявления ныне известны не только в Сызранском районе. В частности, уже обсуждается в плане детальной геологоразведки группа урановых аномалий в палеозойских породах на реке Большой Кинель. Имеются урановые следы также и на Самарской Луке, и даже в ближайших окрестностях Самары.

Именно с природным радиационным излучением некоторые физики связывают и появление в ряде районов Самарской Луки так называемых «столбов света» - феномена вертикального свечения воздуха, которое на протяжении сотен лет неоднократно отмечалось жителями жигулевских сел. Как описывают это явление очевидцы, «столбы» могут неожиданно появляются в ночное время над горами и как бы висеть на одном месте на протяжении разного времени – от нескольких минут до нескольких часов.

Специалисты считают, что свечение воздуха может быть вызвано его ионизацией, а она, свою очередь, обычно возникает в зоне действия мощного электромагнитного или радиационного излучения. И поскольку новейшие геологические исследования в Среднем Поволжье показывают, что Самарский край входит в зону распространения подземных месторождений урана и радия, то вполне возможно, что в Жигулевских горах есть «окна», через которые эта природная радиация периодически прорывается наружу. Тогда над горным массивом и появляются столбы ионизированного светящегося воздуха.

…Помнится, в советские времена, когда не было нынешней гласности, в народе ходили упорные легенды о том, что всех зеков, приговоренных к расстрелу за тяжкие преступления, вместо камеры смертников отправляют на урановые рудники. Неизвестно, так ли это было на самом деле, но адреса месторождений, где добывалось сырье для ядерного щита страны, были у всех на слуху. В их число входили, в частности, урановые залежи на территории Средней Азии. Однако после распада СССР многие из таких рудников оказались далеко за границей России.

Поэтому не исключено, что при истощении месторождений урана в Забайкалье и на Южном Урале будет признана экономически выгодной разработка подземных залежей этого металла и на территории Среднего Поволжья. И тогда вполне возможно, что урановые рудники появятся в ближайших окрестностях Самары (рис. 5).

Валерий ЕРОФЕЕВ.

Список литературы

Беспалый В.Г. 1994. Состояние геологической среды и основные направления эволюции литосферы под воздействием техногенных факторов. Общие сведения. – В сб. «Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз». Под ред. Г.С. Розенберга и В.Г. Беспалого. Тольятти, ИЭВБ РАН, стр. 33-35.

Беспалый В.Г. 1994. Геологическая среда и человек. Состояние раскрытости геологической среды и ее естественная защищенность. – В сб. «Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз». Под ред. Г.С. Розенберга и В.Г. Беспалого. Тольятти, ИЭВБ РАН, стр. 36-46.

Бортников М.П. 2004. Орографическое значение Жигулевских гор. – В сб. «Краеведческие записки». Выпуск XIII. Самара, изд-во ООО «Глагол», Самарский областной историко-краеведческий музей им. П.В. Алабина, с. 121-125.

Бортников М.П. 2004. Карстовые объекты Самарской области. – В сб. «Краеведческие записки». Выпуск XIII. Самара, изд-во ООО «Глагол», Самарский областной историко-краеведческий музей им. П.В. Алабина, с. 126-130 (Карстовая арка в овраге Шелудяк Жигулевских гор, Малорязанский карстовый мост у села Малая Рязань Ставропольского района, пещера Печерская у села Печерское Сызранского района).

Войлошников В.Д. 1979. Геология. Методы реконструкции прошлого Земли. Учебное пособие для студентов пед. ин-тов по геогр. спец. М., Просвещение, 272 с.

Воротеляк В.Н. 1990. О рационализации природопользования в регионе Самарской Луки в увязке с потребностями народного хозяйства в строительном сырье. – В сб. «Социально-экологические проблемы Самарской Луки». Тезисы докладов второй научно-практической конференции (1-3 октября 1990 г., Куйбышев). Куйбышевск. гос. пед. ин-т им. В.В. Куйбышева, Жигулевский гос. заповедник им. И.И. Спрыгина, Куйбышев, стр. 30.

Горбачев А.М. 1981. Общая геология. Учебник для учащихся средних геологических учебных заведений. М., Высшая школа, 351 с.

Грушевой Г.В., Оношко И.С., Наумов С.С. 1996. Прогнозная оценка ураноносности чехла Русской платформы. - В журн. «Разведка и охрана недр», № 3, март. :11-19.

Гусева Л.В. 2000. Новые поступления в естественнонаучные фонды музея им. П.В. Алабина. - В сб. «Краеведческие записки». Выпуск IX, посвященный 55-летию Великой Победы и 150-летию Самарской губернии. Самара, изд-во ОАО «СамВен», Самарский областной историко-краеведческий музей им. П.В. Алабина, стр. 210-217.

Гусева Л.В. 2001. Геологические объекты края – история изучения. – В сб. «Самарский край в истории России». Материалы юбилейной научной конференции 6-7 февраля 2001 г. Самара, изд-во ЗАО «Файн Дизайн», с.16-20.

Даниленко К. 1996. Сызранский гравий хуже, чем Чернобыль. – Газета «Будни», 24 октября 1996 года.

Емельянов В.К. 1994. Характер техногенного воздействия на геологическую среду и пути борьбы с отрицательными воздействиями. – В сб. «Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз». Под ред. Г.С. Розенберга и В.Г. Беспалого. Тольятти, ИЭВБ РАН, стр. 47-50.

Ерофеев В.В. 1985. Страницы каменной книги. – В сб. «Зеленый шум». Куйбышев, Куйб. кн. изд-во. :29-47.

Ерофеев В.В. 1990. Открытие подземных кладовых. – В сб. «Самарский краевед». Историко-краеведческий сборник. (Сост. А.Н. Завальный). Куйбышев. Кн. изд-во, стр. 311-338.

[Ерофеев В.В.] Гребнев Е. 1996. Урановый рудник под Самарой? – «Самарская газеты», 28 августа 1996 года.

[Ерофеев В.В.] Гребнев Е. 1996. Будем лечиться радоном? – «Самарская газета», 19 декабря 1996 года.

Ерофеев В.В. 1996. Что таится в самарских недрах? – «Самарская газета», 26 декабря 1996 года.

[Ерофеев В.В.] Ветров В.В. 1998. Урановые рудники под Самарой. – Газеты «Алекс-информ», № 2 – 1998, январь.

[Ерофеев В.В.] Игнатов В. 1998. Радиация. Все под ней ходим. – «Самарское обозрение», 18 июня 1998 года.

[Ерофеев В.В.] Ветров В. 1999. Откроют ли в губернии урановые рудники? – «Ведомости Самарской губернии», 3 сентября 1999 года.

[Ерофеев В.В.]Викторов В.В. 2000. Самарский уран – миф или реальность. – В газ. «Самарское обозрение», 3 апреля.

Ерофеев В.В., Чубачкин Е.А. 2007. Самарская губерния – край родной. Т. I. Самара, Самарское книжное изд-во, 416 с., цв. вкл. 16 с.

Ерофеев В.В., Чубачкин Е.А. 2008. Самарская губерния – край родной. Т. II. Самара, изд-во «Книга», - 304 с., цв. вкл. 16 с.

Ерофеев В.В., Захарченко Т.Я., Невский М.Я., Чубачкин Е.А. 2008. По самарским чудесам. Самара, изд-во Самарский дом печати. 168 с., цв. вкл.

Захаров А.С. 1971. Рельеф Куйбышевской области. Куйб. кн. изд-во: 1-86.

Иванов А.М., Поляков К.В. 1960. Геологическое строение Куйбышевской области. Куйбышев. :1-84.

Книга Большому Чертежу. М.-Л., изд-во АН СССР, 1950.

Красных В.В. 1996. Возможности выявления месторождений урана палеодолинного типа на юге Русской платформы. - В журн. «Разведка и охрана недр», № 3, март. :20-23.

Лепехин И.И. 1795. Дневные записки путешествия академика Лепехина. т.1, изд-во Императорской АН.

Машковцев Г.А., Еремеев А.Н., Щеточкин В.Н. 1996. Взгляд в прошлое, настоящее и будущее отечественной урановой геологии. – В журн. «Разведка и охрана недр», № 3, март. :6-10.

Мельченко В.Е. 1992. Ландшафты Самарской Луки. – В сб. «Бюллетень «Самарская Лука» № 1/91. Самара», стр. 45-62.

Мильков Ф.Н. 1953. Среднее Поволжье. Физико-географическое описание. Изд-ва АН СССР. 263 с.

Минерально-производственный комплекс неметаллических полезных ископаемых Самарской области. Под ред. Н.Н. Ведерникова, А.Л. Карева. Изд-во Казан. ун-та. 1996. :1-188.

Музафаров В.Г. 1979. Основы геологии. Пособие для учащихся. М., Просвещение, 160 с.

Мурчисон Г.И., Вернейль Э., Кейзерлинг А.1849. Геологическое описание Европейской России и хребта Уральского. СПб. Тип. И. Глазунова. ч.1. 380 с.

Наумов С.С. 1996. Переоценка состояния минерально-сырьевой базы урана России после распада СССР и направления геологоразведочных работ на ближайший период. – В журн. «Разведка и охрана недр», № 3, март. :3-6.

Небритов Н.Л., Сидоров А.А., Гончаров Н.Н. 2004. Мраморный оникс. – В сб. «Краеведческие записки». Выпуск XIII. Самара, изд-во ООО «Глагол», Самарский областной историко-краеведческий музей им. П.В. Алабина, с. 177-179.

Нечаев А.Н., Замятин Н.Н. 1913. Геологическое исследование северной части Самарской губернии (области реки Сока и Самарской Луки) – Тр. Геол. ком-та, нов. серия, вып.84. СПб.

Обедиентова Г.В. 1953. Происхождение Жигулевской возвышенности и развитие ее рельефа. – Мат-лы по геоморфологии и палеогеографии СССР. М., изд-во АН СССР: 1-247.

Обедиентова Г.В. 1991. О геологических эталонах и стратотипах Самарской Луки. – В сб. «Бюллетень «Самарская Лука» № 2/91. Самара», стр. 30-39.

Павлов А.П. 1887. Самарская Лука и Жигули. – Тр. геол. ком-та, т.2. вып.5. СПб. стр. 33.

Паллас П.С. 1773. Путешествие по разным провинциям Российской империи, ч.1. СПб.

Памятники природы Куйбышевской области. / Составители В.И. Матвеев и М.С. Горелов. Куйбышев. Куйб. кн. изд-во. 1986. 160 с.

Пермяков Е.Н. 1935. Послетретичные отложения и новейшая геологическая история западной части Самарской Луки. – Труды комиссии по изучению четвертичного периода. М., :61-90.

Природа Куйбышевской области. Куйбышевоблгосиздат, 1951, 405 с.

Природа Куйбышевской области. Куйб. кн. изд-во, 1990, 464 с.

Разумова М.М. 1977. Грунтовые воды черноземной зоны Куйбышевского Заволжья в связи с вопросами орошения. – В сб. «Вопросы лесной биогеоценологии, экологии и охраны природы в степной зоне». Межвузовский сборник. Выпуск 2. Куйбышевский госуниверситет. (Ред. коллегия: Н.И. Ларина, Н.М. Матвеев, Д.П. Мозговой, В.И. Рощупкин, В.Г. Терентьев). Куйбышев. Изд-во «Волжская коммуна», стр. 69-74.

Соколов Н.И. 1937. К вопросу о тектонике Самарской Луки. – Бюллетень Московского общ-ва испытателей природы, т.15 (3), :275-293.

Тезикова Т.В. 1975. Самарская Лука. Краткая физико-географическая характеристика восточной части. - В сб. «Краеведческие записки». Выпуск III. Куйбышев, Куйбышевское книжное изд-во, с. 16-38.

Учайкина И.Р., Александрова Т.А. 1987. География Куйбышевской области. Куйбышев, Куйб. кн. изд-во. 112 с.

Фирсенкова В.М. 1994. Современные рельефообразующие процессы. – В сб. «Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз». Под ред. Г.С. Розенберга и В.Г. Беспалого. Тольятти, ИЭВБ РАН, стр. 51-55.

Широкшин, Гурьев. 1830. Геологическое обозрение правого берега р. Волги от г. Самары до пределов Саратовской губ. - Горн. журнал, т.1. стр. 297-298.

Широкшин, Гурьев. 1831. Геогностическое обозрение правого берега р. Волги от г. Самары до р. Свияги. – Горн. журнал, т.3, стр. 17.

В настоящее время ядерная энергия используется в достаточно крупных масштабах. Если в прошлом веке радиоактивные материалы применялись в основном для производства ядерного оружия, обладающего наибольшей разрушительной силой, то в наше время ситуация изменилась. Ядерная энергия на атомных электростанциях преобразуется в электрическую и используется во вполне мирных целях. Также создаются атомные двигатели, которые используются, например, в подводных лодках.

Основным радиоактивным материалом, использующимся для производства ядерной энергии, является уран . Этот химический элемент относится к с семейству актиноидов. Уран открыл в 1789 году немецкий химик Мартин Генрих Клапрот при исследовании настуран, который сейчас также называют «урановой смолкой». Новый химический элемент был назван в честь недавно открытой планеты солнечной системы. Радиоактивные свойства урана были открыты лишь в конце XIX века.

Уран содержится в осадочной оболочке и в гранитном слое. Это довольно редкий химический элемент: его содержание в земной коре 0,002%. Кроме того, в незначительных количествах уран содержится в морской воде (10 ?9 г/л). Благодаря своей химической активности уран содержится только в соединениях и в свободном виде на Земле не встречается.

Урановыми рудами называются природные минеральные образования, содержащие уран или его соединения в количествах, при которых возможно и экономически целесообразно его использование.Урановые руды также служат сырьем для получения других радиоактивных элементов, таких как радий и полоний.

В наше время известно около 100 различных урановых минералов, 12 из которых активно используются в промышленности для получения радиоактивных материалов. Наиважнейшими минералами являются окислы урана (уранит и его разновидности – настуран и урановая чернь), его силикаты (коффинит), титаниты (давидит и браннерит), а также водные фосфаты и урановые слюдки.

Урановые руды классифицируют по различным признакам. В частности, их различают по условиям образования. Одним из видов являются, так называемые, эндогенные руды, которые отложились под воздействием высоких температур и из пегматитовых расплавов и водных растворов. Эндогенные руды характерны для складчатых областей и активизированных платформ. Экзогенные руды формируются в близкоповерхностных условиях и даже на поверхности Земли в процессе накопления (сингенетические руды) или в результате (эпигенетические руды). Возникают преимущественно на поверхности молодых платформ. Метаморфогенные руды, возникшие при перераспределения первично рассеянного урана в процессе метаморфизма осадочных толщ. Метаморфогенные руды характерны для древних платформ.

Кроме того, урановые руды подразделяют на природные типы и технологические сорта. По характеру урановой минерализации различают: первичные урановые руды – (содержание U 4 + не менее 75% от общего количества), окисленные урановые руды (содержат в основном U 6 +) и смешанные урановые руды, в которых U 4 + и U 6 + находятся примерно в равных соотношениях. От степени окисления урана зависит технология их обработки. По степени неравномерности содержания U в кусковой фракции горной («контрастности») выделяют весьма контрастные, контрастные, слабо контрастные и неконтрастные урановые руды. Этот параметр определяет возможность и целесообразность обогащения урановых руд.

По размерам агрегатов и зёрен урановых минералов выделяются: крупнозернистые (свыше 25 мм в поперечнике), среднезернистые (3–25 мм), мелкозернистые (0,1–3 мм), тонкозернистые (0,015–0,1 мм) и дисперсные (менее 0,015 мм) урановые руды. Размеры зёрен урановых минералов также определяют возможность обогащения руд. По содержанию полезных примесей урановые руды бывают: урановые, уран-молибденовые, уран-ванадиевые, уран- -кобальт-висмут-серебряные и другие.

По химическому составу примесей урановые руды разделяют на: силикатные (состоят в основном из силикатных минералов), карбонатные (более 10–15% карбонатных минералов), железоокисные (железо-урановые руды), сульфидные (более 8–10% сульфидных минералов) и каустобиолитовые, состоящие в основном из органического вещества.

Химический состав руд часто определяет способ их переработки. Из силикатных руд уран выделяется кислотами, из карбонатных – содовыми растворами. Железо-окисные руды подвергаются доменной плавке. Каустобиолитовые урановые руды иногда обогащаются путём сжигания.

Как уже говорилось выше, содержание урана в земной коре достаточно невелико. В России имеется несколько месторождений урановых руд:

Жерловое и Аргунское месторождения. Располагаются в Краснокаменском районе Читинской области. Запасы Жерлового месторождения составляют 4137 тысяч тонн руды, в которых содержится всего лишь 3485 тонн урана (среднее содержание 0,082%), а также 4137 тонн молибдена (содержание 0,227%). Запасы урана на Аргунском месторождении по категории С1 составляют 13025 тысяч тонн руды, 27957 тонн урана (среднее содержание 0,215%) и 3598 тонн молибдена (при среднем содержании 0,048%). Запасы по категории С2 составляют: 7990 тысяч тонн руды, 9481 тонн урана (при среднем содержании 0,12%) и 3191 тонн молибдена (среднее содержание 0,0489%). Здесь добывается примерно 93% всего российского урана.

5 урановых месторождений (Источное, Количканское, Дыбрынское, Намарусское, Кореткондинское ) расположены на территории Республики Бурятия. Суммарные разведанные запасы месторождений составляют 17,7 тысяч тонн урана, прогнозные ресурсы оцениваются еще в 12,2 тысяч тонн.

Хиагдинского урановое месторождение. Добыча ведется методом скважинного подземного выщелачивания. Разведанные запасы этого месторождения по категории C1+C2 оценены в 11,3 тысяч тонн. Месторождение расположено на территории республики Бурятия.

Радиоактивные материалы применяются не только для создания ядерного оружия и топлива. Так, например, уран в небольших количествах добавляют в стекло, для придания ему цвета. Уран входит в состав различных металлических сплавов, применяется в фотографии и других сферах.

Особенностью разработки урановых месторождений является возможность применения для них как обычных горных способов добычи (открытый и подземный), так и способов подземного (скважинное, блочное) и кучного выщелачивания. Распространённость в мире различных способов добычи урана: подземный 37%, открытый 24%, попутная добыча 18%, скважинное подземное выщелачивание 12%, неопределён 7%.

При добыче и производстве урана предпринимаются различные меры предосторожности для защиты здоровья персонала:

  • - Тщательно контролируется уровень запылённости, чтобы минимизировать попадание в организм у- или а-излучающих веществ. Пыль является главным источником радиоактивного облучения. Она обычно даёт вклад в 4 мЗв/год в ежегодную дозу, получаемую персоналом.
  • - Ограничивается внешнее радиоактивное облучение персонала в шахтах, на заводах и местах размещения отходов. На практике уровень внешнего облучения от руды и отходов обычно настолько низок, что он практически не влияет на увеличение допустимой ежегодной дозы.
  • - Естественная вентиляция открытых месторождений уменьшает уровень экспозиции от радона и его дочерних изотопов. Уровень облучения от радона не превышает 1% от уровня, допустимого для непрерывного облучения персонала. Подземные рудники оборудуются системами вентиляции для достижения того же уровня. На Австралийских и Канадских подземных рудниках средняя доза облучения составляет ~з мЗв/год.
  • - Существуют строгие гигиенические нормы на работу персонала с концентратом оксида урана, поскольку он химически токсичен, подобно оксиду свинца. На практике предпринимаются предосторожности, защищающие органы дыхания от попадания токсинов, аналогичные тем, которые используются при работах на свинцовых плавильных печах.

Остановимся на основных методах добычи уранового сырья несколько подробнее.

Шахтный способ добычи урана - один из основных способов производства урана. Организация работ аналогична методам горнодобывающей промышленности других металлов, но есть и отличия. Урановые руды залегают чаще всего в виде узких пластов, что приводит к образованию рудника в виде разветвлённых штреков. Так как разработка урановой руды ведётся на одном горизонте с образованием штреков и очистных блоков, расположенных вблизи от основной откаточной выработки, то образование пыли в значительной мере локализовано. Отсутствие циркуляции воздуха от одного блока к другому не вызывает их взаимного загрязнения, а образование пыли в урановых рудниках не велико.

При эксплуатации подземных урановых рудников шахтные воды рудника постоянно откачиваются и направляются на гидрометаллургический завод в систему замкнутого технологического водооборота. Мощная вентиляция не позволяет концентрироваться радону в воздухе. Если после окончания рабочей смены вентиляция выключается, то атмосферные концентрации радона и его дочерних продуктов резко возрастают, и поэтому перед началом следующей смены необходимо снижать эти концентрации до предельно допустимых

Основная опасность для шахтёров урановых рудников исходит от вдыхания воздуха, содержащего радон, выделившийся из руды. В урановых рудах, кроме урана, содержатся все другие члены радиоактивного ряда, в котором он является материнским нуклидом. Наибольшую опасность для здоровья горняков представляют следующие элементы этого семейства: 222 Rn, 21t *Pb, 211 Bi и 21 «Ро. Содержание радона в атмосфере рудника определяется скоростью эманирования, скоростью вентиляции и периодом полураспада радона. Непосредственные дочерние продукты распада радона имеют малый период полураспада и быстро накапливаются в атмосфере, даже если радон поступает в шахту без дочерних продуктов.

Ввиду того, что относительная вредность дочерних продуктов радона больше, чем вредность самого радона, контроль за радиоактивным загрязнением воздуха в урановых рудниках может осуществляться по продуктам его распада. В качестве допустимого рабочего уровня содержания дочерних продуктов распада радона в рудничной атмосфере предлагается величина «скрытой энергии», равная 1,з*ю5 МэВ/л воздуха.

Популярным способом добычи урана являются открытые карьеры (некоторые из них глубиной до 500 м). Считается, что радиационная опасность таких карьеров для шахтёров значительно меньше, чем подземных шахт. Однако, для окружающей среды открытая добыча урана может представлять серьёзную опасность из-за пылеуноса. Изменения ландшафтов, нарушение растительного покрова, неблагоприятные воздействия на местную фауну - неизбежные последствия открытых разработок. Трудной задачей является засыпка карьера отработанной породой и рекультивация после окончания горнодобывающих работ.

Существуют правила и законы, определяющие меры по охране окружающей среды, оговаривают такие требования, как предварительные

оценки воздействия на окружающую среду; постепенное проведение программы восстановления, включая восстановление ландшафтов и лесных массивов, посадка эндогенной флоры, восстановление эндогенной дикой природы; а также проверки соответствия состояния окружающей среды существующим нормам.

Рис. 4. Добыча урана методом подземного выщелачивания.

Добыча растворением

(выщелачивание на месте залегания) включает в себя введение щёлочной или кислой жидкости (например, серной кислоты) через скважины в залежи урановой руды, и выкачивание обратно. Этот способ не требует удаления руды с места добычи, но может использоваться только там, где месторождения урана расположены в водоносном слое в водопроницаемой породе и не слишком глубоко (-200 м).

Преимущества этой технологии - уменьшенный риск несчастных случаев и облучения для персонала, низкая стоимость, не требуется много места для складирования отходов. Главные недостатки - риск отклонения выщелачивающих жидкостей от месторождения урана и последующего загрязнения грунтовой воды, и невозможность восстановления естественных условий в зоне выщелачивания после окончания операций. Возникшая загрязненная смесь или перемещается в водохранилища, или отправляется в глубокие ликвидационные колодцы.

Выщелачивание - извлечение одного или нескольких компонентов из руд, концентратов, отходов производства водным раствором, содержащим щелочь, кислоту или другой реагент, а также с использованием определенных видов бактерий; частный случай экстрагирования из твёрдой фазы. Обычно выщелачивание сопровождается химической реакцией, в результате которой извлекаемый компонент переходит из формы, не растворимой в воде, в растворимую.

Подземное выщелачивание - выщелачивание на месте залегания урановых руд. Оно включает впрыскивание серной кислоты в массу руды и исключает проблему хранения хвостов, но при неблагоприятных условиях может вызвать загрязнение подземных вод.

Выщелачивание основано на способности извлекаемого вещества растворяться лучше, чем остальные. Растворители - раствор аммиака, кислот, щелочей, хлоридов металлов или хлора, сульфатов и т.п. Выщелачивание может сопровождаться окислением извлекаемого материала с целью перевода труднорастворимых соединений в легкорастворимые (окислительное выщелачивание). В качестве окислителя применяют газы (воздух, кислород), жидкие и твёрдые неорганические вещества (HN0 3 , Мп0 2 , КМп0 4 и др.), бактерии (бактериальное выщелачивание).

Скважинное подземное выщелачивание применяется при отработке пластовых месторождений. Условиями его применимости являются высокая проницаемость и обводнённость рудовмещающей среды. При использовании этого способа месторождение разделяется на полигоны, последовательно разбуриваемые системами закачных и откачных скважин, причём на одну закачную приходится две-три или более откачных. Время выщелачивания урана из пород на каждом полигоне составляет 1^-3 года. В зависимости от состава используемых рабочих растворов выделяют кислотную схему выщелачивания урана (растворы серной кислоты) и карбонатную схему (растворы карбонатов-бикарбонатов натрия и аммония).

Подземное выщелачивание состоит в подаче выщелачивающего раствора под землю непосредственно в рудное тело или в слой специально подготовленной руды и выкачивании раствора, просочившегося через слой руды, на поверхность. Известны два основных варианта подземного выщелачивания - скважинный (бесшахтный) и шахтный (блочный). В подземных рудниках используются старые или специально созданные шахты, подготовленные подземные камеры с обрушенной рудой, а для сбора продукционного раствора - штольни или штреки.

Подземное выщелачивание, применяемое обычно при глубине залегания рудного тела не более боо м, позволяет вовлечь в горнорудную промышленность бедные урановые руды, резко сократить объёмы капитальных вложений и сроки строительства предприятий, повысить в несколько раз производительность труда, значительно уменьшить вредное воздействие на природу (не нарушать ландшафт, резко снизить количества твёрдых отходов и вредных веществ, выносимых на поверхность земли, сравнительно просто восстанавливать отработанные участки).

Подземное скважинное выщелачивание является способом разработки рудных месторождений без поднятия руды на поверхность путём избирательного перевода ионов природного урана в продуктивный раствор непосредственно в недрах. Данный метод осуществляется бурением скважин через урановорудные тела, подачей раствора в урановорудные тела, подъёма урансодержащих растворов на поверхность и извлечением из них урана на сорбционных ионообменных установках, добавлением кислоты в маточные растворы и закачкой их снова в недра. При скважинном выщелачивании не происходит изменения геологического состояния недр, так как не производится выемка горнорудной массы.

В процессе скважинного выщелачивания в подвижное состояние в недрах переходит и выводится на поверхность менее 5% радиоактивности, по сравнению со 100% при традиционных способах добычи урана. Отпадает необходимость строительства хвостохранилищ для хранения отходов с высоким уровнем радиации. Природная гидрогеохимическая среда на урановых месторождениях обычно способна к самовосстановлению от техногенного воздействия. За счёт постепенного восстановления естественных окислительно-восстановительных условий происходит медленный, но необратимый процесс рекультивации подземных вод рудовмещающих водоносных горизонтов. Существуют методы значительной интенсификации этого процесса, ускоряющий рекультивацию в десятки раз.

Тем не менее, метод скважинного выщелачивания является достаточно опасным с экологической точки зрения способом добычи. Выщелачивающий уран-содержащий раствор может вытечь из рудного тела зоны через разломы в горной породе или разрывы в гидроизолирующих слоях с последующим распространением по водоносному слою. Это может привести к загрязнению грунтовой воды на больших расстояниях от рудника. Помимо урановых выщелачивающие растворы растворяют и другие минералы, в результате чего подвижным становится не только уран, но и элементы: радий, мышьяк, ванадий, молибден, кадмий, никель, свинец и др., причём они концентрируются в тысячу раз. Минералы осаждаются из раствора в процессе подземного выщелачивания, образуя кальцит, гипс и другие минералы. Возникшие осадки могут уменьшить или даже полностью блокировать поток раствора через урансодержащие области, приводя к непредсказуемым результатам или преждевременному закрытию рудника.

Скважинное выщелачивание производит большие количества сточных вод и растворов, от которых нужно избавиться экологически приемлемым способом. К ним относятся промывные воды и жидкие отходы от урановой обогатительной фабрики. Эти жидкости смешивают и повторно закачивают в ту же самую грунтовую воду, что участвовала в добыче урана, или закачивают в глубокий водоносный слой далеко от других пользователей грунтовых вод. В этих жидких отходах находятся высокие концентрации радионуклидов и тяжёлых металлов, и область их распространения нуждается в восстановлении после закрытия рудника.

Кучное выщелачивание - процесс получения полезных компонентов растворением подготовленного (раздробленных бедных руд или хвостов обогатительной фабрики) и уложенного в специальный штабель минерального сырья, с последующим их выделением (осаждением) из циркулирующих растворов.

Кучное выщелачивание применяется для переработки руд, содержащих легкорастворимые полезные компоненты; такие руды должны быть относительно пористыми и недорогими. Иногда кучное выщелачивание используется для переработки отвалов, возникших в результате процессов предшествующей добычи. Для загрузки руды подготавливается слабо наклонная поверхность, непроницаемая для выщелачивающих растворов. Вдоль и поперек этой поверхности создаются водосборные углубления для дренажа. После загрузки руда заливается количеством выщелачивающего раствора, достаточным для того, чтобы пропитать всю её толщу. Раствор проникает между частицами руды и производит растворение полезных компонентов. Через некоторый период времени материал высушивают и извлекают корку, образованную растворившимися ценными составляющими, а обработанную рыхлую породу смывают в дренажную систему.

Выщелачивание путём просачивания используется при переработке руд, которые при дроблении измельчаются плохо и не содержат природного шлама или глины. Это довольно медленный процесс. Выщелачивание при просачивании осуществляется в баках, хорошо приспособленных для загру"зки и разгрузки. Дно бака должно быть эффективным фильтром, позволяющим производить через него закачку и откачку раствора. Баки загружаются раздробленной рудой определенной фракции крупности. Затем выщелачивающий раствор закачивается в бак и впитывается в руду. По истечении необходимого времени выдержки раствор с выщелоченными компонентами откачивается, а руда промывается для удаления остатков выщелачивающего раствора.

В процессе выщелачивания возможны выбросы пыли, радона и выщелачивающей жидкости. После завершения процесса выщелачивания, в особенности если руда содержит сульфид железа, то после её доступа к воде и воздуху может начаться непрерывное бактериальное производство кислоты в отвалах, что ведёт к самопроизвольному выщелачиванию урана в течение многих столетий с загрязнением грунтовых вод.