Как добывают уран в Казахстане: технологии, экология, перспективы отрасли
kazatomprom.kz
Радиоактивный уран при распаде выделяет огромное количество тепла и применяется в качестве основного источника топлива для ядерной энергетики. На планете выявлено небольшое количество месторождений этого редкого металла и первое место в мире (45%) по его добыче занимает Казахстан. Успех объясняется большими запасами природного сырья и геологическими особенностями страны. В горнодобывающей промышленности добыча урана является ведущей и приоритетной отраслью.
Конечный продукт производства урана – топливные таблетки для ядерных реакторов. Одна такая таблетка весом 4,5 г по выделению тепловой энергии приравнивается к сжиганию 550 кг высококачественного угля, 880 кг дров или 0,5 т нефти. Для производства 1 МВт энергии требуется всего 1 г урановых таблеток.
Технологии добычи урана
В чистом виде элемент не встречается, находится в структуре минералов и добывается тремя способами:
- Когда урановая руда залегает на поверхностных слоях земной коры, используется наиболее дешевый и примитивный карьерный метод. Из вырытого бульдозером котлована руда транспортируется грузовиками на перерабатывающие комплексы.
- Шахтный способ применяется при глубоком залегании ураносодержащих пород. Вертикальная шахта достигает глубины 2 км. Шахтеры спускаются под землю, добывают руду механическим способом и поднимают ее наверх на грузовых лифтах. Ее измельчают и очищают от примесей, отправляют на дальнейшую переработку.
- Подземное скважинное выщелачивание – современный и самый безопасный вариант. Добыча первыми двумя способами негативно влияет на здоровье рабочих из-за излучения руд и воздействия паров радиоактивного газа, поэтому в последнее время на месторождениях республики уран добывают именно последним методом.
Бурение скважин на геотехнологическом полигоне месторождения осуществляется по особой схеме. По кругу бурят несколько скважин, через которые закачивается серная кислота в качестве реагента. В центре этой площадки пробуривают еще одну скважину для извлечения раствора с насыщенными солями урана. Жидкость пропускается сквозь пескоструйные колонны, где соли металла остаются на специальной смоле, которая служит основой для изготовления желтого кека и далее для получения закиси-окиси урана.
Технические аспекты и инновации в процессе добычи
Раствор H2SO4 уходит под землю под большим давлением, что обеспечивает его циркуляцию. На глубине 600-700 м кислота, вступая в реакцию с горной рудой, растворяет уран, и через откачную скважину обогащенный раствор, образованный в результате химических реакций, поднимается на поверхность и попадает в цех продуктивных растворов, где проходят следующие этапы производства:
- процесс сорбции смол, на которых оседают соли урана и происходит обмен своих ионов на ионы металла;
- после извлечения урана отработанная жидкость вновь возвращается на полигон, после добавления определенного объема кислоты вновь используется для проведения следующего цикла;
- уран, поглощенный сорбентом, при взаимодействии со специальными растворами становится концентрированным желтым кеком с содержанием урана 70 г/л, его пакуют в контейнеры и реализуют заказчикам;
- в дальнейшем концентрат осаждают, фильтруют и прокаливают;
- диоксид урана – полученный порошок черного цвета, содержит 84% чистого металла, его уплотняют и спекают, получают урановые таблетки для ядерного топлива.
В системе добычи по данной технологии соблюдается четкий баланс, а герметичность исключает потери драгоценного сырья. Такой метод не только сводит к минимуму влияние на окружающую среду, но и снижает себестоимость добычи и конечной продукции в 2-2,5 раза благодаря отсутствию необходимости строить капитальные сооружения. Метод позволяет извлечь до 90% сырья, применять автоматизацию в процессе добычи и переработки, бережно воздействовать на окружающую среду.
Текущее состояние урановой промышленности в стране
На сегодняшний день в РК действует 145 и выявлено еще 200 месторождений, находящихся в разработке. Запасы радиоактивного металла в республике составляют более 1700000 т и при населении 17145000 жителей на каждого человека приходится почти по 100 кг природного сырья. Ежегодно в стране добывается более 20 тысяч тонн урана, что обеспечивает 40% всего мирового экспорта, это лидерство на рынке республика держит 13 лет. Ежемесячно рабочий процесс обеспечивают 423 добываемых скважины.
По долгосрочным и краткосрочным контрактам Казахстан экспортирует уран в Китай, Северную Америку, Южную и Восточную Азию, многие европейские страны, но основным потребителем является Россия. За 2022 г. было произведено 21,5 тысячи тонн природного урана и почти весь объем был направлен на экспорт, т. к. в республике не производится ядерное оружие, АЭС находятся в процессе строительства. Общая выручка за прошлый год составила 1,31 трлн тенге. Средняя цена реализации металла составила 47,04 доллара за фунт при себестоимости 12,18 долларов.
В 2024 г. объем производства урана планируется довести до 25 тысяч тонн, хотя в стране пока нет внутреннего рынка сбыта этого ценного металла. Экспорт закиси-окиси урана и тепловыделяющих сборок (собранных в пучок металлических труб, заполненных урановыми таблетками) приносят государству немалый доход. Запас ресурсов в 906800 тонн является надежной «подушкой безопасности» и обеспечит функционирование урановой отрасли еще на несколько десятилетий.
Крупные компании и месторождения
Основная работа по добыче и переработке урана проводится национальной атомной компанией республики АО «НАК Казатомпром», объединяющей 14 горнорудных предприятий, 15 дочерних организаций и 26 месторождений по всей стране. Большинство своих проектов компания реализует совместно с иностранными инвесторами, в частности, с российской компанией «Росатом», специалисты которой с казахстанскими коллегами разрабатывают и применяют инновационные технологии.
К другим крупным совместным компаниям по производству урана относятся:
- «КАТКО» с французской Orano;
- «Байкен-U» с Energy из Японии;
- «Инкай» с канадской Cameco.
Зарубежные компании имеют право на добычу только в составе совместных предприятий.
Завод по производству серной кислоты для выщелачивания руды располагается в Жанакорганском районе и ежегодно производит до 500 тысяч тонн химического соединения.
Месторождения урановой руды – Инкай, Буденовское, Мынкудук, Моинкум, Жалпак и Заречное располагаются в Южно-Казахстанской области. В Северо-Казахстанском регионе находятся Камышовое, Семизбай, Викторовское и Грачевское, а в Кызылординской области – Северный, Харасан, Ирколь, Южный Карамурын.
Месторождение, а с 2005 г. ТОО «Каратау», имеет право на добычу и реализацию урана до 2040 г. А бесспорный лидер отрасли в РК «Казатомпром» заключил множество контрактов на использование недр сроком на 25 лет, и до 2030 г. компания намерена продолжать масштабные геологоразведочные работы.
Экологические аспекты добычи урана
Интерес к урану растет с каждым годом. Человечество стремится к сокращению выбросов углекислого газа в атмосферу, даже свести их к нулю, в чем важную роль будет играть атомная энергетика.
При использовании технологии подземного скважинного выщелачивания грунт на участках почти не нарушается, не образуются отвалы, отходы и пустые породы. Водоносный горизонт после завершения добычи быстро восстанавливается до первоначального состояния. Это экономичный, экологичный и безопасный процесс, осуществляемый под землей, скрыт от посторонних глаз. Сотрудники специальных служб постоянно измеряют дозиметром уровень радиации на рудниках, которая не превышает допустимые нормы и составляет от 0,08 до 0,18 мкЗв/час, то есть не выше, чем в крупном мегаполисе, «напичканном» электронными гаджетами.
Заключение
За счет больших природных запасов, многочисленных инвестиций и большого спроса на топливо для атомной энергетики Казахстан сохранит свой статус мирового лидера по добыче и производству урана. Редкий металл в качестве источника ядерной энергии пользуется спросом на всех континентах и находит все большее применение. Современный способ добычи не оказывает негативного влияния на здоровье людей и природу, является не особо сложным, но экономически выгодным и экологичным. «Черный смоляной камень», как называли уран в прошлом веке, сейчас является стратегически важным металлом, на котором работает атомная энергетика.
«КАТКО» становится одной из крупнейших в мире компаний по добыче урана методом подземного скважинного выщелачивания.
ТОО «СП «Инкай» осуществляет добычу урана методом подземного скважинного выщелачивания на месторождении «Инкай» в Туркестанской области.
Товарищество с ограниченной ответственностью «Казатомпром – Сорбент» создано и действует в целях повышения эффективности использования ионообменных смол, используемых при добыче и переработке урана, уранодобывающими компаниями.
Основным видом деятельности является добыча и переработка урансодержащих руд.
