Производство уранового топлива. Обогащение урана

Немецкий химик
Мартин Генрих Клапрот

Добыча урановой руды
Способы добычи урановой руды:
подземная (шахтная добыча);
открытая (карьерная) добыча;
подземное выщелачивание;
добыча из морской воды
На первом месте по добыче урановой руды – Казахстан (19500 т/год), Россия лишь на 6-ом месте – (2900 т/год).
Содержание урана в рудах месторождений, находящихся в
странах СНГ – 0,05-1%.
На территории России имеются два района, где разрабатываются
урановые месторождения:
Стрельцовский (Читинская область);
Ставропольский
Карьерный способ добычи урановой руды
Необработанная урановая руда

Гидрометаллургические процессы
Цех измельчения руды
Закись-окись урана

Методы механического обогащения руд
Радиометрическое обогащение основано на использовании специфического свойства урановых руд – радиоактивности.
Радиометрический сепаратор:
1 - ленточный конвейер; 2-датчик радиометра; 3-разделяющий шиберный механизм;
4 - электромагнит, поворачивающий шибер;
5-экрап; 6-радиометр.

Методы механического обогащения руд
Гидравлическая отсадочная машина:
1 - резервуар (камера); 2 - перегородка;
3 - решето; 4 - шток с поршнем.

Методы механического обогащения руд
Флотационное обогащение основано на различии смачиваемости минеральных частиц измельченной руды.
В практике флотации используются следующие типы флотореагентов:
Вспениватели, создающие устойчивую пену.
Коллекторы (собиратели) – вещества, создающие несмачиваемость минерала, они способствуют созданию на поверхности флотируемых минералов гидрофобных пленок.
Депрессоры – вещества, подавляющие флотируемость отдельных минералов, они покрывают поверхность минерала гидрофильной пленкой и препятствуют взаимодействию коллектора с минералом.
Активаторы – вещества, подготавливающие поверхность минерала к взаимодействию с коллектором.
Регуляторы среды – вещества, с помощью которых устанавливают оптимальное значение рН среды: это могут быть сода, известь, щелочи, серная, соляная и другие кислоты.

Выщелачивание урана
Перколяционный способ выщелачивания урана
Продуктом выщелачивания урана из руды является раствор или пульпа с более некоторой концентрацией урана.

Селективное извлечение урановых соединений из растворов или пульп
Осветление растворов:
отстаиванием в больших резервуарах;
фильтрацией отстоенного раствора через слой песка, силикагеля, активированного угля
Сорбция на органических ионообменных смолах
СОРБЦИЯ – поглощение твердым телом или жидкостью какого-либо вещества из окружающей среды.
На поверхности сферических гранул смолы сорбируются преимущественно урановые соединения.
ДЕСОРБЦИЯ – удаление из жидкостей и твердых тел веществ, поглощенных при сорбции.
Процесс смывания урана с поверхности смолы называется десорбцией. В качестве промывочной жидкости используют нейтральные или щелочные содовые растворы.
Сорбционный каскад

Селективное извлечение урановых соединений из растворов или пульп

Подземное выщелачивание урана
Подземное выщелачивание предполагает:
бурение системы закачных и откачных скважин в рудные тела урановых месторождений
закачивание в пласты урановых руд жидких реагентов ля растворения урановых соединений
откачивание полученных растворов через откачные скважины после определенной выдержки
переработка урановых растворов (сорбция-десорбция, экстракция-реэкстракция, химическое осаждение)

Аффинаж и получение из концентратов ядерно-чистого урана
Гексафторид урана в твердой фазе

Разделение изотопов
Метод газовой диффузии
Схема противоточного каскада

Разделение изотопов
Центрифугирование