Ещё 60 лет назад месторождения урана с высокой обводнённостью и рыхлыми неустойчивыми породами считались нерентабельными и слишком сложными для разработки. Однако в 1967 году ситуация кардинально изменилась: советские учёные разработали эффективный и безопасный метод добычи радиоактивного металла. Впоследствии отечественные специалисты усовершенствовали технологию и адаптировали её для уникальных условий, в которых ни одна другая страна мира уран не добывает.
Принцип метода
Разработанный в СССР способ получил название подземного выщелачивания. Его ключевое отличие от традиционных методов (карьеры и глубокие шахты) - отсутствие масштабных земляных работ. Технология включает следующие этапы:
- Бурение скважин в рудоносный пласт.
- Закачка выщелачивающего раствора через скважины. В качестве реагента используется слабый раствор серной кислоты с концентрацией 1,5–2% (или 15–20 г на 1 л воды).
- Растворение урана под землёй: серная кислота взаимодействует с рудой, переводя уран в растворимую форму.
- Откачка обогащённого раствора на поверхность для дальнейшей переработки.
Преимущества технологии
Метод подземного выщелачивания имеет ряд существенных плюсов по сравнению с традиционными способами добычи:
- Отсутствие отвалов пустой породы на поверхности - минимизируется воздействие на ландшафт.
- Локализация опасных элементов - радиоактивные вещества (радий, стронций, цезий и др.) остаются в недрах земли.
- Замкнутая система циркуляции воды и растворов - снижается риск загрязнения окружающей среды.
- Экономическая эффективность - не требуются масштабные горные работы, что сокращает затраты и сроки разработки месторождений.
Переработка на поверхности
После подъёма раствора на поверхность уран извлекают в несколько этапов:
- Пропускание через смолу - жидкость с растворённым ураном фильтруется через специальные ионообменные смолы, которые поглощают металл.
- Концентрация - уран «снимают» со смолы и концентрируют в меньшем объёме жидкости.
- Извлечение порошка - из концентрированного раствора получают конечный продукт: порошок жёлтого цвета, по консистенции напоминающий пластилин.
- Фасовка и отправка - готовый уран упаковывают и направляют на специализированные предприятия для дальнейшей переработки.
В Баунтовском эвенкийском районе Бурятии, что в семи часах езды от Улан‑Удэ, ведётся добыча урана методом подземного выщелачивания. В этом районе находится Хиагдинское рудное поле - комплекс из восьми урановых месторождений:
- Хиагдинское,
- Источное,
- Вершинное,
- Тетрахское,
- Дыбрынское,
- Намаруское,
- Кореткондинское,
- Количканское.
Местность отличается крайне суровым климатом, сопоставимым с условиями Крайнего Севера. Зимой температура здесь может опускаться ниже −50 ∘C, а из‑за продолжительных холодов на территории сформировалась вечная мерзлота, она проникает в землю на глубину до 90 м.
Из‑за сложных природных условий разработка Хиагдинского рудного поля была приостановлена примерно на 10 лет после его детальной разведки. В итоге это месторождение стало уникальным: оно единственное в мире, где уран добывают методом подземного выщелачивания в условиях многолетней мерзлоты. Добыча стартовала в 1997 году и продолжается до сих пор - благодаря ряду технологических решений, адаптирующих метод к криолитозоне.
Как инженеры преодолевают трудности мерзлоты:
- Бурят скважины на повышенной скорости - это нужно, чтобы раствор не успел замёрзнуть, а оборудование не покрылось льдом при прохождении через мёрзлый слой к рудоносным горизонтам (они залегают на глубине около 130 м).
- Сразу укрепляют стенки скважин трубами - это защищает ствол от давления мёрзлых пород и предотвращает обвалы.
Особенности местной геологии и их решение
Вода в месторождениях имеет низкий окислительно‑восстановительный потенциал: она бедна кислородом, нередко содержит сероводород или органические вещества. Из‑за этого уран находится в четырёхвалентном («спящем») состоянии и не растворяется. Чтобы извлечь его, нужно одновременно:
- окислить,
- перевести в растворимую форму.
Стандартные для США карбонатные растворы здесь неэффективны: они не могут достаточно окислить среду и разрушить урансодержащие минералы. Российские специалисты нашли альтернативу - сернокислотное выщелачивание. В пласт закачивают:
- серную кислоту - она взаимодействует с вмещающими породами, разрушая их и открывая доступ к зёрнам урановых минералов;
- специальные окислители - они повышают окислительно‑восстановительный потенциал среды до уровня, необходимого для перехода урана в растворимое состояние.
В результате образуется кислый раствор, который удерживает уран в растворённой форме и не даёт ему выпасть в осадок.
Понравилась статья? Ставь лайк 👍, подписывайся на канал и жди следующих публикаций.