- •«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
1.7 Уранды минерализациялау
Минерал – белгілі-бір химиялық құрам мен кристалдық құрылымға ие, жер қыртысының табиғи гомогендік құрамдас бөлігі, бұл – химиялық құрамы мен физикалық қасиеттері бойынша біртектес шамадағы, құрылымы дараланған табиғи дене. «Минерал» және «тау жынысы» деген ұғымдарды ұқсастырмау қажет. Тау жынысы – жер қыртысын түзейтін жеке геологиялық денелерді құрастыратын, үлкен немесе кіші, тұрақты құрамды минералдар агрегаттарының жиынтығы. Яғни, жер қыртысы тау жыныстарынан, ал тау жыныстары минералдардан тұрады. Уран, орын алған жағдайлардың қолайлығына байланысты әр түрлі минералдардың үлкен мөлшерін құру қабілетіне ие. Қазіргі уақытта уранды және құрамында уран бар минералдардың шамамен 200-ден аса түрі белгілі [2,9]. Олардың шамамен 100-ге жуығында 1%-дан астам уран бар. Кейбір уран минералдары орыс ғалымдарының құрметіне: хлопинит, ненадкевит, лодочкинит, билибинит, пржевальскит, обручевит, менделеевит және т.б.атауларда қойылған. Уран сулы ерітінділерде бірнеше валентті күйлерде бола алады. Гипергенез аймағының минералдары, тек төрт және алты валентті уранның бастапқы минералдары және алты валентті уранның екіншілік қосымша минералдары болып бөлінеді. Төрт валентті уран құрылысының негізі болып U4+ «жалаң» иондары саналады, оның радиусы әр түрлі зерттеушілердің мәліметтері бойынша 0,89-1,05 А-ға тең. Төрт валентті уранның иондық радиусы торийдің (1,10 А), кальцийдің (1,06 А) және СЖЭ-нің (1,18-0,99А) радиусына ұқсас, сол себептен ол (уран) көрсетілген элементтермен кең изоморфизмге бейім келеді. Табиғи қосылыстар құрамында болатын, алты валентті уран құрылысының негізі болып орталық атом мен оттегінің бір-біріне қарама-қайшы екі диаметральды атомдарынан құралған шағын сызықтық құрылым түрінде болатын уранилды топ UO2+2 катионы табылады. Мұндай құрылымның ең жоғарғы ұзындық шегі 6,84 А, ең қысқа ұзындығы - 6,04 А тең, қалыңдығы 2,64 А. UO2+2 -ның орташа иондық радиусы шамамен 3,22А-ға тең, бұл табиғатта таралған көптеген катиондардың радиусынан бірнеше есе асып кетеді. Сондықтан уранилды топ өзге минерал таратушылар тор көздерінің катиондық бөлімдеріне ене алмайды және уранның тек қана өзіндік минералдары түрінде бөлініп шығады. Уран минералдарының өзгешелігі, олар бұл минералдар құрамында оттегі қосылыстары – тотықтар түрінде болады. Күкіртті және галоидты қосылыстар, сонымен бірге азотпен, вольфраммен, калайымен, селенмен, теллурмен, платина тобы элементтерімен қосылған қосылыстар уранда кездеспейді. Металдық уранның өздігінен пайда болған түрлері мүлдем кездеспейді.
1.7.1 Уранды минералдарды классификациялау
Уранды минералдардарды классификациялаудың бірнеше жүйелері бар. Технология тұрғысынан алғанда, минералдардың химиялық құрамына негізделген классификациялау жүйесі қызығушылық тудырады және ол жүйе мына кластардан құралады: жай тотықтар, жай силикаттар, күрделі титанды-танталды-ниобаттар тұздары, ванадаттар, арсенаттар, молибдаттар, карбонаттар, сульфаттар, күрделі силикаттар, фосфаттар (фосфориттер), органикалық қосылыстар. Мынадай уранның өзіндік минералдары: уранинит, настуран, урандық черньдер, браннерит, нецадкевит, коффинит, ураноторит, карнотит, және т.б. өнеркәсіптік мәні бар. Құрамында уран бар минералдарға: монацит, давидит, бетасфит, эвксенит жатады. Уран тұнбалық кендерде, кальций фосфатында, органикалық қосылыстарда, саз балшықты минералдарда, лимонитте және басқаларында концентрацияланады [4,5].