- •«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
2.3 Сулы ерітінділерінен алынатын уран қосылыстары
Уран сулы ерітінділері UO22+ уранил ионы түрінде, 6+ тотығу жағдайында айрықша тұрақты. Ол дәрежесі кем дегенде U4+ күйімен ерекшеленеді, бірақ ол U3+ түрінде де бола береді. U(V) тотығу күйі UO+ ион сияқты болуы мүмкін, бірақ сәйкестенсіздіруге (диспропорционирлеуге) және гидролиздеуге бейім болғандықтан бұл күй сирек байқалады. U3+, U4+, UO22+ ерітінділерінен қатты қосылыстардың көп мөлшері алынды.
2.3.1 Үшвалентті уран U3+
Судағы уран трихлорид ерітіндісінен, U3+ сулы ерітіндісін жеңіл алуға болады. Сондай-ақ сынап катодында электролитті қайта қалпына келтіре отырып, жоғары тотығу күйдегі уранды алуға мүмкін болады.
2.3.2 Төртвалентті уран U4+
Сулы ерітінділерде U4+ бөліктеп гидроизденеді:
U(су)4+ + OH-(су) → U(OH)(су) 3+
Бұл процестің бос энергиясының өзгерісі – 76,1 кДж/моль.
Тұндыру немесе буландыру жолымен ерітінділерден уранның (IV) көптеген тұздары қатты түрде бөлінеді. Тұздардың көбісі ашық-жасыл түстен қою-жасылға дейін боялады, тек сусыз U(C2O4)2 көк-күлгін түстіден басқалары.
U4+ тұздарының ерітінділері ішінен, сульфат технологиялық маңызды болып келеді. Сулы ерітіндіден бөліну кезінде екі гидрат түзіледі: октагидрат U(SO4)2 • 8H2O және тетрагидрат U(SO4)2•4H2O. Әлсіз қышқылдан - октагидрат, ал күшті қышқылдан - тетрагидрат бөлініп алынады.
Бөлме температурасында әлдеқашан аз еритін негізгі сульфаттың UOSO4•2H2O түзілуімен уран (IV) сульфаты суда гидролитті ыдырайды:
U(SO4)2 +H2O→ UO2SO4 +H2SO4
Технологиялық тәжірибе жүзінде аз еріткішті қышқылды ортада төртвалентті уран қосылысының түзілуі де пайдаланылады: U(HPO4)2•nH2O (n=0, 4, 6) фосфат және U(C2O4)2 • nH2O (n=0, 1, 2, 6) оксалат.
2.3.3 Бесвалентті уран UO2+
Бесвалентті уран UO2+ күйі, уран тотығының ерітіндісінде тұрақтылығы төмен күймен сипатталады. Уранил ионы UO2+ салыстырмалы түрде қышқылдығы тар интервалдағы pH=2 кезінде тұрақты болатынды. Бұл жағдайда UO2+ аз мөлшерде U4+ және UO22+ иондарға диспорцияланады. UO2+ ерітіндінің милимолярлы концентрациялары, UO22+ ерітінділерінен электролитті қайта қалпына келтіргенде, сондай-ақ мырышты амальгамен немесе сутегімен қайта қалпына келтіргенде, сонымен бірге суда UCI5 еріткенде алынуы мүмкін болады. Тасымалдау реакциясында алынған галогендер UO2CI және UO2Br ғана белгілі болды.
2.3.4 Алтывалентті уран UO22+
Уранның 6+ тотығу жағдайы, сулы ерітінділерде, өзінің тұрақтығымен ерекшеленеді. U(VI) сулы ерітіндіде уранил ионы UO22+ түрінде болады. Уранил гидролизі кеңінен зерттелінген. Уранил тұздарының ерітінділерінің қышқылдық реакциялары (0,02 м уранил тұзының ерітіндісі рН=2,9 тең болады) бар болады. Сондай-ақ уранил тұздарының сулы ерітінділерінде көп мөлшерде уран триоксиді ериді. Сулы ерітінтіндінің қату температурасының төмендеуінің концентрацияға тәуелділігін зерттеген кезде, нәтижесінде бұл қосылыстың иондалмағандығын және ассоциациялануға теңденциясының күштірек екендігін көрсетті.
Уранилфторидтің димеризациялау тұрақтылығы шамамен 1,5 құрайды. Уранил тұздарының ерітінділері сары түсті бояу болады және флуоресцирленеді. Бұл құбылысты сараптамалы тәжірибеде кеңінен пайдаланады.