Уран және оның құймаларының коррозиясы

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 4
1 Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
1.1 Коррозия процесі туралы жалпы түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
1.2 Уран және оның физикалық.химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... .. 7
1.3 Уран өндіріснен мысал ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.4 Қазақстанның уран өндірісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 10
1.5 Уран және оның балқымаларының судағы коррозиясы ... ... ... ... ... ... ... 12

1.6 Уранның коррозияға тұрақтылығын арттыру әдістері ... ... ... ... ... ... ... . 16
1.7 Уранды легирлеу және құю ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 17
2 Техникалық есеп ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1 Түбі ішкі қабаттың және көлденең тұрған төменгі сатыдағы болат резерезервуарының катодты қорғау арқылы есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

20

20
26
27

Коррозия - латын сөзі «Corrodere» қазақша «жейді» деген мағынаны береді. Металдар коррозиясы – металдың, материалдардың қоршаған ортамен химиялық немесе электрохимиялық әрекеттесу әсерінен өздігінен бұзылуын айтады. Бұл жағдайда металл материалдарына – металдар, олардың құймалары, металдық бұйымдар, металдық конструкцияларды жатқызуға болады. Ал орта бұл металл коррозиясы жүретін әртүрлі орта сұйық газдар болуы мүмкін. Металдар мен олардың құймасы қазіргі кездегі ең негізгі конструкциондық материалдар болып табылады.
Металдардың коррозиясының бір себебі бұл – белгілі сыртқы жағдайларда әртүрлі орталарда металдардың термодинамикалық тұрақсыздығы болып табылады. Белгілі жағдайларда коррозиялық процестердің өздігінен жүру немесе жүрмеу мүмкіндігі туралы мағлұматты термодинамика қарастырады [1].
Уран – негізгі ядролық жанармай және реакторлардағы сол ядролық жарықмай алу үшін негізгі материал. Атомды реактордың жақсы жұмыс істеуі жылу бөлуші элементтердің тұтастығына байланысты. Ярдолық жанармай әдетте жылутасымалдағыштан оқшаулау үшін жылу бөлуші элементтерді металл қабықшамен қаптайды. Соған қарамастан жылутасымалдағыш ядролық жанармаймен әрекеттесіп коррозия тудырады. Ядролық жанарғының коррозияға тұрақтылығын және коррозиялық процестердің жүру механизмін білу, отындың композициялардың дұрыс таңдалуына мүмкіндік береді.
Айтып кететін болсақ, су – қазіргі уақытта ядролы реакторлардағы ең көп тараған жылутасымалдағыш. Сол себепті бұл курстық жұмыста уранның және оның балқымаларының судағы коррозиясына тұрақтылығы толық қарастырылды. Уранның коррозия тұрақтылығын жоғарлататын жолдарға да тоқталынды: легирлеу, термиялық өңдеу, ингибиторлады қолданы және тағы басқалар [3].
Курстық жұмыстың мақсаты: уран және оның құймаларының коррозиясымен толық танысып, оны алдын алу жолдары.
Курстық жұмыстың міндеті:
- Коррозия туралы, соның ішінде, уранның коррозиясын сипаттау;
- Уранның және оның құймаларының коррозияға тұрақтылығын жоғарлататын әдістерді жіктеу;
- Болатты вертикальді резервуарының ішкі беттік түбі мен төменгі аймағының катодты қорғауын есептеу.
Курстық жұмыс 2 бөлімнен, 11 суреттен, 15 қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

2 Хан, О. А. Коррозия и защита металлов: учебное пособие / О. А. Хан, Т. А. Умарова. – Повтор. изд. – Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2011.
3 http://900igr.net/prezentatsii/khimija/Uran/002-Uran-ustarevshij-variant-uranij.html
4 https://ru.wikipedia.org/wiki/uran_(element)
5 Стерлин, Я. М. Металлургия урана / Я. М. Стерлин. – М.: Госатомиздат, 1962.
6 http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/korrozia_met
7 Джылкибаев, Е. С. Мұнай-газ саласындағы жабдықтардың тоттануы / Е. С. Джилкибаев, А. А. Кабдушев. – Тараз: «Тараз университеті», 2009. - 366 б.
8 https://zonakz.net/blogs/user/a_sjle_/9300.html
9 Вальков, В. Д. Коррозия металлов и сплавов / В. Д. Вальков, А. В. Бялобжесский. – М.: Металлургиздат, 1963. - 298 с.
10 Латимер, В. М. Окислительное состояние элементов и их потенциалы в водных растворах / В. М. Латимер. – М.: Издательство инстр. лит., 1954.
11 http://www.researchgate.net/publication/268253140
12 http://cathode.ru/ktd
13 Семенова, У. В. Коррозия и защита от коррозии / И. В. Семенов, Г. М. Флорианович, А. В. Хорошилов. – М.: Физматлит, 2006.
14 Жук, Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов / Н. П. Жук. – М.: Альянс. 2006.
15 Кравцов, В. В. Электрохимическая защита от коррозии металлических конструкций в примерах и расчетах: учеб. пособие / В. В. Кравцов, Т. В. Малинина, А. В. Малинин. – Уфа: Монография, 2010. - 70 с.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 23 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4
1
Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5
1.1
Коррозия процесі туралы жалпы түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5
1.2
Уран және оның физикалық-химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... .
7
1.3
Уран өндіріснен мысал ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8
1.4
Қазақстанның уран өндірісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
10
1.5
Уран және оның балқымаларының судағы коррозиясы ... ... ... ... ... ... . ..
12

1.6
Уранның коррозияға тұрақтылығын арттыру әдістері ... ... ... ... ... ... ... ..
16
1.7
Уранды легирлеу және құю ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
17
2 Техникалық есеп ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.1 Түбі ішкі қабаттың және көлденең тұрған төменгі сатыдағы болат резе резервуарының катодты қорғау арқылы есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

20

20
26
27

КІРІСПЕ

Коррозия - латын сөзі Corrodere қазақша жейді деген мағынаны береді. Металдар коррозиясы - металдың, материалдардың қоршаған ортамен химиялық немесе электрохимиялық әрекеттесу әсерінен өздігінен бұзылуын айтады. Бұл жағдайда металл материалдарына - металдар, олардың құймалары, металдық бұйымдар, металдық конструкцияларды жатқызуға болады. Ал орта бұл металл коррозиясы жүретін әртүрлі орта сұйық газдар болуы мүмкін. Металдар мен олардың құймасы қазіргі кездегі ең негізгі конструкциондық материалдар болып табылады.
Металдардың коррозиясының бір себебі бұл - белгілі сыртқы жағдайларда әртүрлі орталарда металдардың термодинамикалық тұрақсыздығы болып табылады. Белгілі жағдайларда коррозиялық процестердің өздігінен жүру немесе жүрмеу мүмкіндігі туралы мағлұматты термодинамика қарастырады [1].
Уран - негізгі ядролық жанармай және реакторлардағы сол ядролық жарықмай алу үшін негізгі материал. Атомды реактордың жақсы жұмыс істеуі жылу бөлуші элементтердің тұтастығына байланысты. Ярдолық жанармай әдетте жылутасымалдағыштан оқшаулау үшін жылу бөлуші элементтерді металл қабықшамен қаптайды. Соған қарамастан жылутасымалдағыш ядролық жанармаймен әрекеттесіп коррозия тудырады. Ядролық жанарғының коррозияға тұрақтылығын және коррозиялық процестердің жүру механизмін білу, отындың композициялардың дұрыс таңдалуына мүмкіндік береді.
Айтып кететін болсақ, су - қазіргі уақытта ядролы реакторлардағы ең көп тараған жылутасымалдағыш. Сол себепті бұл курстық жұмыста уранның және оның балқымаларының судағы коррозиясына тұрақтылығы толық қарастырылды. Уранның коррозия тұрақтылығын жоғарлататын жолдарға да тоқталынды: легирлеу, термиялық өңдеу, ингибиторлады қолданы және тағы басқалар [3].
Курстық жұмыстың мақсаты: уран және оның құймаларының коррозиясымен толық танысып, оны алдын алу жолдары.
Курстық жұмыстың міндеті:
Коррозия туралы, соның ішінде, уранның коррозиясын сипаттау;
Уранның және оның құймаларының коррозияға тұрақтылығын жоғарлататын әдістерді жіктеу;
Болатты вертикальді резервуарының ішкі беттік түбі мен төменгі аймағының катодты қорғауын есептеу.
Курстық жұмыс 2 бөлімнен, 11 суреттен, 15 қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

1 Әдеби шолу

2.1 Коррозия процесі туралы жалпы түсінік

Коррозия - коррозиялық орта мен металдардың химиялық немесе электрохимиялық әрекеттесу процесі болып табылады.
Коррозия - металдардың өздігінен бұзылу процесі. Өйткені металдардың қышқылдарда еруі, гальваникалық элементтер түзілгенде анодтық еру кезінде жүретін коррозия процесіне айырмашылық болады. Бұл металдың бұзылуы да болады. Сонымен қатар металдардың радиоактивті ыдырау мен металдардың механикалық бұзылуының шекарасында жүруі. Коррозиялық процестер - екі фаза шекарасында: металл-қоршаған ортада жүреді. Гетерогенді процесс болып табылады. Қоршаған орта - сұйық немесе газ тәрізді орта болады.
М.В. Ломоносов металдардың еруі мен тотығу құбылысын ғылыми зерттеуді алғаш қарастырған. Ал, жеке ғылым ретінде өткен ғасырдың бас кезінде қалыптасқан. Металдар коррозиясы мен одан қорғау туралы ғылым металдардың коррозиялық ортамен әрекеттесуін қарастырып, осы әрекеттесудің механизмін анықтайды. Ал оның практикалық мақсаты - металдарды коррозиялық бұзылудан қорғау, атмосферада металдық конструкцияны қолдану және оларды өңдеу, өзен мен теңіз суларында, сілтінің, тұздардың, қышқылдардың сулы ерітінділерінде, отынның жануы-ның өнімдерін қарастырады.
Металдар мен коррозиялық ортаның әрекеттесу механизмін және осы әрекеттесудің жалпы заңдылығын анықтап, ол коррозиямен күресу әдістерін жасау үшін металдар мен коррозиялық ортаның қасиеттерін, сонымен қатар химиялық және электрохимиялық процестердің негізгі заңдылықтарын білу қажет. Ал металл коррозиясы мен металдарды қорғауды қарастырған кезде ғылым негізі ретінде металлтану мен физикалық химия алынады, соның ішінде гетерогенді химиялық және электрохимиялық процестердің кинетикасы мен термодинамикасы қарастырады.
Металдардың коррозиясының бір себебі бұл - белгілі сыртқы жағдайларда әртүрлі орталарда металдардың термодинамикалық тұрақсыз-дығы болып табылады. Белгілі жағдайларда коррозиялық процестердің өздігінен жүру немесе жүрмеу мүмкіндігі туралы мағлұматты термодинамика қарастырады.
Термодинамикалық потенциалдар коррозиялық процестердің, химиялық немесе электрохимиялық процестерді сандық бағалайды [1].
Коррозиялық жылдамдық = Процесті қозғайтын күш Процестің тежелуі
Коррозиялық процестердің айрықша ерекшелігі олардың күрделілігі мен көпсатылылығы болып табылады. Коррозиялық процесс ең аз дегенде үш негізгі сатыдан тұрады:
1. Реакциялық зона - әрекеттесетін затты фазаның беткі қабатына тасымалдау;
2. Гетерогенді реакцияның ерекшелігі;
3. Реакциялық зонадан реакция өнімдерін алып кету.
Ал осы негізгі сатылардың өзі бірнеше элементарлы сатылардан тұруы мүмкін. Олар кезекті және параллель жүруі мүмкін. Термодинамикалық жүретін коррозиялық процестің соңғы жылдамдығын келесі факторлармен анықтайды:
1. Реагенттерді металл бетінің диффузионды баяулатуы (диффузионды бақылау процесі);
2. Металл мен коррозиялық ортаның химиялық және электрохимиялық реакция баяулылығы (кинетикалық бақылау процесі);
3. Диффузионды-кинетикалық бақылау процесі.
Коррозиялық процестердің жіктелуі:
І. Коррозиялық процестер процестің механизмі бойынша жіктелуі: химиялық және электрохимиялық болып бөлінеді.
1) Химиялық коррозия деп - химиялық агрессивті агенттермен шектесу барысында металл бетінің толық бұзылу үрдісін айтады, бұл үрдісте металда электр тоғының пайда болуы және өтуі болмайды.
Химиялық коррозияға мысал ретінде, металмен әсерлескенде оның бұзылуына әкелетін күкіртті мұнайды тасымалдау немесе сақтау кезіндегі құбырдың немесе резервуардың ішкі бетінің бұзылуын жатқызуға болады.
2) Электрохимиялық коррозия - бұл электр тоғының пайда болуымен және өтуімен бірге жүретін металдың бұзылу үрдісі. Химиялық коррозиядан ерекшелігі электро-химиялық коррозияда металл бетінде тұтас емес, кейде үлкен терендікті қуыс және малюска қабыршағы немесе дақ тәрізді жергілікті зақымданулар пайда болады.
Электрохимиялық коррозияның мәні - электр тоғының өтуімен бірге жүретін металдың қоршаған ортамен (топырақпен, сумен, тұзбен) әсерлесуі нәтижесінде металдың еруі.
Траншеяларда төселген құбырлар топырақта тұз және ылғал болғанда электролиттік ваннада тұрғандай болады. Бұл жағдайда құбыр металының біртекті емес бөліктері арасында анодтан катодқа ағатын электр тоғы пайда болатын гальванобулар жасайды.
Былайша айтқанда, анодтан электролитке оң зарядталған иондар түрінде металл бөліктері өтеді және құбырда терең жара пайда болады. Электрокоррозия электрленген көлік релстерінен токтың шығуынан болатын адасқан тоқтардан пайда болуы мүмкін.
ІІ. Коррозияның жүру жағдайы бойынша, олар әралуан және оның бірнеше түрі бар:
1) газды коррозия - жоғары температура кезіндегі газдағы коррозия;
2) атмосфералық коррозия - ауа атмосферасындағы, сонымен қатар басқа да ылғалды газдағы металл коррозиясы;
3) сұйық коррозия - сұйық ортадағы металл коррозиясы: бейэлектролитте (бром, балқытылған күкірт, органикалық еріткіштер) және электролитте (қышқылды, сілтілік, тұзды коррозия);
4) биокоррозия - микроағзалардың тіршілік әрекетіне байланысты металл коррозиясы.
ІІІ. Коррозиялық бұзылу сипатына байланысты оның келесідей түрлері бар:
1) Тұтас немесе жалпы коррозия - берілген оратада жүретін коррозия металл бетін түгел алады. Тұтас коррозия - тегіс, тегіс емес, таңдамалы болады.
2) Жергілікті коррозия - металлдың тек кейбір жерлерін алады. Жергілікті коррозия - жаралы, нүктелі, тесіп өткен, жіп тәрізді, беттік болады [2].

1.2 Уран және оның физикалық-химиялық қасиеттері

Уран - периодты жүйедегі атомдық нөмірі 92 болатын химиялық элемент. Атомдық массасы - 238.029, U (лат. - Uranium) болып белгіленеді, актиноидқа жатады. Қалыпты жағдайда - металл. Уран - төмен радиоактивті элемент және тұрақты изотоптары жоқ.
Уран - өте ауыр, ақ - күміс түстес жылтыр металл. Таза күйінде болаттан кішкене жұмсақтау, созымды, майысқақ, азғана парамагнитті қасиеттерге ие. Уранның үш кристалдық модификациясы бар:
* α-U, (667,7°C дейін тұрақты), ромбалық сингония, кеңістікті тобы C mcm, ұяшық парамтрлері a = 0,2858 нм, b = 0,5877 нм, c = 0,4955 нм, Z = 4;
* β-U, (667,7 °C - 774,8 °C аралығында тұрақты), тетрагональді сингония, ұяшық параметрлері a = 1,0759 нм, c = 0,5656 нм, Z = 30;
* γ-U, (774,8 °C температурасынан балқу температурасы аралығында болады), кубтық сингония, ұяшық параметрлері a = 0,3524 нм, Z = 2.
Уранның +3-тен +6-ға дейінгі тотығу дәрежесі болады.
Химиялық уран өте активті болып келеді. Ол өте тез ауада тотығып, түрлі түсті тотық қабықшасымен қапталады. Уранның аз мөлшердегі ұнтағы ауада өздігінен жалынға оранады, ол 150-175ºС температурада U3O8 оксидін түзіп жанады [3].
Су металды төмен температурада жайлап және жоғары температурада жылдам жейді, сонымен қатар уранды майдалаған кезде:

tоС
U + 2Н2О -- UО2 + 2Н2↑

Тотықтырмайтын қышқылдарда уран UO2 U4+ тұздарын түзіп ериді (сол кезде сутек бөледі). Тотықтырғыш қышқылдармен (азот, концентрленген күкірт қышқылдары) уран сәйкесінше уранил UO22+ тұздарын түзеді.
Сілті ерітінділерімен уран әрекеттеспейді.
Уранның металдық түйіршіктерін қатты сілкілейтін болсақ олар жарқырай бастайды.

То-тығу дәре-жесі

Оксид

Гидроксид

Сипаты

Формуласы

Ескерту

+3

Жоқ

Жоқ

--

U3+, UH3
Өте жоғары
қалпына
келтіргіш
+4
UO2
Жоқ
Негіздік
UO2 галогенидтер
--

+5

Жоқ

Жоқ

--

Галогенидтер
Суда диспропор-ционалынады

+6

UO3

UO2(OH)2

Амфотерлі
UO2[2+] (уранил)
UO4[2-] (уранат)
U2O7[2-] (диуранат)
Ауада және суда тұрақты

Жер шарындағы уранның мөлшері 3*10-4% (мас) [4]. Өндірісте пайдаланатын уран кендерінде бұрын уран оксидінің мөлшері 1,5-10% U3O8 аралығында болатын, қазіргі кезде кен құрамында 0,05-0,07% U3O8 болған жағдайда экономика жағынан тиімді болып саналады. Кендерді кешенді түрде өңдегенде уран оксидтерінің кендегі пайдалы шегі 0,01-0,03% U3O8 дейін төмендеуі мүмкін.
Уран кендері шартты түрде алты класқа бөлуге болады:
1. Құрамында негізінде төртвалентті уран болатын алғашқы кендер. Бұл кендердегі минералдар: уранит, настуран және урандық қаралар;
2. Құрамында алтывалентті уран болатын екіншілік кендер. Бұл кендердегі минералдар: карнотит, тюямунит және гидратталған уран тұздарының топтары;
3. Қиын ашылатын минералдардан тұратын кендер. Бұл кендер мына минералдардан тұрады: давидит және браннерит;
4. Құрамында көміртек болатын кендер. Бұл кендердегі органикалық массада уранның өте ұсақ кірінді түйіршіктері болады;
5. Фосфатты кендер. Бұл кендер апатиттің кристалдық торына уран изоморфтық түрде кальцийдің орнына кіреді.
6. Түпкі тау құбылыстарының минералдары. Бұл топтағы минералдарды уран мен торийдің потенциалдық қоры деп есептеуге болады [5].

2.3 Уран өндірісінен мысал

Қазіргі кезде экстракциондық технологияны түсті металлургияда бағалы өнімдерді шоғырландыруға және тазартуға, ерітінділерді қоспалардан тазартуға, сонымен қатар физика-химиялық қасиеттері жақын болатын металдарды айырып алуға пайдаланады. Мысалы, уран өндірісінде экстракциондық технологияны химиялық концентраттарды өндіру циклінде және ядролық таза материалдарды айырып алу стадиясында пайдаланады.
Ерітінділеу процесінен кейін технологиялық ерітінділерді экстаркциондық өңдеу операциясынан өткізгенде органикалық еріткіштер есепбінде қышқылдық алкилфосфаттарын (мысалы Д - 2 - ЭГФК), алкиламиндерді (ТОА, ТЛА және т.б.) пайдалынады.
Уран өндірісіндегі технологиялық сұлбалар бойынша уранды алдынала тығыз қойыртпақтан сорбциялап, содан кейін дайын таза өнімді айырып алу үшін десорбциондық ерітінділерді экстаркциондық асыа тазалаудан өткізеді. Бұл жағдайда сорбциялау процесіне катионит (мысалы СГ - 1) қалап алынса, экстаркциялау процесінде алкиламиндерді пайдалану қажет болады, ал сорбциялауға анионалмасу шайырлары пайдаланса, экстракциондық өңдеуге қышқылдық алкилфосфорлық экстрагенттерді қолдану қажет болады.
Ақырғы таза өнімдерді алу үшін реэкстракция процесін қаттыфазалық вариантпен қосымша аффинаждық эффект әсер ететін аммоний карбонатын жүргізеді.
Ерітінділеу - экстракциялау технологиялық сұлбасын шет елдерде көптеген өндірістер пайдаланады. Уран кендерін өңдеуге арналған типтелген сұлбаның бірін АҚШ-та (Гранте, Нью-Мексико) пайдаланады (1-сурет). Бұл ядролық отынды өндіретін өндіріс тәулігіне 3000 т болатын төменкарбонаттық (құрамында 0,15% U, 0.4% V2O5 және 0,01% Mo болатын) кенді өңдейді.
Уранды терең тазалау процесінде трибутилфосфатты (ТБФ) кең түрде пайдаланылады, себебі ТБФ ерітінділері уранның азотқышқылдық қосылыстарынан микроқоспаларды айыру қабілеті жоғары дәрежеде.
Ұнталған кендік қойыртпақты күкіртқышқылды ерітіндісімен механикалық агитаторларда тотықтырғышты-натрий хлоратын (1 кгт кеннің) қосып ерітінділейді (қатынаста Т:Ж = 1:1). Агитаторлардағы ортаның рН мөлешрі-бірінші агитаторда 0,8 болып, соңғы агитаторда 1,4 болады. Ерітінділеу процесін 50ºС температурада 10-12 сағ бойы жүргізеді, уранның ерітіндіге шығымы 95% U болады.
Қойыртпақты ерітінділеу процесінен кейін классификациядан және флокулянт - сепаранды қосып, қарсыағынды декантациядан (қалқымалау) өткізеді. Құрамында уран болатын ерітіндіні сүзгілерде мөлдірлендіріп, экстракциялауға жібереді. Бұл ерітіндіде 0,85 гл U және оның қышқылдығы рН = 1,2 болады.
Экстракциялау процесін 25%-тік керосиндегі ерітіндісіне 2,5% изодецилдік спиртті қосып жүргізеді. Ерітіндідегі фазалардың қатынасы 0,375:1. Экстракт құрамына уран мен молибден бөлінеді. Уран органикалық фазадан натрий хлориді ерітіндісімен реэкстракцияланады, ал молибден (реэкстракциядағы 5-ші сатыда) аммоний гидроксиді ерітіндісімен реэкстракцияланады. Урандық реэкстрактта уранның құрамы 20 гл кем болмайды, шоғырлану дәрежесі 25-ке тең. Осыдан кейін төрт реакторлардан тұратын каскадта 65˚С температурада аммиактық шөктіру процесін жүргізеді [7].

Сурет 1 - Уранның аффинаждық технологиясында экстракциялау процесін пайдалану сұлбасы

2.4 Қазақстанның уран өндірісі

Сурет 2 - Қазақстандағы уранның қоры

Биылғы жылдың алғашқы күндері Қазақстандық Қазатомпром Ұлттық компаниясы уран шикізатын өндіруден ғалам елдері арасында бірінші орынға шыққандығын және жалпы өндірілген шикізат өнімінің 13 500 тоннаны құрағанын, екінші жүлделі орынға 9 934 тонна өндірген Канаданы ысырып, уран қоры жағынан ғаламда бірінші орын алатын құрылық - мемлекет Австралияны да үшінші көрсеткішке, яғни 8 022 тоннамен артқа тастап кеткенін жариялады. Алайда бұл көрсеткіш Қазатомпром АҚ бұрынғы басшысы М.Жәкішовтың 23.11.2007 жылы Қызылорда облысындағы Шиеліде сол кездегі табиғи ураны алынып жатқан 16 уран кенішінен, 2010 жылы 15 000 тонна уран алып ғаламда 1 - орынға шығамыз!- деп айтқан көкейкесті арман-жоспарындағы межеден 1 500 тонна кем болып шықты.

Сурет 3 - Қазақстан, Канада және Аустралиядағы уранның өндірілген мөлшері (2000-2010 жж.)

Соңғы жылдары Қазатомпром АҚ, Ресейдің ААҚ Атомредметзолото, Канада, Франция, Жапония мен Қытаймен біріккен кәсіпорындар ашып, солармен бірге Қазақтың кең даласының төсін жаппай ашып тастап, уран өндіруге кірісті. 2009 жылы бұл біріккен кәсіпорындар: БК Қаратау - 900 тонна, БК Ақбастау - 150 тонна, БК Заречное (Табақбұлақ) - 232 тонна уран өндіріпті. Ресейдің бұл холдингі Ресей мен шет елдерден уран өндіру үшін арнайы құрылған. Холдингтің 2009 жылға арналған уран өндіру жоспары 4 693 тонна. Ресейдің Росатом мемлекеттік корпорациясының қарамағындағы ААҚ Атомредметзолото компаниясы Effective Energy компаниясының иелігіндегі БК Қаратаудың (барланған қоры - 49,8 мың тонна) - 50%, ал БК Ақбастаудың (барланған қоры - 84 мың тонна) - 25% акциясын тағы да сатып алып, қазір бұл кеніштердің 100% акциясына толығымен егелік етіп, нағыз қожасына айналып отыр. (Москва 23.11.2009год. Интерфакс - Госхолдинг Атомредметзолото). Күн астындағы Жапон Елінің бизнес өкілдерінің қатысуымен Қазақ-Жапон БК Аппақ кенішінің (барланған қоры - 18 мың тонна) акциялық үлесінің 65% Қазатомпромға тиесілі болса, қалған акцияларының 25% Sumitomo Corporation компаниясы (Жапония), 10% Kansai Electric Rower (Жапония) компаниясы өз үлестеріне сатып алған. 2007 жылдың сәуір айында Жапонияның Marubeni, Tokio Electric Rower Company және Chubu Electric Rower Company cияқты компаниялары Қазатомпромнан Қызылорда облысы Жаңақорған ауданындағы Бүкіл түркі әлемі мен Қазақ халқының Ұлы Тектілері жерленген киелі жеріміздің бірі Хорасан әулиенің айналасында орналасқан уран кеніштеріне егелік еткен Байкен - U және Қызылқұм ЖШС үлестерін алып, БК құрғандығын хабарланған болса, Жапонияның БАҚ - ның хабарлауынша ядролық реакторлар жасайтын Toshiba Corp корпорациясы бұл үлестен - 22,5% акциясын сатып алуды жоспарлаған еді. Бұл жерлердегі уран кеніштері қазір Хорасан - 1 және Хорасан - 2 деп аталады. Барланған, дәлелденген қоры - 160 мың тоннаны құрайды. БК - ғы Marubeni компаниясының үлес акциясы - 55% болса, Tokio Electric Rower Company-сының үлесі - 30%, Chubu Electric Rower Company-сының үлесі - 10%, ал Tohoku Electric Rower Company-сының үлесі - 5%.
Қазатомпром АҚ- ының уран кеніштерінің басым көпшілігі оңтүстіктегі Қаратау, Созақ, Бетпақдала өңірлері мен Мойынқұм-Шу аймағында, Каспий өңірі мен Маңғыстауда, Қызылорда облысындағы Шиелі, Жаңақорған аудандары жерлерінде орналасқан. Қазіргі уран алу технологиясы бұрынғы шахты арқылы, немесе ашық әдіспен алудан мүлдем ерекшеленеді. Қазіргі күні ұзын саны 21 ден асатын кеніштерден алынатын уран шикізаты негізінен жер астындағы кені бар жерді бұрғылау арқылы ұңғылар жасалынып, одан кейін кенді қабатқа күкірт қышқылын айдау арқылы кен ерітіледі. Одан соң күшті қышқылды ортада еріген уран мен басқа ілеспе металлдар ерітіндісін жоғарыға арнаулы сораптармен сорып шығарылып, бұл ерітінділер арнаулы ыдыстарға құйылып, одан кейін оны байыту, бөлу және тазалау зауыттарына жібереді. Қазір көптеген кен орындарында байыту мен тазалауды ұйымдастыру үшін арнаулы технологиялық қондырғылар орнатылып, жұмысты бастап та жіберген. Бұл әдісті алғаш рет Кеңес үкіметі кезінде, яғни 20 ғасырдың жетпісінші жылдары Басқармасы Ташкентте орналасқан Краснохолмскі экспедициясы Өзбекстандағы Үшқұдық уран кенішінде қолданған. Бұл әдіс уран кендерін шахтылардан қазып алуға қарағанда әлдеқайда қауіпсіз, құмды - шөлейтті аймақтарда суды да үнемдейді, әрі кенші - оператор жоғарғы радиоактивті кендермен және оны өндіру кезінде пайда болатын асқан зиянды радиоактивті шаңдармен тікелей байланысқа түспей, жердің бетіндегі технологиялық қондырғыларда арнаулы басқару тетіктері арқылы процесстерді басқарып отырады [8].

2.5 Уран және оның балқымаларының судағы коррозиясы

Металдық уран - өте реакционды қабілетті элемент. Ол барлық металға жатпайтын элементтермен жеңіл әрекеттесіп, интерметалдық қосылыстар түзеді. Тіпті вакуумде, бөлме температурасында уран бетінде қышқыл тотыққан қабықша пайда болады. Уран теріс электрлік металл және кернеу қатарында бериллий мен алюминийдің арасында орналасқан.
Уран сумен, бумен, оттегімен, көмір қышқыл газымен және басқа да орталармен әрекеттесіп металл бетінде коррозия өнімдері тотық, гидрат және карбит түрінде пайда болады. Уранның судағы коррозиясы кезінде оның бетінде қою қоңыр қабықша уран қос тотығы UO2 түзіледі. Коррозия процесі кезінде пайда болатын уран екі валентті оксиді, басқа жолмен түзілген UO2 қарағанда тығыздығы аздау болып келеді.
Уранның қос тотығы - р-типті жартылай өткізгіш. Оксидтердің электр өткізгіштігі құрамындағы оттегіге байланысты. Таза күйіндегі, артық оттегісіз уран оксидінің электрөткізгіштігі өте аз.
Жалпы уранның коррозиясы уран мен судың химиялық әрекеттесуі нәтижесінде жүреді:

U + 2H2O -- UO2 + 2H2;

U + 82 H2 -- UH3;

UH3 + 2H2O -- UO2 + 72 H2.

Бұл химиялық реакциялар қатары уранның сумен электрохимиялық процесске түсетінін көрсетеді. Осылайша уран мен оның қорытпасының потенциалы өскен сайын, коррозия процесі мен анодты процестің жылдамдықтары төмендейді [9].

1 - уран, 2 - уранның қорытпасы

Сурет 4 - Коррозия жылдамдығы

Мұндай құбылыс пассивтеу кезінде байқалады. Пассивтеу анодты процесс тежелгенде, металдың бірден еруі төмендеген кезде байқалады.
Пассивтеу болмаған кезде металдар көбіне активті күйде ериді. Анодты процестің жылдамдығы ί потенцияға байланысты болып келеді:

ί =K exp βnFφRT ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.