Công nghệ khai thác và chế biến quặng urani

Bài viết trình bày nguồn cung cấp urani chủ yếu đến từ các hoạt động khai thác mỏ, ngoài ra còn một phần từ các nguồn thứ cấp khác. Sản phẩm của quá trình khai thác và chế biến urani là yellowcake với hàm lượng từ 75 - 85% U3 O8. Sản phẩm này sẽ được chuyển tới các nhà máy chế tạo nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân, phục vụ cho ngành năng lượng nguyên tử trên thế giới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ khai thác và chế biến quặng urani THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN QUẶNG URANI Lê Quang Thái, Nguyễn Văn Tùng Trung tâm Công nghệ Urani, Viện Công nghệ xạ hiếm Urani được khai thác chủ yếu phục vụ cho nhu cầu phát triển điện hạt nhân. Ngoài ra, một lượng nhỏ urani được sử dụng để sản xuất đồng vị phóng xạ trong y tế, nghiên cứu khoa học và một số lĩnh vực khác. Các phương pháp khai thác urani hiện nay bao gồm khai thác lộ thiên, khai thác hầm lò và khai thác tại chỗ (in-situ). Một phần nhỏ urani được thu hồi như một sản phẩm phụ của quá trình chế biến các loại khoáng sản khác. Nguồn cung cấp urani chủ yếu đến từ các hoạt động khai thác mỏ, ngoài ra còn một phần từ các nguồn thứ cấp khác. Sản phẩm của quá trình khai thác và chế biến urani là yellowcake với hàm lượng từ 75 - 85% U3O8. Sản phẩm này sẽ được chuyển tới các nhà máy chế tạo nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân, phục vụ cho ngành năng lượng nguyên tử trên thế giới. Với sự phát triển của công nghệ điện hạt nhân và nhu cầu năng lượng sạch ngày càng cao, việc khai thác và chế biến urani vẫn đang tiếp tục được phát triển trên thế giới với nhiều triển vọng trong tương lai. 1. NGUỒN TÀI NGUYÊN URANI Hiện nay, tổng trữ lượng urani đã được thăm dò Bảng 1. Nguồn tài nguyên urani theo quốc gia, trên thế giới khoảng 6,15 triệu tấn, trong đó chủ năm 2019 yếu ở 15 quốc gia (chiếm đến 95% trữ lượng thế giới). Úc là nước có nguồn tài nguyên urani lớn nhất thế giới, chiếm đến 28%, tiếp theo là Kazakhstan với 15%, Canada, Nga và Namibia lần lượt là 9%, 8% và 7% và một số nước khác. Bảng 1 cho thấy các nguồn tài nguyên urani có thể khai thác được hiện nay ở các quốc gia. Ngoài ra, mỗi năm có khoảng 12.000 tấn urani được cung cấp từ một số hoạt động bao gồm việc Hoa Kỳ và Nga ngừng hoạt động các đầu đạn hạt nhân, giải trừ vũ khí hạt nhân, quá trình pha trộn nguồn urani độ giàu cao trước đây. Các nguồn urani khác như kho dự trữ của chính phủ và các công ty, đặc biệt là một lượng rất lớn urani nghèo còn lại từ quá trình làm giàu trước đây, có thể được làm giàu lại bằng các quy trình hiệu quả hơn. Một phần nhỏ đến từ urani thu được từ việc 46 Số 68 - Tháng 9/2021 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN tái chế nhiên liệu đã qua sử dụng. Nhu cầu urani 20 quốc gia, trong đó Kazakhstan là nước có sản toàn cầu hiện nay là khoảng 67.000 tU/năm. Do lượng lớn nhất (chiếm khoảng 42% nguồn cung đó, nguồn tài nguyên urani hiện tại trên thế giới thế giới vào năm 2019), tiếp theo là Canada (13%) có thể đáp ứng được nhu cầu hiện tại khoảng 90 và Úc (12%) (xem bảng 2). năm nữa. Sản lượng urani toàn cầu trong giai đoạn dự báo (2021-2025) dự kiến sẽ tăng với tốc độ CAGR là 2. SẢN LƯỢNG KHAI THÁC URANI 6,2% để đạt 65,2 kt vào năm 2025. Kazakhstan, Hầu hết các mỏ quặng urani đang khai thác hiện quốc gia nắm giữ một số mỏ urani lớn nhất thế tại có hàm lượng trung bình lớn hơn 0,10% ura- giới, dự kiến sẽ vẫn là nhà cung cấp lớn nhất thế ni. Một số mỏ ở Canada có lượng quặng khổng giới trong vài năm tới. Với các mỏ urani lộ thiên lồ với hàm lượng trung bình lên tới 20% urani. tiềm năng, Namibia cũng được kỳ vọng sẽ là nhà Tuy nhiên, cũng có một số mỏ có thể khai thác cung cấp urani nổi bật cho thị trường toàn cầu. với lượng quặng rất thấp, dưới 0,02% urani. Hiện Hơn nữa, việc khởi động lại mỏ Cigar Lake vào nay, các mỏ urani đang được khai thác ở khoảng tháng 4 năm 2021 cũng sẽ đảm bảo nguồn cung cấp urani từ Canada. Bảng 2. Sản lượng khai thác urani trên thế giới (tấn) Số 68 - Tháng 9/2021 47 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN 3. CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN Urani được thu hồi từ các nguồn quặng bằng các URANI phương pháp khác nhau như khai thác lộ thiên, Công nghệ khai thác và chế biến urani được thể khai thác hầm lò, hòa tách đống và khai thác tại hiện trong hình 1. Sản phẩm của quá trình khai chỗ. Các đặc trưng cơ bản của từng phương pháp thác và chế biến quặng urani là yellowcake có khai thác được tổng hợp trong bảng 3. hàm lượng urani khoảng 75 - 85%. Hình 1. Công nghệ khai thác và chế biến urani trên thế giới 48 Số 68 - Tháng 9/2021 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN Bảng 3. Các phương ...