METALURGIA DEL URANIOIntroducion a la Mineria

Alumno: Marin Soto, Pablo Cesar

2023

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA Y METALURGICA

METALURGIA DEL URANIO – Marin Soto Pablo Cesar 2

INTRODUCCIÓN

El uranio es un elemento radiactivo de color gris que se presenta en la naturaleza en sus formas isotópicas, tiene diversos usos estratégicos como por ejemplo en la producción de energía nuclear y la fabricación de armas nucleares además son muy nocivos para la salud he ahí su dificultad para el hombre en su proceso de producción.

Se conocen cientos de minerales que contienen uranio, pero sólo unos pocos son de interés comercial, el principal mineral es la uraninita.

HISTORIA

Información general

El uranio fue descubierto en 1789, en la pechblenda, por el químico alemán Martin Heinrich Klaproth, quien le puso ese nombre por el planeta Urano. Fue aislado en estado metálico en 1841. Las propiedades radiactivas del uranio fueron demostradas en 1896, cuando el físico francés Antoine Henri Becquerel produjo (por la acción de una sal fluorescente denominada uranilsulfato de potasio) una imagen en una placa fotográfica cubierta con una sustancia que absorbía la luz. Las investigaciones sobre la radiactividad que siguieron al experimento de Becquerel condujeron al descubrimiento del radio y a nuevos conceptos de la organización atómica. Véase Átomo; Energía nuclear.

PROPIEDADES

Estado ordinario Solido

• Punto de fusión de 1.132 °C,

• Punto de ebullición de 3.818 °C

• Densidad de 19,05 g/cm3 a 25 °C

• Tiene tres formas cristalinas.

• Es maleable y dúctil.

• El uranio es soluble en ácido nítrico y clorhídrico, y es insoluble en los álcalis.

• Fuertemente electropositivo y reactivo, dúctil y maleable, pero mal conductor de la electricidad.

METALURGIA DEL URANIO

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1.-GEOLOGIA

ESTADO NATURAL

El uranio no existe en estado libre o nativo en la naturaleza, sino que se encuentra como óxido o sal compleja en minerales como la pechblenda y la uranita. Entre los elementos, ocupa el lugar 48 en abundancia natural. El uranio puro contiene más de un 99% del isótopo uranio 238, menos de un 1% del isótopo fisible uranio 235 y cantidades menores de uranio 234.

Los yacimientos de este metal son generalmente detectados por radiometría.

2.-ORIGEN

Junto con todos los elementos con pesos atómicos superiores al del hierro, el uranio se origina de forma natural durante las explosiones de las supernovas. El proceso físico determinante en el colapso de una supernova es la gravedad. Los valores tan elevados de gravedad que se dan en las supernovas es que genera las capturas neutrónicas que dan lugar a los átomos más pesados, entre ellos el uranio y el protactinio.

3.-RESERVAS

La OCDE y el OIEA publican periódicamente un informe llamado: Uranium: Resources, Production and Demand, conocido como "Red Book", donde se hace una estimación de las reservas mundiales de uranio por países. Los grandes productores son Canadá, Australia, Kazajistán, Rusia, Níger, República Democrática del Congo, Namibia y Brasil.

De acuerdo con este informe los recursos mundiales de uranio son suficientes para satisfacer las necesidades actuales hasta un máximo de ochenta y cinco años.

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METALURGIA EXTRACTIVA DEL URANIO

El uranio es abundante en la naturaleza, sin embargo, se encuentra en proporciones muy pequeñas en las rocas de la corteza terrestre. Aunque no siempre es así, y en algunas ocasiones, se producen concentraciones mayores en algunos lugares que dan lugar a posibles minas

La metalurgia extractiva del uranio, la podemos dividir en tres partes Extracción del mineral,

Su beneficio hasta obtener la torta amarilla(U3O8)

La refinación y reducción hasta obtener el dióxido de uranio(UO2)

EXTRACCION DEL MINERAL

YACIMIENTOS

• Yacimientos o acumulaciones en contactos o discordancias.

• Los yacimientos más importantes de este tipo son los encontrados en el Athabasca en Canadá, que ha dado lugar a las minas más ricas del mundo (con contenidos superiores al 10%),

• Yacimientos en areniscas.

• Yacimientos en brechas ricas en hematíes.

• Filones o brechas mineralizadas.

Explotación Minera

Una vez que se tiene localizado el yacimiento es necesario valorarlo y estudiar si es posible explotarlo en condiciones económicas, y cuál va a ser el método de explotación

Existen algunos parámetros que van a definir el tipo de medida a utilizar para la explotación.

• La localización del depósito en relación con la superficie.

• El tipo, el tamaño y la estructura del depósito.

• El tipo de roca en la que esta el uranio y

• Las consideraciones relativas al medio ambiente, que varían según la lejanía de los centros poblacionales y las restricciones nacionales.

Métodos de extracción

Minas en cielo abierto 30%Minería Subterránea 38%

lixiviación in-situ 21%De otros subproductos 11%

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2 BENEFICIOS DEL URANIO

El benefcio del uranio tiene como propósito la producción de concentrados, separando el material valioso del resto de los materiales que se encuentra mezclado el mineral. El benecio del uranio como producto final un centrado de uranio que debdo a su color y consistencia se ha nautizado como “torta amarilla” esta torta puede ser una mezcla de uranatos de amonio, de sodio y magnesio.

Recepción

El mineral de uranio extraído de las minas se envía a una planta de tratamientos donde se almacena.

El mineral se pesa a la llegada y se toma a mano una muestra para la determinación de la humedad.

Después se demuestra todo el lote del mineral para determinar la ley del uranio .

Chancado

Se reduce de un tamaño inferior a 100 mm, y se almacena en montones según su concentración de uranio o su granulometría. La clasificación por tamaños se hace mediante tamices vibrantes.

Molienda

El chancado y la molienda constituyen el conjunto de operaciones de reducción de tamaño necesarias para lograr la liberación o accesibilidad del mineral de uranio.

El tratamiento a seguir impone condiciones sobre la molienda. Las operaciones de concentración física exigen una liberación lo mas completa posible del mineral de uranio.

Lixiviación

Se pueden recurrir a varios tipos de lixiviación.

a. Lixiviación en mina (no aplicada al uranio)

b.Lixiviacion en montones de mineral (poco aplicada al uranio)

c.Lixiviacion por percolación (cuya aplicación al caso del uranio también a sido limitada)

d.Lixiviacion por agitación (que es el procedimiento utilizado corrientemente con el uranio)

Los montones de tamaño granulometría y menos concentración se desechan directamente,

Las de una concentración y tamaño intermedio pasan a un proceso de lixiviación estática,

Los más concentrados a lixiviación dinámica.

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• La lixiviación estática consiste en disolver la pasta con diferentes compuestos ácidos y/o microorganismos y mantenerlos en reposo.

• En la lixiviación dinámica, se disuelve el material con ácido sulfúrico y se mantiene en tanques agitando la mezcla pero manteniendo constantes el PH y temperatura de la mezcla, de estos tanques va pasando en cascada a otros en los que la mezcla a variado su concentración en U 3O8 y se les añade una nueva dosis de ácido antes de pasar al siguiente tanque. Después del proceso se puede obtener un rendimiento de más del 90% de U3O8.

• El producto de la lixiviación se manda a un lavado, en el que se terminan de separar los compuestos orgánicos o sólidos finos disueltos, se realiza en unos esperadores en los que se hace circular una disolución de agua “limpia” en contracorriente en varias fases consecutivas para ir obteniendo un proceso ón.

• La pulpa resultante con un grado de humedad muy elevado y alta concentración de uranio, se pulveriza sobre una corriente de aire caliente, se seca y se enfría obteniendo un polvo con un 90% de U308 , que se almacena en bidones, este producto en el sector se denomina "yellowcake," (torta amarilla).

Proceso 2

En el procedimiento clásico para extraer uranio se separa la pechblenda y se mezcla con ácido sulfúrico y ácido nítrico. El uranio se disuelve así formando sulfato de uranilo (UO2SO4); el radio y los demás metales que se encuentran en la mena de pechblenda se precipitan como sulfatos. Al añadir hidróxido de sodio, el uranio precipita como diuranato de sodio (Na2U2O7·6H2O), conocido también como óxido amarillo de uranio.

Para obtener uranio de la carnotita, se trata la mena, finamente triturada, con una disolución caliente de sosa y potasa cáustica para disolver el uranio, el radio y el vanadio. Después de eliminar la roca madre arenosa por medio del lavado, se trata la disolución con ácido sulfúrico y cloruro de bario. Una disolución cáustica alcalina añadida al líquido restante precipita el uranio y el radio, aumentando su concentración. Estos métodos clásicos de extraer uranio de sus minerales han sido sustituidos actualmente por otros procedimientos, como el método de extracción con disolventes, el intercambio iónico y el método de volatilidad. Para el método de producción del isótopo artificial uranio 233.

USOS

• El principal uso del uranio en la actualidad es como combustible para los reactores nucleares que producen el 2% de la energía generada por el ser humano en el mundo.

• El uranio empobrecido es usado en la producción de municiones perforadoras y blindajes de alta resistencia.

• Por su alta densidad, se utiliza el uranio en la construcción de estabilizadores para aviones, satélites artificiales y veleros.

• El largo periodo de semi-desintegración del isotopo 238U se utiliza para estimar la edad de la Tierra

• El alto peso atómico del uranio-238, lo hace eficaz para la protección contra la radiación.