»  Hydrochemická těžba uranu

Hydrochemická těžba uranu

Ložiska uranu ve Strážském bloku

Strážský rudní blok leží v lužické oblasti české křídové pánve, jeho poloha je přibližně vymezena městy Česká Lípa, Doksy, Český Dub a Liberec. Geomorfologicky je Strážský blok jako součást Ralské pahorkatiny vymezen na severovýchodě průběhem lužického zlomu, jihovýchodní hranici tvoří pásmo Čertovy zdi, hradčanský zlom omezuje oblast na jihozápadě a strážský a okřešický zlom na severozápadě. V západní části bloku se nachází město Stráž pod Ralskem, právě v okolí Stráže se kromě klasické hlubinné těžby prováděla i hydrochemická těžba uranu.

Geologické a hydrogeologické poměry ložiska uranových rud Stráž jsou poměrně složité. Hlavním nositelem uranového zrudnění jsou uraninit, coffinit, ningyoit a uranonosný zirkon. Tyto uranové rudy se vyskytují ve formě vrstev nebo čoček v depresích zvodnělého, tzv. "rozmyvového" horizontu druhohorních kontinentálních i mořských sedimentů cenomanského stáří (96–92 milionů let). Nad cenomanskou vrstvou jemně a středně zrnitých pískovců je uložena vrstva sedimentů turonského stáří (92-88 milionů let), turonský horizont je významným rezervoárem kvalitní pitné vody.

Obě vrstvy odděluje přechodná zóna nepropustných jílovitých prachovců o mocnosti pouhé 4 m. Turonské vrstvy v různém stupni eroze vystupují až na povrch, pouze na malé části plochy tvoří horní vrstvu kvartérní sedimenty o mocnosti do 10 m. Podloží celého bloku tvoří prvohorní vrstvy, zejména fylity z období ordoviku (490-435 milionů let) a devonu (416-360 milionů let) a vulkano-sedimentární horniny z období permu (298-251 milionů let).

Uranonosná vrstva cenomanských pískovců se nachází v hloubkách 150-300 m pod povrchem, její mocnost se pohybuje mezi 100-150 m. Vody z této vrstvy mají vysoký přirozený obsah radioaktivních látek, a na rozdíl od vody z turonské vrstvy, nebyly nikdy hospodářsky využívány. Kromě uranové mineralizace, vždy doprovázené sulfidickými rudami železa, obsahují cenomanské pískovce Strážského bloku také významné množství zirkonia, niobu, ceru, hafnia a tantalu.

Těžba uranu v okolí Stráže pod Ralskem probíhala nejprve klasickým hornickým způsobem. V roce 1965 se započalo s hloubením jámy Lužice, o rok později započalo hloubení jámy Sever, vlastní těžba byla spuštěna až v roce 1971, ale mezitím proběhly, na základě státního výzkumného programu s názvem "Otvírka, příprava a dobývání ložisek uranových rud v severočeské křídě", první pokusy o chemickou těžbu uranových rud.

ISL - In Situ Leaching

Princip chemického loužení "in situ" je poměrně jednoduchý. Do rudonosné vrstvy je pomocí vrtů vtlačován roztok chemické látky, která je schopná rozpustit užitkovou složku. Po nasycení je roztok vyčerpán na povrch a rozpuštěná užitková složka je z něj vhodnými postupy izolována. Rozpouštědlo je po regeneraci opět používáno. V porovnání s klasickou hornickou těžbou je hydrochemický způsob obvykle podstatně levnější. Jeho využitím je možné těžit i z takových ložisek, kde by byla klasická těžba nerentabilní. Loužení in-situ se používá například v dole Gunpowder Mammoth Mine v Austrálii k získávání mědi z chalkozinu a covellinu.

Pro hydrochemickou těžbu uranu se používají dva základní postupy. Alkalický karbonátový postup, který je vhodný pro loužení uhličitanových rud, využívá jako hlavní látku uhličitan sodný nebo amonný v oxidačním prostředí. Alkalický způsob loužení je šetrnější k životnímu prostředí, ale jeho nevýhodou je nižší účinnost.

Pro loužení silikátových rud se využívá kyselý způsob loužení, který jako hlavní látku používá kyselinu sírovou, jako oxidační činidlo se použivá kyselina dusičná, chlorečnan sodný, manganistan draselný apod. Jako pomocná látka k výplachu vrtů se používá kyselina fluorovodíková.

Nevýhodou kyselého loužení je, že kyseliny kromě samotných uranových minerálů rozpouštějí také okolní horninu, takže výluh proto obsahuje i řadu nežádoucích složek. Vzhledem k horninovému složení byl právě kyselý způsob loužení uranové rudy zvolen i v ložisku Stráž.

Působením kyseliny sírové přechází uran z horniny do roztoku převážně ve formě uranyldisulfátového anionu [UO2(SO4)2]2-. Z roztoku je uran odstraněn pomocí iontoměničů v sorpčních kolonách, po elucí kyselinou dusičnou následuje srážení přídavkem amoniaku, výsledným produktem je žlutá sraženina dusičnanu uranylu UO2(NO3)2 - žlutý koláč.

Kromě sorpčních metod se k separaci uranu z kyselého výluhu používají kapalinově extrakční procesy za využití organických rozpouštědel. V minulosti se používala i řada srážecích postupů. Obvyklý byl karbonátový či fosfátový postup, dnes se z ekonomických důvodů srážecí postupy již nepoužívají.

Hydrochemická těžba uranu ve Stráži pod Ralskem

Mapa chemické těžby uranu

Začátky hydrochemické těžby ve Stráži po Ralskem byly skromné, počátkem roku 1967 byly zahájeny pokusné práce na malém vyluhovacím poli VP-3, kde bylo vyhloubeno 12 pokusných vrtů. Výsledky předčily očekávání a již koncem roku byl do SSSR exportován první uranový koncentrát z pokusného pole VP-3. V roce 1968 bylo severně od VP-3 založeno větší pokusné vyluhovací pole VP-4, kde bylo vyhloubeno 200 vrtů. Celkem bylo provedeno 6 vyluhovacích pokusů na polích 1 až 6. Hydrochemická těžba dostala zelenou, a stále v režimu pokusu (oficiálně skončil až v roce 1977, kdy byla těžba převedena do běžného režimu), se časem rozrostla do obludných rozměrů.

Celkem bylo v dobývacím prostoru o výměře 24,2 km2 založeno 35 vyluhovacích polí na ploše 7 km2, vyvrtáno přes 9 800 vrtů do hloubky až 220 m, z toho byly přibližně dvě třetiny vrtů vtláčecích a jedna třetina vrtů čerpacích. Do podzemí bylo vtlačeno 4,1 Mt kyseliny sírové, 315 kt kyseliny dusičné, 26 kt kyseliny fluorovodíkové, 112 kt amoniaku a 1,4 kt kyseliny chlorovodíkové.

Některá vyluhovací pole, např. 17, 18, 23 nebo 25b byla založena prakticky přímo na březích řeky Ploučnice, vyluhovací pole 13b ležící jihozápadně od města Stráž, se nalézá v podstatě na dohled od nejbližších obydlených domů. Pokusná pole 1, 2 a 5 i produkční pole 9b, 14 a další, byla založena mimo oblast, které je dnes na mapě označována jako "Důl chemické těžby".

Hlubinná těžba byla zastavena v roce 1993, hydrochemická těžba byla zastavena v roce 1996. Celkem bylo v lokalitě Stráž vytěženo přes 15 kt uranu.

Ekologické aspekty hydrochemické těžby

Vtlačování směsi silných minerálních kyselin do tlakově zvodnělých propustných horizontů, navíc ležících v těsné blízkosti hlubinného dolu, nemohlo zůstat bez následků. Nejproblematičtější bylo již od svého založení v roce 1973 pokusné vyluhovací pole č.6. Kyselé loužící roztoky se nekontrolovaně šířily mimo kontury vyluhovacího pole a ohrožovaly práce v hlubinném dole. Podobné problémy postihly později i VP-5. K zastavení, nebo alespoň zpomalení nekontrolovaného šíření vyluhovacích roztoků, musely být vybudovány nákladné hydraulické, a později i neutralizační bariéry.

Vlivem nekvalitní výstroje vrtů i působením přirozeného pnutí mezi cenomanskou a turonskou vrstvou došlo ke kontaminaci turonského zvodnění a tím byly znehodnoceny zásoby kvalitní podzemní vody.

V současnosti probíhá, za značných nákladů ze státního rozpočtu, rozsáhlá a dlouhodobá sanace celého území.

Zdroje

TOPlist