UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

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1. INTRODUCCINUranio es un elemento radioactivo de color variado que se presenta en la naturaleza en sus formas isotpicas, tienen diversos usos estratgicos como por ejemplo en la produccin de energa nuclear y la fabricacin de armas nucleares adems son muy nocivos para la salud humana,se conocen cientos de minerales que contienen uranio, pero solo unos pocos son de inters comercial, el principal mineral es la uranina .En este presente informe detallaremos ms de las ventajas y desventajas del uranio y su proceso de extraccin y se podr conocer sus utilidades, como en una central nuclear, tambin presentaremos los principales depsitos situados en nuestro Per, que pronto podra convertirse en un importante abastecedor de uranio.

2. BREVE RESEA HISTORICA DEL URANIO

El uranio fue descubierto como xido en 1789 en la pechblenda por el qumico alemn Martin Heinrich Klaproth,quien le puso el nombre por el planeta Urano. Las investigaciones sobre la radioactividad que siguieron a los experimentos de Becquerel condujeron al descubrimiento del radio y a nuevos conceptos sobre la organizacin interna de la materia. El 2 de diciembre de 1942 se produjo la primera reaccin nuclear controlada en cadena en Chicago, y tres aos ms tarde las explosiones nucleares demostraran el enorme potencial de la fisin nuclear. Dos nombres de ciudades japonesas estn unidos a esta demostracin de fuerza: Hiroshima y Nagasaki (6 y 9 de agosto de 1945). El Uranio se ha convertido en el combustible bsico para los reactores nucleares y la materia prima esencial para las armas nucleares. La minera y concentracin del Uranio son los primeros eslabones de la industria nuclear, Una industria cuyos riesgos, residuos radiactivos y problemas de seguridad la convierten en la peor y menos justificada opcin para producir electricidad.

3. PROPIEDADES DEL URANIOEl uranio es un elemento qumico metlico de color plateado-grisceo de la serie de los actnidos, su smbolo qumico es U. El nmero atmico del uranio es 92, es el elemento ms pesado y tiene una densidad que es 18,7 veces la del agua. El uranio tiene un punto de fusin de 1132 C, un punto de ebullicin de 3818 C, sus valencias son: +3, +4, +5, +6. Sus propiedades peridicas son: Configuracin electrnica: [Rn] 5f3 6d1 7s2 Color de la raya en placa de porcelana: pardo negro Propiedades clave: mineral muy radioactivo Radio inico (): 1,03 (+3), 0,89 (+5) Energa de ionizacin (kJ/mol): 584 Radio atmico (): 1,38 Electronegatividad: 1,38 Estructura cristalina: ortorrmbica Precauciones: Es altamente radioactiva por eso se debe manipular con guantes, mascarilla para no respirar posible polvo que desprende el mineral y que puede causar cncer, y una caja de plomo donde guardar el mineral ya que los minerales de uranio se deben conservar en cajas de plomo. 4. GEOLOGA Y EXTRACCIN DEL URANIO5.1 GEOLOGIA DE EXTRACCION:La geologa representa el primer paso de la extraccin minera y como tal debe estar integrada a las disciplinas relacionadas con esta. 5.2 EXTRACCION DE URANIO EN SUS MENAS: El uranio se presenta en una gran variedad de ambientes geolgicos y para su extraccin se han utilizado casi todos los tipos de tcnicas de minera. Se han desarrollado igualmente nuevas tecnologas para responder a necesidades especiales.

La etapa de extraccin, tratamiento del mineral y recuperacin del Uranio se definen por estudios de factibilidad del proyecto. A partir de all, mediante ensayos pilotos y el desarrollo de la ingeniera de planta se define el equipamiento minero e instalaciones para la etapa de produccin. Ms de la mitad del Uranio extrado en el mundo se recupera a travs de la minera a cielo abierto y de minera subterrnea. Los residuos provenientes de la minera del uranio, estn constituidos mayoritariamente por las colas del mineral (a las que se les extrajo el uranio aprovechable) y por los estriles de la minera (la roca extrada con muy bajo contenido de uranio). Esos residuos contienen las mismas sustancias radiactivas que posea el mineral original y que no fueron separadas, como el radio, el torio o el potasio. Una vez secado el mineral, se obtiene la torta amarilla (yellowcake), que contiene un 75% o ms de U3O8, y es utilizada para preparar el combustible de los reactores nucleares, en los cuales se procesa y purifica para obtener dixido de Uranio (UO2).

5. HIDROMETALURGIALa hidrometalurgia corresponde a la tecnologa de extraer los metales, desde los materiales que los contienen mediante mtodos fsico-qumicos acuosos. 6.1 DEFINICIN ETIMOLGICA: La etimologa de la palabra hidrometalurgia proviene de la raz hidro, que seala con claridad que esta disciplina de la metalurgia extractiva trata del arte y la ciencia de la extraccin de metales, desde sus minerales o sus materiales que lo contienen, atreves de medios acuosos.

6.2 ETAPAS DE LA HIDROMETALURGIA:

Etapa de disolucin selectiva de los metales desde los slidos que los contienen mediante una solucin acuosa; esta etapa se conoce como lixiviacin. Etapa de procesamiento y transformacin de los metales disueltos en medio acuoso de lixiviacin mediante agentes externos que permiten la purificacin y/o concentracin de estos metales, aun en soluciones acuosas. Etapa de recuperacin selectiva de los valores metlicos disueltos en medio acuosos conocida como precipitacin en la que se obtiene el metal o un compuesto que lo contiene, en la forma de un producto slido.

6. HIDROMETALURGIA DEL URANIOLIXIVIACIN DE LOS CONCENTRADOS TOSTADOSLos minerales y calcinados de xido de uranio se lixivian con dos soluciones lixiviantes diferentes, dependiendo en gran parte de los tipos y cantidades de impurezas que contengan. Al material con alto contenido de carbonatos se le da una lixiviacin bsica con una solucin de carbonato de sodio mientras que la mayor parte del mineral uranfero que se lixivia, el cual no tiene un contenido excesivo de ganga bsica se somete a un tratamiento con cido sulfrico.Lixiviacin con cido sulfrico diluidoa presin atmosfrica y temperatura ambiente es el mtodo ms rpido y barato para tratar los minerales y calcinados de uranio, procesndose ms del 90% de los materiales uranferos. En particular, ste es el mtodo de extraccin aceptado por la uraninita, UO2y la pecblenda, U3O8, las cuales son ambas, en esencia, el mismo mineral.La lixiviacin puede ser intermitente o continua, siendo esta ltima de uso casi general.La mayora de las plantas de uranio utilizan lixiviacin en una sola etapa con el mineral molido a menos de 35 mallas y no se hace intento alguno por reutilizar el cido del circuito de lixiviacin. El circuito tiene de cuatro a catorce tanques en serie de 4,9x4,9 m cada uno como tamao comn y la pulpa pasa por gravedad de un tanque al siguiente. La pulpa procedente del circuito de molienda se bombea a los tanques de lixiviacin y el contenido de slidos vara de 45 a 65 %, dependiendo de la operacin de cada planta en particular. Se agrega suficiente cido sulfrico para llevar el pH a un valor comprendido entre 1,5 y 0,5 dependiendo de cada planta. El cido se agrega en etapas en los primeros tanques y su consumo vara de 22,7 a 182 kg de H2SO4por tonelada corta de mineral. El perodo de lixiviacin dura entre 8 y 18 horas siendo el tiempo normal de 11 horas.El uranio en su estado tetravalente, U4+es slo parcialmente soluble en cido sulfrico diluido en ausencia de un oxidante. Consecuentemente, por lo general, se agrega un agente oxidante como el hierro en estado frrico para convertir todo el uranio al estado hexavalente 6+como ion uranilo UO22+.UO2++ 2Fe3+= UO22++ 2Fe2+La recuperacin del uranio del circuito de lixiviacin cida es del 95% o menor, con el uranio en solucin como sulfato de uranilo UO2SO4.2U3O8+ 6H2SO4+ O2= 6UO2SO4+ 6H2ODebido a la baja ley del mineral que se est tratando, 0,1 a 0,3 % de U3O8, la solucin preada procedente del circuito de lixiviacin es bastante diluida. Esta solucin se clarifica por combinaciones de ciclones espesadores y filtros y a veces se recurre a la ayuda de un agente floculante como el heparn, para aumentar el asentamiento del residuo insoluble. Despus de la clarificacin, la solucin preada se bombea a un circuito de concentracin y precipitacin, mientras que el residuo insoluble va a la presa de jales.El uranio puede recuperarse de minerales de baja ley como la branerita, con ayuda de bacterias oxidantes del hierro y azufre. No hay ataque directo por parte de las bacterias, las cuales slo oxidan el hierro a sulfato frrico, 4FeSO4+ O2+ 2H2SO4= 2Fe2(SO4)3+ 2H2O, y el ataque se lleva a cabo con el sulfato frrico, cido que se forma por la lixiviacin de los valores de mineral.UO2+ Fe2(SO4)3= UO2SO4+ 2FeSO4RECIPITACINLa solucin de sulfato de uranilo que resulta de la lixiviacin con cido sulfrico de minerales oxidados de uranio de baja ley, se purifica y concentra antes de su precipitacin por uno de dos mtodos, extraccin por solvente o intercambio inico. El mtodo que ms se usa es el primero, por su baja inversin inicial, su rapidez, su simplicidad, su selectividad, alta eficiencia y que se obtiene ms del 99% de extraccin.Extraccin por disolvente.La solucin que se va a tratar por solvente, se clarifica primero por espesamiento, seguida de una filtracin. Despus de la cual se la conoce como acuoso preado y contiene de 0,8 a 1,5 gpl de U3O8. La solucin acuosa preada se bombea al circuito de extraccin en el que se pone en contacto con una mezcla orgnica de queroseno al que se llama el orgnico. El uranio tiene mayor afinidad por el orgnico que por la solucin acuosa y se combina con agua. Despus, debido a la inmiscibilidad entre el orgnico y la solucin acuosa, y siendo el primero ms ligero que el agua, se eleva a la parte superior y se le separa de la parte acuosa agotada en uranio a la cual se conoce como solucin agotada o rafinado.La extraccin se efecta en cuatro a cinco etapas en tanques divididos, construidos en duelas de madera o de concreto revestidos con fibra de vidrio. Los tanques se construyen tanto redondos como rectangulares, como por ejemplo un tanque redondo de 8,2 m de dimetro y 2,7 de profundidad puede estar dividido en tres cmaras de mezclado y tres de asentamiento y uno de 6,7 de dimetro y 2,7 de profundidad en 2 y en 2.Las cmaras de mezclado son agitadas con impulsores de acero inoxidable. El flujo del acuoso y de las soluciones orgnicas a travs del circuito es a contracorriente, pasando el acuoso preado en una direccin y el orgnico en la opuesta. El acuoso pasa del mezclador de entrada al sedimentador, al segundo mezclador y as sucesivamente, contina avanzando por el tanque inducindose el flujo ya sea por gravedad o por medio de bombas a prueba de cido. El flujo orgnico se recircula de nuevo a cada mezclador desde el sedimentador adyacente, utilizando, ya sea una combinacin de sifones de aire y bombas o bien una bomba vertical de turbina.La solucin orgnica agotada se regresa al circuito de extraccin para volver a usarse mientras la solucin de carbonato de uranio se enva a precipitacin. Esta operacin aumenta la concentracin en metal en el circuito de separacin final ya que la cantidad de solucin separacin que se utiliza para remover los valores minerales del orgnico preado es por lo general de una dcima o quinceava parte del volumen del orgnico.Despus de los circuitos de extraccin y separacin final, los valores deseados se han purificado y concentrado en forma tal que el volumen de solucin preada para separacin representa una quinceava parte de la cantidad original de la solucin acuosa y este volumen reducido de solucin pasa ahora a la etapa de precipitacin.El lodo que contiene el uranio precipitado se bombea a una prensa de plancha y bastido o a un filtro de vaco prerrecubierto, para filtrarlo, lavarlo y separar las impurezas solubles. Despus de este tratamiento se seca la torta amarilla y se embarca a la refinera.FUSIN Y REFINOLa torta amarilla se alimenta mediante gusanos de tornillo desde tolvas cerradas a tanques de acero inoxidable agitados y calentados con serpentines de vapor de agua, en los que se ha dosificado previamente el cido ntrico. Los tanques tienen divisores verticales que los dividen en compartimentos cuadrantes. La pulpa de cido ntrico que se mantiene a 100C se hace pasar sucesivamente de un compartimento a otro, para descargar del cuarto compartimento a un enfriador. De ah, a una temperatura aprox de 40C, se le hace pasar por una batera de filtros rotatorios a vaco del tipo de prerrecubrimiento en los que se le separa la slice y pequeas cantidades de otras impurezas insolubles que son desechadas. El lavado de la torta del filtra se hace sobre el tambor de ste y el lquido de lavado se agrega al producto filtrado principal de nitrato de uranilo. La combinacin del filtrado y las aguas de lavado forman lquido claro apropiado para la recuperacin por extraccin por solvente. Despus de terminar la reaccin se saca el recipiente del horno y se enfra primero al aire y luego en agua, despus de lo cual se abre y se invierte para que caigan la escoria y la masa de uranio. El uranio se limpia para desprender la escoria que tenga adherida y se vuelve a fundir en un horno a vaco para vaciarlo en barras de elemento combustible o en lingotes adecuados para estirado. La escoria de MgF2se conserva para molerla finalmente y usarla como revestimiento en los recipientes de reaccin.La recuperacin es mayor del 98% y los lingotes de uranio que se producen en pesos varan de 158 a 260kg.

7. FUNDAMENTOS CIENTIFICOS PARA SU UTILIZACIONEl elemental uso y ms importante del uranio es en el campo de la energa nuclear, como combustible para los reactores nucleares que generan calor produciendo el 17% de la electricidad obtenida en el mundo. Aunque es el principal uso, no es el nico, el uranio tambin tiene aplicaciones en diversos campos: Aplicaciones industriales: con fines de anlisis y control de procesos. Aplicaciones agroalimentarias: en la produccin de nuevas especies, tratamientos de conservacin de los alimentos, lucha contra las plagas de insectos y preparacin de vacunas. Aplicaciones medioambientales: en la determinacin de cantidades significativas de sustancias contaminantes en el entorno natural. Usos en Geofsica y Geoqumica, que aprovechan la existencia de materiales radiactivos naturales para la fijacin de las fechas de los depsitos de rocas, carbn o petrleo; igualmente puede ser til para estimar la edad de la Tierra debido al periodo de semi-desintegracin del U238 que es de aproximadamente 4.470 millones de aos y el del U235 que es 704 millones de aos.

7.1 QUE ES UNA CENTRAL NUCLEAR?

Una central nuclear es una instalacin industrial construida para generar electricidad a partir de la energa nuclear. Las centrales nucleares forman parte de la familia de las centrales termoelctricas, lo que implica que utilizan el calor para generar la energa elctrica.7.2 FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL NUCLEAREl funcionamiento de una central nuclear se basa en el aprovechamiento del calor para mover una turbina por la accin del vapor de agua, la cual est conectada a un generador elctrico. Para conseguir el vapor de agua se utiliza como combustible el uranio o el plutonio. El proceso es : Debido a la fisin del uranio que se lleva a cabo en el reactor nuclear, se libera una gran cantidad de energa que calienta el agua hasta evaporarla. Este vapor se transporta al conjunto turbinagenerador mediante un circuito de vapor. Una vez ah, las aspas de la turbina giran por la accin del vapor y mueven el generador que trasforma la energa mecnica en electricidad. Una vez el vapor de agua ha pasado por la turbina, se enva a un condensador donde se enfra y se vuelve lquido. Y nuevamente se transporta el agua para volver a conseguir vapor, cerrando as el circuito del agua. Los residuos generados por la fisin del uranio son almacenados dentro de la propia central, en unas piscinas de hormign especiales para materiales radioactivos. 8. EFECTOS SOBRE LA SALUD Y EL MEDIO AMBIENTELa solubilidad en agua de un compuesto de uranio determina su movilidad en el medio ambiente, as como su toxicidad. En su forma de mineral en estado xido no es tan daino como cuando llega a la fase activa, es decir cuando se libera a su estado puro tras varios procesos qumicos. En esta fase emite partculas alfa, beta, gamma y otras que causan graves daos a la salud. Aunque toda actividad industrial es por si misma agresiva con el medio ambiente es imprescindible en el progreso humano y la minera de uranio, es de las ms contaminantes y controvertidas debido a los llamados residuos nucleares. Asimismo, los estudios confirman la alta toxicidad del uranio en el agua potable, descubrindose efectos txicos en el rin incluso en muy bajas concentraciones. 9. PER, EL NUEVO PRODUCTOR MUNDIAL DE URANIO?Los recursos energticos son fundamentales para la vida y el desarrollo de los pases, y el Per parece estar a las puertas de convertirse en el nuevo proveedor mundial de un suministro clave. Pero no a travs de fuentes hidroelctricas o de gas natural, como podra pensarse, sino de un nuevo mineral abundante en su territorio y que an no ha sido explotado: el uranio. En Febrero de 2011 an se mantena en US$ 71 la onza y actualmente (Mayo 2014) el precio est en US$ 28. Pero la proyeccin es que tienda a crecer hasta valores de US$ 500 la libra. En este escenario el Per ha declarado poseer importantes yacimientos de Uranio en su Costa, Sierra y Selva, reflejo de estudios especializados, a un nivel que podra situarlo entre los primeros 6 productores del mundo. Los estudios realizados hasta la fecha estiman que el potencial de Uranio peruano es de cerca de 220 mil toneladas. 10. CONCLUSIONES

Hemos comentado anteriormente, que al descubrir el uranio no se le encontr mayor utilidad que como pigmento en la industria del cristal y de la cermica, as como en la de las pinturas, por su intenso color amarillo. En la actualidad, todos estos usos han sido abandonados quedando nicamente su utilidad como fuente de energa. En general los procesos hidrometalurgicos presentan menores dificultades con sus residuos. En efecto si bien sus residuos slidos pueden ser en ocasiones finos y causar, en el mediano plazo, problemas ambientales por el polvo, esto no ocurre en la mayora de los caso del tratamiento directo de minerales. Como son la lixiviacin en pilas o en botadores. Entonces en la mayor parte de los casos el problema se reduce a disponer los residuos lquidos de carcter neutralizable y econmicamente aprovechable como fuente de subproductos. Sea el uranio una fuente de energa factible para el uso o no, se tendra que buscar mejorar el tratamiento de sus residuos de tal manera que no afecte al medio ambiente. De esta manera queda en manos de los poseedores de este mismo saber utilizar el uranio para bien y no cometer las atrocidades del pasado.

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