Koncepce těžby uranu v oblasti Habří

Transkript

1 Středoškolská odborná činnost Obor SOČ: 5. Aplikovaná geologie Uranium mining conception in Habří vicinity Koncepce těžby uranu v oblasti Habří Gymnázium Petra Bezruče Beseda Marek Čepelová Kristýna Groborz Ondřej Moravskoslezský kraj Frýdek-Místek 2015

2 Prohlášení Prohlašuji, že práce SOČ byla vypracována pouze členy týmu a byly použity pouze podklady (literatura, projekty, SW atd.) uvedené v seznamu vloženém v práci SOČ. Prohlašuji, že tištěná verze a elektronická verze soutěžní práce SOČ jsou shodné. Nemám závažný důvod proti zpřístupňování této práce v souladu se zákonem č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) v platném znění. Beseda Marek: Ve dne... podpis... Groborz Ondřej: Ve dne... podpis... Čepelová Kristýna: Ve dne... podpis... 1

3 Poděkování Chtěli bychom poděkovat lidem, kteří nám s prací jakkoliv pomáhali. V první řadě bychom rádi poděkovali Mgr. Pavlu Kvášovi, který na nás při dohlížel při vypracovávání tohoto projektu. Přispíval nám též důležitými radami a kontakty na odborníky. Dále bychom chtěli poděkovat Ing. Karlu Sikorovi, který nám pomohl s problémy týkajícími se geologie uranového ložiska a jeho těžby. Naše poděkování si zaslouží zaměstnanci státního podniku Diamo, jež nám na exkurzi poskytli mnoho cenných informací, zvláště pan Marek M. a Ing. Filip Toman. Cenné informace ohledně možností těžby nám také poskytli Báňský úřad, odbor životního prostředí krajského úřadu na Vysočině a EIA. Díky patří i starostům okolních obcí, kteří se vyjádřili k našim návrhům a metodám. Děkujeme i profesorům Masarykovy univerzity, se kterými jsme mohli konzultovat své výsledky v průběhu soutěže a kterým vděčíme za cenné rady. Za pomoc při vypracování tohoto projektu vděčíme také Petře Čepelové, Jiřímu Košackému a Tomáši Novotnému. Za gramatickou a stylistickou korekturu děkujeme Barboře Genserové, za pomoc s vypracováním ekologické části Cyrilu Novotnému. Bez těchto osob by bylo sestavování projektu daleko obtížnější. 2

4 Anotace Cílem této práce je analyzovat uranové ložisko v oblasti Habří ve Žďárském okrese a navrhnout nejefektivnější způsob těžby a následného zpracování vytěžené horniny, aby byl zachován stávající objem těžby v této oblasti a tím také velký počet pracovních míst. Tato studie se zabývá možnostmi propojení nového naleziště s již fungujícím důlním dílem Rožná a navrhuje nový způsob chemického zpracování pro zvýšení výtěžnosti a snížení ekologického zatížení. V ekonomické části práce je provedena analýza trhu zahrnující popis vývoje ceny uranu, dále výpočet předpokládaných nákladů a zisku z těžby. Sociálně-environmentální část zkoumá dopady těžby na životní prostředí a život místních obyvatel. Klíčová slova: Habří; uran; yellowcake; žlutý koláč; těžba; kyselé loužení; chelátové polymery 3

5 Obsah 1 Úvod Charakter ložiska Geologický rozbor ložiska Nerostné složení rudy Těžba Vytvoření vlastního zpracovatelského závodu v oblasti Habří či okolí Těžba v oblasti Habří s dopravou vytěžené rudy do závodu Rožná Propojení důlního díla a doprava vytěžené rudy pod zemí do závodu Rožná Zpracování Současná chemická úprava v Rožné Navrhovaná chemická úprava Úprava odpadní vody v Rožné Současná chemická úpravna technologických vod Použití chelátových polymerů k extrakci Navrhovaná úpravna Ekonomie Vývoj spotřeby a produkce uranu Vývoj ceny uranu Cena provozu zařízení Počáteční investice Cena provozu procesů Náklady na zaměstnance Závěr Sociální dopady těžby Přístup místních obyvatel Další dopady Výkup pozemků Rizika spojená s těžbou Vliv těžby na životní prostředí Odkaliště Likvidace objektů Závěr

6 1 Úvod Uran je radioaktivní prvek stříbrobílé barvy. Jedná se o kov, přesněji aktinoid (či nově též aktinid), který byl objeven v roce V přírodě se vyskytuje ve formě nerostu převážně uraninit neboli smolinec. Chemicky se jedná o UO2 s příměsí olova, thoria a radia. Tohoto nerostu je v zemské kůře v ekonomicky vytěžitelných oblastech dost pro uspokojení spotřeby na 260 let i za předpokladu, že počet jaderných elektráren poroste. Uran se ve formě obohaceného uranu (zvýšená koncentrace izotopu 235 U) využívá jako prvek schopný štěpení. Jde tedy o prvek, který se používá v jaderných elektrárnách nebo se jím plní jaderné hlavice. Zbytek po obohacování, tedy ochuzený uran, se pro svou vysokou hustotu využívá v případech, kdy potřebujeme vysokou hybnost v malém objemu, například jako závaží letadel, ložiska. Je také používán jako stínění před zářením. Začátkem roku 2014 byla v oblasti obce Habří ve Žďárském okrese poblíž uranového dolu Rožínka pozorována radiační anomálie. Po dalším zkoumání této anomálie byl zjištěn výskyt většího množství uranové rudy. Tato práce se zaměřuje na geologii tohoto ložiska, navrhuje způsob těžby, zpracování a dalších úkonů s těžbou spojených. Obrázek 1: Mapa oblasti Habří s anomálií a místy vrtů 5

7 Hloubka 2 Charakter ložiska V oblasti Habří byla gama spektrofotometrií pozorována radiační anomálie o rozměrech 100 na 200 metrů. V oblasti bylo provedeno celkem 7 vrtů do hloubky přes 1500 metrů pro zjištění mocnosti sloupce rudné horniny, nerostového složení a dalších podrobností. Spektroskopie rovněž zjistila, že ložisko se svažuje pod úhlem asi 55 jižním směrem a do dalších směrů se nerozšiřuje, horizontální šířka rudné vrstvy je ve všech místech rovna 100 metrům. Na základě získaných údajů z vrtů, viz schéma 1. Následně byl proveden chemický rozbor rudné struktury. Jedná se především o křemenkarbonátový žilník, jenž obsahuje velmi nepravidelnou uraninitovou mineralizaci. V rámci zrudněné struktury se vyskytují 2 kategorie zásob, přibližně 15% objemu představuje vrstva s průměrnou kovnatostí 0,5 %, přibližně 20 % objemu představuje vrstva s průměrnou kovnatostí 0,3 %. Důležitým zjištěním také bylo, že zastoupení uranu ve zrudněném tělese je ve všech hloubkách přibližně konstantní. Řez horninou na základě vrtů 0 Vzdálenost od vrtu HB Nejsou data Granulit 600 Zrudnatělá oblast Amfibolit Pararula Povrch Schéma 1: Řez horniny v oblasti Habří 6

8 Hloubka 2.1 Geologický rozbor ložiska Jelikož je oblast Habří velmi blízko existujících či již zaniklých dolů Rožná a Olší, lze očekávat velmi podobné nerostové složení hornin. V oblastech Rožné a Olší bylo provedeno velké množství výzkumů, řadu z nich můžeme aplikovat i na oblast Habří. Obsah průřezu horninovou vrstvou byl vypočítán na m 2, horizontální šířka vrstvy. Hustota křemene, kalcitu a jiných nerostů, které tvoří podloží, je přibližně kolem kg/m 3. (Pluskal, 1960) (VŠCHT Praha, 1952) Platí vztah pro množství uranu v kg obsaženém v každé rudné žíle: S d ρ k ω = m Kde S je obsah průřezu; d šířka vrstvy, ρ hustota podloží, k kovnatost, ω hmotnostní zlomek zastoupení uranových nerostů ve vrstvě. Po dosazení parametrů vychází, že žíly obsahují a tun čistého uranu, což tedy znamená celkově tun uranu na ložisko. Bylo by vhodné mít porovnání s nějakým jiným dolem, proto jsme stejným způsobem vypočítali množství uranové rudy v dole Rožná. Na základě údajů poskytnutých Diamem jsme mírně zjednodušili schéma řezu Rožnou, viz schéma č. 2. Řez zemské kůry v oblasti Rožná 0 Vzdálenost Povrch Amfibolit Pararula Zrudnatělá oblast Schéma 2: Řez kůrou v oblasti Rožná (DIAMO, státní podnik, 2014) 7

9 Schéma bylo rozděleno na 4 rudné žíly, plocha první je m 2, druhé m 2 a třetí m 2, což představuje celkem m 2 průřezu. Diamo uvádí kovnatost 0,25 %. (Diamo, státní podnik, 2013) Po dosazení do vzorce na výpočet množství uranu v žíle (za předpokladu, že horizontální šířka žilníku je rovněž 100 metrů) vychází, že v celém ložisku se nacházelo před těžbou asi tun uranu. Dle Diama (DIAMO, státní podnik, 2014) bylo v Rožné do roku 2006 vytěženo tun uranu. Pokud by se každý rok vytěžilo 330 tun uranu, znamená to, že roku 2016, kdy je plánováno zavření dolu Rožná, bude vytěženo tun uranu. To značí, že odhad pro výpočet množství uranu obsaženého v dole je poměrně přesný, vezmeme-li v potaz, že nelze vytěžit všechen uran z ložiska a že ložisko má jistě řadu zúžených míst, která nejsou ze schématu patrná. Závěrem tedy je, že v oblasti Habří se jedná o více než trojnásobně větší ložisko, než je Rožná, tudíž je patrné, že těžba takto masivního ložiska má smysl. 2.2 Nerostné složení rudy Aby bylo možné začít s těžbou, je nezbytné znát alespoň částečně nerostné složení rudné žíly, ale také okolních vrstev, ať se těžba přizpůsobí jejich charakteru. (Sikora, 1985) V prvé řadě je nutno zjistit, kde se nacházejí geologické zlomy. V dostupné literatuře je uvedeno minimum informací o dané lokalitě. Sikora (1985) uvádí mapku zlomů z horizontálního pohledu, na které je vidět Habří, ale to pro návrh není dostačující. Bude potřeba provést další geologické průzkumy. Pro návrh důlního díla je nezbytné znát výskyt zlomů, neboť hornině v této oblasti hrozí zhroucení v případě, že by před zlom vedla jáma či velká šachta. Znát tato místa je důležité také proto, že zlomy obsahují téměř vždy těžitelné množství uraninitu, a jsou tedy primárním zájmem při těžbě. Diamo (2013) a Toman (2013) uvádí toto složení rudné horniny: amfibolito-biotitická rula, biotit, pyrit, křemen, živec, jílovce, grafit, karbonáty (nebylo specifikováno), uranové minerály (nebylo specifikováno), smolinec, coffinit, uranová čerň. Z informací o chemických rozborech v průběhu zpracování vyplývá, že se v oblasti musejí vyskytovat také nerosty obsahující molybden (např. molybdenit), zirkon (patrně zirkonit), v malé míře se dá očekávat i přítomnost nerostů s obsahem tantalu. Pokud tedy jde o prvkové zastoupení v hornině, vyskytuje se velké množství vápníku a hořčíku, sodíku a draslíku, železa, hliníku a křemíku v hlinitokřemičitanech, uhlíku ve formě uhličitanů a grafitu, síry ve formě disulfidů, dále pak 8

10 malé množství uranu, molybdenu, zinku a stopová množství thoria, olova, vanadu. (Sikora, 1985) (FÖRSTER, 1999)Tyto informace o složení jsou dostačující pro navrhnutí způsobu chemické úpravy, ne však pro návrh těžby a získání představy o rozložení ložiska. Dá se předpokládat velmi podobné nerostné složení rudy jako v oblasti Rožné, Bukova či Olší. Ložisko vzniklo pravděpodobně tak (podobně jako jiná ložiska v dané oblasti), že byly horké roztoky uraničitých solí vytlačeny z hloubky a postupně mineralizovaly tím, jak se ochlazovaly, na nerostech, nejběžněji to bývá na křemenu či křemičitanech. Patrně v druhohorách mohlo dojít k frakturaci jihovýchodní části Českého masívu, čímž vznikly zóny trhlin v zemské kůře. (Sikora, 1985) V těchto oblastech se vyskytovaly prostupné horniny, protože byly rozdrceny tektonickými pohyby. Pod ložiskem vznikl tlak roztavených hornin, které vytvořily roztok uraničitých solí, tento roztok stoupal směrem vzhůru a postupně docházelo ke kondenzaci díky snížení teploty. Teplota se u většiny roztoku snížila až blízko povrchu, takže vzniklý rudný sloupec zasahuje až na povrch. Rudný roztok se také dostával i mimo tektonickou zónu do malých prasklin, ve kterých kondenzoval. Jak roztok postupoval, docházelo k ochlazování, čímž docházelo k usazování uraninitových minerálů, proto bývá ve větších hloubkách koncentrace uraninitu vyšší. Podobně se mění také nerostové složení v rudném sloupci, s rostoucí hloubkou dostávají namísto kyselého spíše zásaditý charakter. Nejvyšší koncentrace uraninitu bývá právě v malých prasklinách mimo hlavní tektonickou zónu. (Dvořáková, 2012) Z těchto důvodů je zřejmé, že je nezbytné zjišťovat kovnatost uranové rudy v co nejvíce vzorcích z geologických vrtů. Tyto testy však prokázaly, že kovnatost je při různé hloubce téměř konstantní. Geologické průzkumy naznačují, že se jedná o velmi nepravidelnou sedimentaci. U daného podloží platí, že pokud kapsa s výskytem uraninitu nepřesahuje 7 metrů v žádném rozměru, je možné ji zcela vytěžit. Jestliže přesahuje 7 metrů alespoň v jednom rozměru, je z bezpečnostních důvodů nezbytné zanechat v oblasti alespoň jeden pilíř k udržení stropu, čímž nelze vytěžit veškerý uran v oblasti, uran se stává vázaným. Vzhledem k velmi nepravidelnému rozvrstvení v dané oblasti lze očekávat, že se bude uran vyskytovat spíše v malých kapsách namísto velkých pásů, jak je pro oblasti tektonických zlomů typické. Toto znamená, že bude možno vytěžit téměř všechen uran v oblasti. (Sikora, 1985) 9

11 3 Těžba Nedaleko od místa výskytu radiační anomálie se nacházejí další doly, viz obrázek 2. Červeně je vyznačen revír těžby dolu Rožná i s významnými jámami. (Diamo, státní podnik, 2013) V současnosti probíhá těžba v oblasti Bukova, tedy levého dolního vrcholu revíru. Mimo revír dolu se nachází chemická úpravna, na obrázku označena písmenem CH. Zelenou barvou je zaznačen revír bývalého dolu Olší včetně jam, ty jsou však již zasypány. Fialovou barvou je zaznačeno ložisko v oblasti Habří. ( 1998) Obrázek 2: Mapa těžebních oblastí v okolí Rožné, Olší a uranové ložisko Habří (Diamo, státní podnik, 2013) 10

12 Za předpokladu, že se vyplatí těžit ložisko v Habří, existují následující možnosti těžby: a) Těžit v oblasti Habří, vyvážet na povrch a na místě či v blízkém okolí vytvořit zpracovatelský závod a odkaliště. b) Těžit v oblasti Habří, vyvážet na povrch a po povrchu dopravovat rudu do již existujícího zpracovatelského závodu dolu Rožná od firmy Diamo. c) Těžit v oblasti Habří, propojit důlní dílo s důlním dílem Rožné a dopravovat rudu pod zemí do už existujícího zpracovatelského závodu dolu Rožná od firmy Diamo. Každá z možností má své výhody a nevýhody. 3.1 Vytvoření vlastního zpracovatelského závodu v oblasti Habří či okolí Jako první řešení těžby se nabízí vybudování dolu na místě a v blízkosti stavba zpracovatelského závodu a odkaliště. U dolu by bylo nutné vybudovat několik jam. Je potřeba vytvořit jámu, kterou bude možné dopravovat horníky do hloubky a zároveň vyvážet uranovou rudu na povrch. Je také zapotřebí vytvořit záložní jámy, protože lze očekávat, že ložisko bude těženo po dlouhou dobu a mohlo by dojít k poruše výtahového zařízení. U důlního díla tohoto rozsahu je nezbytné vytvořit i větrací jámy. Navrhované rozmístění je zobrazeno na schématu 3. 11

13 Schéma 3:Umístění jam a pater se závodem v oblasti Habří Na schématu 3 jsou patrné jámy R1, R2, V1 a V2, tunely T1 a T2 a schematicky znázorněná patra. Jámy označované písmenem R jsou hlavní jámy s výtahem o schopnosti vyvážení lidí, horniny či potřebného materiálu. Jámy V jsou primárně větrací, ale mohou sloužit jako únikový východ z důlního díla. Části důlního díla byly pojmenovány dle členů týmu zpracujícího tuto práci. Nejprve bude vykopána první jáma, R1 Kristýna, do hloubky asi 600 metrů. Tam bude kopání zastaveno, ale připraveno na další pokračování. Vybuduje se také jáma V1. Vše se spojí tunelem T1 Marek. Jakmile to bude technologicky možné, bude zahájena těžba z jámy R1. Před vytěžením rudy z oblasti nad tunelem T1 bude zahájeno kopání jámy V2, protože při dalším rozšiřování dolu bude jeho funkce nezbytná, zároveň začne prohlubování jámy R1 Kristýna. Po prokopání jam R1 a R2 do hloubky 1500 metrů bude vybudován spojovací tunel T2 Ondřej. Zahájí se těžba, vytěžená hornina nejprve bude odcházet jámou R2 Barbora do tunelu T1 Marek a jámou R1 Kristýna bude vyvážena na povrch. Po dokončení tunelu T2 Ondřej se přes něj vytěžená hornina odveze k jámě R1 Kristýna. Jáma R2 Barbora bude využívána jen k dopravě a spolu s tunelem T1 Marek v nouzových situacích nebo v případě velkého rozšíření těžby - použití jámy R2 a tunelu T1 k vyzvedávání horniny by 12

14 mohlo tento proces značně urychlit. Ruda, která se nachází pod úrovní tunelu T2 Ondřej, se vytěží a poté odveze k tunelu T2, odkud bude odebírána. V případě realizace této možnosti by bylo zapotřebí vytvořit v oblasti Habří nový zpracovatelský závod. Vybrali jsme několik lokalit pro umístění vlastního závodu a pro odkaliště u závodu. Podrobnosti umístění jsou probírány v kapitole 8.7. Podrobnosti zpracovatelských technologií jsou popsány v kapitole Těžba v oblasti Habří s dopravou vytěžené rudy do závodu Rožná Tato možnost předpokládá vybudování nového dolu a dopravu do závodu Diama pomocí pozemní dopravy. Mezi obcemi Habří a Rožná je postavena síť silnic, takže doprava je možná, nicméně by se jednalo o velice neekologické a neekonomické řešení, protože doprava nákladními vozy je nákladná, ale především vyžaduje jezdit přes obce Bukov a Rožná. Při převozu nevratně dochází k uvolňování radioaktivního materiálu do okolí, čímž by došlo ke kontaminaci celého okolí radioaktivním prachem. I v případě vybudování infrastruktury tak, že by bylo možné jezdit mimo obce, by se stále jednalo o neekologický a neekonomický proces. Tato možnost byla tedy zamítnuta. 3.3 Propojení důlního díla a doprava vytěžené rudy pod zemí do závodu Rožná Jak již bylo zmíněno, oblast naleziště Habří leží ve vzdálenosti cca 2300 metrů ( 2010) od oblasti dolu Rožná. Vypracovali jsme i možnost rozšíření důlního díla Rožná do oblasti Habří. Na schématu č. 4 je patrný řez zemské kůry mezi oběma doly. Naleziště neleží v jedné přímce a nejsou ani rovnoběžná. To nepředstavuje technologický problém, ale schéma by mohlo zkreslovat představu o spojení těchto dolů. 13

15 Schéma 4: Řez zemskou kůrou mezi Rožnou a Habří Postupně se vykopou dva tunely na propojení důlního díla Rožná s důlním dílem Habří. Na následujícím schématu 5 jsou orientačně vyznačeny významnější šachty a chodby v důlním díle Rožná. V důlním díle Habří jsou zaznačeny čtyři šachty, z čehož jedna má dvě možná umístění. Z 12. patra Rožné bude vycházet tunel T1 Marek, jenž se dostane až do oblasti rudného tělesa a bude se protínat s jámou R1 Kristýna. Ta může mít dvě různá umístění, přičemž tato změna má zásadní význam. O tomto problému pojednává text níže. Tunel T1 Marek bude na konci spojen s větrací šachtou V1 Pavel. Směrem dolů povede slepá jáma R2 Barbora spojující tunel T1 Marek s tunelem T2 Cyril. Tunel T2 Cyril bude na úrovni 24. patra v Rožné, povede hloubkou do oblasti Habří, protne se s jámou R2 Barbora a bude pokračovat dále. Na jeho konci bude začínat poslední slepá jáma, R3 Ondřej. Protínání jam V1, R2 a R3 s jednotlivými tunely nemusí být provedeno v místě rudného tělesa, o výhodnosti či nevýhodnosti bude možno rozhodnout na základě znalosti podrobností o výskytu rudy v dané hloubce, o pevnosti podloží a hlavně o výskytu tektonických zlomů. V případě, že by toto řešení bylo technologicky nemožné nebo alespoň komplikované, je možné tyto jámy posunout např. o 50 metrů směrem k Rožné, tedy mimo rudné těleso. Schéma 5: Řez zemskou kůrou mezi Habří a Rožnou se zaznačeným důlním dílem (červená), novými tunely (fialová), jámami (žlutá) a větracími šachtami (zelená) Ze všeho nejdříve by byla vykopána jáma R1 Kristýna, která by přechodně sloužila i k větrání, ale do dolu by se horníci dostávali přes jámu R1 v areálu Rožná, jako se to děje v současnosti. Tato možnost je však problematická, protože takto dojde k vykopání sloupce materiálu, a v případě, že bude jáma kopána v oblasti rudného tělesa, bude nutné uranovou rudu uskladnit a po zprovoznění tunelu postupně odvozit na zpracování. V předchozí kapitole jsme vyvodili závěr, že odvoz materiálu po povrchu je velmi neekologický a pro občany obcí pravděpodobně nepřijatelný. Proto bude vhodnější nejprve vytvořit jámu R1B Kristýna B i za 14

16 cenu komplikovanější dopravy na jednotlivých patrech. V případě, že by to žádaly podmínky, může být zhruba v polovině vzdálenosti vykopána nová jáma, R1 Kristýna, což zjednoduší dopravu vytěžené rudy k jámě, odkud bude svážena do tunelu T1 Marek a tím poté dopravována až k jámě R3 v důlním díle Rožná a do chemické úpravny. Před vytěžením bilančních oblastí z jámy R1B Kristýna B či R1 Kristýna začne kopání jámy R2 Barbora a tunelu T2. Tento proces bude časově poněkud náročný a včasné zahájení nebude později vyžadovat pozastavení těžby. Poté bude zahájena těžba z jámy R2 Barbora, ruda se bude odvádět tunelem T2 a jámou R3 v areálu Habří opět na povrch. Jáma R3 Ondřej se vykope před ukončením těžby z jámy R2 Barbora. V případě tohoto důlního díla není potřeba mnoho větracích jam, protože bude možné využít větrací jámy ze současného dolu Rožná. Oproti možnosti probírané v kapitole 3.1 není nezbytné vytvářet tolik bezpečnostních jam, protože únik bude možný přes tunely T1 či T2. Vytěžený neradioaktivní materiál se může prodávat za cenu kamene či štěrku na stavební účely, např. na stavbu dálničních komunikací. (Toman, 2013) Z bezpečnostních důvodů (Juračková, 2009) byly v důlním díle Rožná vzdálenosti mezi jednotlivými patry přibližně 50 metrů (Sikora, 1985). Tyto vzdálenosti budou v případě Habří stejné, umožní-li to podmínky. Schéma 6 orientačně ukazuje důlní dílo. Schéma 6: Řez zemskou kůrou mezi Rožnou a Habří se znázorněním důlního komplexu (patra jsou jen orientačně) Z návrhu je patrné, že těžba z jámy R1B Kristýna B bude poněkud náročná, proto stále připadá v úvahu vykopání obou dvou jam R1B i R1. Tato možnost přináší i několik komplikací, např. prodražení stavby kvůli kopání dvou tunelů, dále bude potřeba provést řadu geologických vrtů, aby bylo zjištěno, jestli (případně kudy) vedou tektonické trhliny, aby se stavba tunelu mohla přizpůsobit (např. vyztužením). V historii byly v oblasti Brzkova zaznamenány velké protesty obyvatel proti těžbě. Mohlo by 15

17 také dojít k protestům proti stavbě továrny na zpracování uranových rud, odkaliště a jiných potřebných zařízení. V rámci ekologie, sociálních dopadů a snahy o co nejmenší vliv na život v dané oblasti bylo toto řešení shledáno nejvhodnějším. Práce ale bude i nadále projednávat možnost vytvoření nového zařízení na úpravu uranové rudy poblíž naleziště, což bylo popsáno v kapitole 3.1. Vznik uranového dolu popisuje zákon č.18/1997 Sb. o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření (atomový zákon). Každý důl také musí podléhat zákonu č. 44/1988 Sb. ochraně a využití nerostného bohatství, ten je znám také jako horní zákon. Těžbu nerostných surovin upravuje zákon České národní rady 61/1988 Sb. o hornické činnosti, výbušninách a o státní báňské správě. Horní zákon ukládá nejvíce požadavků na těžařskou společnost, nejvýznamnější z nich (poplatky aj.) jsou brány v potaz v patřičných kapitolách. Tyto zákony dále popisují průběh vyřizování povolení k těžařské činnosti a jiné. 16

18 Zpracovaná ruda [tisice t] 4 Zpracování 4.1 Současná chemická úprava v Rožné V současnosti v dole Rožná probíhá těžba, ročně se vyprodukuje cca tun uranové horniny, viz graf 1. Toto množství vytěžené horniny odchází jámou R3 na povrch, odkud je nákladními vozy dopraveno do chemické úpravny. Průměrná kovnatost rudy je zde přibližně 0,25 %. (Diamo, státní podnik, 2013) Graf 1: Zpracované množství rudy v Rožné (Diamo, státní podnik, 2013) Diamo, státní podnik, prodává vytěžený uran ve formě diurananu amonného, odkud zkrácením vzniklo jméno této firmy. Na loužení používá firma Diamo alkalické zpracování (zpracování pomocí uhličitanu sodného) (Diamo, státní podnik, 2013) (Hála, 2013). Tento způsob není příliš efektivní (vylouží se 90 % uranu) a je časově náročný (Diamo, státní podnik, 2013). Bylo vypracováno více způsobů zpracování uranové rudy, způsoby využívající kyselého loužení mají obvykle větší účinnost (Remy, 1973). Diamo se rozhodlo používat alkalické loužení, protože v oblasti je velký výskyt karbonátových minerálů (kalcit, siderit a jiné), a při loužení kyselém proto vznikal plynný oxid uhličitý (k tomu při alkalickém loužení nedochází). 17

19 Spolu s grafitem obsaženým v rudě vznikala pěna, což způsobovalo ve své době technologicky neřešitelné komplikace. (Diamo, státní podnik, 2013) Způsob zpracování, jenž je v současnosti používán, vyžaduje velmi malé částečky uranové rudy, aby byla chemická úprava efektivní. Schéma 7: Možnosti zpracování uranové rudy; zeleně je vyznačena metoda, kterou používá v současnosti Diamo v Rožné, černě je navrhovaná metoda. Kroky zvýrazněné červenou barvou jsou chráněny patentem. (Diamo, státní podnik, 2013) (Hála, 2013) (Remy, 1973) (N. N. Greenwood, 1997) (Paul, 1979) (HENRI MERCIER, 1973) Mechanické zpracování Poté, co je uran vytěžen, je přepraven do továrního prostoru, kde je uskladněn. Buldozerem je dále ruda nahrnuta na pás a do zásobníku, odkud se kusy nasypou do drticího mlýna, kam se taktéž dává velké množství vody. (Diamo, státní podnik, 2013) Na každý kilogram rudy se do drticího mlýna nalije přibližně 6 litrů vody (používá se důlní voda a odpadní voda z usazovacího procesu), aby nedocházelo k prášení. (Toman, 2013) Ke zvýšení účinnosti drticího procesu se do mlýna přidávají ocelové koule o průměru cca 7 cm. Samotný mlecí proces trvá minut. Jeden mlýn dokáže najednou zpracovat několik set kilogramů 18

20 rudy. Poté, co nadrcená hmota opustí první mlýn, je velikost částic nedostatečně malá pro loužení. Proto se v dalším mlýnu podobné stavby, ale s ocelovými koulemi o průměru 4 cm, provede ještě jedno mletí. Hmota, která opustí tyto mlýny, prochází postupně přes tzv. stupeň třídění. Zde hmota prochází spirálovými klasifikátory a hydrocyklónami, aby byla zajištěna jemnost částic. Diamo uvádí, že hmotnostně přes 70 % odchozích částic má velikost do 74 µm, maximálně 5 % částic přesahuje velikostí 150 µm. (Toman, 2013) Velké částice vyžadují mnohem více času na extrakci uranu, procesem o dané délce tak projdou z části nevyloužené, což se projevuje jako ztráty. (Hála, 2013) V tomto okamžiku má hmota konzistenci jako velmi jemné bahno a charakter kapaliny; její hustota je přibližně až kg/m 3. (Toman, 2013) Po opuštění procesu mletí a procesu třídění je potřeba zahustit částice, které jsou suspendovány ve vodě, protože by bylo velmi obtížné pracovat s obrovskými objemy nezahuštěných částic. K tomu slouží v usazovacím procesu tzv. Dorrovy zahušťovače. Každý z 5 zahušťovačů má poloměr 24 metrů a celkový objem 1200 metrů krychlových. V Dorrově zahušťovači se postupně usazují částice. Hmota na dně zahušťovače má hustotu přibližně kg/m 3, což odpovídá rozpuštění 1 kilogramu rudy v 1 litru vody. Voda, která byla z procesu odvedena, je převedena zpět do mlýnů na drcení. (Toman, 2013) Obrázek 3: Dorrův zahušťovač (Wrębowa, 2007) Chemické zpracování Po rozdrcení je hmota vpravena do extrakční kolony. Jedná se o kónickou nádobu o výšce 21 m a objemu 550 m 3. (Diamo, státní podnik, 2013) Zde se za zvýšené teploty míchá hmota s extrakčními roztoky, které obsahují 10 kg uhličitanu sodného na 1 m 3 roztoku. Kolon 19

21 je do série zapojeno 8. Teplota směsi v některých místech dosahuje až 80 C (Toman, 2013). Směs prochází kolonami přibližně 5 dní, tak dlouho tedy může trvat reakce. Do reakční směsi je neustále kompresory vpravován vzduch, aby mohlo dojít k oxidaci uraničitých iontů v nerostech na rozpustné uranové soli. Je velmi důležité důkladně sledovat ph směsi: pokud by bylo příliš zásadité, vznikající rozpustný komplex dihydrogenuhličitanu uranylo-disodného by se přeměnil na uhličitan uranylo-tetrasodný, který je ve vodě nerozpustný. Uraninit UO2 a coffinit U2(SiO4)(OH)4 (Remy, 1973) pak reagují dle následujících rovnic: 2UO 2 (s) + O 2 (g) + 8HCO 3 (aq) 2H 2 UO 2 2 (CO 3 ) 3 (aq) + CO 3 2 (aq) + H 2 O(l) U 2 (SiO 4 )(OH) 4 (s) + 7O 2 (g) + 4CO 3 2 (aq) + 2H 2 O 2H 2 UO 2 2 (CO 3 ) 3 (aq) + SiO 2 (s)+ 4 HCO 3 (aq) Rovnice 1: Reakce rozpouštění uraninitu a coffinitu (zjednodušený vzorec) ve směsi hydrogenuhličitanu a uhličitanu sodného (Hála, 2013) Při této reakci slouží jako katalyzátor železité ionty, které jsou v roztoku přítomny, protože dochází k oxidaci nerostů, jako je pyrit, až na síran železnatý. Účinnějším katalyzátorem jsou ale měďnaté ionty, které jsou v podobě síranu měďnatého vpravovány do směsi. (N. N. Greenwood, 1997) Takto se vylouží % uranu obsaženého v nerostech (část odchází v nezměněné formě jako uraničitá sůl, část vysrážená jako uhličitan uranylo-sodný). Spolu s uranem se uvolní také molybden ve formě molybdenanu a hydrogenmolybdenanu sodného, draselné a amonné soli, mnoho různých dusičnanů kovů, které vznikají oxidací amonných solí. Velká výhoda bazické metody je, že je relativně selektivní, spolu s uranem bazickým procesem projde touto fází obvykle jen vanad, molybden, síra, arsen, měď a menší množství železa (Remy, 1973) (měď, vanad ani arsen nejsou v Rožné zastoupeny natolik, aby musely být ze směsi zvláštním procesem odstraňovány, kontaminanty tvoří jen železité ionty, měďnaté ionty, sírové anionty, molybdenanové anionty a dusičnanové anionty). Kyselý proces představuje problém v tom, že uvolňuje do směsi daleko více prvků, kromě uranu se uvolní mimo vanad, síru a molybden také železo, hliník, kobalt, zinek a mnoho dalších prvků, které je pak nutno odstranit dalšími kroky. Poté, co je vyloužen uran do roztoku, dochází k jeho sorpci na ionexovou matici. (Hála, 2013) Ionexová matice je tvořena polymerem ve formě kuliček o poloměru okolo 1 mm, které mají na svém povrchu kladně nabité, vázané funkční skupiny. Na tuto sorpci se používá konkrétně katexový polymer s protonizovanými terciárními aminy (protonizace síranovými anionty umožňuje snadnou podvojnou záměnu a tím navázání kationtů v roztoku na matici). (Hála, 2013) Rozpuštěný uhličitan uranylo-sodný (ale i jiné látky v roztoku, především však uhličitany) se naváží na matici. Výsledkem tedy je, že po průchodu kolonou s polymerem se na 20

22 polymer naváže uran, do roztoku se uvolní hydrogenuhličitanové ionty. Jemné částečky rmutu rozptýlené ve vodě projdou přes filtry, polymerové kuličky s navázaným uranem nikoliv. Zbylý rmut, který má již sníženou koncentraci uranu (avšak ne nulovou), odchází na odkaliště. Koncentrace uranu v odchozí směsi je často kontrolována. Aby nedošlo k poškození polymeru, je maximální teplota v této části 45 C, je tedy nezbytné ochlazení před vpuštěním směsi z loužicí kolony. (Toman, 2013) Po filtraci je odebrán ionexový polymer do oddělené nádoby. Zde je promyt směsí kyseliny sírové a síranu sodného o ph 3-4. Při tom se uran uvolní ve formě síranu uranylosodného, ionex se vrátí opět do původního stavu síranu terciárního aminu a může být použit po vyprání ve vodě znova. Síran uranylo-sodný však stále obsahuje kontaminanty, nicméně v této fázi obvykle koncentrace jednotlivých kontaminantů splňuje požadavky normy ČSN ISO na produkované uranové deriváty. Problémem v Rožné však bývá přítomnost molybdenových solí, jež překračují povolené normy. Molybden (i jiné kontaminanty, ale ty většinou splňují normy už v této době) se z produktu odstraňují tzv. amoniakovým loužením. Při tomto procesu je rozpustný síran uranylo-sodný zaváděn do koncentrovaného roztoku amoniaku, při čemž vzniká diuranan amonný a jiné sloučeniny, ovšem jen diuranan amonný je nerozpustný ve vodě (molybdenan sodný a amonný ve vodě rozpustné jsou). Celý proces lze vystihnout rovnicí: 2Na 4 UO 2 (SO 4 ) 3 (aq) + 6NH 3 (aq) + 3H 2 O(l) (NH 4 ) 2 U 2 O 7 (s) + 4Na 2 SO 4 (aq) + 2(NH 4 ) 2 SO 4 (aq) Rovnice 2: Amoniakové srážení trisíranu uranylo-tetrasodného (Remy, 1973) Produkt je promyt vodou a kalcinován v peci. Je-li to potřeba, provede se ještě čištění přes kyselinu dusičnou, ale to se většinou nedělá. Práce s téměř čistými sloučeninami uranu je velmi nebezpečná, zaměstnanci potřebují patřičné ochranné pomůcky. Některé společnosti ve světě neprodukují diuranan amonný, ale jeho příbuznou sloučeninu, oxid uraničito-uranový U3O8 (ve Spojených státech se pro něj používá označení yellowcake, což nápadně připomíná žlutý koláč ), který vzniká po pouhém zahřátí diurananu amonného na vzduchu za uvolnění amoniaku. Výsledný produkt, tzv. žlutý koláč, diuranan amonný, je uzavřen v ocelových nádobách, zanýtován a uskladněn v uzavřeném skladu, který je velmi dobře hlídán. (Toman, 2013) Tato metoda je poněkud neefektivní v tom smyslu, že % je nenávratně ztraceno na odkališti. Dále metoda vyžaduje velké množství tepla. Proto se domníváme, že existuje efektivnější způsob úpravy. 21

23 4.2 Navrhovaná chemická úprava Jak bylo zmíněno, předchozí metoda má tři velké nedostatky. 1) Nízký výtěžek; výtěžnost nepřesahuje 90 % 2) Mimořádná energetická náročnost, je potřeba udržovat velké množství vody o teplotě 80 C 3) Použití poměrně drahých chemikálií Všechny tři problémy se více či méně dají obejít použitím metody kyselé extrakce. Pokud by měla být použita současná továrna na úpravu uranových rud k provádění úpravy i dále, bude v každém případě potřeba areál zmodernizovat. Při tomto kroku by mohlo dojít ke změně metody extrakce. Kyselou extrakci je možné provádět se stávajícím vybavením areálu, které by jen bylo použito k jiným účelům. Kyselá extrakce využívá namísto louhování do uhličitanu sodného a hydrogenuhličitanu sodného loužení do kyseliny, obvykle se používá kyselina chlorovodíková nebo sírová. (Remy, 1973) Podobně jako v současnosti by ruda byla nadrcena mlýny, ale velikost částic by nebyla natolik kritická jako nyní. Vypracovali jsme postup extrakce, který by bylo možné provádět v existujícím areálu, ale i jeho lehkou úpravu, která by byla použita v případě, že by se jako výhodnější možnost jevilo postavit areál nový Úprava existující struktury Směs by, stejně jako dnes, byla po rozemletí odváděna do Dorrova zahušťovače. U dvou ze tří Dorrových zahušťovačů je potřeba lehké modifikace tak, aby měly větší schopnost míchání, a hlavně zavedení tenkých trubic, kterými bude možné do směsi vhánět vzduch. Stejně tak je vhodné provést úpravu, díky níž by se dal přečerpávat obsah zahušťovače, a nechat nasátou směs padat malým proudem z výšky např. 2 metrů, čímž bude docházet k promíchání a provzdušnění směsi. Po zahuštění se směs vpustí do upraveného Dorrova zahušťovače, kde bude zabírat jen asi pětinu objemu (výška vrstvy bude kolem 50 cm). K této směsi se přileje kyselina sírová, nejvýhodnější (Eurošarm, 2014) je nakoupit koncentrovanou 96% kyselinu sírovou a teprve ji ředit na místě např. důlní vodou. Může se zdát, že je ekonomicky výhodnější použít kyselinu chlorovodíkovou, protože je levnější a bylo by jí potřeba použít o něco menší množství, ale na druhou stranu je velmi těkavá a upravený Dorrův zahušťovač není uzavřený. Oxid uhličitý, který by při reakci vznikal, by s sebou odnášel velké množství plynného chlorovodíku, což je velmi neekologické. Kyselina sírová je netěkavá a nebude se uvolňovat do 22

24 okolí. Na extrakci je vhodné použít kyselinu sírovou o koncentraci přibližně %. Extrakce do kyseliny sírové nevyžaduje tak velké nadbytky činidla jako bazické extrakce. Při probíhající reakci dochází k uvolňování oxidu uhličitého. Ten spolu s grafitem a jinými příměsemi začne tvořit pěnu. Ta se dá odbourávat intenzivním mícháním směsi. Tento proces trvá několik minut, maximálně 20. Po přidání dostatečného množství kyseliny sírové uvolňování oxidu uhličitého ustane. Kyselina sírová se přidává, dokud nedosáhneme ph 2-3. Tehdy je nadbytek kyseliny sírové dostatečný pro extrakci uranu. Zapne se provzdušňování směsi vháněním vzduchu a přečerpáváním. Dochází přitom k oxidaci přítomných železnatých iontů na železité. Železité ionty umožňují reakci uraničitých iontů s kyselinou sírovou a jejich oxidaci na rozpustné uranové ionty. Oxidace se dá urychlit přidáním síranu měďnatého, protože měďnaté ionty mají silnější oxidační vlastnosti a lze je taktéž oxidovat v kyselém prostředí atmosférickým kyslíkem. (N. N. Greenwood, 1997) Přidání měďnatých iontů není nezbytné, ale velmi doporučené, protože výrazně zkrátí dobu reakce. Směs se nechá reagovat asi půl hodiny, minimální dostatečný čas je možné zjistit experimentálně. Postupně dochází k reakcím: 4Fe 2+ (aq) + O 2 (g) + 4H + (aq) (aq) + 2H 2 O (l) U 4+ (s) + 2Fe 3+ (aq) + H 2 SO 4 (aq) + 2H 2 O (aq) (UO 2 )SO 4 (aq) + 6H + (aq) + Fe 2+ (aq) 4Cu + (s) + O 2 (g) + 4H + (aq) (aq) + 2H 2 O (l) U 4+ (s) + 2Cu 2+ (aq) + H 2 SO 4 (aq) + 2H 2 O (aq) (UO 2 )SO 4 (aq) + 6H + (aq) + Cu + (s) Rovnice 3: Reakce probíhající v upravených Dorrových zahušťovačích při provzdušňování. (N. N. Greenwood, 1997) Vzniklý roztok obsahuje kyselinu sírovou, velké množství síranu železitého, síranu sodného, draselného, zinečnatého, uranylu, amonného, hlinitého, kobaltnatého, hořečnatého s malým množstvím vápenatého (protože síran vápenatý je špatně rozpustný ve vodě) a také měďnatého (Remy, 1973). Reakci je potřeba provádět v Dorrově zahušťovači, protože zředěná kyselina sírová by reagovala s ocelovými stěnami extrakční kolony. Dorrův zahušťovač je betonový. Vzniklá směs bude vpuštěna do komory s ionexovým polymerem. Na ionex se vychytají všechny kationty. Ionex se poté bude pravidelně prát ve směsi kyseliny sírové a síranu sodného. Tato technologie je důkladně popsána v kapitole 5.1. Tímto způsobem se připraví poměrně 23

25 koncentrovaný roztok výše uvedených síranů, jedná se však o docela čistý roztok bez veškerého rmutu. Nyní se směs odvede pryč do nové nádoby, která musí také být z betonu s vyhlazeným povrchem. V této nádobě dojde k neutralizaci kyseliny sírové a phbude upraveno na hodnoty 9-11, aby vznikl dihydrogenuhličitan uranylo-disodný, který je rozpustný ve vodě. (Hála, 2013) Na neutralizaci použijeme směs uhličitanu sodného a hydroxidu sodného (Pavlík, 2013). Neutralizace nelze provést v Dorrově zahušťovači, protože v nádobě by zůstávalo množství zásaditých látek, které by zvyšovaly spotřebu kyseliny. K reakcím proto musí dojít v jiné nádobě. Chemické procesy lze vystihnout rovnicemi: (UO 2 )SO 4 (aq) + 2H 2 O (l) + 3Na 2 CO 3 (aq) Na 2 H 2 UO 2 (CO 3 ) 3 (aq) + 2NaOH(aq) + Na 2 SO 4 (aq) Fe 3+ (aq) + 3NaOH (aq) Fe(OH) 3 (s) + 3Na + (aq) Al 3+ (aq) + 3NaOH (aq) Al(OH) 3 (s) + 3Na + (aq) Zn 2+ (aq) + 4NaOH (aq) Na 2 [Zn(OH) 4 ](aq) + 2Na + (aq) Rovnice 4: zásadité solí kovů v roztocích; vznikají nerozpustné hydroxidy i uhličitany uhličitan železitý se usazuje ve formě hydroxidu železitého; zinečnaté soli, částečně hlinité, ale hlavně soli uranylu zůstanou v roztocích. (Remy, 1973) Produktem neutralizace je mnoho hydroxidů, popř. uhličitanů, které jsou většinou nerozpustné ve vodě, hlavní složkou bude hydroxid železitý, který po vysušení pozvolna přechází na hydroxid-oxid železitý a oxid železitý. Kromě uranu ve formě dihydrogenuhličitanu uranylo-disodného se do roztoku dostanou také zinečnaté soli, které jsou při mírně zásaditém ph docela rozpustné. Podobně jsou rozpustné i vanadičnany, molybdenany. Vanadičnany se v dané oblasti nevyskytují v takové míře, aby jejich koncentrace v produktu překročila normy. Jako vedlejší produkt vznikne směs nerozpustných hydroxidu a uhličitanů, které mají potenciální využití. V případě, že se podaří technologii optimalizovat, bude možné využít tuto směs (především tvořenou hydroxidem železitým s mnoha příměsemi) na výrobu barviv. Pokud se směs promyje větším množstvím vody, budou odstraněny i stopy uranu. (Remy, 1973) Roztoky z předešlé extrakce uranu se přečistí amoniakovým procesem. 2Na 4 UO 2 (CO 3 ) 3 (aq) + 6NH 3 (aq) + 3H 2 O(l) (NH 4 ) 2 U 2 O 7 (s) + 4Na 2 CO 3 (aq) + 2(NH 4 ) 2 CO 3 (aq) Zn 2+ (aq) + 6NH 3 (aq) + 2H 2 O(l) [Zn(NH 3 ) 4 ](OH) 2 (aq) + 2NH 4 + (aq) Rovnice 5: Amoniakální srážení rozpustných solí uranylu na diuranan amonný, zinečnaté soli (a případně i hlinité) zůstávají rozpuštěny v roztoku. (Hála, 2013) (Diamo, státní podnik, 2013) (Remy, 1973) 24

26 Amoniakovým srážením vzniká nerozpustný diuranan amonný, zatímco přítomné zinečnaté, molybdenové (a případně i hlinité nebo vanadičné) soli jsou rozpustné. Produkt bude promyt vodou, odsušen a skladován stejně, jako je skladován nyní. V případě, že by nebylo možné na trhu prodat uran ve formě diurananu amonného, může se prodávat jako oxid uraničito-uranový U3O8, který vzniká pouhým vyžíháním diurananu amonného. S oxidem uraničito-uranovým obchoduje většina zahraničních firem. (Hála, 2013) Rmut, který byl odstraněn po navázání roztokových kationtů na ionex, bude pravděpodobně příliš kyselý na to, aby mohl být vylit na odkaliště. Na neutralizaci (Pavlík, 2013) pro bezpečné vylití může být použit hydroxid sodný. Pokud i po neutralizaci bude mít směs lehce kyselý charakter, není to problém. Při vylití na současné odkaliště by docházelo k reakci se starými látkami z odkaliště a k neutralizaci. Z bezpečnostních důvodů (obzvláště v případě vybudování nového odkaliště) bude vhodné látky alespoň částečně zneutralizovat. Tato metoda zpracování je oproti bazickému loužení rychlejší, energeticky méně náročná a využívá chemikálie a postupy, které jsou levnější nebo srovnatelně drahé. Domníváme se, že tato metoda by byla daleko vhodnější. Zároveň by se některé části areálu, např. ocelové o objemech 550 m 3, staly zbytečnými, a mohly by tedy být prodány za cenu materiálu. Tím bychom mohli alespoň částečně pokrýt náklady na modernizaci. Podrobnosti jsou rozebírány v kapitole Vznik nové struktury Pokud bude z nějakého důvodu výhodnější postavit novou strukturu než rekonstruovat tovární strukturu v Rožné, bude tovární komplex stavěn tak, aby se využila právě technologie kyselým loužením. Postaví se více Dorrových zahušťovačů, místo modifikovaných Dorrových zahušťovačů se pořídí nádrže technologicky řešené pro tento účel uzavřené, což by umožňovalo použití levnější kyseliny chlorovodíkové. V případě stavby nové továrny navrhujeme toto rozmístění: 25

27 Schéma 8: Návrh nového areálu, budovy jsou zaznačeny schematicky; světle šedé objekty jsou nezakryté Při použití současného areálu v Rožné bychom u každé struktury zvážili, jestli je využitelná a jaká je její životnost, vše s krátkou životností či malou využitelností je vhodnější zbourat a prodat (např. 7 z 8 extrakčních kolon bude zbytečných apod.). 5 Úprava odpadní vody v Rožné V současné době v areálu Rožná existuje relativně moderní chemická úpravna. Ta může být využita tak, jak je. V případě opuštění areálu a přesunutí těžby i úpravy mohou být stále použity části úpravny odpadní vody z Rožné. (Diamo, státní podnik, 2013) 5.1 Současná chemická úpravna technologických vod Na konci chemického procesu je v současnosti vyloučen diuranan amonný. Odpadní voda obsahuje mnoho rozpuštěných látek (Ambrož, 2014), její ph je obvykle okolo 8,0-8,2. Diamo uvádí toto složení odpadních vod z procesu: Ionty U 4+ /U 6+ NH4 + Mg 2+ Ca 2+ Na + Mo 6+ Ra 2+ NO3 - SO4 2- Zastoupení Jednotka mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mbq/l mg/l mg/l Tabulka 1: Koncentrace iontů v procesní vodě, uvedené hodnoty jsou za období (Toman, 2013) 26

28 Schéma 9: Proces čištění odpadních vod v Rožné (Toman, 2013) Tyto vody obsahují příliš mnoho rozpuštěných látek na to, aby byly vypuštěny do životního prostředí. Obecně obsahují velké množství síranů, dále jsou přítomny sodné ionty, vápenaté, chloridové, následované hořečnatými, draselnými, železitými, spolu s oxidem křemičitým, uranem, železnatými a manganatými ionty a dalšími. (Karel LUSK, 2010) Většina látek je přítomna v příliš velké koncentraci a překračuje normy. Proto musejí být z vody odstraňovány. Odpadní voda je pravděpodobně pro přítomnost uranových iontů zelená. Voda je čištěna membránovými procesy, konkrétně elektrodialýzou a reverzní osmózou; paralelně s tímto procesem probíhá i destilační proces čištění. Pro tyto účely je však potřeba provést několik předúprav, aby nedošlo k poškození membrán nevhodnými ionty. Prvním prováděným krokem je odstraňování vápenatých, hořečnatých (a s tím i radnatých a případných barnatých iontů) z roztoku; jde o proces označovaný jako předúprava pro odpařovací stanici. Toto je provedeno smícháním vody v nádrži o objemu 50 m 3 s roztokem monohydrátu hydroxidu vápenatého (koncentrace hydroxidu vápenatého je 100 gramů na litr, je přilito 30 litrů roztoku) a uhličitanu sodného (koncentrace uhličitanu sodného je 300 gramů na litr, je přilito 200 litrů roztoku). V nádobě se tak usazuje směs síranu vápenatého, uhličitanu vápenatého a uhličitanu hořečnatého ve formě bílého prášku. V roztoku se vyskytují téměř výhradně síran sodný a dusičnan amonný. 27

29 Po vysrážení Ca a Mg vstupuje roztok postupně do zpracovacích linek, elektrodialýza je z roku 1996, reverzní osmóza Tyto dvě části mají velké energetické požadavky, denně úpravna kvůli těmto linkám spotřebuje kwh elektrické energie. Elektrodialyzační linka je schopna zpracovat přibližně 65 m 3 vody za hodinu, při vstupní koncentraci solí ve vodě 35 g/l vzniká asi 15 m 3 koncentrátu o koncentraci soli ve vodě 100 g/l a 50 m 3 dilutátu o koncentraci soli g/l. Linka reverzní osmózy je schopna zpracovat 50 m 3 za hodinu roztoku o vstupní koncentraci solí g/l; vytvoří přibližně 35 m 3 vody o koncentraci solí 0,5 g/l (tzv. permiát); vznikne tak i 15 m 3 vody (tzv. retentátu) o koncentraci solí 40 g/l. Retentát je odváděn zpět do elektrodialyzační jednotky na další zkoncentrování. (Diamo, státní podnik, 2013) ČSN uvádí, že aby voda mohla být vylita do životního prostředí, musí splňovat tyto parametry: ph Rozp. látky Neroz. látky Konc. U Aktivita Ra + Konc. NH 4 Teplota 6-9 < 0,8 g/l < 25 mg/l < 0,3 mg/l <400 mbq/l < 6 mg/l <40 C Tabulka 2: Povolené parametry vody (dle ČSN ) Permiát je odváděn pryč z továrny, jelikož splňuje požadované normy, a je vyléván do nedalekého potoka s názvem Nedvědička. Část roztoku ze srážecího procesu spolu s koncentrátem (1 litr koncentrátu z elektrodialyzačního procesu ke 2 litrům předčištěné vody) vstupuje do nejstarší části čisticí stanice z roku 1976 odpařovací stanice. Zde je celkem 8 komor, které umožňují odpaření vody. Do první komory vstupuje voda z předúpravny, po částečném odpaření vstupuje do druhé komory, poté do třetí atd. Diamo (2013) uvádí, že v jednotlivých komorách jsou tyto teploty, tlaky a orientační koncentrace síranu sodného: Komora Teplota 77 C 163 C 153 C 140 C 128 C 118 C 104 C 88 C Tlak 40 kpa 640 kpa 495 kpa 345 kpa 240 kpa 175 kpa 102 kpa 60 kpa Koncentrace 37 g/l 46 g/l 60 g/l 83 g/l 119 g/l 166 g/l 262 g/l 262 g/l Tabulka 3: Parametry komor (Diamo, státní podnik, 2013) Po ochlazení na běžnou teplotu se z roztoku začne uvolňovat krystalický síran sodný. Tímto způsobem se ročně připraví asi tun síranu sodného a předestiluje m 3 vody. Diamo používá tento síran sodný pro své vlastní účely, ale také ho prodává dalším firmám na zpracování a využití vlastním způsobem. Předestilovaná voda taktéž odchází do nedalekého potoka. V současnosti se připravuje linka pro výrobu dusičnanu amonného, kterého je ve vodě 28

30 také velké množství. Bude zprovozněna pravděpodobně v polovině roku (DIAMO, státní podnik, 2014) 5.2 Použití chelátových polymerů k extrakci Byly popsány selektivní cheláty pro vychytávání uraničitých a uranových iontů. (Ahmed M. Donia, 2009) Hála popisuje pokusy o selektivní cheláty na vychytávání uranu z mořské vody. (Hála, 2013) Popisuje matici z polyetylenu či polypropylenu, do které byly při polymeraci naroubovány molekuly kyseliny metakrylové a akrylonitrilu. Vzniklý polymer se poté nechal reagovat s hydroxylaminem, čímž proběhla adice hydroxylaminu na nitrilové skupiny, viz reakční schéma: HO N O OH NH 2 OH N H 2 N O OH CH 3 CH 3 n CH 3 CH 3 n Rovnice 6: Rovnice vzniku aktivního chelátového polymeru (Hála, 2013) Tento polymer chelátu navazuje ionty UO2 2+. Polymer byl vytvářen za účelem získávání uranu z mořské vody. Bloky o hmotnosti 350 kg byly ponechány po dobu 240 dní v mořské vodě (koncentraci uranu v mořské vodě uvádí na 3 mg/m 3 (Hála, 2013) (Remy, 1973), v moři jsou obsaženy asi 4 miliardy tun uranu). Po 240 dnech byl polymer vytažen a získal se z něj necelý 1 kg uranu. To se může zdát jako malé číslo, ale koncentrace uranu je v mořské hladině poměrně malá, na odkališti je koncentrace více než 3krát větší (Bílek, 2011) (Diamo, státní podnik, 2010), lze tedy očekávat více navázaného uranu za podstatně kratší období (HENRI MERCIER, 1973). Takové polymery mohou být využívány při čištění odpadních vod, zejména pak vody, která odchází na odkaliště. Jedna z možností je nechat rmut spolu s vodou procházet trubicemi s houbovitě rozprostřeným polymerem, čímž by se vychytalo určité množství uranu. Polymery mohou být taktéž rozmístěny po odkališti; v odkališti se vyskytuje uran v roztoku ve formě solí, jako je dihydrogenuhličitan uranylo-disodný, který se na polymer při dané koncentraci poměrně rychle naváže. Po uplynutí určitého času (řádově týdny až měsíce na odkalištích, týdny nebo dny v případě trubic na zachytávání z odchozího rmutu) se polymer odveze na zpracování, kde se promyje acidobazickými solventy za uvolnění sloučenin uranylu 29

31 a promytého polymeru, který můžeme opět použít na vychytávání uranu. Namísto ukládání chelátových polymerů do trubic je technologicky výhodnější rmut před odchodem na odkaliště napustit do velké nádoby (bude dostačovat např. jedna současná extrakční kolona o objemu 550 m 3 ) vyskládané polymerem, jednou za určitou dobu polymery z kolony vytáhnout (např. všechny ukotvit na ocelové konstrukci a tu vytáhnout navijákem) a promýt. Toto řešení se zdá být technologicky výhodnější. Použití chelátů také může snížit náklady na čištění důlní vody i po rekultivaci. Tímto způsobem je možné zvýšit výtěžek extrakce, omezit náklady i získat uran z vody v odkališti. 5.3 Navrhovaná úpravna Navrhujeme, aby byl proces čištění zachován tak, jak je (v případě výstavby nového areálu bude buď čisticí zařízení postaveno dle schématu v Rožné, nebo bude z Rožné přemístěno do nového areálu), s tím rozdílem, že do srážecí nádoby na vápenaté a hořečnaté soli se umístí chelátové polymery na vychytávání uranu. Také navrhujeme, aby se voda z destilačních komor nevylévala do potoka, ale aby se shromažďovala v cisternách a následně prodala. Získané peníze mohou snížit náklady na chemickou úpravnu. Ohřev velkého množství vody na tuto teplotu je energeticky velmi náročný, proto by kolem výparné jednotky byl zřízen tepelný výměník umožňující využití odpadního tepla z komor o nejvyšších teplotách k ohřevu dalších komor. Odpadní teplo z druhé komory (nejvyšší teplota) může být použito na ohřev třetí komory (druhá nejvyšší teplota) a podobně. Další možností zlepšení je umístit do nádob s procesní vodou a do trubic odvádějících rmut na odkaliště kusy chelátového polymeru a další kusy položit na hladinu odkaliště samotného. Vždy po určité době (je nutné experimentálně vyzkoušet, kdy budou polymery plně saturovány, a už tedy nebudou absorbovat další uran) se pak polymery vytáhnou a následně acidobazickými činidly promyjí. Získané sloučeniny uranylu se přečistí spolu se sloučeninami extrahovanými z ionexu. Po propláchnutí budou trubice vráceny zpět. Obdobně se dá postupovat i s polymerovými bloky v odkališti a v nádržích na srážení vápníku a jiných nádobách s odpadní vodou či před vypuštěním důlní vody při rekultivaci. Tímto způsobem je možné dosáhnout takřka 100% výtěžnosti počítáno na množství uranu v rudě. Zároveň zamezíme uvolňování uranu do životního prostředí a snížíme koncentraci uranu na odkalištích. Doba extrakce na odkališti je asi 2 týdny až měsíc, z každé 1 tuny polymeru je 30

32 takto možné získat přes 3 kilogramy uranu. Bylo by teoreticky možné zažádat o ekologické dotace, protože by tak neustále docházelo k dekontaminaci životního prostředí. (Bílek, 2011) Tato technologie může být použita i po uzavření dolu k extrakci zbytkového uranu z důlní vody. (Ambrož, 2014) (Diamo, 2009) (Vladimír EKERT, 2010) Při použití nové metody bude vznikat oxid uhličitý v opravdu velkém množství, proto bude pravděpodobně potřeba požádat ministerstvo životního prostředí o emisní povolenky. Jelikož má Česká republika emisních povolenek dlouhodobě nadbytek, toto nemusí představovat příliš závažný problém. V případě stavby nového areálu nebo po dostatečné rekonstrukci toho stávajícího by však bylo možné vznikající oxid uhličitý odchytávat a vytvářet suchý led. Suchý led je pevný oxid uhličitý, který má pro své silné chladicí účinky mnoho využití. Vytváří se z plynného oxidu uhličitého tak, že je vpuštěn do komory, kde se poté zvýší tlak. Při prudkém snížení tlaku vzniká oxid uhličitý opět plynný, ale i v pevném skupenství. Z komory je vypuštěn pevný oxid uhličitý a vpuštěn nový plyn a proces se opakuje. Takto jde snížit náklady na emisní povolenky, protože by došlo k velké redukci emisí oxidu uhličitého, suchý led je navíc možné prodávat na trhu. (UIGI, 2008) 31

33 6 Ekonomie Jedno z hlavních využití uranu je v jaderných elektrárnách a také v jaderných zbraních. Ale v této práci se zaměříme na využití v elektrárnách, protože informace o využití v jaderných zbraních nejsou volně přístupné. 6.1 Vývoj spotřeby a produkce uranu Údaje v tabulce 4 jsou uvedeny dle WorldNuclear (2015). K je v provozu či provozuschopných 438 jaderných reaktorů v 30 zemích světa. Tyto elektrárny mají celkový výkon MW, ročně spotřebují přibližně tun uranu. Do budoucna jsou plánovány další stavby elektráren: momentálně je ve výstavbě 70 jaderných reaktorů o celkovém výkonu MW; v plánu je dalších 184 reaktorů o celkovém výkonu MW, předpoklady jsou vedeny pro 311 reaktorů o celkovém výkonu MW. Pokud bychom počítali s tím, že budou otevřeny jen elektrárny, které jsou v současnosti v jakémkoliv stavu rozestavění, byl by to 14% nárůst v počtu reaktorů; celosvětový výkon by byl zvýšen však jen o 9 %. Pro predikci budoucí spotřeby uranu energetickým průmyslem je potřeba brát v potaz především reaktory, které jsou ve výstavbě je velmi pravděpodobné, že budou v blízké době (pár let) dokončeny, to se o plánovaných elektrárnách předpokládat nedá. Vycházíme-li z presumpce, že spotřeba uranu je lineárně závislá na výkonu reaktorů, znamenalo by to zvýšení spotřeby uranu ze současných tun na tun ročně. Množství vyprodukovaného uranu (t) Graf 2: Celosvětová produkce uranu (Bloomberg, 2015) 32

34 Země Objem nukleární energie Zastoupení nukleární z celk. ener. Funkčních reaktorů Reaktory ve výstavbě Plánované reaktory Navrhované reaktory Spotřeba uranu pro rok 2014 Únor 2015 Únor 2015 Únor 2015 Únor 2015 miliardy MWe MWe MWe MWe % e Počet Počet Počet Počet Tun uranu kwh celkově celkově celkově celkově Argentina 5,7 4, Arménie 2, Bangladéš Bělorusko Belgie 40, Brazílie 13,8 2, Bulharsko 13, Kanada 94, Chile Čína 104,8 2, Česká republika Egypt Finsko 2, Francie 405, Německo 92, Maďarsko 14, Indie 30 3, Indonésie Írán 30 1, Izrael Itálie Japonsko 132,5 1, Jordánsko Kazachstán Severní Korea Jižní Korea 132, Litva Malajsie Mexiko 11,4 4, Nizozemí 2,7 2, Pákistán 4,4 4, Polsko Rumunsko 10, Rusko 161, Saúdská Arábie Slovensko 14, Slovinsko Jižní Afrika 13,6 5, Španělsko 54, Švédsko 63, Švýcarsko Thajsko Turecko Ukrajina 78, Spojené arabské emiráty Spojené království 64, USA 790, Vietnam Svět 2443,6 c , , , ,57 65,908 Tabulka 4: Seznam všech jaderných reaktorů a jejich celkový výkon, přeloženo do češtiny (World-nuclear.org, 2015) 33

35 Bloomberg uvádí možná poněkud neintuitivní graf produkce těžby uranu, viz Graf 22. Dle grafu produkce nedosahuje množství tun, jak uvádí tabulka 4. Rozdíl pokrývají již vytěžené zásoby obohaceného uranu. (Katusa, 2014) Za rok 2013 byl zaznamenán pokles těžby uranu. To je způsobeno poklesem poptávky na trhu, protože některé státy, jako je Japonsko, Jižní Korea a Německo, odstavily alespoň část svých jaderných elektráren. Tyto státy dohromady mají asi 8 % světové produkce jaderné energie, lze tedy předpokládat, že i 8 % světové spotřeby uranu. Japonsko a Jižní Korea však mají v plánu uvést jaderné elektrárny opět do provozu, čímž lze očekávat opětovné zvýšení spotřeby. Otevření nového uranového dolu se stejnou produkcí jako u Rožínky (nebo vyšší až čtyřnásobně, tedy aby byla produkce stejná jako Rožínky v době maximální těžby), bude produkce představovat asi 0,34 % světové produkce uranu, při maximální těžbě pak okolo 1 %. Tato čísla ukazují, že otevření nového dolu nebude natolik převratné, aby uvedením uranu na trh došlo k výraznému snížení jeho ceny. Na trhu je v současné době uranu dostatek, proto je dostačující těžit jen takové množství uranu, které Diamo těží nyní v existujícím dole v Rožínce. K těžbě maximálního možného množství by došlo pouze, pokud by se na trhu výrazně zvýšila poptávka. (Michálek, 2007) (Vondra, 2012) (Diamo, státní podnik, 2013) 6.2 Vývoj ceny uranu Bloomberg dále uvádí přepokládané ceny uranu, zelenou barvou jsou udány předpokládané ceny podle různých institucí či časopisů. Na základě Graf 3 lze očekávat růst cen uranu v blízké budoucnosti. Zaměřme se na průměrnou výši předpokládaných cen. Během roku 2015 by měly ceny uranu stoupnout na 50 amerických dolarů za libru, během roku 2016 na 58,6 dolarů a během roku 2017 až na 64,5 dolarů za libru. (Bloomberg, 2015) 34

36 Cena uranu USD/Libra 75,00 70,00 65,00 60,00 55,00 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 Historická cena Průměrný předpoklad Capital Economics Ltd. Deutsche Bank AG Toronto-Dominion Bank BMO Capital Markets Corp Cantor Fitzgerald LP Numis Securities Ltd Credit Suisse Group AG Graf 3: Vývoj ceny oxidu uraničito-uranového U3O8 v amerických dolarech za libru (Bloomberg, 2015) 6.3 Cena provozu zařízení Dle informací poskytnutých zaměstnancem Diama při exkurzi bylo zjištěno, že cena 1 kwh elektrické energie pro Diamo stojí 2 Kč a 50 haléřů. Elektrodialytická jednotka se skládá z 6 zařízení po 5 jednotkách, každá jednotka je napájena 180 V a protéká jí proud 80 A. Ročně to tedy znamená, že linka spotřebuje kwh elektrické energie, to odpovídá Kč. Můžeme předpokládat, že reverzní osmóza bude mít přibližně poloviční spotřebu energie, celková spotřeba čistících linek tedy bude kwh za cenu Kč. (Diamo, státní podnik, 2013) Dle zaměstnance je spotřeba dolu Rožínka téměř dvojnásobná v porovnání s elektrodialytickou jednotkou, roční spotřebu tedy předpokládejme na kwh za Kč. Energeticky velmi náročný je i proces ohřívání vody v extrakční koloně o objemu 550 m 3. Jelikož je nemožné vypočítat z poskytnutých informací spotřebu, neboť nejsou známy energetické ztráty při chladnutí vody, můžeme předpokládat, že jednou za den by byly právě 2 válce o objemu 550 m 3 zahřáty na teplotu 80 C z průměrných 20 C (protože cesta válci trvá 4 dny a válců je 8, za 1 den nový materiál projde právě dvěma válci). Energie potřebná pro 35

37 ohřátí jednoto válce je 138,6 GJ, což odpovídá asi kwh elektrické energie. Cena za tuto elektrickou energii je Kč na den. Měrná tepelná kapacita směsi bude poněkud nižší než čisté vody, proto jsou energie asi lehce nadhodnocené, pro korekci budeme moci zanedbat jiné spotřebiče, např. výkonná čerpadla. Roční provoz této linky tedy stojí Kč při spotřebě kwh. Pokud je daný objem vody ohříván zemním plynem (je to velmi pravděpodobné), stálo by jeho ohřátí přibližně Kč (při současné ceně 18,28 Kč za therm, neboli 18 Kč a 28 haléřů za 29,3 kwh energie) v případě dokonalého tepelného výměníku. V případě použití námi navrhované metody budou tyto peníze ušetřeny. Bloomberg uvádí tento graf ceny zemního plynu: 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 Cena zemního plynu CZK/Therm 0, CZK/Therm Business Monitor Interna Lloyds Bank PLC Santander UK PLC Societe Generale SA Průměr Graf 4: Cena a predikce ceny zemního plynu (Bloomberg, 2015) Do budoucna je očekáváno kolísání, ale ne velký růst cen. (Bloomberg, 2015) Na odpaření procesní vody (viz kapitola 5.1) je potřeba také velké množství energie. Tato energie je zčásti poskytována z tepelného výměníku z jiných procesů, které vyžadují zvýšené teploty. Ročně se odpaří m 3, to odpovídá 575 m 3 na den. Výparná entalpie vody je kj na kg (VŠCHT Praha, 1952). Tato energie je dodávána spalováním zemního plynu. Na vypaření takto velkého množství vody by bylo potřeba dodat energii kj, to odpovídá asi thermům o ceně Kč na den, tedy roční spotřebě thermů o ceně Kč (pro srovnání, ohřívání elektrickou energií by stálo asi Kč). Při tomto výpočtu se zanedbává, že je potřeba ohřívat vodu na vysokou teplotu, ale na místě 36

38 bude velmi pravděpodobně zřízen tepelný výměník, který bude snižovat náklady zmenšením ztrát. Odhad, že tepelné ztráty budou zhruba rovny výparné entalpii vody, je vcelku reálná aproximace. 6.4 Počáteční investice Jestliže bude použito zázemí Rožné, budou náklady daleko menší. Mnoho existujících zařízení je možné použít, např. mlýny, Dorrovy zahušťovače, extrakční kolonu, čisticí linku. Bude však potřeba vytvořit nové stavby. Jednalo by se o nové extrakční komory z důvodů emisí oxidu uhličitého (původní předpoklady nemohou být realizovány, oxidu uhličitého bude uvolněno příliš mnoho, což by znamenalo velké náklady na emisní povolenky). Oxid uhličitý můžeme přeměnit na suchý led za pomocí zařízení, které má cenu odhadem pod půl miliónu korun. Některé stavby se stanou zbytečnými, přebytečné extrakční kolony mají odhadovanou váhu tun, při ceně ocelového pláště 8 Kč/kg by měly hodnotu asi 4 miliónů korun. V oblasti Habří budou vykoupeny pozemky od fyzických osob v tabulce 5, také zde budou vyhloubeny celkem tři jámy a dva tunely spojující toto dílo s již existujícím důlním dílem Rožná. Ovšem náklady na hloubení jam a ražení tunelů budou sníženy o výtěžek z prodeje vytěžené hlušiny. Hmotnost vytěžené hlušiny jen z tunelů bude přibližně tun a lze ji prodat za cenu až 220 Kč/t. (Rosa s.r.o., 2011) Celkový výtěžek z prodeje bude pak okolo Kč. Příprava, tedy rekonstrukce areálu, bude trvat nejméně 2 roky. Po dobu těchto dvou let bude muset být vyplácena mzda všem zaměstnancům. Celkové provozní náklady za toto období mohou dosáhnout až Kč. Přesnější čísla jsou uvedena v tabulce 6. Vlastník Počet parcel Buchtová Marie, Habří, Moravecké Pavlovice 1 Bureš Slavoj, Meziboří, Strážek 1 Kalný Karel Ing., Hranice I-Město, Hranice 52 Kříž Stanislav, Bukov 1 Novotná Jaroslava, Habří, Moravecké Pavlovice 1 Obec Moravecké Pavlovice, Moravecké Pavlovice 16 Reinoha Libor, Habří, Moravecké Pavlovice 2 Vařejka Libor, Meziboří, Strážek 4 Manželé Dvořákovi, Nivy, Střítež 2 Česká republika, příslušnost má Státní pozemkový úřad, Žižkov, Celkem Praha 3 82 Tabulka 5: Rozpis vlastníků pozemků v oblasti Habří (Ministerstvo vnitra České republiky, 2015) 37

39 Položka Celkové náklady Vysvětlení Areál: Sociální a administrativní budova ,00 Kč 60m x 19m x 15,5m Sklad ,00 Kč 37m x 19m x 4,8m Objekt sušárny ,00 Kč 20m x 20m x 5m Vodovodní přípojka Kč Odhadováno 1 km délky Kanalizační přípojka Kč Odhadováno 1 km délky Přípojka elektro Kč Odhadováno 1 km délky Oplocení pozemku Kč Příjezdová komunikace Kč Odhadováno 1 km délky Chodníky a zpevněné plochy, parkoviště Kč Odhadováno 1 km délky Terénní úpravy JTÚ a osázení pozemku Kč Čistírna odpadních vod Kč Přípojka slaboproudu Kč Odhadováno 1 km délky Projektová dokumentace Kč Radonový posudek Kč Průkaz energetické náročnosti Kč Zaměření stávajícího stavu a geodetické práce ,00 Kč Technický dozor investora Kč Kovové budovy: Mlýny a drtiče ,00 Kč 25m x 100m x 8m Hala amoniakální srážení a konečné úpravy ,00 Kč 25m x 100m x 8m Sklady chemikálií ,00 Kč 6m x 10m x 3m Vyvařování ,00 Kč 6m x 10m x 3m Ionexové extraktory, promývání chelátů, eluce ionexů ,00 Kč 6m x 10m x 3m Chemické čištění vody ,00 Kč 10m x 20m x 6m Ostatní ,00 Kč 15m x 30m x 6m Příprava nové těžby: Jáma R ,00 Kč Odhad Pozemky v oblasti Habří ,00 Kč Ražba spojovacího tunelu T ,00 Kč Odhad Mzdy zaměstnanců ,00 Kč Celkem ,00 Kč Tabulka 6: Počáteční náklady 38

40 6.5 Cena provozu procesů Eurošarm, jedna z nejlevnějších distributorských firem s průmyslovými chemikáliemi, uvádí v ceníku platném od listopadu 2014 tyto ceny: Kód skladové položky Skladová položka Objem MJ v 1 balení Měrná jednotka (MJ) Cena v Kč/MJ bez DPH Čpavek vodný roztok 25% kont.1000l 865,00 kg 6, Destilovaná voda kont l 1 000,00 kg 3, Hydrogenuhličitan sodný (soda bikarbon) K pytel 25,00 kg 10, Kyselina sírová 96% kont.1000l 1 470,00 kg 3, Síran sodný kalcinovaný pytel 25,00 kg 7, Síran měďnatý (skalice modrý) pytel 25,00 kg 54, Uhličitan sodný (soda lehká, kalc.) PL pytel 25,00 kg 9, Uhličitan vápenatý srážený pytel 25,00 kg 14,40 Tabulka 7: Výpis z ceníku používaných chemikálií, větší výpisek je uveden v příloze (Eurošarm, 2014) Nový proces bude využívat velké množství kyseliny sírové namísto uhličitanu sodného. Ekonomicky nejvýhodnější je nakupování koncentrované kyseliny sírové v co největších kontejnerech, tedy položka Použití kyseliny chlorovodíkové by bylo sice ekonomicky výhodnější (položka ), ale ekologicky by se jednalo o daleko větší problémy, protože spolu s oxidem uhličitým by odcházel plynný chlorovodík. To by představovalo problém i v případě, že by se z oxidu uhličitého vytvářel suchý led, protože by byl kontaminován plynným chlorovodíkem. Použití chlorovodíku je tedy vyloučeno. V porovnání se současným procesem, který využívá v první fázi uhličitan sodný a hydrogenuhličitan sodný, by nová metodika využívala kyselinu sírovou, která je téměř třikrát levnější. (Eurošarm, 2014) I kdyby bylo nutné použít větší množství činidla na loužení, množství potřebné kyseliny sírové nebude více než 3krát vyšší než uhličitanu sodného. Proto je použití kyseliny sírové výhodnější. V další fázi se využívá nadbytek uhličitanu sodného k neutralizaci kyseliny. (Pavlík, 2013) Na provedení není potřeba zdaleka tak velké množství jako na extrakci. V této fázi je možné snížit náklady ještě více použitím hydroxidu sodného (položka ). Náklady na extrakci budou tedy podstatně nižší než na alkalický proces. Komplikace nastává u neutralizace kyselého rmutu. Zde se bude muset použít hydroxid sodný. (Pavlík, 2013) To může zvyšovat náklady, ale při optimalizaci technologie nebude potřeba velké množství, takže navrhovaný proces je stále výhodný. Bude také potřeba neutralizovat sírany z ionexu. 39

41 V obou dvou případech bude používán amoniak (položka ); náklady na tento krok budou stejné, stejně tak na promývání ionexu kyselinou sírovou a síranem sodným. Vezmeme-li v potaz, že navrhovaná metoda bude využívat daleko více ionexu, který má omezeno životnost (byť docela dlouhou) a že bude potřeba nakoupit (a čas od času obnovovat) chelátové polymery na vychytávání uranu, můžeme brát, že náklady na oba provozy budou téměř stejné. Rozdílem však bude, že při tomto procesu (podobně jako např. ve firmě Precheza, a.s., v Přerově, která produkuje oxid titaničitý z rutilu (Precheza, 2015), kde jako vedlejší produkt vzniká síran železnatý a oxid železitý) bude vznikat oxid železitý, který je možné prodat. V případě, že by nebyl zájem, existuje záložní řešení prodat oxid železitý za cenu železné rudy (jednalo by se o vcelku kvalitní rudu). Ani v tomto případě nelze přesně odhadnout zisky, protože není přesně známo množství ani možná cena na prodej. Cena železné rudy se pohybuje kolem 68 dolarů za tunu uranové rudy (Investmine, 2015), takže pokud by železnaté soli tvořily 20 % rudy, z každé vytěžené tuny bychom získali 17 dolarů navíc (toto řešení je opravdu jen záložní, téměř určitě bude možné prodat železité soli na výrobu barviv), což by mohlo odpovídat ceně, která bude potřeba na hydroxid sodný, potřebný pro vznik oxidu železitého. Procesem také bude vznikat oxid uhličitý, který bude převáděn na suchý led (UIGI, 2008). Na provádění je potřeba kompresorové zařízení, jehož cena je ve srovnání s cenou areálu zanedbatelná (řády stovek tisíc korun), životnost bude minimálně několik desítek let. Suchý led by pak byl připravován za cenu elektrické energie. Sublimační entalpie oxidu uhličitého je 540 kj na kg (VŠCHT Praha, 1952), tedy na přípravu jednoho kilogramu je potřeba 0,15 kwh elektrické energie. Takové množství odpovídá při cenách energie pro Diamo 38 haléřům za kilogram. Reálné náklady budou okolo 50 haléřů za kilogram. Suchý led je možné prodávat za minimální ceny, běžné ceny za kilogram se pohybují od 50 Kč výše. Ze 100 kg rudy by bylo vyprodukováno (pokud by 20 % hmotnosti tvořily karbonáty ve formě kalcitu) asi 6,8 kg pevného oxidu uhličitého (asi 3,7 m 3 plynného). Při procesu budou také vznikat síran sodný a dusičnan amonný, které se získávají z důlní vody a z odparních vod už nyní. Jejich množství bude přibližně stejné jako v současnosti. Tyto sloučeniny je možné prodávat, síran sodný Eurošarm (2013) prodává jako položku Z pohledu použitých i vyprodukovaných chemikálií je námi navrhovaná metoda výhodnější. 40

42 6.6 Náklady na zaměstnance Diamo ve své výroční zprávě z roku 2013 (Diamo, státní podnik, 2013) uvádí, že veškeré jeho pobočky po České republice mají zaměstnanců, z čehož 20 je řídících pracovníků. Dále uvádí, že ročně vynaloží Kč na platy běžných zaměstnanců, Kč pak na řídící pracovníky. Na základě daných informací můžeme vypočítat platy zaměstnanců. Dle informací poskytnutých Diamem na exkurzi v chemické úpravně Rožínka má důl 550 zaměstnanců, chemická úpravna 179 zaměstnanců, spolu s dalšími odvětvími (vedení společnosti, doprava aj.) je zde zaměstnáno 978 osob. Za předpokladu, že by právě 5 z nich zastávalo řídící pozici, je možné vypočítat platy a jiné náklady na zaměstnance. Vše je uvedeno v Tabulka 8. Předpokládané náklady byly odhadnuty tak, že u některých položek jsou přímo úměrné stavu zaměstnanců, některé nelze ovlivnit. Pokud by došlo k modernizaci úpravny, počet zaměstnanců v ní pracujících by se snížil. Naopak v dolech by vzrostl. Předpokládaný Položka Stav pro rok 2012 Stav pro rok 2013 stav Průměrný stav zaměstnanců z toho řídící pracovníci Vynaložené mzdové náklady Kč Kč Kč z toho řídící pracovníci Kč Kč Kč Náklady na sociální, zdravotní pojištění Kč Kč Kč z toho řídící pracovníci Kč Kč Kč Sociální dávky Kč Kč Kč z toho řídící pracovníci Kč Kč Kč Odměny dozorčí radě Kč Kč Kč Ostatní plnění - statutární orgán Kč Kč Kč Náklady na statutárního auditora Kč Kč Kč Celkem Kč Kč Kč Tabulka 8: Předpokládané náklady (DIAMO, státní podnik, 2014) 6.7 Závěr Vybudování nového areálu a hloubení nových jam a tunelů bude stát do 2 miliardy Kč. Tato počáteční investice je natolik velká, že jako jediný vhodný investor se jeví stát, tedy státní podnik Diamo, který ve své výroční zprávě (Diamo, státní podnik, 2013) uvádí, že má finanční 41

43 kapitál 4 mld. Kč, což by pokrylo tyto počáteční náklady i s případnými problémy. Tento podnik je vhodným kandidátem na investora také pro svůj aktuální zpracovatelský závod a veškeré vybavení potřebné k ražení. Investice jiných osob s dostatečným kapitálem je možná, ale vyžadovala by odkoupení odštěpného závodu GEAM od Diama. Za předpokladu, že bychom zaměstnávali stejné množství pracovníků v dole, by bylo vytěženo v závislosti na použité technologii přibližně tun uranové rudy ročně. Při použití modernější technologie předpokládáme, že bude možné těžit tun uranové rudy. Takové množství obsahuje asi 270 tun kovového uranu, to odpovídá asi 353,9 tunám diurananu amonného nebo 318,4 tunám oxidu uraničito-uranového, se kterým se obchoduje na burze. V následující tabulce jsou zapsány veškeré příjmy a výdaje firmy. Položka Množství Celkový zisk/ztráta Kč Vysvětlení Zaměstnanci ,00 Kč Viz tabulka8 Elektrická energie kwh ,00 Kč Fungování zařízení, osvětlení Zemní plyn thermů ,00 Kč Vytápění Poplatek za možnost těžit 700 ha ,00 Kč Kč/ha, jde obci Poplatek z těženého U 10% z těženého U ,00 Kč 75% jde obci, 25% BÚ Chemická část: Amoniak (25%) kg ,00 Kč 6,1 Kč na 0,865 Kg Hydrogenuhličitan sodný kg ,00 Kč 10,4 kg na 25 kg Suchý led kg ,00 Kč 3 Kč na kg Uran kg ,00 Kč 1100 Kč na libru Kyselina sírová (96%) kg ,00 Kč 3,1 Kč na 1 kg Hydroxid sodný (50%) kg ,00 Kč 12.6 Kč na 1 kg Uhličitan sodný 25kg pytle kg ,00 Kč 9 Kč na 1 kg Síran sodný kg ,00 Kč 7 Kč na 1 kg Destilovaná voda l ,00 Kč 100 Kč za metr krychlový Ionex ,00 Kč Odhad Chelátový polymer ,00 Kč Odhad Celkem ,00 Kč Tabulka 9: Předpokládaný rozpočet 42

44 Z tabulky vyplývá, že roční zisk bude před zdaněním asi 175 miliónů korun. Pro mnoho položek (suchý led a jiné) jsme započítali minimální cenu, pro nakupované položky cenu vyšší, abychom měli rezervu. Započítali jsme taktéž nevýhodný kurz amerického dolaru (1$ 22Kč), se kterým se obchoduje na uranové burze. Rovněž tak bylo ve výpočtu uvedeno, že uran bude prodáván za 1100 Kč na libru, ačkoliv cena do budoucna poroste (již rokem 2017 se očekává cena 1300 Kč). Výnos by měl přesahovat Kč ročně, může dosahovat ale i Kč. Do zisku jsme nezapočítali, že bude taktéž zaveden prodej dusičnanu amonného, že bude možné prodávat směs uhličitanů horečnatého a vápenatého, ale také náklady na hydroxid vápenatý. V případě síranu sodného byla použitá cena snížena o náklady na balení a přípravu k expedici. Uran se taktéž bude získávat z roztoků na odkališti za pomocí chelátových komplexů, což bude představovat značné příjmy. Na použití této dekontaminační technologie by bylo možné požádat Ministerstvo životního prostředí a/nebo REACH o dotace. Každá tuna použitého polymeru bude schopna zachytit měsíčně přibližně 3 kg uranu, což také bude značně zvyšovat zisk. Po odvedení daně z příjmu bude zisk firmy poněkud nižší. Je však také potřeba počítat s cenou školení a výcviku zaměstnanců (Diamo roku 2013 cvičilo své zaměstnance za Kč), dále s pojištěním staveb a podniku, vozidel, s pohonnými hmotami do vozidel, s cenami odstranění škod při případných provozních chybách či nehodách apod. GEAM Diamo se současnými postupy má výdělek v řádech miliónů až desítek miliónů korun. Zpočátku bude část těchto peněž použita na výstavbu dolu či na rozšiřování technologického zázemí. Po pár letech ale bude zisk stabilní. Jakmile k tomu dojde, může být zvýšen počet zaměstnanců v dole a těžba rozšířena, až ztrojnásobena. To však vzhledem k dostatku uranu na trhu není nezbytné. 7 Sociální dopady těžby Většina lidí si s těžbou uranové rudy spojuje především negativní faktory, ale těžba má i svá pozitiva. Především uranový důl Rožná zaměstnává necelou tisícovku lidí z Rožné a okolí. Uzavření dolu by znamenalo podstatné zvýšení nezaměstnanosti v této oblasti. Jak je z kapitoly 6.7 jasné, obci budou odváděny značné finance, před zdaněním dle výpočtu přibližně 59 miliónů korun ročně. (Zákon 44/1988 Sb. o ochraně nerostného bohatství) 43

45 7.1 Přístup místních obyvatel Přístup občanů k těžbě bývá velmi různý. V létě roku 2014 bylo oznámeno, že Vláda České republiky uvažuje o znovuotevření uranového dolu v Brzkově, vzdáleném přibližně 40 kilometrů od Rožné (Daněk, 2014). V Brzkově již dříve těžba probíhala, ale v 80. letech byla odstavena. (Diamo, státní podnik, 2013). Vůči myšlence obnovení těžby v Brzkově se zvedla vlna nevole, začaly vznikat petice, které po krátké době podepsalo více než tisíc lidí z Brzkova a okolí. (Daněk, 2014) (Redakce Jihlavského deníku, 2014) Proto jsme zjišťovali, jaký je přístup starostů k případné těžbě uranové rudy v dané oblasti. Výhoda otevírání uranového dolu v této oblasti je, že se v této oblasti těžba uranu již vyskytuje, proto jsou místní obyvatelé k této možnosti benevolentnější Přístup Bukova V Bukově byly v minulosti zaznamenány protesty místních obyvatel proti rozšiřování těžby z dolu Rožná do Bukova. Dne se starosta obce Jiří Vrbka telefonicky vyjádřil, že vytvoření tunelu by bylo dobré řešení. Dříve byly v oblasti protesty kvůli zvýšené hlučnosti při budování jam a šachet, ale v současnosti obyvatelé odpor vůči těžbě nemají. Problém by však představoval hluk, kdyby byly nákladními vozy po dlouhou dobu převáženy vytěžené horniny na přechodnou dobu by to mělo být v pořádku. V obci je zhoršená prašnost kvůli dolům, ale obyvatelé jsou na tento stav zvyklí. Na existenci dolu je závislých mnoho rodin, rozšíření dolu do oblasti Habří by znamenalo udržení pracovních příležitostí či dokonce jejich rozšíření a tím možný růst obce. Ročně Bukov získává z úhrad dobývacích prostorů a z vydobytých nerostů celkem Kč. (Rozpočet veřejně o.s., 2014) Přístup Bystřice nad Pernštejnem Na otázky rozšiřování těžby uranu se vyjadřoval zaměstnanec odboru životního prostředí. Poukazoval na problémy s prašností v případě převozu nákladními vozy, což je nevhodné pro obyvatele obcí a také neekologické, ale jsou to dle jeho slov překonatelné problémy. Za problém označil především budování nového odkaliště. 44

46 7.1.3 Přístup Dolní Rožínky Z Dolní Rožínky je dle starosty více než polovina obyvatel závislá na existenci dolu, nepřímo jsou na ní závislí téměř všichni obyvatelé. Starosta uvedl, že je velmi nepravděpodobné, že by obyvatelům vadilo rozšiřování těžby a tím udržování úpravny Diama. Dolní Rožínka ročně získává díky Diamu a těžbě uranu z úhrad dobývacích prostorů a z vydobytých nerostů celkem Kč. (Rozpočet veřejně o.s., 2014) Přístup Rožné Místní starosta uvedl, že Rožná by jako obec rozšíření těžby uvítala. Ze 786 místních obyvatel je přes 250 práceschopných mužů, 52 obyvatel (z toho 3 ženy) pracuje v Diamu. Zavření dolu by znamenalo velké problémy, protože na těžbě je přímo závislá každá pátá rodina, nepřímo závislých lidí je ještě mnohem více. Rožná ročně získává díky Diamu a těžbě uranu z úhrad dobývacích prostorů a z vydobytých nerostů celkem Kč. (Rozpočet veřejně o.s., 2014) 7.2 Další dopady S těžbou nerostných surovin je spojena také prašnost. Ta by byla také hlavním problémem v případě převážení uranových rud z dolu v Habří do zpracovatelského závodu v Rožné, bylo by nutné vést dopravu přes některé obce, což by způsobovalo i hlučnost. Problém by bylo možné obejít vybudováním nové komunikace mimo tyto obce, avšak stále by byly velké problémy s ekologickou stránkou tohoto řešení. Tyto problémy je také nutno řešit, vezmeme-li v potaz, že velká prašnost vzniká v okolí dolu. V oblasti se nacházejí alespoň dva zemědělské objekty, které by mohly být poškozeny případnými radioaktivními částicemi a mohly by se soudně domáhat odškodnění. Na základě těchto okolností jsme došli k závěru, že pro zdejší obyvatelstvo bude vhodnější, když bude doprava rudy probíhat pod povrchem. (Verga, 2010) 7.3 Výkup pozemků Je zcela nezbytné z bezpečnostních i legislativních důvodů vykoupit veškeré pozemky, jež leží na území ložiska. Tyto pozemky budou totiž nevyhnutelně poddolovány. V případě, že by těžbu prováděla státní firma, jako je Diamo, mohlo by dojít k vyvlastnění majitelů, jelikož 45

47 uran je strategická surovina. V tabulce 5 na straně 37 jsou uvedeny pozemky, které leží na území ložiska, včetně majitelů. (Ministerstvo vnitra České republiky, 2015) Výměra těchto pozemků je o něco větší, než je potřeba. Jejich rozměry jsou okolo 100 na 1000 metrů, tedy m 2. Česká společnost certifikovaných odhadců majetku neuvádí pro danou lokalitu cenu polních pozemků (Česká společnost certifikovaných odhadců majetku, ). Dle méně ověřených zdrojů je však cena v dané lokalitě k roku 2015 rovna 2,74 Kč/m, pro roky 2013 a 2014 to bylo 2,45 Kč/m 2 (Farmy.cz, 2015). Reálné ceny, za které budou majitelé ochotni pozemky prodat, budou však mnohem vyšší. V případě, že by byla cena 2 Kč a 74 haléřů, stálo by vykoupení všech pozemků necelých Kč. Existuje možnost, že by bylo vykoupeno jenom to, co je nezbytně potřeba (i za cenu případného dělení pozemků), ale toto řešení může být komplikující pro majitele pozemků a jeho realizace by byla ponechána na případné dohodě s nimi (mohlo by se stát, že by majiteli zůstala jen malá část pozemku bez možného využití). Uvedená cena 2,74 Kč je jen teoretická. Připadala by v úvahu jen v případě vyvlastnění. Občané budou s velkou pravděpodobností požadovat mnohem více. Hrozí také, že pozemky budou skoupeny spekulanty, kteří se dozvědí o uranových nalezištích, a budou požadovat vysoké částky. Je také nutné počítat s tím, že bude Báňským úřadem označena oblast dobývacího prostoru, ze které bude nutné platit Kč ročně dle uvážení Báňského úřadu (u Olší to bylo okolo 6,29 km 2, u Rožné asi dvojnásobně větší plocha, u našeho dolu lze očekávat plochu srovnatelnou s Olší), tyto pozemky však není potřeba vykupovat. (Toman, 2013) 7.4 Rizika spojená s těžbou Těžba je spojena s mnoha riziky. Jedno z nejznámějších je nemoc z ozáření. Ačkoliv je tato nemoc velmi známá, dochází k ní při vystavení extrémním dávkám radiace, které se v dolech za žádných okolností nevyskytují. (Polák, 2010) Namísto toho se u uranových ložisek objevují nádorová onemocnění, nejčastěji plic a kůže, která jsou způsobena chronickým vystavováním ionizujícímu záření. (Petr Brhel, 2011) Brhel (2011) se zabýval výskytem nemocí z povolání. Mezi lety 1991 a 2009 se v České republice vyskytlo nádorových onemocnění, jejichž příčina souvisela s výkonem práce. 77 % těchto osob bylo nějakým způsobem spojeno s těžbou uranové rudy. Grafy 5 a 6 ukazují 46

48 četnost výskytu profesních nádorových onemocnění v závislosti na čase spolu s počty, kolik z nich bylo způsobeno ionizujícím zářením. Graf 5: Výskyt nádorových nemocí z povolání mezi lety 1991 a 2009 (Petr Brhel, 2011) Graf 6: Počet nádorových onemocnění z povolání způsobených ionizujícím zářením z uranových dolů (Petr Brhel, 2011) Z grafů je patrné, že výskyt nádorových onemocnění, i těch způsobených ionizujícím zářením, klesá. Jeden z důvodů je vznik nových předpisů ohledně větrání v uranových dolech, protože uranovou rudu doprovází přítomnost radonu, který bývá označován jako hlavní faktor vzniku nádorových novotvarů. V polovině minulého století, kdy byly otevírány uranové doly v Jáchymově, bylo větrání v dole nedostačující, proto byla v dole výrazně zvýšená koncentrace uranu, čemuž dává Svatoňová (2013) za vinu velký výskyt nádorových onemocnění u pracujících vězňů. Je tedy nezbytné zajistit velmi kvalitní větrání. Brhel (2009) také uvádí, že průměrný věk pacientů s výskytem rakoviny plic z povolání (82 % všech nádorů z ionizujícího záření) je 67 let. U karcinomu kůže (4 % všech nádorů z ionizujícího záření) je to už 75 let, u leukémie (1 %) 65 let. Jelikož se jedná především o starší 47