Полная версия

Главная arrow Экология arrow ОСНОВЫ ГЕОЭКОЛОГИИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

4.5. Захоронение отходов горного производства

Возможные направления утилизации отходов добычи приведены на рис. 4.13, а направления использования отходов обогащения угля — на рис. 4.14.

Возможные направления утилизации отходов добычи

Рис. 4.13. Возможные направления утилизации отходов добычи

Направления использования отходов обогащения угля

Рис. 4.14. Направления использования отходов обогащения угля

Избавление от отходов возможно следующими способами [62]:

  • — совершенствование технологий с минимизацией получаемых объемов отходов;
  • — переработка отходов с переводом их в нетоксичную форму;
  • — надежное подземное захоронение отходов.

Виды отходов горнометаллургического цикла приведены в табл. 4.10. В табл. 4.11 и 4.12 приведены условия размещения высокотоксичных отходов.

В настоящее время известен ряд технологий для надежной изоляции и захоронения отходов:

  • — хранение отходов в специальных сооружениях наземного и слабоуглубленного типа;
  • — захоронение отходов в специальных подземных сооружениях;
  • — размещение отходов в глубоких океанических впадинах с застойными режимами перемещения вод;

физическое и химическое преобразование отходов в нейтральные продукты;

  • — размещение отходов в мощных толщах материковых льдов;
  • — выброс особо опасных отходов с помощью ракет в космическое пространство.

Таблица 4.10

Виды отходов горно-металлургического цикла

Фазовая

характеристика

отходов

Добыча

Обогащение

Металлургический передел

Открытая

Подземная

Гсо-

тех-

иоло-

гиче-

ская

Гравитационное, магнитное, электрическое

Флотационное

Гидро- металлурги - ческое

Термо-

металлургия

Твердые

Вскры-

ные

породы

Пустые

породы

Хвосты

Хвосты

Осадки

Хвосты

Жидкие

Шахтные

воды

Раствор

Промывочная

вода,

шлам

Шлам,

пульпа

Солевой

раствор

Охда-

ющая

вода

Пылегазовые

Пыль

Метан,

рудничный

воздух

Отсос

воздуха

Пар

Газы,

пыль

Характеристика скальных массивов, пригодных для размещения могильников высокоактивных отходов

Таблица 4.11

Массив

пород

Основные преимущества

Основные недостатки

Примечание

Базальты и граниты

  • 1. Высокая плотность и прочность.
  • 2. Практически водонепроницаемы (в монолите).
  • 3. Высокая химическая стойкость.
  • 4. Средняя теплопроводность
  • 1. Структурные дефекты (разломы, трещины) способствуют свободной циркуляции воды.
  • 2. Низкие сорбционные свойства

Мощные и плотные монолитные массивы могут быть использованы для размещения любых могильников

Изоляция отходов в геологических формациях является естественным природным процессом, ведь, например, залежи угля, нефти, газа, фосфоритов, известняков и являются естественным захоронением и преобразованием отходов за миллионы лет.

Изолирующие свойства геологических формаций хорошо известны и поддерживаются многовековым существованием месторождений многих токсичных минералов и флюидов — свинцовых, ртутных, цинковых, оловянных, радиоактивных руд, серы, газов, нефти и т.д. Другим свойством геологических формаций является их способность к самозалечиванию существующих и вновь возникающих в их структуре дефектов, способность к сорбции химических элементов и их соединений на поверхности трещин, а также к метаморфизму под влиянием естественных процессов. В целом хранилище и могильники не должны располагаться в тектонически нарушенных массивах с высокой проницаемостью пород и активным водообменном, кроме того, породы должны обладать высокой прочностью, теплопроводностью, сорбционной способностью. В качестве примера захоронения радиоактивных отходов в геологических формациях в табл. 4.13 приведена характеристика гранитов и гнейсов и в табл. 4.14 — классификация основных типов подземных могильников и долговременных хранилищ радиоактивных отходов.

Критерии оценки пригодных территорий для размещения могильников отходов в магматических породах

Таблица 4.12

Уровень

пригод

ности

Критерии оценки

Тектонические

элементы

Морфология

Породы вмещающей толщи

Глубина залегания, м

Мощность толщи до поверхности, м

Гидрогео

логия

Сейсмичность но шкале MSK-64

Потен

циально

пригод

ные

Платформы,

щиты,

орогены

Батолиты, крупные лакколиты, штоки

Граниты, граноди- ориты, сиениты

Более

1000

Более 1000

Зона замедленного и крайне замедленного водообмена

Менее 7

Эффузивные покровы, интрузии, массивы метаморфизован- ных пород

Кварцевые порфиры, порфириты, базальты, туфы, андезиты, габбро, гнейсы, кварциты

Более

300

Более 500

Ограни

ченно

пригод

ные

Платформы, щиты, древние орогены

Интрузии, покровы, массивы метаморфизован- ных пород

Габбро, дуниты, базальты, кварциты, сланцы, гнейсы

Более

300

Более 1000

Зона

замедленного водообмена

Менее 7

Прак

тически

непригод

ные

Молодые орогены

Дайки, жилы, штоки, покровы, массивы мста- морфизованных пород

Габбро, дуниты, основные эффу- зивы, амфобо- литы, гнейсы, сланцы

Более

1000

Менее 1000

Все гидрогеологические зоны

Более 7

Характеристика гранитов и гнейсов

Таблица 4.13

Наименование

Значение

Физика -механические свойства

Плотность

2,6-2,7 г/см3

Прочность на сжатие

70-190 МПа

Прочность на растяжение

12-30 МПа

Модуль упругости

(7—10) • 105 кгс/см2

Коэффициент Пуассона

0,2-0,25

Т еплопроводность

2,9—4,3 Вт/(см • град)

Удельная теплоемкость

0,2—0,8 кДж/(кг • град)

Коэффициент линейного температурного расширения

(0,6-0,9) • 10-5 1/град

Геологическая характеристика

Скорость эрозии

3 • 105 м/год

Сейсмическая активность

Не более 6 по шкале MSK-64

Мощность толщи

До 10—15 км

Расстояние до ближайшей активной структуры

Более 20 км

Вероятность развития трещин в зоне размещения отходов

10 12 м/год

Гидрогеологические характеристики

Размещение могильника ниже зоны свободного водообмена

Расстояние до ближайшей точки разгрузки

Болес 2 км

Гидравлический уклон

0,01

Удельная емкость массы: — для гнейсов

1,1 • 10 5 м3/с • м

— для диоритов, габбро

2 • 10 1 м3/с • м

Зона развитой трещиноватости: — максимальная глубина

200 м

— проницаемость

10-4-10 5 м/с

— кинематическая пористость

5 • 10 3

Зона скрытой трещиноватости: — проницаемость

107 м/с

— кинематическая пористость

10 3

Зона сильного трещинообразования: — проницаемость

10-4 м/с

— кинематическая пористость

10 3

Окончание табл. 4.13

Наименование

Значение

Вмещающие породы: - проницаемость

10 10 м/с

- кинематическая пористость

10-4

— расстояние до ближайшей скрытой трещины

Более 10 м

Характеристика подземных вод

Окислительно-восстановительный потенциал:

0,2-1,0

-pH

8,0

- НС03

240 мг/л

Коэффициент распределения

Ni 0,32; S2 0,16; Zr 3,2; Тс 0,05; Cs 0,064; J 0; Се 10; Nd 10; Eu 10; Ra 0,5; Th 2,4; U 1,2; Np 1,2; Pu 0,3; Am 32

Классификация основных типов подземных могильников и долговременных хранилищ радиоактивных отходов

Таблица 4.14

Тип

сооружения

Отличительные характеристики ИМ,

дх*

Типы

горных

пород

Назначение

сооружения

Основные рекомендации

1. Подземные сооружения шахтного типа

Наличие шахтных стволов, транспортных, технологических и вентиляционных выработок

Скальные породы: граниты, гнейсы, порфириты, туфы, каменная соль

Централизованные ПМ и ДХ федерального или регионального назначения для захоронения ВАО, САО, ДТВС и ОТВС

Для долгоживущих ВАО,

САО в твердом, фиксированном, упакованном виде с дополнительными искусственными барьерами в сухой геологической среде. Применение для коротко- живущих САО, НАО нецелесообразно

Продолжение табл. 4.14

Тип

сооружения

Отличительные характеристики ПМ,

дх*

Типы

горных

пород

Назначение

сооружения

Основные рекомендации

2. Специальные шахтные стволы, буровые скважины

Глубокие (до 1 км) шахтные стволы

или скважины (d < 1,5 м), со специальным конструктивным оформлением, в том числе, с искусственным охлаждением

Скальные породы: граниты, гнейсы, порфириты, туфы, каменная соль

ПМ регионального назначения для захоронения ВАО и САО от деятельности радиохимических заводов

Для долгоживущих ВАО, САО в твердом, фиксированном, упакованном виде с дополнительными искусственными барьерами в сухой геологической среде, есть пространство для распространения тепла

3. Штольни

Наличие выхода из выработки непосредственно на дневную поверхность, герметизация входов на участке размещения РАО

Скальные породы, в том числе в условиях многолетнемерзлых пород Крайнего Севера

ПМ регионального назначения для захоронения твердых САО, МАО, неперерабатываемых ТРО

Для коротко- живущих САО и НАО в твердом упакованном виде.

Для долгоживущих САО и НАО в твердом фиксированном, упакованном виде

4. Заглубленные траншеи, котлованы (засыпаются горной массой

на стадии консервации могильника)

Отсутствие конструктивного обустройства непосредственно на земной поверхности. Создаются в основном на базе взрывных технологий

ПМ регионального назначения для захоронения твердых САО, совместное захоронение ТРО и ЖРО с их отверждением в рабочем объеме могильника

Окончание табл. 4.14

Тип

сооружения

Отличительные характеристики ПМ, ДХ*

Типы

горных

пород

Назначение

сооружения

Основные рекомендации

5. Буро- вые скважины

Скважины (d < 1 м) глубиной до 200—300 м со специальным конструктивным оформлением устья

Скальные породы, в том числе в условиях многолетнемерзлых пород Крайнего Севера

ПМ регионального назначения для захоронения ДТВС, САО и НАО, совместное захоронение ТРО и ЖРО с их отверждением в рабочем объеме могильника

б. Наземные

или сла- бозаглу- бленные конструкции

Наличие конструктивного обустройства непосредственно на дневной поверхности. Для ПМ необходимы специальные элементы, конструкции и контейнеры с усиленными инженерными барьерами. Для ДХ необходимы соответствующие конструкции и оборудование для периодической замены хранимых РАО

Различные типы глин, скальные породы

ДХ реги- онально- террито- риального назначения для длительного хранения переработанных ТРО и ЖРО,

отве

Для коротко- живущих САО и НАО. Возможно в фиксированном и упакованном виде с дополнительными барьерами в сухих геологических средах

Условные обозначения: ИМ — подземный могильник, ДХ — долговременное хранилище; РАО, ВАО, САО, НАО — радиоактивные, высоко-, средне- и низкоактивные отходы; ОТВС и ДТВС — отработавшие и дефектные тепловыделяющие сборки, ТРО и ЖРО — твердые и жидкие радиоактивные отходы.

Вопросы для самопроверки

  • 1. Какие вы знаете направления утилизации отходов добычи?
  • 2. В чем смысл критерия оценки пригодных территорий для размещения могильников отходов?
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>