Захоронение отходов жизнедеятельности
Возможные направления утилизации отходов добычи приведены на рис.
4.1, а направления использования отходов обогащения угля – на рис. 4.2.
Избавление от отходов возможно следующим путём1:
- совершенствования технологий с минимизацией получаемых объёмов от- ходов;
- переработки отходов с переводом их в нетоксичную форму;
- надёжного подземного захоронения отходов.
Виды отходов горнометаллургического цикла приведены в табл. 4.1. В табл. 4.2 и 4.3 приведены условия размещения высокотоксичных отходов.
В настоящее время известен ряд технологий для надёжной изоляции и за- хоронения отходов2:
- хранение отходов в специальных сооружениях наземного и слабоуглуб- лённого 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 про- дукты;
- размещение отходов в мощных толщах материковых льдов;
- выброс особо опасных отходов с помощью ракет в космическое про- странство.
Рис. 4.1. Возможные направления утилизации отходов добычи
Виды отходов горнометаллургического цикла
| Фазовая характе- ристика отходов | Добыча | Обогащение | Металлургический передел | |||||
| Подземная | Гео- технологическая | Гравитационное, магнитное, электрическое | Флота- ционное | Гидро- металлургическое | Термо- металлургия | |||
| Твёрдые | Вскрыш- ные по- роды | Пустые породы | - | Хвосты | Хвосты | Осадки | Хвосты | |
| Жидкие | - | Шахтные воды | Раствор | Промывочная вода, шлам | Шлам, пульпа | Солевой раствор | Охлаждающая вода | |
| Пылега- зовые | Пыль | Метан, руднич- ный воздух | - | - | Отсос воздуха | Пар | Газы, пыль | |
|
|
|
Таблица 4.2
Характеристика скальных массивов, пригодных для размещения могильников высокоактивных отходов
| 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 (раз- ломы, трещины) способствуют свободной циркуляции воды 2. Низкие сорбционные свойст- ва | Мощные и плотные моно- литные массивы могут быть использованы для размещения любых мо- гильников |
Критерии оценки пригодных территорий для размещения могильников отходов в магматических породах
|
|
|
|
Уровень пригодности | Критерии оценки | ||||||
| Тектониче- ские эле- менты | Морфология | Породы вме- щающей толщи | Глубина залегания, м | Мощность тол- щи до поверхно- сти, м | Гидро- геология | Сейсмич- ность по шкале MSK-64 | |
|
Потенциально пригодные |
Платформы, щиты, орогены | Батолиты, крупные лак- колиты, штоки | Граниты, гра- нодиориты, сиениты | Более 1000 | Более 1000 |
Зона замед- ленного и крайне за- медленного водообмена |
Менее 5 |
| Эффузивные покровы, ин- трузии, масси- вы метамор- физованных пород | Кварцевые порфиры, порфириты, базальты, ту- фы, андезиты, габбро, гней- сы, кварциты | Более 300 | Более 500 | ||||
| Ограниченно пригодные | Платформы, щиты, древ- ние орогены | Интрузии, по- кровы, масси- вы метамор- физованных пород | Габбро, дуни- ты, базальты, кварциты, сланцы, гней- сы | Более 300 | Более 1000 | Зона замед- ленного во- дообмена | Менее 7 |
| Практически непригодные | Молодые орогены | Дайки, жлы, штоки, покро- вы, массивы метаморфизо- ванных пород | Габбро, дуни- ты, основные эффузивы, амфоболиты, гнейсы, слан- цы | Более 1000 | Менее 1000 | Все гидро- геологиче- ские зоны | Более 7 |
|
|
|
|
Изоляция отходов в геологических формациях является естественным при- родным процессом, ведь, например, залежи угля, нефти, газа, фосфоритов, из- вестняков – и являются естественным захоронением и преобразованием отхо- дов за миллионы лет.
Изолирующие свойства геологических формаций хорошо известны и под- держиваются многовековым существованием месторождений многих токсич- ных минералов и флюидов – свинцовых, ртутных, цинковых, оловянных, ра- диоактивных 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 прони- цаемостью пород и активным водообменном, кроме того, породы должны об- ладать высокой - прочностью, теплопроводностью, сорбционной способностью. В качестве примера захоронения радиоактивных отходов в геологических фор- мациях - в табл. 4.4 приведена характеристика гранитов и гнейсов и в табл. 4.5
|
|
|
– классификация основных типов подземных могильников и долговременных хранилищ радиоактивных отходов.
Характеристика гранитов и гнейсов
Таблица 4.4
| Наименование | Значение |
| Физико-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 |
| Теплопроводность | 2,9-4,3 Вт/(см*град) |
| Удельная теплоёмкость | 0,2-0,8 кДж/(кг*град) |
| Коэффициент линейного температурного расширения | (0,6-0,9)*10-5 1/град |
| Геологическая характеристика | |
| Скорость эрозии | 3*10-5 м/год |
| Сейсмическая активность | Не более 6 по шкале MSK-64 |
| Мощность толщи | До 10-15 км |
| Расстояние до ближайшей активной струк- туры | Более 20 км |
| Вероятность развития трещин в зоне раз- мещения отходов | 10-12 м/год |
| Гидрогеологические характеристики | |
| Размещение могильника ниже зоны сво- бодного водообмена | - |
| Расстояние до ближайшей точки разгрузки | Более 2 км |
| Гидравлический уклон | 0,01 |
| Удельная ёмкость массы: - для гнейсов 1,1*10-5 м3/с*м | |
| - для диоритов, габбро | 2*10-4 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 | 10-7 м/с |
| - кинематическая пористость | 10-3 |
| Зона сильного трещинообразования: - проницаемость | 10-4 м/с |
| - кинематическая пористость | 10-3 |
| Вмещающие породы: - проницаемость | 10-10 м/с |
| - кинематическая пористость | 10-4 |
| - расстояние до ближайшей скрытой тре- щины | Более 10 м |
| Характеристика подземных вод | |
| Окислительно-восстановительный потен- циал: | 0,2 - 1 |
| - рН | 8,0 |
| - НСО3 | 240 мг/л |
| Ni-0.32; S2-0.16; Zr-3.2; Tc-0.05; Коэффициент распределения Cs-0.064; J-0; Ce-10; Nd-10; Eu-10; Ra-0.5; Th-2.4; U-1.2; Np-1.2; Pu-0.3; Am-32 | |
Таблица 4.5
Классификация основных типов подземных могильников и долговременных хранилищ радиоактивных отходов
| Тип сооружения | Отличительные характе- ристики ПМ, ДХ* | Типы горных пород | Назначение сооружения | Основные рекомендации |
| 1. Подземные соору- жения шахтного типа | Наличие шахтных ство- лов, транспортных, тех- нологических и вентиля- ционных выработок |
Скальные породы: граниты, гнейсы, порфириты, туфы, каменная соль | Централизованные ПМ и ДХ федерального или регионального назна- чения для захоронения ВАО, САО, ДТВС и ОТВС | Для долгоживущих ВАО, САО в твёрдом, фикси- рованном, упакованном виде с дополнительными искусственными барье- рами в сухой геологиче- ской среде. Применение для короткоживущих САО, НАО нецелесооб- разно. |
| 2. Специальные шахт- ные стволы, буровые скважины | Глубокие (до 1 км) шахтные стволы или скважины (d≤1.5 м), со специальным конструк- тивным оформлением, в том числе, с искусствен- ным охлаждением | ПМ регионального на- значения для захоро- нения ВАО и САО от деятельности радиохи- мических заводов | Для долгоживущих ВАО, САО в твёрдом, фикси- рованном, упакованном виде с дополнительными искусственными барье- рами в сухой геологиче- ской среде, есть про- странство для распро- странения тепла. |
| 3. Штольни | Наличие выхода из вы- работки непосредствен- но на дневную поверх- ность, герметизация вхо- дов на участке размеще- ния РАО |
Скальные породы, в том числе, в условиях многолетне- мёрзлых пород Крайнего Севера | ПМ регионального на- значения для захоро- нения твёрдых САО, НАО, неперерабаты- ваемых ТРО |
Для короткоживущих САО и НАО в твёрдом упакованном виде. Для долгоживущих САО и НАО в твёрдом фикси- рованном, упакованном виде. |
| 4. Заглубленные тран- шеи, котлованы. засы- паются горной массой на стадии консерва- ции могильника | Отсутствие конструк- тивного обустройства непосредственно на зем- ной поверхности. Соз- даются в основном на базе взрывных техноло- гий | ПМ регионального на- значения для захоро- нения твёрдых САО, совместное захороне- ние ТРО и ЖРО с их отверждением в рабо- чем объёме могильни- ка | ||
| 5. Буровые скважины | Скважины (d≤1 м) глу- биной до 200-300 м со специальным конструк- тивным оформлением устья | ПМ регионального на- значения для захоро- нения ДТВС, САО и НАО, совместное захо- ронение ТРО и ЖРО с их отверждением в ра- бочем объёме могиль- ника |
| 6. Наземные или сла- бозаглубленные кон- струкции | Наличие конструктивно- го обустройства непо- средственно на дневной поверхности. Для ПМ необходимы специаль- ные элементы, конст- рукции и контейнеры с усиленными инженер- ными барьерами. Для ДХ необходимы со- ответствующие конст- рукции и оборудование для периодической заме- ны хранимых РАО. | Различные типы глин, скальные по- роды | ДХ регионально- территориального на- значения для длитель- ного хранения перера- ботанных ТРО и ЖРО, ОТВС | Для короткоживущих САО и НАО. Возможно в фиксированном и упако- ванном виде с дополни- тельными барьерами в сухих геологических сре- дах. |
*ПМ – 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 – твёрдые и жидкие радиоактивные отходы
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 371; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!