PL180467B1 - Sposób unieszkodliwiania związków baru i radu zawartych w wodach radowych - Google Patents

Abstract

Sposób unieszkodliwiania związków baru i radu zawartych w wodach radowych, znamienny tym, że odpady paleniskowe otrzymywane podczas procesu odsiarczania spalin metodą suchą wprowadza się do zanieczyszczonej wody i tworzy zawiesinę do uzyskania pH zawiesiny od 8,5 do 9,5, a następnie wprowadza się ją do nieczynnych wyrobisk-zrobów na dole kopalni, przy czym odpady paleniskowe stanowią od 0, 1 do 3,0 części wagowych na 1 część oczyszczanej wody.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób unieszkodliwiania wód radowych, zwłaszcza kopalnianych, zanieczyszczonych związkami radu i baru.

W wodach kopalnianych, zwłaszcza o dużym zasoleniu bardzo często występują w znacznych ilościach jony radu, które posiadają wysoki stopień promieniotwórczości, przy czym pochodzą z rozpadu uranu - rad²²⁶ i toru - rad²²⁸. Silnie zasolone wody kopalniane zwłaszcza na Górnym Śląsku posiadają łatwość wypłukiwania tych jonów, a niekiedy również jonów baru i strontu. Zjawisko to jest nazywane anomaliąradiohydrogeologiczną.

Znane jest zjawisko samoczynnego wytrącania osadów siarczanów baru i radu po zmieszaniu wód barowo - radowych z wodami zawierającymi znaczne ilości jonów siarczanowych w sytuacji gdy, na przykład wody z dwóch różnych kopalń zostaną zmieszane przy czym jedna z nich odprowadza wody siarczanowe, jak to ma miejsce w kolektorze Olza w rejonie Rybnickim. Powstające w ten sposób osady w rurociągach, ciekach powierzchniowych, osadnikach lub zbiornikach retencyjnych są bardzo poważnym zagrożeniem dla zdrowia ludzi i środowiska naturalnego, a poza tym stwarzają bardzo poważne problemy techniczne, ponieważ zatykają rurociągi i utrudniają przepływ wody.

Znany jest sposób oczyszczania wód radowo - barowych za pomocą fosfogipsu wytwarzanego często w dużych odległościach od miejsca zastosowania co powoduje, że transport tego materiału jest bardzo kosztowny i kłopotliwy, a technologia oczyszczania jest pracochłonna, podobnie jak w przypadku innego znanego środka - anhydrytu gipsu. Technologia ta polega na rozpylaniu tych środków na ścianę wydobywczą oraz chodniki i jest pracochłonna i mało efektywna.

Znane są z opisu patentowego nr 97814 sposób i urządzenie do oczyszczania wód kopalnianych przez warstwę osadu oraz znane jest z opisu patentowego nr 70208 urządzenie do wytrącania zawiesiny, szczególnie wód kopalnianych, które wymagają skomplikowanych urządzeń na przykład filtrów złożonych z siatki fosforowo - brązowej i pianki poliuretanowej, bądź złożonego systemu rurowego i studzienek, które zastąpiły jeszcze droższe konstrukcje osadników głównych lub polowych, ziemnych lub betonowych.

Jedną z bardziej skutecznych metod przeciwdziałania wydobywaniu się radonośnych wód kopalnianych jest jej odsalanie. Znany jest z opisu patentowego nr 78179 elektrodializer do mineralizacji wód słonych oraz zatężania roztworów technologicznych i ścieków przemysłowych, mający za zadanie wychwytywanie bądź to cennych składników mineralnych bądź też substancji toksycznych, które nie mogą być odprowadzane do zbiorników wód powierzchniowych. Urządzenie to jest zasilane energią elektryczną, jest kosztowne w eksploatacji i wymaga częstego oczyszczania z nagromadzonych osadów.

Dotychczas praktycznie brak jest skutecznych i tanich metod obniżania radioaktywności takich wód i unieszkodliwiania związków zwłaszcza radu i baru.

180 467

Istotą wynalazku jest sposób unieszkodliwiania związków baru i radu zawartych w kopalnianych wodach radowych, w którym odpady paleniskowe otrzymywane podczas odsiarczania spalin metodą suchą, czyli popioły lotne, zawierające znaczne ilości siarczynów i siarczanów wapnia oraz domieszki nieprzereagowanego tlenku wapnia, dodawane są do oczyszczanych wód kopalnianych i tworzą zawiesinę wodną do uzyskania pH zawiesiny od 8,5 do 9,5, a następnie wprowadza się ją do nieczynnych wyrobisk-zrobów na dole kopalni, przy czym odpady paleniskowe stanowią od 0,1 do 3,0 części wagowych na 1 część oczyszczanej wody.

Proponowany sposób umożliwia znaczne uproszczenia technologii unieszkodliwiania wód radowych, zmniejsza pracochłonność i koszty całego procesu, gdyż proces ten odbywa się na dole w kopalni w starych nieczynnych wyrobiskach - zrobach, a dodatkowo znajdują zastosowanie szkodliwe odpady z procesu odsiarczania spalin. Ma to swoje uzasadnienie w tym, że mieszanina ta zestalając się po krótkim czasie tworzy w rumowiskach skalnych przegrody w postaci przytamków stosowanych w osadnikach lub zmieniając dotychczasowy kierunek przepływu powoduje okresowe zatrzymanie przepływu lub jego zwolnienie. Jednocześnie domieszka tlenku wapna w silnie zasadowych popiołach lotnych zmienia pH środowiska wodnego na 8,5 do 9,5 co bardzo ułatwia wytrącanie zawiesiny, w tym także metali ciężkich. Istniejące w kopalniach zroby posiadają znaczne pojemności, pozwalające prowadzić unieszkodliwianie wód przez wiele lat bez konieczności okresowej regeneracji instalacj i oczy szczaj ącej.

Po całkowitym wypełnieniu zrobów, następuje ich uszczelnienie osadem, który jest nierozpuszczalny i bardzo słabo przepuszczalny. Przenikające przez tak wypełnione zroby niewielkie ilości wody będą w dalszym ciągu unieszkodliwiane. Dodatkową zaletą tego sposobu jest to, że tak wypełnione zroby nie ulegają samozapaleniu, nie powodują zapadlisk, które są przyczyną wielu bardzo poważnych zagrożeń.

Unieszkodliwianie wód radowych polega na tym, że popioły z procesu odsiarczania spalin miesza się z zanieczyszczoną wodą na powierzchni lub na dole kopalni i systemem rurociągów wprowadza się tak powstałą mieszaninę do starych nieczynnych wyrobisk, zwłaszcza zawałowych gdzie następuje sedymentacja powstałych siarczanów i jednoczesne filtrowanie przez osiadające popioły. Siarczany zawarte w popiołach lawo) przechodzą, w postać jonową SCU i zachodzą w reakcję z jonami Ra²⁺i Ba, w wyniku której tworzą się bardzo trudno rozpuszczalne siarczany baru i siarczany radu, a nieprzereagowany tlenek wapnia dodatkowo podnosi pH mieszaniny ułatwiając wytrącanie powstających nierozpuszczalnych siarczanów. Dla oczyszczania wód kopalnianych zastosowano popiół lotny z Elektrociepłowni Tychy, posiadający następujące właściwości fizyko-chemiczne, przedstawione w poniższej tabeli.

Wyszczególnienie	j.m.	wynik analizy
konsystencja		stała, pylista
wilgotność	%	0,03
gęstość	g/cm3	2,30
gęstość nasypowa	kg/m3	832
skład ziarnowy
powyżej	4 mm	%	-
4 do	1 mm	%	-
1 do	0,250 mm	%	6,0
0,250 do	0,063 mm	%	89,4
poniżej	0,063 mm	%	4,6
subst. rozpuszczalne	w wodzie	%	0,46
zaw. siarki w przeliczeniu na SO3	%	0,55

180 467

Wyszczególnienie	j.m.	wynik analizy
zaw. substancji alkalicznych	mval/100g	216
zaw. wolnego wapna (CaO)	%	0,11

W przypadku zagęszczenia zawiesiny poprzez zwiększenie części wagowych odpadów z procesów odsiarczania w granicach od 1,0 do 3,0 wagowych na 1 część wody, następuje związanie znacznej ilości wody w mieszaninie i nie zachodzi konieczność wypompowywania jej na powierzchnię kopalni. Sposób ten eliminuje konieczność okresowego oczyszczania osadników tak dołowych jak i powierzchniowych, transportu promieniotwórczych osadów jak i ich zabezpieczenia na powierzchni. Jednocześnie umożliwia zagospodarowanie powstających i kłopotliwych odpadów. Powstałe osady pozostają w starych zrobach, niedostępne dla ludzi oraz nie zagrażają środowisku naturalnemu. Osady złożone z siarczanów radu i baru tworzą związki bardzo trudno rozpuszczalne (iloczyn rozpuszczalności dla siarczanów i siarczynów baru i radu jest rzędu 10'¹¹).

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób unieszkodliwiania związków baru i radu zawartych w wodach radowych, znamienny tym, że odpady paleniskowe otrzymywane podczas procesu odsiarczania spalin metodą suchą wprowadza się do zanieczyszczonej wody i tworzy zawiesinę do uzyskania pH zawiesiny od 8,5 do 9,5, a następnie wprowadza się ją do nieczynnych wyrobisk-zrobów na .dole kopalni, przy czym odpady paleniskowe stanowią od 0, 1 do 3,0 części wagowych na 1 część oczyszczanej wody.