Nápravné opatrenia a remediačné technológie

1. Nápravné opatrenia a remediačné technológie Spracované z prednášok Workshopu 2 : www.banskeodpady.sk: Otília LintnerováVlasta Jánová, Peter Šottník janova.vlasta@enviro.gov.sk, sottnik @ fns.unib.sk

2. Zásadné polutanty banského prostredia (nebezpečné odpady alebo A-kategória) • Rozpustené kovy • Koloidné a suspendované oxidy kovov • Zmeny pH (silno kyslé AMD, silno alkalické) • Kyanidy • Hlavné problémy v sladkovodných ekosystémoch • Vplyv na zdravie obyvateľstva • Najmä ťažba kovov, osobitne sulfidické ložiská

3. Smernica Európskeho parlamentu a Rady o manažmente odpadov z ťažobného priemyslu Termíny: prijatá dňa 15. marca 2006 platná od 1.mája 2006 transpozícia do 1. mája 2008 Vykonanie opatrení Pri hroziacej havárii Pri odstraňovaní následkov havárie Po ukončení prevádzky Pri sanácii opustených háld a odkalísk

4. Prevencia závažných havárií • identifikáciahrozby závažných havárií, • prevencia havárií a obmedzenie ich nepriaznivých účinkov na ľudské zdravie a životné prostredie,dôraz na zariadenia na nakladanie s odpadmi kategórie A, • povinnosť prevádzkovateľa • vypracovať politiku prevencie závažných havárií, • zaviesť systém riadenia bezpečnosti a interný havarijný plán, • vymenovať bezpečnostného riadiaceho pracovníka • prípade závažnej havárie vykonať opatrenia a poskytnúťinformácie.

5. Problémy Preliatie hrádze odkaliska Sufózia Erózia Zemetrasenie Stabilita svahov Poruchy technického vybavenia Kontaminácia Havária v Aberfane

6. „Tailing“ (odkaliskový) manažment • produkcia odpadov ( BRGM, 2002) celosvetová produkcia odpadov z ťažby a úpravy kovov : 861 897 000 ton Sulfidické rudy – neutralizačná kapacita kalov/odkalísk Workshop 1, EPA www.banske odpady.sk + vrátaneTalianska a Rakúska

7. Technológie na zníženie /odstránenie kontaminácie • Čistenie – dekontaminácia : • Ošetrovanie pevných materiálov (vodou nenasýtenej zóny) • Čistenie podzemnej vody a priesakových vôd • Čistenie pôdneho vzduchu a vzdušnín • Spôsob čistenia : • Technológie in situ – na mieste, kde došlo k znečisteniu • Biologické • Fyzikálne a chemické • Technológie ex situ – po prevezení do „čistiarne“ • Biologické • Fyzikálne a chemické

8. Biologické • Fytoremediácia kovov • Fytoextrakcia • Rhizofiltrácia • Génové modifikácie • Mikrobiálna transformácia kovov

9. Využitie rastlín pri úprave AMD - fytoremediácie EXCLUDERS – schopné obmedziť príjem ťažkých kovov alebo ich transport do nadzemných orgánov- Pálka úzkolistá (Typha angustifolia) HYPERACCUMULATORS – schopné akumulovať veľké množstvo ťažkých kovov v nadzemných orgánoch – Vodný hyacint (Eichhornia crassipes)

10. Fyzikálne a chemické • Elektrokinetická dekontaminácia • Vymývanie pôdy • Solidifikácia a stabilizácia • Zakrytie, uzavretie, enkapsulácia • Vitrifikácia Elektrokinetická dekontaminácia Vymývanie pôdy Zakrytie, uzavretie, enkapsulácia

11. Vitrifikácia Solidifikácia a stabilizácia

12. Základné princípy používané pri náprave negatívnych vplyvov a likvidácii banských vôd • Znížiť množstvo potenciálne toxickej banskej vody = znížiť množstvo infiltrovanej vody do bane/do odpadov • Zabrániť chemickým reakciám, ktoré vedú k tvorbe toxických vôd (roztokov, výtokov) : zabrániť oxidácii sulfidov, rozpúšťaniu solí, vylúhovaniu.. • Podporiť prirodzený rozklad, odparovanie, riedenie, neutralizáciu, sorpciu, degradáciu– biodegradáciu, a.i. aktívnych látok v odpadoch • Vzniknuté toxické vody sústrediť, odviesť do čistiarne a vyčistiť

15. Preventívne technológie • solídny vedecký základ • cenovo prijateľné („lacné“ a efektívne) • využívanie vhodných surovín a odpadov • využívanie biotechnológií • minimálna tvorba daľších odpadov • dlhodobé pôsobenie

16. EU- program : BAT (Best Avaliable Technik) • Primárne zameranie BAT : Zabezpečiť prevenciu banských havárií • najmä súvisiacich s hrádzami banských odkalísk • optimalizovať dennú staroslivosť o odkaliská a organizovať „manažment“ banských odpadov • Nové smery – rozšírenie okruhu používania BAT • - metódy používané pri zvyšovaní hrádzí • - odvodňovanie odkaliskových kalov ( filtračné schopnosti a hrúbka kalov) • zefektívnenie využívania vody – návrat do technológií a znovuvyžívanie vody • - manažovanie AMD • - ošetrenie výluhov z odpadov

17. BAT – univerzálny princíp • Najlepšie dostupné techniky • – riešenia pre všetky súčasti banskej činnosti a úpravy rúd/surovín • Príprava na ťažbu – projekt • Ťažba surovín • Úprava súrovín – drvenie, mletie, získavanie užitkovej zložky • Manažment odpadov – spracovanie odpadov – využitie odpadov • Likvidácia bane • Využitie územia po ťažbe

18. Technické správyUS EPA napríklad : Technológie na odstraňovanie zvyškových kyanidov z banských - odkaliskových kalov • vyhúhovanie vodou – premývanie (10-20 dní, 5 dní, 160 dní...rôzne podmienky) • oxidácia SO2 : (INCO) CN- + SO2 + O2 + H2O = CNO- + H2SO4 (vápnom – neutralizácia) 3000 až 5000 krát menej toxické ako CN- • Noranda proces : (kanadský patent) rozrušenie kyanidov SO2 a CuSO4 FeSO4 : Fe3+ + Cu2+ • alkalická chlorinácia – CNCl + ClCNCl + 2OH- = CNO- + Cl- + H2O • oxidácia peroxidom vodíka CN- + H2O2 = CNO- + H2O CNO- + 2H2O = CO32- + NH4+ • využívanie biotechnológií

19. Odkaliská – stabilita hrází • Cenovo prístupné inžinierske riešenia banských hrádzí : Competitiv a Sustainable Growth (1998-2003) – MIRO (1998) • Technológie ktoré by mohli spojiť cenovo najvýhodnejšií – hydraulický spôsob „dopravy a ukladania“ kalov s výhodami suchého uloženia • Prítomnosť vody - nestabilita, zmeny hustoty, stekutenie, vlastnosti pórových rotokov, tvorba cementov, zmeny priepustnosti, kvalita výtokov a i. • Zlepšenie drenážnych charakteristík odkaliskových kalov aby sa dosiahla fyzikálna stabilita v krátkom čase po uložení (vytváraním horizontálnych drenáží, modifikovaním distribúcie zrnitosti kalov, modifikovaním chemickej reaktivity, pridávaním aditív, encapsuláciou zŕn a i.) (CLOTADAM projekt )

20. Suché prekrytie

21. Nové trendy - „čistenie“ banskej kontaminácie pasívnymi systémami • Výhody a nevýhody • Účinnosť pre rôzne typy - banské dielo, banské odpady – znečistené vody a pevné odpady a iné špecifické znečistenie • Špecifické požiadavky ( Fe, Mn, Al – oxidy, + rôznorodé kovy, sírany, kyanidy a i.) • Dlhodobé účinky bane na prostredie - dlhodobá účinnosť pasívnych systémov • Veľké objemy a/alebo nerovnomerné pôsobenie • Minimálna tvorba sekundárnych odpadov

22. Pasívne čistenie banských a technologických odpadových vôd. Peter Šottník Komenského Univerzita Bratislava Prírodovedecká fakulta Katedra ložiskovej geológie www.banskeodpady.sk

23. Kyslé banské vody - Acid Mine Drainage (AMD) voda kyslík Thiobacillus ferrooxidans sulfidy (e.g. pyrit – FeS2) Fe2+, SO42-, H+

24. Aktívne čistiace technológie AMD neutralizačné činidlá voda s vysokým pH, vysokým obsahom SO4, Ca a vodivosťou veľké množstvo kalu obsahujúceho Fe, Al, Mn a ďalšie kovy, +/- CaSO4 aeration mixer kalolis

25. Neutralizačné činidlá neutralization efficiency USD/ton (1996) limestone CaCO3 50% 10/15 lime Ca(OH)2 95% 60/100 caustic soda NaOH 100% 680/880 soda ash briquettes Na2CO3 60% 200/320 ammonia NH3 100% 300/680 pelleted quick lime CaO 90% 80/240 Lime treatment Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O Ca(OH)2 + FeSO4 = Fe(OH)2 + CaSO4

26. Technológie pasívne čistenia Prírodné močiare • prvý krát použité: Huntsman et al. (1978) • v Ohiu a Wieder and Lang (1982) v West • Virginia • - rastliny: Sphagnum, Typha, Juncus • - zvodnené (nasiaknuté) pôdy a sedimenty • rastliny adaptované na redukčné • podmienky v rizosfére - v rozpore so zákonmi o ochrane prírody - dlhý čas na adptáciu na nízke pH a vysoké koncentrácie kovov

27. Anaeróbny močiar • voda prechádza cez substrát bohatý na organiku • prítomnosť vápenca v substráte • alkalinita musí byť generovaná priamo v močiary Generovanie alkalinity SO42- + 2 CH2O  H2S + 2 HCO3- CaCO3 + H+ Ca2+ + HCO3 Vyzrážanie sulfidov M2+ + H2S  MS + 2H+

28. nevýhoda - komplikovaný postup • Laboratórny výskum • Pilotný projekt • Aplikácia v teréne – inštalácia • komplexné informácie o lokalite/prostredí potrebné zohľadniť (zakonponovať) do projektu pred inštaláciou technológie • Údržba a obnova • výhodne/nevýhodné ?! (je to lacné ?)

29. Potrebné informácie o podmienkach na mieste Meranie šírenia znečistenia (povrchové, podzemné) Hydrogeochemické hodnotenie vzoriek, vzorkovanie na mieste, v laboratóriu Zhodnotenie vlastností miesta Vlastnosti (fyzikálne, hydraulické a i.) podložia, zemín, (metódy –meranie povrchové, vrty a i) Topografia Kategorizovanie kontaminácie miesta/územia Použitý princíp pasívneho čistenia Aerácia Usadzovacia nádrž (lagúna) Aeróbny močiar (wetland) SCOOFI reaktor (surface-catalysed oxidation of ferrous iron) Anoxická alebo oxická vápencová drenáž kompostový „wetland“ Redukčný a alkalizačný systém Priepustná reaktívna bariéra Postupnost a prepojenie informácii

30. Sedimentačná lagúna – modelový výpočet parametrovlagúny : prietok vs koncentrácia Fe

31. Redukčný a alkalizačný systém

32. Modifikovaný redukčný a alkalizačný (neutralizačný) systém

33. Reaktívna bariéra : využitie vhodného materiálu na konštrukciu ovplyvňuje životnosť bariéry Hydrogelogické, hydrologické,,,, klimatické - sezónne zmeny... Objem, rýchlosť tečenia, doba zdržania – dostattočná na vyčistenie ....

34. Aerácia : venturiho trubica

35. Maďarsko, 2005

37. Návrh pilotného systému na Šobove

40. Zhrnutie • Pasívne – in situ - systémi doposial pomerne malé skúsenosti s činnosťou systémov • skôr charakter pilotných programov – trvanie niekoľko rokov • kombinácia aktívnych a pasívnych častí systémov čistenia kalov, vôd • BAT : významná aktivita pre zlepšenie stavu banských prevádzok • BAT rozpracované pre všetky činnosti, uzatváranie – kompendium slovené (MŽP SR....)