Журнал управления прибрежной зоной

Абстрактный

Изменение климата 2019: Переработка побочных продуктов сжигания угля для реабилитации шахтных участков - Мехди Азади - Университет Квинсленда

Мехди Азади

Реабилитация и закрытие шахт часто затрудняется наличием отходов шахт ( отвалов, отходов , хвостов) с нежелательными химическими и физическими свойствами , которые увеличивают риски кислотного и металлоносного дренажа, самовозгорания , солености , пылеобразования и эрозии. В то же время различные типы побочных продуктов сжигания угля на электростанциях обладают уникальными химическими и физическими свойствами, такими как щелочная природа, пуццолановые связующие эффекты, высокая водоудерживающая способность и распределение размеров частиц , которые могут быть полезны для реабилитации шахт . Многие угольные электростанции расположены в непосредственной близости от шахт . Относительно небольшое расстояние угольных шахт и электростанций снижает стоимость транспортировки угля . Это также дает возможность транспортировать угольную золу обратно в шахты по низкой цене для применения в целях реабилитации, включая i) инкапсуляцию и покрытие реактивных материалов (для предотвращения кислотного дренажа шахт и самовозгорания ), ii ) замену некоторых дорогостоящих химикатов для улучшения почвы , iii) обратную засыпку и стабилизацию конечных пустот и подземных выработок, и iv) очистку загрязненной воды. Наши исследовательские цели оценить эффективность технологии повышения физической и геохимической стабильности отходов шахт и снижения остаточных рисков после закрытия шахты путем тестирования сценариев повторного использования угольной золы.

В некоторых обстоятельствах и в некоторых приложениях побочные продукты сгорания угля (CCB), полученные на угольных электростанциях, рассматривались в качестве альтернативы природным материалам. Этот обзор был сосредоточен на использовании CCB для участков добычи полезных ископаемых. Было показано, что щелочной pH CCB играет нейтрализующую роль в кислотном дренаже шахт и последующем осаждении металлов, в основном в виде гидроксидов металлов, из раствора. Побочные продукты сгорания угля также использовались для восстановления почвы, показывая, что одно или несколько физических, химических и биологических свойств деградированных почв были улучшены, что, в свою очередь, привело к улучшению результатов рекультивации. Кроме того, летучая зола использовалась в качестве одного из материалов в инженерных покрытиях, построенных для инкапсуляции и изоляции потенциально опасных отходов шахт. Использование CCB для засыпки пустот шахт рассматривалось как возможность использования CCB оптом. Засыпка подземных шахтных вакуумов этими материалами дает возможность уменьшить кислотный дренаж шахт, снизить риск проседания почвы и минимизировать и контролировать вероятность пожара в шахте. Хотя активное использование БКХ может устранить или минимизировать остаточную нагрузку на окружающую среду, если требуется раздельное хранение или утилизация таких «отходных» материалов, в результате такого использования БКХ могут возникнуть неблагоприятные побочные эффекты, такие как выщелачивание вредных элементов.

Таким образом, в случае их использования при засыпке шахт, например, возможное воздействие на окружающую среду должно оцениваться и контролироваться в контексте других переменных во время фазы испытаний и использоваться в больших масштабах перед повторным заполнением такими материалами. По-прежнему отсутствует хорошо изученная информация о практическом использовании CCB и их потенциальном воздействии на окружающую среду и здоровье, а эффективные руководящие принципы и правила также являются ограничивающими факторами в их использовании для целей восстановления шахт. Правительственные постановления в большинстве стран рассматривают CCB как отходы, но не как опасные отходы. Однако, учитывая высокий потенциал CCB в ряде ролей и функций, связанных с восстановлением и закрытием шахт, существует необходимость в более практических исследованиях и большем участии правительства. При продолжающемся использовании угля для выработки электроэнергии для мировых энергетических потребностей побочные продукты сжигания угля (CCP) будут производиться в больших количествах в течение последующих десятилетий. Около 130 миллионов тонн КПФ ежегодно производятся на 600 угольных электростанциях, работающих в настоящее время в США, и, по оценкам, 500 миллионов тонн производятся во всем мире. Существует пять основных типов КПФ: зольный остаток; котельный шлак; летучая зола; зола кипящего слоя; зола десульфуризации дымовых газов. Обычно зольный остаток не представляет проблемы утилизации, поскольку он широко используется в качестве заполнителя для строительных проектов, наполнителя в строительных материалах (стеновые панели и сухие стены) и твердых веществ для противогололедных покрытий на дорогах. Котельный шлак используется для тех же целей, что и зольный остаток, но его можно использовать в качестве стекловидного материала для пескоструйной обработки. Летучая зола составляет 70% образующихся побочных продуктов, и эта зола производится несколькими способами на электростанции в зависимости от типа котла и системы контроля выбросов, используемой на электростанции. Эти мелкозернистые зольные материалы могут представлять собой сухую летучую золу из обычных угольных котлов, сухую золу, собранную в установках десульфурации дымовых газов или других устройствах для сбора (мешочных пылеуловителях или скрубберных фильтрах), или они могут собираться в системах мокрой скрубберной очистки, в результате чего образуется шлам из летучей золы.

Использование CCB для заполнения пустот шахты рассматривается как возможность использования CCB оптом. Заполнение подземных шахтных пустот такими материалами имеет возможность уменьшить кислотный дренаж шахты, снизить риск проседания почвы и смягчить и контролировать возможность пожара на шахте. Хотя упреждающее использование CCB может устранить или уменьшить остаточную нагрузку на окружающую среду, если требуется отдельное хранение или утилизация этих в противном случае «отходных» материалов, могут возникнуть неблагоприятные побочные эффекты, такие как выщелачивание вредных элементов. Таким образом, в случае их использования для заполнения шахты, например, возможное воздействие на окружающую среду должно оцениваться и контролироваться в контексте других переменных во время фазы испытаний и использоваться в больших масштабах перед повторным заполнением такими материалами. По-прежнему отсутствует хорошо изученная информация о практическом использовании CCB и их потенциальном воздействии на окружающую среду и здоровье, а при их использовании в целях восстановления шахт эффективные руководящие принципы и правила также являются ограничивающими факторами. Правительственные постановления в большинстве стран считают CCB отходами, но не опасными отходами. Однако, учитывая высокий потенциал CCB в ряде ролей и функций, связанных с восстановлением и закрытием шахт, необходимы дополнительные практические исследования и более активное участие правительства.