CC BY
85
ПРОЧНОСТЬ СМЕСИ ПРИ ОАНООСНОМ СЖАТИИ, МПА
Кубы Прочность
7 дней 30 дней 90 дней
№1 2,02 - -
№2 2,21 - -
№3 3,17 - -
№4 - 2,82 -
№5 - 2,99 -
№6 - 3,07 -
№7 - - 3,12
№8 - - 3,47
№9 - - 3,56
строительным требованиям. Отходы можно утилизировать в виде самостоятельного материала в качестве заполнителя при изготовлении бетонов. В зависимости от расхода цемента могут быть получены марки бетона 100, 200 и выше. По прочностным качествам изделия из щебня хвостов выщелачивания в сухом виде могут использоваться при операциях нулевого цикла строительства: основания, уплотнения,
нения пустот, дренирующий слой, создание "подушек",
ластировка, крупный заполни-
тель для тяжелого бетона.
Если не учитывать ограничений по содержанию металлов в хвостах по рутинной технологии, из них может быть изготовлена также твердеющая закладка для погашения пустот в очистных выработках.
Исследования доказывают, что строительные материалы, и изделия на основе отходов производства обладают реологическими качествами, достаточной прочностью и удовлетворяющими требованиям компрессионными характеристиками.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------------------------------------------------
ВоробьОв Александр Егорович — профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.
Джанянц Ася Владимировна - докторант Московского государственного горного университета.
Голик Владимир Иванович - профессор, доктор технических наук, Северо-Кавказский государственный технологический университет.
© А.А. ШОлкин, П.М. Вловенков,
А.Е. ВоробьОв, А.М. Романов, 2002
YAK 622.7:622.8
А.А. ШОлкин, П.М. Вловенков, А.Е. ВоробьОв,
А.М. Романов
СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ХВОСТОХРАНИАИШ УРАНОПЕРЕРАБАТЫВАЮШИХ ПРЕАПРИЯТИЙ В ЗАСУШЛИВЫХ РАЙОНАХ
В
настоящее время на территории СНГ скопилась значительная масса радиоактивных веществ, использование которых в дальнейшем не предусматривается. Такие вещества относятся к отходам и подлежат утилизации.
Большая часть радиоактивных веществ представлена твердыми отходами, образующимися в процессе деятельности предприятий добывающих и перерабатывающих уран. К ним относятся пески, шламы, твердая часть отработан-
ной рудной пульпы. В процессе деятельности уранодобывающих предприятий их сбрасывали в отвальные зоны, так называемые хвостовые бассейны (хвостохра-нилища), представляющие собой искусственные водоемы, огражденные дамбой.
Перепрофилирование, консервация или ликвидация выведенных из эксплуатации уранодобывающих и перерабатывающих предприятий привели к осушению поверхности участков хвостохранилищ и, в некоторых случаях к частичному выносу ра-
диоактивных веществ из мест складирования.
Длительное хранение высушенных отвалов твердых отходов представляет собой важную и сложную проблему, поскольку в них сконцентрировано до 70 % содержащихся в руде радиоактивных продуктов (не считая урана), в основном долгоживущего 22^а. Эти отходы создают угрозу здоровью населения и окружающей среде [1].
Основными факторами воздействия радиоактивных отходов на человека являются: внешнее облучение, обусловленное гамма- излучением рудного материала, извлеченного на поверхность и накопленного в хвосто-хранилищах, загрязнившего в процессе работы почвы, оборудование, здания и сооружения; внутреннее облучение, обусловленное наличием в атмосферном воздухе рудной пыли от выветривающихся рудоносных пород, а также радона с его дочерними продуктами распада, выделяю-
щимися из радиоактивных отходов.
В Казахстане все хвостохра-нилища располагаются вблизи населенных пунктов. Климат этих участков преимущественно засушливый. При высыхании с неизолированной поверхности хво-стохранилищ происходит интенсивный пылевой вынос радиоактивной пыли.
Это влечет за собой увеличение риска для здоровья различных групп населения из-за вдыхания загрязненного воздуха с наличием в нем радионуклидов и употребления загрязненных продуктов питания (пищевая цепочка), а также токсического действия загрязнителей.
По оценкам экспертов, эксха-ляция радона с поверхности хво-стохранилищ в десятки раз превышает нормативный уровень, а уровень гамма-излучения в десятки-сотни раз превышает естественный фон.
Простая оценка ситуации и предупредительные меры не решают проблему защиты населения и окружающей среды. Основным способом защиты является перекрытие поверхности хвостохранилища экраном, изолирующим отходы от окружающей среды.
В Казахстане существуют хвостохранилища, подлежащие рекультивации. Первоочердным является участок хвостохрани-лища Кошкарата (бывший Прикаспийский горно-химический комбинат, район г. Актау). В ближайшее время может быть завершена эксплуатация хвостохранилище химико-гидрометаллургического завода (район г. Степногорск). Ульбинский металлурги -ческий завод завершил рекультивацию «старого» хвостохранилища и готовит к захоронению следующее в районе г. Усть-Каменогорск.
На Украине работы по рекультивации хвосто-хранилищ проводятся с начала 1991 г. В связи с экономическими трудностями в настоящее время завершение этих работ
затягивается. На сегодняшний день около 85 % территории хво-стохранилища «КБЖ» (площадь 55 га) покрыто слоем суглинка мощностью 0,4 м. В дальнейшем, проектом предусмотрено устройство многослойного защитного покрытия, состоящего из 0,4 м суглинка, 0,4 м скальных пустых пород, 3,5 м послойно уплотненного суглинка и 0,3 м черноземных почв [2, 3]. На стадии проектных разработок находятся еще ряд хвостохранилищ.
Не реализован до настоящего времени проект рекультивация хвостохранилища в г. Майлуу-Суу (Киргизстан), который наряду с хвостохранилищем в Кара-Балте и Мин-Куше потенциально обладают высоким уровнем радиационного риска в связи с разносом радиоактивной пыли и радоно-выделением [2].
Во всех проектах для укрытия предусмотрено сооружение мощных изолирующих экранов-перекрытий (в некоторых случаях мощность укрытия составляет до 10 м). Отдельные хвостохра-нилища занимают площадь до 200 га. Перекрытие подобных объектов требует больших объемов и трудозатрат.
Нами предложен вариант рекультивации хвостохранилищ, содержащих низкорадиоактивные отходы, в засушливых районах. Предложенный вариант рекультивации хвостохранилища [4] представлен на рисунке.
Укрытие поверхности хвосто-хранилища ведут отдельными ря-
дами суглинка (глинистого грунта), чередующимися с участками дренирования осадков или воды, поступающими в хвостохранили-ще. Причем площади рядов суглинка и участков дренирования определяют из расчета количества выпавших и испарившихся, а также просочившихся сквозь дамбы или подстилающий грунт осадков для поддержания низкорадиоактивных отходов во влагонасыщенном состоянии. В засушливых районах количество выпавших в год осадков меньше количества испаряющейся воды из открытого хвостохранилища. Кроме того, часть воды теряется в результате просачивания через дамбы. Таким образом, для поддержания радиоактивных отходов во влагонасыщенном состоянии необходимо сокращать площади испарения. Площадь испарения хвостохранилища уменьшают путем укрытия поверхности хвостохранилища рядами, состоящими из суглинка, которые чередуются с участками дренирования воды в отходы. Поверхность рядов суглинков делают наклонной, что обеспечивает стекание воды в сторону участков дренирования воды в отходы. Затем проводят противоэрозион-ное укрытие рядов суглинка и участков дренирования воды слоем скальных пустых пород. При этом, общая мощность укрытия составляет не более 1,0 м (ослабляющего широкий пучок гамма-излучения в 50 раз и более, что для существующих хво-стохранилищ обуславливает понижение
уровня мощности эквивалентной дозы от низкорадиоактивных отходов до значения, удовлетворяющего нормативным требованиям санитарных правил [5]).
Вода, дренирующая через скальные пустые породы, постоянно поддерживает радиоактивные отходы во влагонасыщенном состоянии за счет избытка влаги, полученного от разности количеств выпавших и испарившихся осадков после укрытия хвосто-
Условные обозначения: 1 - площадь экранирования испарения; 2 - участки дренирования воды в отходы; 3 - дренирование воды в отходы; 4 - стекание воды; 5 - экранирующие суглинки; 6 - противоэрозионные скальные породы
хранилища рядами, состоящими из суглинка.
Противорадоновое укрытие, представленное водной фазой, заполняющей все пространство между твердыми частицами отходов, практически полностью блокирует выход радона в атмосферу (коэффициент диффузии радона через воду в тысячи раз меньше, чем через осадочные горные породы, во столько же раз меньше эксхаляция радона). Поддержание радиоактивных отходов во влагонасыщенном состоянии позволит уменьшить эксхаляцию радона из хвосто-хранилища в атмосферу до уровней меньших, чем в среднем по природной поверхности земли.
Значимое загрязнение подземных вод радионуклидами на хвостохранилищах ХГМЗ и ПГХК, по данным гидрогеологических исследований не зафиксировано. В дальнейшем изменения содержаний радионуклидов в подземных водах этих участков не ожидается. Поэтому добавление воды в хвостохранилища не будет способствовать выносу радионуклидов в окружающую среду.
Предложенный вариант позволит значительно снизить объемы используемых материалов для укрытия хвостохранилища, одновременно снизить экологическую нагрузку на окружающую среду за счет улучшения качества защиты от радоновыделения. Причем в случае повторного ис-
пользования отходов, содержащих полезные компоненты, значительно сокращаются объемы вскрышных работ.
Таким образом, предложенный вариант рекультивации хвостохранилища, в частности для засушливых районов с аридным климатом, позволит полностью исключить эрозию и интенсивный пылевой разнос радиоактивной пыли на территории городов и населенных пунктов, снизить эксхаляция радона с поверхности хвосто-хранилищ до нормативного уровня, а уровень радиации снизить до уровня естественного фона. Тем самым полностью исключить риск для здоровья различных групп населения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гидрометаллургическая переработка уранорудного сырья/ Смирнов Ю.В., Ефимов З.И. и др.; Под ред. Д.И. Скороварова. - М.: Атомиздат, 1979, 280 с.
2. Кошик Ю.И. Решение экологических проблем при добыче и переработке урановых руд в Украине/Материалы семинара МАГАТЭ по региональному проекту «Восстановление окружающей среды в Центральной и Восточной Европе», IAEA TC RER/9/022-06. Желтые Воды, Украина, 22-26 апреля 1996 г.
3. Rousell V., France. Environmental restoration plans and activities in France: 1995-1996 progress report (Planning for
environmental restoration of uranium mining and milling sites in central and eastern Europe// IAEA- TECDOC- 982, November, 1997 г.).
4. Заявление о выдаче предварительного патента и патента Республики Казахстан на изобретение «Способ рекультивации хвостохранилища»/Вдовенков П.М., ЩШлкин А.А. и др. № 2000/1118.1 от 16.10.2000 г.
5. СП ЛКП - 98. Санитарные правила ликвидации, консервации и перепрофилирования предприятий по добыче и переработке радиоактивных руд. РК, 29.01.1998 г.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------------------------------------------
ВоробьОв Александр Егорович - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.
Щелкин А.А., Вдовенков ПМ, Романов АМ ПКО, Казахстан.
