DD301556A7

DD301556A7 - METHOD FOR SAVING RADIOACTIVE RESTAURANT HALDEN

Info

Publication number: DD301556A7
Application number: DD330263A
Authority: DD
Inventors: Roland Dr Sc Nat Haehne; Guenter Dr Ing Lorenz; Manfred Dipl Geol Duetsch; Hartmut Dipl Biol Saenger
Original assignee: Sdag Wismut
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1989-07-03
Publication date: 1993-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwahrung radioaktiver Gesteinshalden. Die Erfindung betrifft das technische Gebiet des Bergbaues und bezieht sich auf die sichere Verwahrung von Halden mit radioaktiven Materialien. Erfindungsgemäß wird Kraftwerksasche in bestimmter Mächtigkeit mit einer bestimmten Zusammensetzung und in Abhängigkeit von der Niederschlagsinfiltration und Radon-Austrittsrate mit oder ohne Kulturboden auf Halden aufgebracht und diese mit ascheverträglichen und stickstoffproduzierenden Pflanzen kultiviert. Als vorteilhafte Wirkungen treten die Radoneinbindung, eine Verminderung der Infiltration sowie eine pH-Wert-Erhöhung verbunden mit einer Schadstoffadsorption ein.{Halden; Verwahrung; Material, radioaktiv; Niederschlagsinfiltration; Radon-Austrittsrate; Kraftwerksasche; Kulturboden; Pflanzen, kultivieren; pH-Wert-Erhöhung; Schadstoffadsorbtion}The invention relates to a method for storing radioactive rock dumps. The invention relates to the technical field of mining and refers to the safe storage of dumps with radioactive materials. According to the invention Kraftwerksasche is applied in certain thickness with a specific composition and depending on the precipitation infiltration and radon escape rate with or without culture soil on heaps and cultivated with ash-compatible and nitrogen-producing plants. Beneficial effects include radon incorporation, a reduction in infiltration and an increase in pH associated with contaminant adsorption. custody; Material, radioactive; Precipitation infiltration; Radon dropout rate; Power plant ash; Culture soil; Plants, cultivate; pH increase; Schadstoffadsorbtion}

Description

Es wurde in Labor- und Feldversuchen gefunden, daß kohlenstoffhaltige, feinkörnige silikatische Kraftwerksasche je nach Mächtigkeit zwischen 60 und 90% der Radonmenge einbindet und nur 40 bis 10% an die Atmosphäre abgibt. Gleichzeitig stellt die Asche auf Grund ihrer hohen Gesamtporöoität von 25 bis 40% einen wirksamen Wasserspeicher dar. Insbesondere bei sulfidhaltigen Halden wird die geringfügige Versickerung von Wässern günstig gegen eine Schadstoff-Freisetzung, da die Alkalität der Asche den pH-Wert der Sickerwässer auf größer 9 erhöht. Es wurde weiterhin gefunden, daß die a,!:alische, kohlenstoffhaltige Asche für bestimmte Pflanzengruppen eine gute Verträglichkeit aufweist. Insbesondere mit Weidelgras, Lupine u.a., konnte ein rascher Bewuchs festgestellt werden. Dieser trägt wiederum zu bedeutender Senkung der Infiltrationswassermenge und zur Erhöhung der Verdunstungsrate bei.It has been found in laboratory and field tests that carbonaceous, fine-grained siliceous power plant ash binds between 60 and 90% of the radon amount, depending on the thickness, and releases only 40 to 10% to the atmosphere. At the same time, the ashes due to their high Gesamtporöoität of 25 to 40% is an effective water storage. Especially with sulfide heaps the slight seepage of waters is favorable against a release of pollutants, since the alkalinity of the ash, the pH of the leachate to greater elevated. It has also been found that the a,! Alische, carbonaceous ash for certain plant groups has a good compatibility. Particularly with ryegrass, lupine and others, a rapid growth was found. This in turn contributes to a significant reduction in the amount of infiltration water and to increase the evaporation rate.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nun dadurch gelöst, daß die Haldenoberfläche grob planiert und nach Feststellung dor Höhe der Radon-Austrittsrate und der Infiltrationsrate eine 0,5 bis 2 m mächtige Schicht Kraftwerksabfallasche aus Braunkohlenkraftwerken bekannter Zusammensetzung aus Braunkohlenfilterasch und Rostascho mit einer Korngröße von :£40μΓη aufgelegt wird. Diese aufgebrachte Asche weist einen Gesamtporenraum _:30% sowie einen Nutzporenraurn für Wasser und Gas von <5% auf und enthält 2 bis 15% freies CaO und 2...5% Kohlenstoff sowie > 25% silikatische Bestandteile, insbesondere gebrannte Tonminerale. Auf dem Haldenraum kann bei aufgeheizten Haldenflächen in bekannter Weise zusätzlich eine dünne, <0,1 bis 0,5m mächtige Kulturbodenschicht aufgebracht werden. Auf Böschungen und Bermen wird diese Schicht erosionsvorbeugend auf 0,5 bis 1 m erhöht. Schließlich wird, wie schon bekannt, die aufgebrachte Deckschicht mit stickstoffproduzierenden und ascheverträglichen Pflanzenarten wie Weidelgras, Lupine, Erle besät.According to the invention, the object is now achieved in that the heap surface roughly planed and after determining the amount of radon exit rate and infiltration a 0.5 to 2 m thick layer waste power plant from brown coal power plants known composition of lignite filter ash and Rostascho with a grain size of: 40μΓη is hung up. This applied ash has a total pore space _: 30% and a Nutzporenraurn for water and gas of <5% and contains 2 to 15% free CaO and 2 ... 5% carbon and> 25% silicate components, especially calcined clay minerals. In the heap space can be applied in heated heap surfaces in a known manner additionally a thin, <0.1 to 0.5m thick culture soil layer. On embankments and berms, this layer is increased erosion prevention to 0.5 to 1 m. Finally, as already known, the applied top layer is seeded with nitrogen-producing and ash-tolerant plant species such as ryegrass, lupine, alder.

Nach Feststellung der Radon-Austrittsrate nach erfolgter Abdeckung wird bei Überschreitung der Norm eine weitere Asche-Boden-Schicht aufgebracht. Das Verfahren hat zur Folge, daß nach dem Bewuchs der Asche oder Asche-Boden-Schicht die Infiltrationsrate von vormals 0,6 auf 0,1 absinkt. Die geringe Sickerwasssrmenge wird fast vollständig von der Aschs aufgenommen und im Sommer wieder an die Oberfläche abgegeben. Die Radonemanation verringert sich permanent bis auf 20% des ursprünglichen Austrages.After detection of the radon exit rate after coverage, a further ash-soil layer is applied when exceeding the standard. The result of the process is that after the growth of the ash or ash-bottom layer, the infiltration rate drops from 0.6 to 0.1. The small amount of leachate is almost completely absorbed by the ash and released back to the surface in summer. The radon emanation permanently reduces to 20% of the original discharge.

Ausführungsbeispielembodiment

Durch ein Uranbergwerk wurden umfangreiche Halden mit Armerz und tauber Masse angelegt. Die Halden bestehen aus Gesteinen, die um 5% Fe2Ü3,1,5% S sowie 50—200g/t U enthalten und aus kohlenstoffreichem Schiefer, Kalkstein und Dolomit bestehen. Die Radon-Austrittsrate liegt mit 7 Bq/I über dem zulässigen Grenzwert. Die Niederschlagsinfiltration führt zum Austrag von 1000°dH,25g/l SO₄, 3g/l Fe und 15mg/l U in die Vorfluter des Territoriums. Inder Nähe des Bergwerkes fallen große Mengen an minderwertigen Kraftwerksaschen an, die in vorbereiteten Standorten deponiert werden müssen. Diese Aschen bestehen zu 20% aus Filterasche und zu 80% aus Rostasche mit insgesamt ca.2,5% Corg und 15% CaO. Um Erosionen vorzubeugen, wird das Haldenplanum grob eingeebnet. Mittels Kipper wird di 3 Asche ca. 1,5m mächtig auf die Halde aufgebracht und gleichmäßig verteilt. Die Mächtigkeit wird dort > 1 m gewählt, wo vorher erhöhte infiltrationsraten (Erosionszonen) gemessen wurden, und zu < 1 m, wo die Oberf'ächenstruktur keine Infiltration ermöglicht. In Arealen der Halde, wo Prozesse der Sulfidoxydation eine Erhöhung der Temperatur der Haldenoberfläche bewirken, wird über die Asche noch eine 10 bis 20cm mächtige Schicht sandigen Lehmes aufgebracht. Auf den Böschungen wird diese Schicht auf ca. 0,5 bis 1 m erhöht. Während Regenperioden erfolgt nun das Aussäen von Weidelgras und Lupine auf der Abdeckschicht.Through a uranium mine extensive heaps were created with pain and numb mass. The stockpiles consist of rocks containing 5% Fe2Ü3,1,5% S and 50-200g / t U consisting of carbon-rich slate, limestone and dolomite. The radon exit rate is 7 Bq / I above the allowable limit. Precipitation infiltration discharges 1000 ° dH, 25g / l SO ₄ , 3g / l Fe and 15mg / l U into the waters of the territory. In the vicinity of the mine, large quantities of inferior power station ashes need to be deposited in prepared locations. These ashes consist of 20% filter ash and 80% rust ash with a total of about 2.5% Corg and 15% CaO. To prevent erosion, the heap plan is roughly leveled. By means of dumpers, the 3 ash is applied to the heap approx. 1.5m thick and distributed evenly. The thickness is chosen> 1 m, where previously increased infiltration rates (erosion zones) were measured, and <1 m, where the surface structure does not allow infiltration. In areas of the heap, where processes of sulphidoxydation cause an increase in the temperature of the dump surface, a 10 to 20 cm thick layer of sandy loam is applied over the ashes. On the slopes, this layer is increased to about 0.5 to 1 m. During rainy periods, the rye grass and lupine are now sown on the cover layer.

Claims

1. A method for the safekeeping of radioactive rock, especially sulfide-rich consistency whose radon emanation is above the statutory limits and in which precipitation-based soluble pollutants are released, the storage by cover, which is cultivated with plants, characterized in that with Thickness of 0.5 to 2.0 m power plant waste ash from Braunkoh'.enkraftwerken with a particle size <40μηι, a total pore space> 30%, a Nutzporenraum for water and gas <5% and a content of free CaO from 2 to 15%, a carbon content of 2 to 5%, a content of silicate components> 25%, is applied.

2. The method according to claim 1, characterized in that bbi heated Haldenflächen the ash layer is covered in a known manner with culture soil with a thickness of 0.1 to 0.5 m and berms and slopes of 0.5 to 1.0m.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the thickness of the cover layers by means of measurement of the precipitate infiltration and the radon exit rate is controlled.

Field of application of the invention

The invention relates to the technical field of mining and relates to the safekeeping of radioactive dumps.

Characteristic of the known state of the art

During precipitation on uncovered heaps, oxygen-rich precipitation water penetrates into the radioactive mass via the heap surface. During the leaching process pollutants such. As uranium, hardness, iron and sulfate ions, solved. The contaminated in this way waters are detected in the horizontal and fed consuming purification processes, as is well known. With old landfills a collection of these waters is often no longer possible, if this was not provided at the time of landfill construction. This will get these waters unpurified in the environment. In order to protect the water protection, various, now well-known measures of wastewater treatment are carried out, such. As the chemical precipitation of pollutants, biological purification, electrochemical deposition, sorption u.a.m. All these measures are materially and financially complex and took the rainfall infiltration down.

In order to eliminate this Mängol, attempts are made by suitable methods of roofing or sealing the landfill surfaces with films, sandwich panels, ash-concrete, gypsum encrustations o.a. to hinder the infiltration of precipitation, DE 3415729, DE 3718023, DE 3703936, DD 201 649, DD-WP 251 424. However, especially in landfills, degassing pipes or layers must be introduced to minimize heating. All of these measures are very expensive and toilwoise incompatible for subsequent recovery. In the case of dumps of radioactive material, the emanation of radon and the drifting off of its by-products constitute an environmental hazard. To comply with the required limits of radon outflow, complete cohesion cover is required depending on the exit rate between 2m and 8m thickness (determination of SAAS). This increases the costs for o.g. Infiltration-preventing measures taking into account the tightness even against the Radonaustritt again clearly. In addition, soil and also films do not provide adequate protection against radon exhalation. According to the disclosures according to DE 2448105, DE 3224105, US 3114721, GB 904774, FR 1 245 291, DE 3330460 and DE 2948515, it is possible to produce radon by means of activated carbon, oils, lead, Bind bitumen or zeolites. Apart from the associated extraordinary high costs, these possibilities are practically unrealizable. The application of culture soil to cover and cultivate a variety of heaps and the planting, especially with nitrogen-collecting plants, are well known, to US-PS 4768897, B09B 1/00 and Neue Bergbautechnik 5 (1975) 1, pp 48-51 and 17 ( 1987) 8, p.312-314.

Object of the invention

The aim of the present invention is to limit the emanation of radioactive gases and the infiltration of dissolving precipitates with low costs and available cheap substances, possibly even waste products, and thus to secure the normative of environmental protection.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to develop for radioactive, soluble minerals containing ore and landfill a method which restricts an emanation of radioactive gases and the solution of pollutants and at the same time facilitates subsequent Wiedorurbarmachung.