JAK VELKÁ JE PRODUKCE DŮLNÍCH ODPADŮ?

PRODUKCE DŮLNÍCH ODPADŮ

JAK VELKÁ JE PRODUKCE DŮLNÍCH ODPADŮ?

Produkce odpadů se u jednotlivých surovin velmi liší: • jíly, písky a štěrky neprodukují téměř žádné odpady při těžbě a zpracování (drcení, třídění, mytí) → jílovou frakci odpadů lze využít jako minerální hojiva • jednotky % (např. polymetalické kovy) a jednotky ppm (např. Au, Pt kovy) → velké možství DO

PRODUKCE DŮLNÍCH ODPADŮ Absolutní produkce odpadů při těžbě a zpracování suroviny:

uhlí > kovy > průmyslové minerály Velké rozdíly v produkci DO mezi národy

PRODUKCE DŮLNÍCH ODPADŮ • celková roční těžba minerálních komodit je dobře známa (viz. tabulka pro rok 1999)

Evropská Unie > 4700 Mt hlušiny > 1200 Mt odkališť (zejména Finsko, Německo, Řecko, Irsko, Portugalsko, Španělsko, Švédsko a UK) Austrálie ročně 1750 Mt/rok DO (80 % všech odpadů) (Connor et al. 1995)


3700 Mt Jaká je však celková produkce DO?


Roční těžba a odhad produkce DO na základě průměrné kovnatosti:

Roční těžba a odhad produkce DO na základě průměrné kovnatosti:

• 2540 t Au (kovnatost 2 ppm) →

• 2540 t Au (kovnatost 2 ppm) → 1270 Mt DO

• 40 Mt kovů (kovnatost 0,5 %) →

• 40 Mt kovů (kovnatost 0,5 %) → 7960 Mt DO

• 4500 Mt uhlí, 990 Mt Fe rudy, 127 Mt bauxitu, 2500 Mt průmyslových minerálů (cca kovnatost 50 %) →

• 4500 Mt uhlí, 990 Mt Fe rudy, 127 Mt bauxitu, 2500 Mt průmyslových minerálů (cca kovnatost 50 %) → 8117 Mt DO

roční produkce DO je …..…….…… Mt

roční produkce DO je 15000-20000 Mt

1

PRODUKCE DŮLNÍCH ODPADŮ • pohyb hmoty vlivem dynamiky Země (vznik oceánské kůry, půdní eroze, orogeneze, etc.) je stejného řádu jako produkce DO

JSOU DŮLNÍ ODPADEY VŽDY NECHTĚNÝM VEDLEJŠÍM ODPADEM?

• vlivem snížení kovnatosti se může produkce DO za 2030 let zdvojnásobit (Förstner 1999)

DŮLNÍ ODPADY

DŮLNÍ ODPADY

• v mnoha případech se při změně některých okolností (změna technologie, cena suroviny, atd.) mohou stát surovinou Recyklace: • úpravárenské odpady manganu → agrolesnictví, stavební materiály, výroba skla, keramiky, glazur (Verlaan a Wiltshire 2000) • úpravárenské odpady jsou často vhodným hnojivem golfových hřišť • fosfosádrovec → zemědělství, stavební materiály • jílovité odpady → výroba cihel, zlepšování kvality písčitých půd • důlní voda → pro účely zahřívání/ ochlazování, úprava na pitnou vodu • odpady s pyritem → neutralizace silně alkalických zemědělských půd

Hydraulická těžba úpravárenských odpadů po historické těžbě zlata v Kalgoorlie, z. Austrálie. Z 60 mil. tun ÚO bylo získáno cca 25 tun zlata!

DOPADY NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

TĚŽBA A JEJÍ DOPADY NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Dopady těžby na životní prostředí probíhají před těžbou, během těžby i po skončení těžby. Hlavní dopady jsou: • odlesnění, odstranění vegetace • výstavba přístupových cest, infrastruktury • vytváření průzkumných rýh, vrtů • vytváření hald a nádrží s úpravárenskými odpady • subsidence v terénu, případně i propady • obvykle změna hydrologického režimu • emise tepla, radioaktivity a hluku • náhodné či úmyslné vypouštění pevných, kapalných a plynných kontaminantů do okolních ekosystémů

2



Tok kovů a metaloidů do vodních, atmosferických a terestriálních ekosystémů vlivem antropogenního působení se odhaduje na několik tisíc tun/rok (Nriagu a Pacyna 1988; Smith a Huyck 1999).

Uvolňování a tok prvků z důlních odpadů nemusí vždy nutně vést k poškození životního prostředí:

Hlavní faktor ovlivňující uvolnění a tok kontaminantů je:

• pokud jsou prvky dostupné živému organismu, nemusí je rostliny ani živočichové nutně přijímat

GEOLOGIE LOŽISKA

• i když je obsah nebezpečných prvků v důlních odpadech vysoký, nemusí být běžně dostupný pro živé organismy (bioavailable)

• i když je prvek přijímán, nemusí být nutně pro organismus toxický

další významné faktory jsou:

Poznámka: procesy které nevedou k poškození ekologických procesů v přírodních systémech, nejsou příčinou toxicity nebo nezpůsobují poškození zdraví člověka a dalších organismů se nazývají „CONTAMINATION“ × „POLLUTION“ představuje procesy, které naopak mají škodlivé účinky (Thornton et al. 1995)

Klima Topografie Způsob těžby a zpracování


HISTORICKÁ TĚŽBA

REGULOVANÁ TĚŽBA

HISTORICKÁ TĚŽBA A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

NEREGULOVANÁ TĚŽBA

HISTORICKÁ TĚŽBA

HISTORICKÁ TĚŽBA

Doba měděná, bronzová a železná → těžba kovů před více než 5000 lety:

Negativní vliv těžby a úpravy rud na životní prostředí byl zjištěn již v dávné minulosti:

• chemostratigrafické studium archívů rašelinišť odhalilo v tomto období kontaminaci kovů vlivem pražení sulfidů (Shotyk et al. 1996; Ernst 1998)

• řecký filozof Theophrastus (cca 325 b.c.) popsal oxidaci pyritu, vznik sekundárních solí kovů a kyselosti.

• hutnění Ag-Pb rud Římany ve Španělsku před 2000 lety vedlo k 4násobnému zvýšení atmosférické koncentrace Pb v Grónsku (Rosman et al. 1997)

• ve středověku (1556) popsal vznik kyselých důlních vod ve střední Evropě Agricola a napsal první systematickou knihu o těžbě a úpravě rud. Též se zmiňuje o negativním vlivu těžby na životní prostředí:

• těžba kovů v severním Hartzu znečistila fluviální sedimenty před 3500 lety (Monna et al. 2000) • těžba rud v v pyritovém pásu Rio Tinto kontaminovala říční a estuarijní sedimenty během doby měděné (cca před 5000 lety) (Leblanc et al. 2000; Davis et al. 2000)

„… Krajina je devastována těžbou… Dále, když se ruda myje, vypouštěná voda otravuje potoky a řeky a buď ryby zabíjí nebo je vyhání pryč. Vlivem devastace krajiny, lesů, potoků a řek obyvatelé těchto regiónů jen velmi obtížně získávají základní potřeby pro život a vlivem vykácení lesů musí též vydávat více prostředků pro zisk dřeva na stavbu a topení. Proto se často říká, že těžba více škodí než přináší v podobě vytěžených kovů“ (volně přeloženo: Agricola, 1556, De re metallica, str. 8)

3

HISTORICKÁ TĚŽBA • ve středověku byl významný nárůst znečištění životního prostředí ve spojení s nárůstem těžby, se změnami v technologii hutnění rudy a se zvýšením vzdálenosti transportu rudy nebo koncentrátu k úpravně rud • globálním zdrojem znečištění se stává až zavedení nových technologií tavení rudy (vysoké pece) během Průmyslové revoluce – rozsáhlé atmosférické emise SO2 a kovů • to vedlo k zvyšování negativních dopadů na životní prostředí až do konce 19. stol. – dopady težby, zpracování a tavení rud nebyly do té doby detailně známy, tyto aktivity nebyly nijak regulována, nebo byly na okraji zájmu Denudované kopce v okolí historického Cu-Au ložiska Mt. Lyell, Austrálie

HISTORICKÁ TĚŽBA-VLIV NA ČLOVĚKA • zájem o zdraví horníků je spojen zejména s těžbou rtuti a arzenu • rtuť byla nejprve těžena v oblasti Středomoří Féničany, Kartagincy, Etrusky a Římany, kteří využívali rudu jako červené barvivo v malbě a kosmetice • Římané zrušili doly v Itálii aby ochránili své horníky a okolní prostředí a přemístili těžbu Hg do okupovaného Španělska, kde ji zabezpečovali otroci (Ferrara 1999) • Hg bylo v té době (před 3000 lety) již používáno k extrakci Au a Ag z rud; Hg byla dovážena ze Španělska do Itálie a využívána při těžbě Au • podobné praktiky byly používány i u nás a v relativně moderní době: v okupovaném Československu nebo východním Německu byla těžena uranová ruda sovětskými metodami bez jakýchkoliv ohledů na zdraví horníků, správné nakládání s důlními odpady a bez plánovaného řízení těžby s ohledem na životní prostředí

SOUČASNÁ NEREGULOVANÁ TĚŽBA

NEREGULOVANÁ TĚŽBA A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

• těžba v mnoha rozvojových státech je hlavní silou ekonomického růstu, zaměstnanosti a vývoje infrastruktury • v těchto rozvojových státech podobně jako v mnoha postsovětských republikách je environmentální management důlních odpadů obvykle neregulovaný, nedbalý nebo opomíjený z ekonomických důvodů • tzv. selská těžba (artisan mining) se podílí 15-20% na světové těžbě; zaměstnává 11,5-13 miliónu lidí po celém světě a je na něm ekonomicky závislé až 100 miliónu lidí (Kafwembe a Veasey 2001) • ačkoli extrakce Au pomocí Hg definitivně skončila nástupem metody kyanizace koncem 19 stol., amalgamace začala být znovu lokálně (selsky) využívána 70 letech 20 stol. v Brazílii, Bolívii, Venezuele, Peru, Ekvádoru, Kolumbii, Francouzské Guyaně, Indonézii, Ghaně a na Filipínách. Amalgamace je levnější, spolehlivější a technologicky nenáročná... → kontaminace Amazonky (čtení: Fraser, 2009, EST 43, 7162-7164)

MODERNÍ REGULOVANÁ TĚŽBA

REGULOVANÁ TĚŽBA A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

• těžba je plánovaná tak, aby měla co nejmenší dopad na životní prostředí v okolí težební aktivity a uložených důlních odpadů • určení dopadů na životní prostředí (environmental impact assessment) se provádí před započetím samotné těžby → těžař navrhuje postupy, které by měly snížit riziko negativních dopadů na ž.p. → tyto postupy posléze schvalují státní ochranářské agentury, které pak jejich dodržování monitorují a kontrolují • v současnosti jsou environmentální aspekty moderní regulované

těžby nadřazené všem ostatním aspektům (Maxwell a Govindarajalu 1999) • těžařské firmy musí operovat v rámci zákonů a norem ž.p. a též

investovat mnohamiliónové částky do rekultivací

4

REKULTIVACE MÍST POSTIŽENÝCH TĚŽBOU

REKULTIVACE MÍST POSTIŽENÝCH TĚŽBOU

• jakmile dojde k ukončení těžby, musí dojít k rekultivaci postižených míst

6. vytvoření vhodného tvaru terénu (uměle vytvořený charakter terénu musí limitovat větrnou a vodní erozi; topografie by měla odpovídat charakteru okolního terénu)

• rekultivace postižených míst je již nedílnou součástí plánování těžby existuje několik významných aspektů rekultivace, které jsou společné pro většinu těžených míst navzdory typu ložiska a typu těžby:

z

1. odstranění těžebních zařízení (drtiče, úpravny rudy, aj.) 2. uzavření a zabezbečení důlních děl (oplocení, zapečetění štol) 3. zajištění dlouhodobé stability úložišť důlních odpadů (velmi důležitý a také technologicky a finančně náročný aspekt) 4. modelování vývoje kvality a kvantity důlních vod v otevřených lomech

7. vytvoření vhodného půdního substrátu pro růst rostlin (obvykle selektivní manipulací s hlušinou a půdou; mnoho pevných důlních odpadů jsou chudé na organickou hmotu, základní minerální živiny (P,N,K), malou retenční kapacitu na vodu, obsahují kontaminanty: soli, kovy, polokovy, kyseliny, radionuklidy) 8. založení rostliného pokryvu 9. řešení specifických otázek pro danou lokalitu (každé ložisko generuje specifické důlní odpady, a proto je třeba každou lokalitu v tomto ohledu zvlášť charakterizovat, monitorovat, modelovat a navrhovat řešení)

5. modelování vývoje kvality a kvantity podzemních důlních vod (v zatopených dílech a ve zvodních)

REKULTIVACE MÍST POSTIŽENÝCH TĚŽBOU • cílem rekultivace není vrátit postižené místo do původního stavu, ale vytvořit z něj prostor pro budoucí využití • v málo obydlených oblastech může být rekultivace standardní → zalesnění, pastvina, atd. v hustě obydlených oblastech jsou výsledkem rekultivace hald místa sociálního komfortu: parky, fotbalová a golfová hřiště, umělé lyžařské svahy

JAKÉ JSOU ZPŮSOBY TĚŽBY?

z

jámové lomy se mou změnit na: vodní nádrže, mokřinové stanoviště ptactva, akvakulturní nádrže pro chov a lov ryb, rekreační oblasti, místa uložení průmyslového nebo komunálního odpadu

z

podzemní prostory se využívají jako skladovací prostory, archívy, koncertní sály, některé doly obsahující radon slouží jako ozdravovny (Evropě)

z

TYPY ZRUDNĚNÍ

SEDIMENTÁRNÍ LOŽISKA

• KONTRASTNÍ vs. NEKONTRASTNÍ ZRUDNĚNÍ • MASIVNÍ: obecné kovy, Cu, Ni, Zn

Thompson mine, Kanada, Ni ruda

PotashCorp, Saskatchewan, Kanada

• VTROUŠENÉ: Au, Pt kovy • DIAMANTY Bisset mine, Kanada, Au ruda

Ekati, Kanada, Diamanty

Syncrude, Alberta, Kanada, roponosné písky „Tar sands“

Black Thunder,Wyoming, USA, černé uhlí

5

ZPŮSOBY TĚŽBY

JÁMOVÝ LOM

ZPŮSOB DOBÝVÁNÍ ZÁVISÍ ZEJMÉNA NA TVARU A POZICI RUDNÍHO TĚLESA, NA TYPU ZRUDNĚNÍ

• jámový lom, zahloubený lom “Open Pit” • povrchový lom „Strip Mining“ • podzemní těžba „Underground Mine“ • rozpouštění: např. draslík, uran • mobilizace in situ: např. roponosné břidlice • chemické loužení na haldě „Heap Leaching“

POVRCHOVÝ LOM „STRIP MINING“

Ekati, Kanada, Diamanty

Bingham Canyon Cu Mine, Utah, USA

• využití pro rozsáhlé rudní tělesa v blízkosti povrchu • množství odebrané hlušiny je často větší, aby zaručilo dostatečný sklon lomu pro přístup nákladních automobilů • může být zavezen důlními odpady po jeho uzavření

PODZEMNÍ TĚŽBA

Průzkum

Rekultivace Skrývka

Uhlí

• velmi efektivní pro deskovité polohy suroviny těsně pod povrchem • souběžná rekultivace s těžbou → minimalizace dopadů na životní prostředí

ROZPOUŠTĚNÍ IN SITU: soli K, Na, Li

MOBILIZACE IN SITU: síra, uran, roponosné s.

kyselé loužení rudních ložisek in situ

rozpouštění NaCl nebo KCl ve vodě

mobilizace síry nebo ropy pomocí horké vody nebo páry

6

MOBILIZACE IN SITU: Stráž pod Ralskem

řada čerpacích vrtů na vyluhovacím poli Dolu chemické těžby



zjednodušené schéma sanace v současnosti

CHEMICKÉ LOUŽENÍ NA HALDĚ 4Au(s)+ 8NaCN(aq)+O2(g)+ 2H2O(l) → 4NaAu(CN)2(aq)+ 4NaOH(aq)

zjednodušené schéma sanace v budoucnosti Kyanizace haldového materiálu a sběrné bazény, zlatodůl Wirralee, Austrále

CHEMICKÉ LOUŽENÍ NA HALDĚ

Kyanizace haldového materiálu ve velkém měřitku, zlatodůl Yanacocha, Peru

7

JAK VELKÁ JE PRODUKCE DŮLNÍCH ODPADŮ?

Recommend Documents