Zeitschrift für Küstenzonenmanagement

Abstrakt

Klimawandel 2019: Recycling von Nebenprodukten der Kohleverbrennung zur Sanierung von Minenstandorten – Mehdi Azadi – Universität Queensland

Mehdi Azadi

Die Sanierung und Schließung von Bergwerken wird häufig durch das Vorhandensein von Bergbauabfällen (Abraum, Ausschuss , Rückstände) mit unerwünschten chemischen und physikalischen Eigenschaften behindert , die das Risiko von Säure- und Metallauslaugung , Selbstentzündung , Versalzung, Staubbildung und Erosion erhöhen . Gleichzeitig haben die verschiedenen Arten von Nebenprodukten aus der Kohleverbrennung in Kraftwerken einzigartige chemische und physikalische Eigenschaften wie eine alkalische Beschaffenheit, puzzolanische Bindungseffekte , hohe Wasserhaltekapazität und Partikelgrößenverteilungen, die für die Sanierung von Bergwerken von Vorteil sein können . Viele der Kohlekraftwerke liegen in unmittelbarer Nähe von Bergwerken . Die relativ kurze Entfernung zwischen Kohlebergwerken und Kraftwerken reduziert die Kosten für den Kohletransport . Es bietet auch die Möglichkeit , Kohlenasche zu geringen Kosten zu den Minen zurückzutransportieren , um dort Sanierungsmaßnahmen durchzuführen, darunter i) die Einkapselung und Beschichtung der reaktiven Materialien (zur Verhinderung von saurem Grubenwasser und Selbstentzündung ), ii) der Ersatz einiger der teuren Bodenverbesserungsmittel , iii) die Verfüllung und Stabilisierung letzter Hohlräume und unterirdischer Grubenbaue und iv ) die Behandlung von kontaminiertem Wasser. Unsere Forschungsziele Bewertung der Wirksamkeit der Technologie im Hinblick auf die Verbesserung der physikalischen und geochemischen Stabilität von Bergbauabfällen und die Reduzierung aller Restrisiken nach der Schließung der Mine durch Erprobung von Szenarien mit Wiederverwendung von Kohlenasche .

Unter bestimmten Umständen und in bestimmten Anwendungen wurden Nebenprodukte der Kohleverbrennung (CCBs), die in Kohlekraftwerken erzeugt werden, als Alternative zu natürlichen Materialien betrachtet. Dieser Bericht konzentrierte sich auf die Verwendung von CCBs für Bergbaustandorte. Der alkalische pH-Wert von CCBs hat sich als neutralisierend bei saurem Grubenwasser und der daraus resultierenden Ausfällung von Metallen, hauptsächlich als Metallhydroxide, aus der Lösung erwiesen. Nebenprodukte der Kohleverbrennung wurden auch zur Bodensanierung verwendet, was zeigte, dass eine oder mehrere der physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften degradierter Böden verbessert wurden, was wiederum zu besseren Ergebnissen bei der Wiederbepflanzung führte. Darüber hinaus wurde Flugasche als eines der Materialien in technischen Abdeckungen verwendet, die zur Einkapselung und Isolierung potenziell gefährlicher Grubenabfälle gebaut wurden. Die Verwendung von CCBs zur Verfüllung von Grubenhohlräumen wurde als Gelegenheit für die Verwendung von CCBs in großen Mengen gesehen. Die Verfüllung von unterirdischen Grubenhohlräumen mit diesen Materialien bietet das Potenzial, saures Grubenwasser zu reduzieren, das Risiko von Bodenabsenkungen zu verringern und die Wahrscheinlichkeit von Grubenbränden zu minimieren und zu kontrollieren. Durch den proaktiven Einsatz von CCB lässt sich die verbleibende Umweltbelastung zwar eliminieren oder minimieren, wenn eine separate Lagerung oder Entsorgung dieser sonst als „Abfall“ anfallenden Materialien erforderlich ist, doch können durch den Einsatz von CCB auch nachteilige Nebenwirkungen auftreten, wie beispielsweise das Auswaschen schädlicher Elemente.

So müssen beispielsweise im Falle ihrer Verwendung zur Bergwerksverfüllung mögliche Umweltauswirkungen im Kontext anderer Variablen während einer Testphase bewertet und überwacht und in großem Maßstab eingesetzt werden, bevor mit solchen Materialien wieder verfüllt wird. Es mangelt noch immer an gut recherchierten Informationen über die praktische Verwendung von CCBs und ihre potenziellen Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit, und wirksame Richtlinien und Vorschriften sind ebenfalls einschränkende Faktoren bei ihrer Verwendung für Zwecke der Bergwerkssanierung. Die staatlichen Vorschriften in den meisten Ländern betrachten CCBs als Abfall, aber nicht als gefährlichen Abfall. Angesichts des hohen Potenzials von CCBs in einer Reihe von Rollen und Funktionen im Zusammenhang mit der Bergwerkssanierung und der Bergwerksschließung besteht jedoch ein Bedarf an mehr praktischer Forschung und mehr staatlichem Engagement. Mit der fortgesetzten Verwendung von Kohle zur Erzeugung von Elektrizität für den weltweiten Energiebedarf werden in den kommenden Jahrzehnten Kohleverbrennungsnebenprodukte (CCPs) in größeren Mengen produziert. In den 600 derzeit in den USA betriebenen Kohlekraftwerken werden jährlich etwa 130 Millionen Tonnen CCPs produziert, weltweit werden Schätzungen zufolge 500 Millionen Tonnen produziert. Es gibt fünf Haupttypen von CCPs: Bodenasche, Kesselschlacke, Flugasche, Wirbelschichtasche und Asche aus Rauchgasentschwefelungsanlagen. Bodenasche stellt im Allgemeinen kein Entsorgungsproblem dar, da sie häufig als Füllmaterial für Bauprojekte, als Füllstoff in Baumaterialien (Wandplatten und Trockenbauwände) und als Enteisungsmittel für Straßen verwendet wird. Kesselschlacke wird für ähnliche Zwecke wie Bodenasche verwendet, kann aber auch als glasartiges Sandmaterial zum Sandstrahlen verwendet werden. Flugasche macht 70 % der erzeugten Nebenprodukte aus und diese Asche wird in einem Kraftwerk je nach Kesseltyp und dem im Kraftwerk eingesetzten Emissionskontrollsystem auf verschiedene Weise erzeugt. Diese fein strukturierten Aschematerialien können trockene Flugasche aus herkömmlichen kohlebefeuerten Kesseln, trockene Asche aus Rauchgasentschwefelungsanlagen oder anderen Sammelvorrichtungen (Staubfilter oder Wäscherfilter) sein oder sie können in Nasswäschersystemen gesammelt werden, die einen Flugascheschlamm erzeugen.

Die Verwendung von CCBs zur Verfüllung von Minenhohlräumen wurde als Gelegenheit für den Einsatz von CCBs in großen Mengen gesehen. Die Verfüllung von unterirdischen Minenhohlräumen mit solchen Materialien kann saure Grubenwässer reduzieren, das Risiko von Bodenabsenkungen verringern und die Brandgefahr in Minen mindern und überwachen. Während die proaktive Verwendung von CCBs die verbleibende Umweltbelastung beseitigen oder verringern kann, wenn eine separate Lagerung oder Entsorgung dieser ansonsten „Abfall“-Materialien erforderlich ist, können nachteilige Nebenwirkungen wie das Auslaugen schädlicher Elemente auftreten. So müssen beispielsweise im Falle ihrer Verwendung zur Verfüllung von Minen mögliche Umweltauswirkungen im Kontext anderer Variablen während einer Testphase bewertet und überwacht und in großem Maßstab eingesetzt werden, bevor sie mit solchen Materialien wieder verfüllt werden. Es mangelt noch immer an gut recherchierten Informationen über die praktische Verwendung von CCBs und ihre potenziellen Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit, und bei ihrer Verwendung zur Sanierung von Minenstandorten sind wirksame Richtlinien und Vorschriften ebenfalls einschränkende Faktoren. Die staatlichen Vorschriften in den meisten Ländern betrachten CCBs als Abfall, aber nicht als gefährlichen Abfall. Angesichts des hohen Potenzials von CCBs in zahlreichen Rollen und Funktionen im Zusammenhang mit der Sanierung und Schließung von Bergwerken besteht jedoch Bedarf an mehr praxisorientierter Forschung und einem stärkeren Engagement der Regierung.