بخشی از مقاله
نقش نظارت و بازرسی بر پسماندهای عملیات معدنکاری و فرآوری عناصر رادیواکتیو(U،Thو...)
چکیده
امروزه، فعالیتهای حاصل از عملیات معدنکاری و فرآوری عناصر رادیواکتیو از کانسارهای حاوی اورانیم، تـوریم و غیره باعث ایجاد باطله ها و پسماندهای رادیواکتیو زیادی در اطراف معادن و کارخانجات کانه آرایی شده اسـت.
از آنجا که بسیاری از عناصر رادیواکتیو سنگ معدنی موجود در باطله ها دارای نیمه عمرهای طـولانی بـیش از هزار سال هستند، قادرند اثرات مخربی را طی سالیان متمادی بر محیط زیست ( آب، خاک هوا) باقی بگذارنـد.
انباشته شدن و تمرکز ثانویه این مواد خطرناک که نسبت به حالت اولیه خودشان بسیار خطرناکترنـد دوره اثـر گذاری تخریبی طولانی تری دارند. همچنین، باطلههای فرآیند لیچینگ ( فروشویی سـنگ معـدنی) حاصـل از انحلال عناصر رادیواکتیو در محیط آبی که به سدهای باطله هدایت می شوند خود شامل مقـادیری اسـید مـی باشند که در انحلال سریعتر عناصر سنگین و اکتیو موجود در آن کمک نموده و اثرات تخریبی آنرا افزایش مـی دهد. در عین حال در خلال هر یک از مراحل استخراج، واسطه های محیطی نظیـر هـوا، آبهـای سـطحی و یـا زیرزمینی با مواد در حال استخراج واکنش داده و براحتی به محـیط زیـست انـسانی وارد مـی شـوند. ضـرورت کنترل صحیح اثرات مخرب باطله های رادیواکتیو مستلزم نظارت و ممیزی دقیق در تمـام مراحـل اسـتخراج و پرعیارسازی اسـت. هـدایت صـحیح فرآینـد مـدیریت باطلـههـای رادیواکتیـو حاصـل از معـدنکاری و فـرآوری راهکارهایی را برای طراحی، ساخت و اجرای برنامهها و یا ابزارآلات کنترل آنها را ارائه می دهد. مدیریت صحیح چنین باطله هایی از جنبههای نظارتی (مونیتورینگ) و بازرسی مقوله اسـت کـه در ایـن مقالـه مـورد بحـث و بررسی قرار گرفته است.
لغات کلیدی: نظارت، بازرسی، پسماند رادیواکتیو، معدنکاری، فرآوری، مدیریت
١
۱‐ مقدمه
امروزه، در عملکردهای حاصل از فرایند معدنکاری و کانهآرایی کانسارهای اورانیوم و توریم، باطلهها و پسماندهای رادیواکتیو و یا غیر رادیواکتیو زیادی تولید میشوند که بسیار خطرناک هستند. بیشتر این باطلهها در ذخایری که عیار اورانیوم و توریم آنها کم است تولید می شوند. چنین باطله های خطرناک و کم عیار در مکانهایی، اطراف معدن انباشته شده و کانسنگ هایی که ارزش اقتصادی دارند به واحد های خردایش و کانه آرایی فرستاده می شوند. آنگاه باطله هایی که عموماﹰ طی فرایند آسیا شدن و فرآوری ایجاد شده اند در مکانی نزدیک این کارخانه انباشته خواهند شد. مدیریت صحیح، کنترل و ارائه راهکارهایی راهگشا در ارتباط با چنین باطله هایی از جمله مباحث بسیار مهمی در این مقوله می باشند]۱و۲.[
از آنجا که بسیاری از عناصر رادیواکتیو موجود در باطله ها، نیمه عمر های طولانی (بیش از هزار سال ) دارند، می توانند اثرات مخرب خود را برای سالیان متمادی حفظ کنند. انباشتن این باطله ها در نواحی نزدیک معادن روباز یا زیر زمینی دوره و دامنه اثر گذاری آنها را طولانیتر و مؤثر از حالت قبل میکند. در شکل‐۱ نمودار تبدیل اورانیم ۸۳۲ در طول دوره واپاشی خود در یک ذخیره معدنی حاوی مواد رادیواکتیو را نشان می دهد. در هر ذخیره معدنی رادیواکتیو این مواد پرتوزا با طول عمرهای مختلف و با غلظتهای متفاوتی وجود دارند که اثرات زیست محیطی آن در مقایسه با یک نوع ماده رادیواکتیو در برخی موارد بسیار شدیدتر و خطرناکتر است]۳ و ۴.[
لیچینگ (فرو شویی) برجا یکی از روشهایی است که برای استخراج کانسارهای اورانیوم و توریم کم عیار با شرایط خاص زمین شناسی بکار گرفته می شود. در این روش، سنگ میزبان از محل اصلی خود در زیر زمین خارج نشده، بلکه اورانیوم با روش معدن کاری انحلالی، استخراج و باطلهها در مکان اصلی خود ( یعنی زیر زمین ) باقی می ماند. در این روش به هیچ وجه باطله های جامد زیادی که به سطح زمین منتقل شوند تولید نخواهد شد. فارغ از این روش، سنگ میزبان به روشهای فیزیکی (نظیر خردایش، ثقلی و غیره) یا شیمیایی (لیچینگ، SX و...)، حل شده و اورانیوم، استخراج می شود. در خلال هر یک از مراحل استخراج، واسطه های محیطی مثل هوا یا آبهای زیر زمینی و سطحی می توانند با مواد در حال استخراج و انتقال یافته در سدهای باطله واکنش داده و آنها را به محیطهای زیست انسانی منتقل سازند.کنترل صحیح اثرات مخرب باطلههای حاوی اورانیوم و توریم مستلزم آن است تا نظارت و ممیزی دقیقی در خلال انجام تمام مراحل استخراج، پر عیار سازی و درنهایت انباشت آنها اعمال شود. منظور از نظارت، اندازهگیری دقیق پارامترهای زیست محیطی، رادیولوﮊیکی و تخمین میزان اثرگذاری چنین پارامتر هایی در باطله ها می باشد. اگر در ضمن فرایندهای استخراج، تغییرات غیرعادی در باطله ها رخ دهد با اعمال سیستم نظارتی دقیق میتوان نسبت به بروز چنین تحولاتی، به موقع هشدار داد و در صورت عادی شدن اوضاع، از آن اطلاع پیدا کرد. منظور از ممیزی نیز در واقع، بازدیدهای دورهای از معادن است که با کمک آنها بتوان صحت گزارشات داده شده در مورد باطله ها را تحقیق کرد. اطلاعات حاصل از نظارت و ممیزی، برای کاهش چنین اثرات مخاطره آمیزی بکار گرفته می شود. هدایت صحیح مدیریت باطله های رادیواکتیو حاصل از معدنکاری و خردایش کانسنگها در کارخانههای فرآوری، راهکارهایی را برای طراحی، ساخت و اجرای برنامه ها یا ابزار آلات کنترل باطله ها ارائه می دهد]۲ و ۳.[
هدف از این نوشتار شرح ویژگی برنامه های نظارتی و قابل اعمال برای کنترل صحیح پسماندهای رادیواکتیو حاصل از معدنکاری (برجا و انحلالی) کانسارهای اورانیوم و توریم، می باشد. بنابراین تلاش شده تا با آگاهی صاحبان معدن برنامههای کنترلی دقیقی بر روی محصولات خود اعمال نمایند.
۲‐ شیوههای انتقال آلایندها و باطلهها ی معدنی رادیواکتیو
باطله ها و آلایندهای معادن حاوی عناصر اورانیوم و توریم طی فرایندهای گوناگونی به محیط زیست انسانی و به خارج از معدن منتقل میشوند. مواد رادیواکتیو منتقل شده به شیوه های مختلفی با موجودات زنده ( به ویژه انسانها ) در ارتباط هستند. در نمودار شکل‐۲ روشهای مختلف انتقال هسته های پرتوزای مواد رادیواکتیو در ارتباط با انسان را نشان می دهد]۳.[
فرآیند انتقال مواد رادیواکتیو در معادن روباز یا زیرزمینی در تمام مدت استخراج به طور پیوسته صورت میگیرد و نبایستی صرفاﹰ پس از پایان تمام فرایند استخراج نظارتهای کنترل آن شروع شود. مراحل اصلی انتقال مواد خطرزا به نوع باطله ها نیز بستگی دارد. مثلاﹰ در معادن زیر زمینی مکانیزم انتقال در برگیرنده فرایند تراوش و یا پراکنده شدن، بکمک جریان آبهای زیرزمینی میباشد. درمورد سدهای باطله معادن روباز نیز بدلیل گستردگی وسیع و سطحی، عوامل مختلفی دخیل میشوند.
جهت بررسی صحت اطلاعات بدست آمده در دراز مدت بایستی آنها را بگونه ای پویا و مداوم بررسی نمود. در ادامه بطور مختصر به اهمیت پروسههای انتقال آلودگی، فاکتورهای حاکم و نیز راههای عمده انتقال آلودگیها بررسی میگردد.
٣
شکل‐۲: طرق انتقال هسته های پرتوزا از محیط معدنکاری به انسان]۴[
۲‐۱‐ فرسایش ناشی از آب و باد
آبهای سطحی با جریان یافتن بر روی پسماندها و یا با نفوذ به داخل تودههای باطله بویژه در حواشی با تغییر سرعت و شدت، باعث ایجاد مجاری روی زمین شده و بدنبال آن در محدوده جریان یافتگی خود، مواد را فرسایش میدهند. چنانچه روی تودههای باطله پوشانیده شود، اثرات فرسایش آب و باد بر روی آنها کمتر خواهد شد. نکته مهمی که باید به آن توجه کرد اینست که آبهای جاری هنگام تماس با باطله های رادیواکتیو معدنی، آلوده نیز خواهند شد.
۲‐۲‐ ناپایداریهای ﮊئوتکنیکی
تودههای حجیم باطلههای خطرزای معدنی در پی حوادث شدیدی مثل زلزله، سیل یا طوفانهای شدید و یا حوادثی مثل فرسایش در هم خواهند شکست و باعث انتقال مواد خواهند شد. باطلههای معدنی در خلال عملیات استخراج، بصورت پی در پی از معدن خارج شده و بشکل لایه های متوالی روی هم انباشته میشوند. این پوششها با عواملی مثل فرسایش، دخالتهای انسانی یا حیوانی، گرم و سرد شدن هوا، وزش باد و لغزش مواد از بین می روند. از بین رفتن پوشش باطله ها، جریان یافتن آب و بهم خوردن تعادل آن و در نتیجه افزایش محتوای اکسیژن آب، منجر به انتقال هرچه بیشتر آلودگی خواهد شد.
۲‐۳‐ انتقال کنترل شده آب آلوده
در واحدهای آسیاکاری کانسنگ که حجم تبخیر و حجم فرآیندهای ته نشینی زیاد است، میزان آب در حدی است که انتقال بخشی از آن بشکل آلوده شده و بصورت کنترل شده در محیط اجتناب ناپذیر بنظر میرسد. با تخلیه آب آلوده به نواحی سطحی باعث نفوذ در سازندهای عمیقتر میشود. امروزه جهت کاهش میزان آلودگی آب با استفاده از تکنولوﮊیهای خاصی میتوان با استفاده مجدد آب به چرخه کار معدنی و عبور آن از مجاری خاص حجم آب تخلیه شده را کاهش داد.
۲‐۴‐ آلوده سازی محیط در حین انتقال باطله ها
در خلال معدنکاری و یا خردایش مواد استخراج شده مواد زاید تولیدی، به دو شکل خشک (کامیون و قطار) یا تر(کانال) به محیط خارج از معدن منتقل شده و دپو میشوند. چنانچه این مواد بخوبی مهار نشوند بخشی از آنها از روی کامیون، قطار و یا برخی تسمه نقالههای مکانیکی انتقال مواد سقوط کرده و وارد محیط زیست شده و باعث انتقال آلودگی می-
شوند.
٤
۲‐۵‐ انتقال ناخواسته باطله ها و پسماندهای معدنی
باطله های آسیا شده کارخانجات فرآوری ظاهری شبیه به دانه های شن دارند که بدلیل دانه بندی یکنواخت و توزیع دانهبندی وسیع دارای کاربردهای ساختمانی و جاده ای می باشند. بکارگیری آن در ساختار ساختمانهای مسکونی باعث تصاعد گاز رادون شده و در محیط بسته ساختمان خطر ساز میگردد.
۲‐۶‐ ساختمان سازی بر روی باطله ها
در بعضی نواحی جهان بویژه مناطقی که تقاضا برای زمینهای مسکونی زیاد است، بعید نیست در ناحیه ای که قبلاﹰ معدنی قابل استخراج بوده و هنوز بخوبی پاکسازی نشده است ساختمانهای مسکونی بنا شوند. امکان اینکه ساکنین این ساختمانها، ذرات آلوده موجود در هوای این نواحی را استشمام نموده و به بیماریهای لاعلاجی مبتلا شوند بسیار بالاست.
۲‐۷‐ انتشار گاز رادون
گاز رادون از نظر شیمیایی، گازیست بی اثر که از اورانیم ۸۳۲ و توریم ۲۳۲ ساطع می شود(شکل‐۱). هر دوی این عناصر در برخی باطله های معدنی وجود دارد و می تواند در خلال تمام فرایندهای استخراج، منتشر شود. رادون بخاطر نیمه عمر کوتاهش و اثرات ترکیبی خاصی که دارد تنها جزﺀ کوچکی ازآن آزاد شده و وارد اتمسفر می شود. در واقع فاکتورهایی مثل سرعت باد، شرایط آب و هوایی، دمای هوا، رطوبت نسبی و درصد رطوبت خاک بر انتشارگاز رادون مؤثرند. با پوشانیدن سطحی باطله ها میتوان از انتشار رادون به محیطهای اطراف جلوگیری کرد.
۲‐۸‐ انتشار گرد و غبار
پسماندهای معدنی رادیواکتیو، اغلب ذرات ریزی را تولید می کنند که حاوی اشعه آلفا، فلزات سنگین و ترکیبات سیلیکاته هستند. وقتی این ذرات ریز در معرض وزش باد قرار گیرند، بعنوان گرد و غبار به محیط زیست منتقل خواهند شد.
با پوشانیدن روی باطله ها می توان از انتقال این ذرات جلوگیری نمود.
۲‐۹‐ تابش مستقیم اشعه گاما
هرچند تابش اشعه گاما را نمیتوان در زمره فرایندهای آلاینده قرار داد ولی تابش گاما بر طبیعت مواد جامد موجود در باطله اثر گذاشته و آنها را به موادی آلاینده تبدیل میکند. در عین حال تابش گاما و اثرات آن زمانی حالت غیر طبیعی خواهد داشت که مواد محتوی اشعه گامای تولید شده »کم« باشد. ثابت شده است که اگر روی مواد حاوی اشعه گاما را با سنگی به ضخامت ۰۵ میلی متر پوشانیده شود، می توان کاملاﹰ میزان گامای تولید شده را در حد قابل قبولی از نظر زیست کنترل کرد.
۲‐۰۱‐ تراوش
یکی از راههای مهم انتقال آلودگی باطله های زیرزمینی و سطحی، تراوش آبهای آلوده به درون آبهای سالم سطحی و زیرزمینی است. در باطله های سطحی و پسماندهای حاصل از لیچینگ میتوان آب موجود در باطله را با فیلتر کردن و با استفاده از فرایند ته نشینی جدا نمود. آبی که پس از بازیابی هنوز در باطله باقی مانده است باعث افزایش فشار آب در منافذ شده و در نتیجه آب آلوده را از لابلای باطله خارج خواهد کرد. در باطله معادن روباز "تراوش" نیز مکانیزمی شبیه آن دارد.
۲‐۱۱‐پراکندگی
در باطلههای استاندارد معدنکاری زیرزمینی و پسماندهای معدنی قبل از پایان کار معدن و ایجاد تودههای نفوذ پذیر، زهکشی شده و سخت خواهند شد. در نتیجه، فشار آب منفذی به حدی نخواهد بود که بتواند در این باطله ها نفوذ کرده و
