Odpady z górnictwa węgla kamiennego
Odpady górnictwa węgla kamiennego zwane również odpadami powęglowymi zaliczane są do tzw. mineralnych surowców odpadowych wytwarzanych w procesach wydobycia, wzbogacenia i przetwarzania kopalin. Tradycyjne surowce mineralne dzieli się na cztery grupy:
1. Kopaliny towarzyszące - potencjalne surowce mineralne występujące w złożu kopaliny głównej, które zasadniczo można selektywnie eksploatować
2. Odpady górnicze zwane również wydobywczymi - skały pochodzące z robót górniczych i przygotowawczych udostępniających złoże kopaliny głównej w kopalniach głębinowych lub odkrywkowych
3. Odpady przeróbcze - materiał skalny wydobyty wraz z urobkiem i oddzielany w procesach wzbogacania kopaliny głównej
4. Odpady wtórne przetwórcze - pozostałości po przetwórstwie kopaliny głównej, powstające w procesach wytwarzania produktów handlowych
Węgiel kamienny zbudowany jest głównie z właściwej substancji organicznej, pewnej ilości wody,
substancji mineralnej i pierwiastków śladowych. Niektóre pierwiastki śladowe mają naturalną radioaktywność. Do tych pierwiastków radioaktywnych zalicza się: uran, tor, potas i ich liczne produkty rozkładu wliczając w to rad i radon.
Chociaż te pierwiastki są chemicznie mniej toksyczne niż inne składniki węgla (takie jak As, Se czy Hg), to problem istnieje z uwagi na ryzyko promieniowania. Aby przewidzieć migrację pierwiastków radioaktywnych w trakcie procesu wykorzystywania węgla konieczne jest określenie koncentracji, dystrybucji i form występowania pierwiastków radioaktywnych w węglu i w popiele lotnym. Na aktywność właściwą naturalnych izotopów promieniotwórczych w węglu wpływa zarówno ilość zanieczyszczeń, jak i skład mineralny.
Z produkcją i użytkowaniem węgla wiąże się także wiele ujemnych w skutkach oddziaływań na środowisko naturalne. Powstają przede wszystkim duże ilości odpadów, występuje również emisja do atmosfery pyłów i gazów, które zawierają wiele szkodliwych substancji (m.in.: tlenki siarki i azotu, chlor, fluor, pary rtęci i metale ciężkie).
Wydobyciu jednej tony węgla towarzyszy oerednio wydobycie 250-300 kg odpadów powęglowych
Węgiel kamienny to skały osadowe powstające w procesie uwęglania szczątków roślinnych (np. paproci, drzew i innych roślin) w okresie karbonu permu i kredy.. Oprócz ”czystego” węgla inne substancje t.j. krzemiany, siarczki, weglany, tlen, wodór, azot, siarkę oraz śladowe ilości niektórych pierwiastków (Ge, Ga, V, As). Węgiel kamienny zawiera około 90% węgla.
Największy problem związany jest z czynnymi kopalniami, „produkującymi” tysiące ton odpadów w ciągu jednej doby. Odpady takie są na ogół inertne, a więc same w sobie nie stanowią aż tak wielkiego niebezpieczeństwa. Jednakże tak olbrzymia ich ilość stwarza poważne problemy ze składowaniem oraz zagospodarowaniem.
W przemyśle krajowym największa ilościowo grupa stałych odpadów pochodzi z górnictwa węgla kamiennego. Ze względu na rozmieszczenie złóż i regionów eksploatacji węgla, zwałowiska tych odpadów są skoncentrowane na stosunkowo niewielkim obszarze zagłębi węglowych. Obecnie, w skali roku, gromadzi się około 40 milionów ton odpadów. Odpady zawierają kilka procent węgla i dlatego mają skłonność do samozapalenia. Aczkolwiek obecnie, budowane według nowoczesnej technologii składowiska, pozwalają na unikanie samozapłonu.
Zagrożenia dla środowiska jakie stwarzają składowiska odpadów przemysłowych, to zagrożenie pożarowe oraz zanieczyszczenia wód podziemnych i powierzchniowych w rejonie składowania. Obydwa rodzaje zagrożeń są uwarunkowane tymi samymi czynnikami, czyli przenikaniem powietrza atmosferycznego i wody z opadów atmosferycznych przez bryłę zwałowisk. O ile samozapłony składowisk były zawsze w centrum uwagi, o tyle problem zanieczyszczenia wód stał się przedmiotem zainteresowania dopiero w ostatniej dekadzie lat dziewięćdziesiątych. Stałe odpady przemysłowe wywierają istotny wpływ na środowiska wodne, powodując zmiany jakości wód w rejonie ich składowania. Zmiany te są następstwem ługowania z odpadów związków rozpuszczalnych o rożnych stopniach szkodliwości. Są to zanieczyszczenia tzw. obszarowe, które są trudne do skontrolowania. Problem składowania odpadów wytwarzanych przez górnictwo wymaga więc szybkiego rozwiązania, chociażby z uwagi na ograniczone możliwości ich deponowania na istniejących zwałowiskach oraz pozyskiwania nowych terenów na budowę dla tych hałd. Zmuszają do tego coraz bardziej rygorystyczne wymogi ochrony środowiska, szczególnie w związku z wejściem Polski w struktury Unii Europejskiej.
Odpady powęglowe własne oraz odpady energetyczne z elektrociepłowni czy elektrowni służą m.in. do likwidacji zbędnych wyrobisk korytarzowych i ścianowych w kopalniach, izolacji i doszczelniania zrobów oraz profilaktyki przeciwpożarowej. Wykorzystywanie tych odpadów na dole kopalni odbywa się na podstawie dodatku do Planu Ruchu Zakładu Górniczego. Na podstawie danych fizykochemicznych należy stwierdzić, czy lokowane odpady w swoim składzie chemicznym zawierają substancje szkodliwe. Również w przesączach wodnych analizowanych odpadów należy określić stężenia wszystkich oznaczanych jonów w odniesieniu do najwyższych, dopuszczalnych wskaźników zanieczyszczeń w ściekach wprowadzanych do wód i do ziemi. Dlatego też kopalnie powinny systematycznie zlecać wykonywanie badań fizykochemicznych swoich odpadów. Takie analizy muszą być wykonywane dla odpadów własnych, jak i dostarczanych z zewnątrz. Analizy te wykonywane są m.in. przez Akredytowane Laboratorium Badań Odpadów Powęglowych GIG-u Do innej kategorii należą odpady z kopalń czynnych, do innych z likwidowanych. Zakład górniczy w czasie likwidacji nie wytwarza już odpadów górniczych oraz innych, związanych z działalnością zakładu. Wytwarza natomiast odpady związane z procesem likwidacji, tj. materiały rozbiórkowe, gruz, złom itp. Odpady kopalniane wykorzystywane są np. jako kruszywo do mieszanki betonowej, na podbudowę dróg czy do kształtowaniu nasypów, hałd w procesie rekultywacji, do budowy wałów powodziowych, małej infrastruktury.
Odpady powęglowe - są mieszaniną okruchów skalnych pochodzących z warstw towarzyszących pokładom węgla i z przewarstwień tych pokładów. W wyniku wydobycia węgla mieszanina ta jest wydobywana na powierzchnię Ziemi. Odpady powęglowe zawierają zawsze pewien procent węgla, który jest odzyskiwany w specjalnych urządzeniach przy kopalniach. Ilość odpadów jest zależna od stopnia mechanizacji wydobycia i od grubości pokładu z jakiego jest prowadzone wydobycie.
Skład mineralogiczny:
Minerały ilaste około 50-70%, kwarc około 20-30%, pozostałe minerały i węgiel 10-20% Głównym składnikiem są minerały ilaste więc to od ich właściwości fizycznych i mechanicznych będą zależeć właściwości odpadów powęglowych i możliwość ich potencjalnego wykorzystania.
pH waha się od 2,8 do 9,6. Od składu chemicznego odpadów zależy ich wpływ na środowisko, gdyż podczas składowania dochodzi do wymywania rozpuszczalnych soli takich jak chlorki i siarczany
PODZIAŁ ODPADÓW POWĘGLOWYCH:
Ze względu na powstawanie odpadów powęglowych możemy podzielić je następująco:
pochodzące bezpośrednio z robót przygotowawczych i eksploatacji pokładów węgla, są to odpady gruboziarniste o granulacji do 500mm
pochodzące z procesu wzbogacania węgla:
popłuczkowe gruboziarniste ze wzbogacalników zawiesinowych, o granulacji 10-250mm
popłuczkowe drobnoziarniste z osadzarek, o granulacji 0,5-30mm
odpady poflotacyjne, o granulacji poniżej 1mm
Granulacja odpadów zależy od technologii wydobycia i wzbogacania węgla.