Geochemický výzkum vzniku a chování novotvořených částic v roztocích vyluhovacích polí uranového ložiska Stráž pod Ralskem
Loading...
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Technická Univerzita v Liberci
Abstract
Sanace zbytkových technologických roztoků uranového ložiska Stráž pod Ralskem patřík největším řešeným ekologickým zátěžím současnosti v České republice. Neutralizaceje jednou z plánovaných sanačních metod s in situ působností, která bude využitav pozdější fázi sanace ložiska.Disertační práce se zabývá geochemickými aspekty novotvořených pevných fázívznikajících při neutralizačních reakcích kyselých technologických roztokůs alkalickým činidlem. Práce přináší nové poznatky z oblastí chemie a mineralogienovotvořených fází, kinetiky neutralizačních reakcí a jejich látkových bilancí. Řešenyjsou otázky stability novotvořených sraženin v kyselém prostředí zbytkovýchtechnologických roztoků. Byly dokumentovány tři různé mechanismy vznikunovotvořených sraženin, z nichž nejvýznamnější jsou srážecí reakce. Vznik sraženinběhem neutralizačních reakcí je rychlý, téměř okamžitý, gravitační separacenovotvořených sraženin se objevuje již v prvních minutách až prvních hodinách, avšakchemické změny v roztoku probíhají mnohem delší dobu v řádu měsíců.Mineralogicky jsou vzniklé sraženiny tvořeny většinou sádrovcem nebo jarositem,avšak za specifických podmínek mohou vzniknout i jiné fáze jako kalcit, dolomit,alunogen, epsomit, gibsit, etryngit a další minerály ze skupiny síranů a oxihydroxidů.Minerální složení jednotlivých sraženin se mění v řádu měsíců až let. Část původněmikrokrystalických sraženin přešla po 8 letech stárnutí v matečném roztoku doamorfního stavu. Stabilita jejich mikrokrystalické struktury je podmíněna chemickýmsložením matečného roztoku.Množství vznikajících novotvořených sraženin je závislé na vhodném poměru reagentův neutralizované směsi, naopak pH vodné směsi a množství rozpuštěných látek nejsouhlavními řídícími faktory. Obecně je podíl vysrážených látek navázaných do pevné fázenízký, v maximu okolo 12 hm. % (po 1 roce). Z celkového množství přítomnýchrozpuštěných látek zůstává převážná většina mineralizace i po neutralizaci v rozpuštěnéformě. Vzniklé novotvořené sraženiny jsou minimálně po dobu 4 dní stabilní i popřídavku dvojnásobného přebytku kyselého zbytkového technologického roztoku doneutralizované směsi a nerozpouští se.Kromě neutralizačních reakcí zbytkových technologických roztoků byly studovány irozpuštěné plyny v těchto vodách, což je oblast, která byla doposud opomíjená. Největšípodíl v obsahu rozpuštěných plynů ve vodách zaujímá inertní dusík (max. 96 obj. %),avšak byly objeveny významné podíly reaktivního kyslíku (max. 17 obj. %) a oxiduuhličitého (max. 9 obj. %). Zajímavé je zjištění vysoké koncentrace vodíku téměř7 obj. % v silně kyselých zbytkových technologických roztocích.
The remediation of the acid residual technological solutions in the uranium depositStráž pod Ralskem is one of the major environmental burden currently solved in theCzech Republic. The in situ neutralization of the acidified groundwater is planned as aNewly formed precipitates were stable even after the double volume addition of the acidresidual technological solution to the neutralized mixture for at least 4 days and they didnot dissolve.The composition and origin of dissolved gases in groundwater of the Stráž pod Ralskemdeposit were studied because this property had been neglected so far. The largestproportion of the dissolved gases consists of an inert nitrogen (max. 96 vol. %).Significant proportion of reactive oxygen (max. 17 vol. %) and carbon dioxide (max.9 % vol.) were discovered in some samples. A presence of high concentration ofhydrogen (almost 7 vol. %) was observed in some strongly acidified mine groundwater.Stráž pod Ralskem, acid residual technological solutions, newly formed precipitates,mineralogy of precipitates, dissolved gases, sedimentary deposit of uraniumremediation technique which will be used in a later stage of the deposit remediation.This PhD thesis deals with the geochemical aspects of the newly formed solid phasesoccurring during neutralization of acid residual technological solutions with an alkalinesolution from a neutralisation decontamination plant. The thesis brings new insights intothe fields of chemistry and mineralogy of newly formed phases, the kinetics ofneutralization reactions and their mass balances. It was investigated the stability of thenewly formed phases in the acid groundwater environment. Three different mechanismsof formation of the new phases were documented. The most important appeared to bethe neutralisation precipitation reaction. Formation of precipitates is rapid during theneutralization reaction. It is almost instantaneous, a gravitational separation of thenewly formed solid phases occurs within the first minutes up to several hours aftermixing; however chemical changes take place in the solution for a period of severalmonths.From the mineralogical point of view, the newly formed precipitates are mostly gypsumand jarosite. Other minerals precipitate under specific conditions. They are calcite,dolomite, alunogen, epsomite, gibsit, etryngit and other minerals from the groups ofsulphates and oxihydroxides. The mineral composition of precipitates changes in aperiod of months and years. It was found that a part of the microcrystalline precipitateschanged to an amorphous state after eight years of aging. The stability of themicrocrystalline structures depended on the chemical composition of the neutralisedsolution mixture.The amount of precipitates directly depended on a suitable ratio of the reagents in theneutralized mixture, while the pH of the solution and the amount of dissolved solidswere subsidiary controlling factors. The proportion of the precipitated phases comparedto the dissolved solids in solution was low, at a maximum of about 12 wt. % (after 1year). The dissolved solids remained in the solution after the precipitation. formed precipitates were stable even after the double volume addition of the acid
The remediation of the acid residual technological solutions in the uranium depositStráž pod Ralskem is one of the major environmental burden currently solved in theCzech Republic. The in situ neutralization of the acidified groundwater is planned as aNewly formed precipitates were stable even after the double volume addition of the acidresidual technological solution to the neutralized mixture for at least 4 days and they didnot dissolve.The composition and origin of dissolved gases in groundwater of the Stráž pod Ralskemdeposit were studied because this property had been neglected so far. The largestproportion of the dissolved gases consists of an inert nitrogen (max. 96 vol. %).Significant proportion of reactive oxygen (max. 17 vol. %) and carbon dioxide (max.9 % vol.) were discovered in some samples. A presence of high concentration ofhydrogen (almost 7 vol. %) was observed in some strongly acidified mine groundwater.Stráž pod Ralskem, acid residual technological solutions, newly formed precipitates,mineralogy of precipitates, dissolved gases, sedimentary deposit of uraniumremediation technique which will be used in a later stage of the deposit remediation.This PhD thesis deals with the geochemical aspects of the newly formed solid phasesoccurring during neutralization of acid residual technological solutions with an alkalinesolution from a neutralisation decontamination plant. The thesis brings new insights intothe fields of chemistry and mineralogy of newly formed phases, the kinetics ofneutralization reactions and their mass balances. It was investigated the stability of thenewly formed phases in the acid groundwater environment. Three different mechanismsof formation of the new phases were documented. The most important appeared to bethe neutralisation precipitation reaction. Formation of precipitates is rapid during theneutralization reaction. It is almost instantaneous, a gravitational separation of thenewly formed solid phases occurs within the first minutes up to several hours aftermixing; however chemical changes take place in the solution for a period of severalmonths.From the mineralogical point of view, the newly formed precipitates are mostly gypsumand jarosite. Other minerals precipitate under specific conditions. They are calcite,dolomite, alunogen, epsomite, gibsit, etryngit and other minerals from the groups ofsulphates and oxihydroxides. The mineral composition of precipitates changes in aperiod of months and years. It was found that a part of the microcrystalline precipitateschanged to an amorphous state after eight years of aging. The stability of themicrocrystalline structures depended on the chemical composition of the neutralisedsolution mixture.The amount of precipitates directly depended on a suitable ratio of the reagents in theneutralized mixture, while the pH of the solution and the amount of dissolved solidswere subsidiary controlling factors. The proportion of the precipitated phases comparedto the dissolved solids in solution was low, at a maximum of about 12 wt. % (after 1year). The dissolved solids remained in the solution after the precipitation. formed precipitates were stable even after the double volume addition of the acid
Description
Subject(s)
Stráž pod Ralskem, neutralizace kyselých zbytkových technologických roztoků, novotvořené sraženiny, mineralogie sraženin, Stráž pod Ralskem, acid residual technological solutions, newly formed precipitates, mineralogy of precipitates, dissolved gases, sedimentary deposit of uranium