способ предотвращения загрязнения недр при подземном выщелачивании

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕДР ПРИ ПОДЗЕМНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ, включающий определение местоположения миграционного потока радионуклидов, их вид и форму миграции, бурение на пути потока скважин, воздействие на радионуклиды вешествами с образованием их осадков, и осаждение радионуклидов, отличающийся тем, что в качестве веществ для образования осадков радионуклидов в скважины подают вещества, обладающие электроотрицательностью, близкой к электроотрицательности радионуклидов, и образующие перед взаимодействием с последними труднорастворимые техногенные минеральные новообразования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разницу величин электроотрицательностей осаждаемого радионуклида и подаваемых в скважины веществ, образующих техногенные минеральные новообразования, устанавливают не более 9%

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области охраны недр и подземных вод и может быть использовано при подземном выщелачивании.

Известно, что в процессе подземного выщелачивания, например сернокислотного выщелачивания урана, радиоактивные элементы переходят в раствор и загрязняют недра и подземные воды. По мере передвижения естественного потока подземных вод происходит перемещение зоны загрязнения радионуклидами и их распространение.

Известны способы предотвращения распространения загрязняющих радиоактивных веществ, в которых используют нейтрализацию, сорбцию или разбавление вод [1]

Известны способы охраны недр (прототип) предотвращением растекания путем осаждения гидрооксилов и радиоактивных элементов из водных растворов. Этот процесс заключается в том, что по пути миграции естественного потока растворы вступают в химическое взаимодействие с породами, в результате чего радиоактивные элементы сорбируются последними. Для управления и контроля за процессом используют пробуренные, например, с поверхности земли скважины [2]

В известном способе для осаждения используют имеющиеся природные элементы, однако известные способы не исключают растекание радиоактивных веществ, которое продолжается до встречи с горными породами соответствующего для осаждения минерального состава. Кроме того, недостатком известного способа является низкая эффективность вследствие последующего выщелачивания радионуклидов из техногенных легкорастворимых новообразований.

Цель изобретения повышение эффективности предотвращения распространения радиоактивных нуклидов за счет образования труднорастворимого техногенного минерального новообразования, захватывающего радионуклид.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении предложенного способа, включающего формирование вокруг миграционного потока радионуклидов обсадных скважин и подачу в них композитов для образования осадков, захватывающих радионуклиды, в скважины подают вещества, смешивание которых обеспечивает образование труднорастворимого осадка, захватывающего находящиеся в растворе радионуклиды. Для получения труднорастворимого осадка состав композитов (исходных растворов) создают с учетом того обстоятельства, что элементы с резкоразличной электроотрицательностью образуют ионную (легкорастворимую, примером чего служат легкорастворимые галогениды, щелочных металлов, обладающие высокой миграционной способностью) связь, а элементы с близкой электроотрицательностью ковалентную (например, труднорастворимые минералы тяжелых металлов, некоторые сульфиды и др.). Равная и значительная величина электроотрицательности атомов определяет ковалентный неполярный характер связи, а близкие, но малые ее величины приводят к образованию решетки, обладающей свойствами металлов.

С течением времени происходит естественное выщелачивание радионуклидов (например, из мест временного захоронения радиоактивных отходов или материалов) и их миграция в составе подземных вод. При пересечении этого потока созданной зоны геохимического барьера (техногенного минералообразования) в обсадные трубы по-дают растворы, содержащие вещества (обладающие близкой электроотицательностью), образующие труднорастворимые минералы (например, с ковалентной связью), захватывающие при минералообразвании мигрирующие радионуклиды. В результате прекратится распространение радиоактивного загрязнения окружающей среды с одновременным образованием трудновыщелачивающихся и трудноразрушающихся минералов.

При осуществлении предложенного способа для выбора осаждаемых элементов учитывают следующее (А. И. Перельман, Геохимия. М: Высшая школа, 1989):

На чертеже представлен вариант схемы осуществления предложенного способа, стрелками показано направление миграции.

Способ осуществляется следующим образом.

При определении местонахождения потока 1, несущего радионуклиды, бурят ряд скважин 2 и 3 и обcаживают их перфорированными трубами. Затем в них подают (отдельно) растворы, содержащие вещества, которые при смешивании образуют минеральные новообразования, захватывающие радиоактивные нуклиды. Для создания устойчивого минерала эти вещества подбирают так, чтобы наряду с возможностью захвата радионуклидов исходные элементы обладали близкой величиной электроотрицательности, определенной из соотношения: Х Y < 9% или Х Y < 0,09, где Х электроотрицательность осаждаемого элемента; Y электроотрицательность изоморфной примеси.

В результате при смешивании таких элементов в составе потока 1 происходит образование труднорастворимого минерала, надежно захватывающего радионуклиды и тем самым предотвращающего распространение загрязнения и долговременно локализующего радиоактивные нуклиды.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит предотвращение распространения радиоактивного загрязнения на территории 30 км зоны ЧАЭС.

Первоначально производят определение месторасположения миграционного потока 1 радионуклидов, например, по данным опробования через скважины, а также формы миграции и вида радионуклида. Затем, например, поперек миграционного потока бурят скважины 2,3 диаметром 100-200 мм и обсаживают их перфорированными трубами (из полиэтилена низкой плотности). Затем в трубы подают растворы, содержащие вещества с близкой электроотрицательностью атомов. Так, в случае миграции в составе подземных вод преимущественно радионуклидов Sr (с электроотрицательностью, равной 0,99 см, например, периодическую систему элементов) в скважины 2 подают растворы, содержащие Ba (2+) (с близкой электроотрицательностью, равной 0,97 см периодическую систему), а в скважину 3 растворы, содержащие SO²₄^- (например, 1,5% раствор серной кислоты). Расход данных компонентов составляет 0,10% на 1 л воды.

В результате смешивания вод происходит осаждение новоминеральных образований, захватывающих радионуклиды и образующих устойчивый к выветриванию (растворению) минерал барит, содержащий радиоактивный стронций в виде изоморфной примеси до 19,7%

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности предотвращения распространения радиоактивного загрязнения путем локализации радионуклидов в труднорастворимых минеральных новообразованиях.

Предложенное изобретение может быть использовано при рекультивации радиоактивно загрязненных территорий.