Επιπτώσεις των συγκεντρώσεων θείου, φθορίου και χλωρίου του λιγνίτη Karapinar (Τουρκία) στην εξόρυξη

• Κύριος συγγραφέας: Οικονόμου, Κώστας
• Άλλοι συγγραφείς: Χρηστάνης, Κίμων
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2016
• Θέματα: Λιγνίτης; Έκπλυση; Φθόριο; Θείο; Χλώριο; Τουρκία; Lignite; Coal washing; Fluorine; Sulfur; Chlorine; Turkey; Karapinar; 622.332

Η Τουρκία είναι μια από τις χώρες, που τα τελευταία χρόνια παρουσιάζει αλματώδη βιομηχανική ανάπτυξη και σημαντικό ρόλο σε αυτό το γεγονός έχει διαδραματίσει η εκμετάλλευση των κοιτασμάτων γαιάνθρακα, που βρίσκονται σε όλη την τουρκική επικράτεια. Για να καλυφθούν οι μελλοντικές ανάγκες για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σχεδιάζεται – μεταξύ άλλων και – η εξόρυξη των κοιτασμάτων γαιάνθρακα της περιοχής Karapinar-Ayranci, όπου προγραμματίζεται η εγκατάσταση θερμοηλεκτρικού σταθμού. Η λεκάνη Karapinar-Ayranci βρίσκεται στη νότια κεντρική Τουρκία και αποτελεί μέρος της ευρύτερης Κλειστής Λεκάνης του Ικονίου. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι να διερευνηθεί η δυνατότητα έκπλυσης των στοιχείων φθορίου (F), χλωρίου (Cl) και θείου (S) από τον γαιάνθρακα του κοιτάσματος Karapinar-Ayranci, ώστε να εκτιμηθούν οι δυνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, που θα υπάρξουν στην ευρύτερη περιοχή από τη σχεδιαζόμενη εκμετάλλευση. Η επιλογή για την έρευνα αυτών των στοιχείων έγινε λόγω του γεγονότος ότι τα δείγματα λιγνίτη της περιοχής Karapinar-Ayranci αλλά και γενικότερα οι γαιάνθρακες της Τουρκίας έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε θείο. Επιπλέον οι βιβλιογραφικές αναφορές για την περιεκτικότητά τους σε φθόριο και χλώριο είναι πολύ λίγες, ενώ οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις είναι σημαντικές, όπως αναφέρεται για άλλες χώρες (Κίνα, Βουλγαρία). Αντικειμενικός στόχος αυτής της εργασίας είναι τα στοιχεία που θα προκύψουν από την έρευνα, να χρησιμοποιηθούν από τις αρμόδιες αρχές, ώστε να σχεδιαστούν μέτρα πρόληψης των επιπτώσεων στο περιβάλλον κατά την αξιοποίηση του κοιτάσματος Karapinar-Ayranci. Στο πρώτο στάδιο της έρευνας διαπιστώθηκε το κατά πόσο συμβάλλει στον εξευγενισμό του γαιάνθρακα η διαδικασία της «πλύσης» (washing). Η διαδικασία πραγματοποιήθηκε με υδατικά διαλύματα διαφορετικού pH, συγκεκριμένα 5,6 και 8, τιμές σχετικές με αυτές των όμβριων και των καρστικών υδάτων αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα δείχνουν, ότι ενώ τα επι ξηρού «αρχικά» δείγματα του λιγνίτη παρουσιάζουν μεγάλη περιεκτικότητα σε θείο που κυμαίνεται από 4,06 έως 10,26%, ύστερα από την πλύση των δειγμάτων με διαλύματα διαφορετικών pH παρατηρείται ότι η περιεκτικότητα σε θείο παρουσιάζει μείωση που κυμαίνεται από 1,77 έως 6,89 %. Αντίστοιχα αποτελέσματα παρουσιάζονται και στις τιμές της περιεκτικότητας σε τέφρα που κυμαίνονται από 15,92 έως 66,03% για τα επι ξηρού «αρχικά» δείγματα ενώ μετά την πλύση των δειγμάτων με διαλύματα διαφορετικών pH η περιεκτικότητα της τέφρας κυμαίνεται από 6,76 έως 52,90%. Επιπρόσθετα τα εξευγενισμένα δείγματα, παρουσιάζουν αυξημένη περιεκτικότητα σε στοιχειακό άνθρακα, που κυμαίνεται μεταξύ 23,49 έως 51,01% (όξινο διάλυμα) και μεταξύ 26,35% έως 67,98% (αλκαλικό διάλυμα), σε σύγκριση με την περιεκτικότητα των επι ξηρού «αρχικών» δειγμάτων (17,99-48,77%). Επακόλουθα αυξάνει η θερμογόνος δύναμη των δειγμάτων επί ξηρού κατά 18,92 MJ/kg και 18,97MJ/kg αντίστοιχα, σε σύγκριση με τα «αρχικά» δείγματα 16,28MJ/kg επί ξηρού Το δεύτερο στάδιο της εργασίας περιλαμβάνει την εκπλυσιμότητα των ιχνοστοιχείων φθορίου και θείου, καθώς και τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων χλωρίου στα διασταλάγματα των δειγμάτων του λιγνίτη σε διαφορετικό pH (5,6 και 8). Επιπλέον μελετήθηκαν και οι συγκεντρώσεις του φθορίου και των θειϊκών ριζών στα διασταλάγματα της παρασκευασθείσας τέφρας, ώστε να είναι εφικτή η εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων σε όλα τα στάδια της εξόρυξης αλλά και καύσης. Βάσει των προσδιορισμών στα διασταλάγματα λιγνίτη διαπιστώνεται αυξημένο ποσοστό έκπλυσης του φθορίου, που κυμαίνεται σε όξινες συνθήκες σε ~26% και σε αλκαλικές συνθήκες ~32%. Παρόμοια είναι και τα αποτελέσματα σχετικά με την εκπλυσιμότητα του θείου, καθώς από τις μετρήσεις των διασταλαγμάτων του λιγνίτη το ποσοστό έκπλυσης του θείου είναι αρκετά αυξημένο (σε αλκαλικές συνθήκες περίπου 51% και σε όξινες συνθήκες 44%). Οι συγκεντρώσεις του χλωρίου είναι σχετικά χαμηλές, καθώς σε όξινες συνθήκες ο μέσος όρος είναι 50 ppm, ενώ σε αλκαλικές συνθήκες ο μέσος όρος είναι 33 ppm. Ωστόσο η μορφολογία της Κλειστής Λεκάνης του Ικονίου είναι ένας παράγοντας προβληματισμού, καθώς με την πάροδο του χρόνου αυτές οι μικρές συγκεντρώσεις μπορεί να συσσωρεύονται με αποτέλεσμα να υπάρξουν περιβαλλοντικά προβλήματα, που σχετίζονται με την παρουσία του χλωρίου στον υδροφόρο ορίζοντα. Τέλος οι συγκεντρώσεις του φθορίου και των θειϊκών ριζών στα διασταλάγματα της τέφρας είναι αρκετά αυξημένες και σε αλκαλικές και σε όξινες συνθήκες, καθώς για το φθόριο ο μέσος όρος για όξινες συνθήκες είναι 0,74 mg/l και για αλκαλικές είναι 0.55 mg/l, ενώ ο μέσος όρος της συγκέντρωσης των θειϊκών ριζών για όξινες συνθήκες είναι 1205mg/l και για αλκαλικές είναι 972mg/l. Συμπερασματικά ο κίνδυνος πρόκλησης περιβαλλοντικών επιπτώσεων στην ευρύτερη περιοχή του Karapinar-Ayranci είναι αρκετά υψηλός λόγω της όξινης απορροής των ορυχείων και της τυχόν διαφυγής των στραγγισμάτων στον υδροφόρο ορίζοντα καθώς όπως βρέθηκε τα στοιχεία του φθορίου και του θείου είναι αρκετά ευκίνητα κατά τη διαδικασία έκπλυσης.