MADENCİLİKTE ATIK YÖNETİMİ
Ali İhsan Arol
Maden Mühendisliği Bölümü
Madencilikte Atık Yönetimiı
Atık Türleri:• Terkedilmiş arazi ve tesisler: Yeraltı ve açık ocaklar, stok sahaları, cevher
zenginleştirme tesisleri, sosyal tesisler.
Madencilik faaliyetleri sonucu çatlatılmış kükürtlü mineral içeren kayaçlar en
az cevher zenginleştirme sonucu ortaya çıkan ince atıklar kadar sorunludur.
• Malzeme (katı ve sıvı): Örtü kazı, cevher zenginleştirme sonucu ortaya
çıkan katı ve sıvı atıklar. Tehlikeli, tehlikesiz, inert
• Evsel ve endüstriyel
Mad
en
cil
iğe ö
zg
ü
Her türlü sanayi tesisi
ATIK NEDİR? Üreticisi veya fiilen elinde bulunduran gerçek veya tüzel kişi
tarafından çevreye atılan veya bırakılan ya da atılması zorunlu olan
herhangi bir madde veya materyal. (MADEN ATIKLARI YÖNETMELİĞİ)
Madencilik faaliyetleri sonucu oluşan, sosyal, çevresel ve ekonomik
etkileri olan her türlü çıktı. (Kapsayıcı tanım)
Terkedilmiş Arazi ve Tesisler
Madencilikte Atık Yönetimiı
Terkedilmiş Arazi ve Tesislerin Doğaya Geri Kazandırılması
Wieliczka Tuz Madeni
Çankırı Tuz Madeni
Madencilikte Atık Yönetimiı
Terkedilmiş Arazi ve Tesislerin Doğaya Geri Kazandırılması
(Step Rock Iron Mine, Canada)
Madencilikte Atık Yönetimiı
Terkedilmiş Arazi ve Tesislerin Doğaya Geri Kazandırılması
Osarizawa Madeni, Kazuno, Akita, Japonya: Polimetalik cevher, 1936-1965
Madencilikte Atık Yönetimiı
Terkedilmiş Arazi ve Tesislerin Doğaya Geri Kazandırılması
Madencilikte Atık Yönetimiı
MATEL A. Ş.
Terkedilmiş Arazi ve Tesislerin Doğaya Geri Kazandırılması
Madencilikte Atık Yönetimiı
TKİ Genel Müdürlüğü tarafından ağaçlandırılan sahalar
Katı ve Sıvı Atıkların Bertarafı:
Amaç:• Yığma
Katı malzemenin yığın halinde tutulması
• Tecrit
Katı ve sıvı malzemenin dış etkenlerden (hava, su) uzak tutulması
• Katı-Sıvı Ayırımı
Suyun geri dönüşümü
• Dolgu Malzemesi
Katının geri dönüşümü
• Kimyasal Tepkime
Seyrelme, buharlaşma, gaz çıkışı, soğrulma-sıyırılma, katyon
değiştirme, nötürleştirme, indirgeme-yükseltgeme, çökelme, biyolojik
ve ışınsal tepkimeler.
• Atık Kullanımı
Katı atıkların katma değerli bir ürün olarak kullanılması
Madencilikte Atık Yönetimiı
Atık Bertaraf Yöntemleri:Yerine, yapım biçimine ve yerleşim düzenine göre farklı yöntemler
mevcuttur.
Yerüstü bertaraf yöntemleri, yeraltı ocaklarında bertaraf, derin deniz
deşarjı, nehir ve göl deşarjı.
Yerüstü Bertaraf Yöntemleri:
Atık Barajları, açık ocak çukurları, özel olarak kazılan
çukurlar ve bataklık alanları başlıca yerüstü atık bertaraf
yöntemleridir.
Madencilikte Atık Yönetimiı
• Su Barajı Türü Atık Barajları:
Aşamalı Yükselen Setli Atık Barajlar:
Adından da anlaşılacağı gibi bu tür barajların yapımı, seddeler, gereksinim
duyuldukça zamanla yükseltilerek, gerçekleştirilir.
1. Kaynağa Doğru Yükselen Barajlar:
Madencilikte Atık Yönetimiı
2. Akış Yönünde Yükselen Barajlar:
Madencilikte Atık Yönetimiı
2. Yerinde Yükselen Barajlar:
Madencilikte Atık Yönetimiı
Setli atık barajlarının karşılaştırılması:
Baraj Türü
Atılacak
Atık
Türü
Baraja
Besleme
Biçimi
Su Tutma
Özelliği
Depreme
Dayanım
Dolgu
MalzemesiMaliyet
Su Tutma
Barajı TürüHer tür
Her tür, her
yerYüksek İyi
Taş ve
toprak
Yüksek,
başlangıçta
Kaynağa
Doğru
Yükselen
40-60%
kum, düşük
katı
yoğunluğu
Çevresel,
siklonKötü* Kötü
Doğal
toprak,
maden ve
tesis atıkları
Düşük,
aşamalı
Akış
Yönünde
Yükselen
Her türÇevresel,
Her yer Yüksek İyi
Doğal
toprak,
maden ve
tesis atıkları
Yüksek,
aşamalı
Yerinde
Yükselen
Kum, kilsiz
şlam Çevresel,
siklonOrta Orta
Doğal
toprak,
maden ve
tesis atıkları
Orta,
aşamalı
Madencilikte Atık Yönetimiı
*CVRD,Brumadinho (Brezilya), demir madeni atık barajı kazası 110 ölü, 238 kayıp
Yerüstü Atık Bertaraf Yapılarının Yerleşimi:
• Vadiyi Kesen: (a) Tekli, (b) çoklu.
Madencilikte Atık Yönetimiı
Yerüstü Atık Bertaraf Yapılarının Yerleşimi:
• Yamaç tipi: (a) Tekli, (b) çoklu.
Madencilikte Atık Yönetimiı
Yerüstü Atık Bertaraf Yapılarının Yerleşimi:
• Vadi dibi tipi: (a) Tekli, (b) çoklu.
Madencilikte Atık Yönetimiı
Yerüstü Atık Bertaraf Yapılarının Yerleşimi:
• Ova tipi: (a) Tekli, (b) çoklu.
Madencilikte Atık Yönetimiı
Yerüstü Atık Barajlarının Tasarım Ölçütleri:
• Depolama Kapasitesi:
• Sedde Şev Açısı:
FOS= tanφ/tani = 1,5-2,0;
i=20-25o
• Sedde Yüksekliği ve Genişliği:
Yükseklik: 50-60 m, maksimum 200 m.
Üst genişliği: 6-10 m.
• Depreme Dayanıklılık:
Yasal düzenlemelere bağlı. Yüksek güvenlik için, barajın
yapıldığı yerde kaydedilmiş en yüksek «g» değeri alınmalıdır.
Madencilikte Atık Yönetimiı
Yerüstü Atık Barajlarının Tasarım Ölçütleri:
• Su Yönetimi:
Madencilikte Atık Yönetimiı
Su Bütçesi:
Baraja Gelen Su Barajdan Çıkan Su
Tesisten gelen su Tesise geri beslenen su
Yağıştan gelen su Buharlaşan su
Su toplama havzasından gelen su Atık barajında hapsolan su
Sızan su
Deşarj edilen su
Toplam Gelen Su Toplam Çıkan Su
Atık barajları, maksimum yağış ve sel koşullarında da güvenli bir
biçimde işlevlerini yerine getirmelidir. Yüzyılda bir görülen ve 72 saat
boyunca devam eden sel ve/veya yağışı sorunsuz depolayabilmelidir.
Sedde Su Tablası:Baraj seddesinde su tablasının konumu, barajın yapımında
kullanılan malzemelerin geçirgenliğine bağlıdır. Su tablası, sedde
içinde mümkün olduğu kadar düşük seviyede olmalı, seddenin dış
yüzeyinde görülmemelidir.
(a) Heyelan olasılığı (su tablası seviyesi) yüksek sedde
Madencilikte Atık Yönetimiı
Sedde Su Tablası:Baraj seddesinde su tablasının konumu, barajın yapımında
kullanılan malzemelerin geçirgenliğine bağlıdır. Su tablası, sedde
içinde mümkün olduğu kadar düşük seviyede olmalı, seddenin dış
yüzeyinde görülmemelidir.
(b) Heyelan olasılığı (su tablası seviyesi) düşük sedde
Madencilikte Atık Yönetimiı
Sedde Su Tablası:Baraj seddesinde su tablasının konumu, barajın yapımında
kullanılan malzemelerin geçirgenliğine bağlıdır. Su tablası, sedde
içinde mümkün olduğu kadar düşük seviyede olmalı, seddenin dış
yüzeyinde görülmemelidir.
(c) Farklı geçirgenlikteki malzemeler ile inşa edilen yüksek güvenlikli sedde
Madencilikte Atık Yönetimiı
Geçirimsiz tabaka, k1
Filtre, k2
Drenaj, k3
k6 k5
k1<k2<k3>k6 ve k5
Sedde Yıkılmaları:Seddeyi aşma
Madencilikte Atık Yönetimiı
Sedde heyelanı:
Atık Barajlarında Sızıntı Kontrolü:i. Sızıntı Engelleri:
(a) Kil dolgu
(b) Çamur duvarı
(c) Çimento enjeksiyon perdesi
Madencilikte Atık Yönetimiı
Atık Barajlarında Sızıntı Kontrolü:ii. Sızıntı Toplama ve Geri Pompalama:
(a) Sızıntı toplama kanalı
(a) Sızıntı toplama kuyusu
Madencilikte Atık Yönetimiı
Atık Barajlarında Sızıntı Kontrolü:iii. Astarlar:
• şlam astar, k=10-4-10-6 cm/san.
• kil (doğal toprak veya bentonit) astar, k=10-8-10-10 cm/san
• beton astar,
• sentetik (jeomemberan), k=10-10-10-12 cm/san
Sentetik ağJeomemberanSıkıştırılmış kil
Zemin
Madencilikte Atık Yönetimiı
Atık Barajlarında Sızıntı Kontrolü:iii. Astarlar:
Madencilikte Atık Yönetimiı
Atık Bertaraf Seçeneklerinin Değerlendirilmesi:
Topografik özellikler:%15 eğimden daha dik,Ulaşılması sorunlu yerler.İklimsel etkenler:Hakim rüzgarlara tamamen açık, koruma sağlanamayan,Şiddetli hava koşullarının bertaraf işlerini etkileyebileceği yerler.Arazi kullanımı ve ekolojik özellikler:Önemli mesire yerleri,Yaban hayvanların hassas çoğalma ve yaşam alanları,Hassas ekosistem ve tehlike altında türlerin bulunduğu yerler,Madencilik yapılan yerler,Arkeolojik niteliği olan yerler,Tarım alanları,Diğer sanayi etkinliklerinin olduğu yerler,Hidrolojik Koşullar: Su toplama havzası 15 km2’den daha büyük yerler,Yeraltı suyunun çıkış yerleri.Jeolojik Koşullar:Ana fay hatları,Kolayca taşınabilen ve yüksek geçirgenliğe sahip alüvyonlu yerler,Karstik oluşumlar.Olasıl cevherleşme bölgeleri.Yasalarla atık bertarafı yasaklanmış diğer yerler.
Atık alanı olarak kullanılamayacak yerler:
Madencilikte Atık Yönetimiı
Atıklardan Asit Kaya Drenajı (ARD):Hangi form ve irilikte olursa olsun, maden atıklarının, özellikle metalik maden atıklarının,
asit kaya drenajına (ARD) neden olma olasılığı vardır. ARD nedeniyle suların pH’ı düşer ve
ağır metal konsantrasyonları artar. Her iki durumda çevresel açıdan olumsuzdur.
Matsuo, Japonya kükürt yer altı madeni, 1914-1971
Madencilikte Atık Yönetimiı
Matsukawa Nehri
Kitakami Nehri
Arıtmadan önce Arıtmadan sonra
Arıtma Tesisi, 1982
Atıklardan Asit Kaya Drenajı (ARD):Neden ve nasıl olur: ARD’ye malzeme bünyesinde bulunan «S» neden olur.
2FeS2(s) + 7O2(g) + 2H2O(l) = 2Fe2+(aq) + 4SO42−(aq) + 4H+(aq)
4Fe2+(aq) + O2(g) + 4H+(aq) = 4Fe3+(aq) + 2H2O(l)
FeS2(s) + 14Fe3+(aq) + 8H2O(l) = 15Fe2+(aq) + 2SO42−(aq) + 16H+(aq)
Fe3+ + 3H2O <--> Fe(OH)3 (s) + 3H+
Her kayacın hem asit üretme potansiyeli (AP),
hem de asit nötralizasyon potansiyeli (NP) vardır.
AP ve NP CaCO3 eşdeğeri olarak ifade edilir. Genellikle, kg CaCO3 /1 ton kaya
olarak hesaplanır.
AP ve NP hesaplanarak bir kayanın asit üretme potansiyeli hesaplanır. Bu hesaba
ABA (Acid-Base-Accounting) denir.
Madencilikte Atık Yönetimiı
Atıklardan Asit Kaya Drenajı (ARD):Bir kayanın asit üretme potansiyeli statik ve dinamik testlerle yapılabilir. Statik test kısa
sürede yapılabilir ve kayanın mümkün olan en yüksek AP değerini ortaya koyar. Dinamik
testler, kayanın davranışını belirlemede daha gerçekçidir.
Statik ABA testi (Sobek yöntemi de denir) aşağıdaki gibi yapılır.
AP değeri için, Kayanın içindeki «S» değeri analiz edilir.
32 gr S’ü nötralize etmek için 100 gr CaCO3, gerektiğine göre; 1 birim S’ün eşdeğeri
100/32=3,125 birim CaCO3’tır. O halde, asit üretme potansiyeli olarak, %1 S içeren bir
malzemenin AP’si endüstride kullanıldığı biçimiyle: 31,25 kg CaCO3 (eşdeğer)/1 ton kaya
veya 31,25 ton CaCO3 (eşdeğer)/1000 ton kaya olarak değerlendirilir.
NP değeri, titrasyon ve “fizz” testi ile belirlenir.
Titrasyon: Belli derişimdeki asitle belli miktar malzemenin süspansiyonunun pH’nın 6 (
ya da 3,5) indirilmesi içinin gerekli asit miktarı.
Fizz testi: Belli derişimdeki asidin belli miktar malzemenin üzerine döküldüğü zaman gaz
(CO2) çıkışının bittiği («fizzzz» sesinin kesildiği) zamana kadar harcanan asit belirlenir.
1 Birim S 1 Birim H2SO4 + 1 Birim CaCO3 H2CO3+CaSO4
Madencilikte Atık Yönetimiı
Atıklardan Asit Kaya Drenajı (ARD):
Örnek: Analizler, atık olarak depolanacak kayanın içinde %1 S içerdiğini, ve bu
malzemenin fizz testinde 5 ml 1N HCl asit kullanıldığını göstermektedir. Bu atığın, net
AP’sı nedir.
Bu malzemenin AP’si 31,25 kg CaCO3/ 1 ton eşdeğeri AP değeri olduğu bulunmuştu.
NP’si aşağıdaki şekilde hesaplanır:
CaCO3+ 2HCl CaCl2+H2O+CO2
100 g CaCO3 için 2x37= 74 gr HCl tüketiliyorsa
X g CaCO3 için 5 ml x 37 g/1000 ml tüketilir.
Bu tüketime eşdeğer olan CaCO3 miktarı= (5x37/1000)x100/74=0,25 g olarak bulunur. 10
g öğütülmüş malzeme içinde 0,25 g CaCO3 eşdeğeri malzeme olduğuna göre, 1 ton kaya
içinde 25 kg CaCO3 eşdeğeri (veya 25 ton CaCO3/1000 ton) NP olduğu hesaplanır.
Madencilikte Atık Yönetimiı
Atıklardan Asit Kaya Drenajı (AKD):Değerlendirme: Kayanın sahip olduğu net NP değeri üzerinden yapılır.
NNP=NP-AP
NNP<0 ise kaya asit üretme potansiyeline sahiptir.
Benzer biçimde;
NP/AP oranına bakılarak da bir değerlendirme yapılabilir.
NP/AP<1: Kaya asit üretme potansiyeline ve etkin önlem alınmalıdır.
1<NP/AP<3: Kayanın asit üretme potansiyeli zayıftır, dikkatlice bertaraf edilmelidir.NP/AP>1: Kayanın asit üretme potansiyeli yoktur, ARD yönünden herhangi bir işlem yapılmadan
bertaraf edilebilir.
Örnekte:
AP=31,25 kg CaCO3/ton kaya
NP= 25 kg CaCO3/ton kaya
NP/AP=0.80 olup, değelendirilen kayanın asit üretme potansiyeli yüksektir ve önlem
alınarak bertaraf edilmelidir.
Madencilikte Atık Yönetimiı
AKD KONTROLÜ:Üç şekilde yapılır:
1. ARD’nın oluşumunu önlemek. Kayanın içinde S, su hava ve bakterinin herhangi
birinin girmesini engeleyerek.
2. Oluşan ARD’nin yayılmasını önlemek.
3. ARD’yi CaCO3, CaO, Ca(OH)2, NaOH, Na2CO3, CaCO3.MgCO3 ile
nötürleştirmeye tabi tutarak veya insan yapımı bataklıklarda tutarak.
Pasif AKD nötürleştirme sistemleri
Madencilikte Atık Yönetimiı
AKD KONTROLÜ:
Madencilikte Atık Yönetimiı
Aktif nötürleştirme sistemleri
SİYANÜR BOZUNDURMA:
Madencilikte Atık Yönetimiı
Doğal Bozundurma:
Gelen atık: 20 mg/l CN- →Bozunan çözelti: 1 mg/l CN-
Kimyasal Bozundurma:
INCO SO2/Hava Prosesi
SO2 + O2 + H2O + CN- 2OCN- + SO4-2 + 2H+Cu+2 Katalizör
OCN- + H+ + H2O → CO2 + NH3
Siyanür Türleri:WAD Siyanür: Serbest siyanür (HCN ve CN-)+zayıf asitle ayrışan siyanür
kompleksleri
Toplam Siyanür: WAD+Fe-siyanür kompleksleri (güçlü)
SİYANÜR BOZUNDURMA:
Madencilikte Atık Yönetimiı
Kimyasal Bozundurma:
Hidrojen Peroksit
H2O2 + CN- OCN- +H2OCu+2 Katalizör
Alkali Klorlama
Cl2+ 2NaOH+CN- OCN- +2NaCl+H2O
Caro Asidi
H2SO5+ +CN- OCN- +SO4-2+2H+
H2O2 + H2SO4 → H2SO5 + H2O
SİYANÜR BOZUNDURMA:
Madencilikte Atık Yönetimiı
Kimyasal Bozundurma:
Ozonlama
O3 + CN- OCN- +O2
Ferro siyanür olarak çöktürme
Fe+2+ 6CN- (FeCN)64-
2Fe+2+(FeCN)64- Fe2(FeCN)6
Caro Asidi
H2SO5+ +CN- OCN- +SO4-2+2H+
H2O2 + H2SO4 → H2SO5 + H2O
SİYANÜR KAZANMA:
Madencilikte Atık Yönetimiı
2CN- + H2SO4 → 2HCN(aq) + 2SO4-2 (asitleştirme)
HCN(aq) → HCN(g) (sıyırma)
HCN(g) + NaOH → NaCN + H2O (soğurma)
HCN
(aq)CN-
pH
pC
9,3
ATIKLARIN KULLANIMI:
Madencilikte Atık Yönetimiı
Bor atıkları, uçucu küller, kömür hazırlama atıkları, vb
atıkların inşaat malzemesi yapımında kullanılması.
Piritli atıkların, alkali toprakların iyileştirilmesinde
kullanılması.
Test bitkisi ile sera çalışması
ATIKLARIN KULLANIMI:
Madencilikte Atık Yönetimiı
Toz mermer atıklarının asidik toprakların iyileştirilmesinde
kullanılması. Bulancak, Giresun’da fındık için yapılan arazi
çalışmalarında tarım kirecine eşdeğer verim artışı, ̴ %40.
Test bitkisi ile sera çalışması
Parça mermer atıkları, mozaik ve kaldırım döşemesi, Portekiz
ve Brezilya
Attığın malzemeyi «atık» diyerek geçme, tanı*
*Milli şairimiz Mehmet Akif Ersoy’un affına sığınarak.
Top Related