Uran - sanační práce ve Stráži pod Ralskem

Průběh sanačních prací po chemické těžbě uranu

Tomáš RYCHTAŘÍK

Odstranění následků chemické těžby uranu ve Stráži pod Ralskem je určitě nejsložitější problém, který má před sebou státní podnik DIAMO. Jeho složitost spočívá v tom, že v oblasti chráněně akumulace vod Severočeská křída se v horninovém prostředí nachází více než 4,5 mil. t kontaminantů, především síranů, hliníku, amonného iontu, uranu, fluoridů, železa, arzenu, berylia, vanadu a radionuklidů. Kontaminanty nejsou ve stabilním stavu a bez aktivních sanačních zásahů by došlo k postupu kontaminace jihozápadním směrem na Mimoň a dále k Labi.

Pro pochopení složitosti celé problematiky je nutné nejprve vysvětlit princip chemické těžby, její historii a princip sanačních zásahů, které probíhají od roku 1996 a budou ukončovány po roce 2030.

Při těžbě metodou podzemního vyluhování je ložisko otevřeno z povrchu systémem vtláčecích a těžebních vrtů. Do ložiska je potom vtláčecími vrty vháněn loužicí roztok (v případě Stráže kyselina sírová), který prostupuje porézním horninovým prostředím a louží složky rud. Obohacený roztok je těžen na povrch systémem těžebních vrtů. Požadované složky jsou z výluhu získávány v chemických stanicích, kde je roztok také doupraven (dosycen) před jeho opětovným vtláčením do ložiska.

Metoda podzemního vyluhování je vhodná především pro chudší ložiska. Při optimální konfiguraci podmínek, tj. při souběhu dobré loužitelnosti rudy, udržování podbilance roztoků (kdy se z ložiska čerpá více roztoků, než se zpětně vtláčí) a vysoké selektivity loužicího média, má uvedená dobývací metoda řadu výhod oproti klasické hlubinné těžbě – investiční a provozní náklady jsou nižší, odpadá převoz rudy a její zpracování, není potřeba odkaliště.

Na ložisku Stráž však nebyla metoda aplikována ve vhodných podmínkách a vhodným způsobem. Jako loužicí činidlo byla použita kyselina sírová o koncentraci až 80 g/l. Nebyla dodržována zásada podbilance roztoků v ložisku, což spolu s vlivem depresního kuželu hlubinné šachty vedlo k neúměrnému rozšíření kontaminace. Samotné ložisko není pro svůj úklon a poruchy vhodné k aplikaci chemické těžby. Tehdejší doba však byla jiná a způsob rozhodování byl ovlivněn strategickými cíli.

Jak chemická těžba začala? První pokusy s podzemním vyluhováním byly zahájeny v 60. letech 20. století a probíhaly v okrese Česká Lípa, konkrétně pod Děvínem v Hamru na Jezeře, mezi Širokým kamenem a Děvínem a v centru současného úseku č. 2 – VP 7.

Při šesti vyluhovacích pokusech byl postupně zkoušen princip chemického loužení, výstroj vrtu a různá loužicí činidla. Nejvýznamnější byly vyluhovací pokusy číslo tři a šest. V rámci prvního z nich byla jako loužicí činidlo vyzkoušena kyselina sírová a 13. 12. 1967 byl odvezen první uranový koncentrát vyrobený chemickou těžbou. Vyluhovací pokus č. 6 byl realizován již v provozním měřítku na ploše o rozloze asi 35 ha pod Kozím hřbetem na ložisku Hamr.

Po roce 1971 došlo k velmi rychlému rozvoji chemické těžby v ložisku Stráž. Její produkce postupně nahrazovala úbytky těžby uranu v tradičních revírech a nahradila také podstatnou část výpadku produkce uranu způsobeného havárií na dole Hamr-Sever. Ke konci roku 1975 bylo v provozu 13 vyluhovacích polí (VP 4, 5, 6, 7A, 7B, 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F, 9C, 9D) o celkové ploše téměř 210 ha. Za dalších pět let přibylo osm vyluhovacích polí (VP 9A, 9B, 10A, 10B, 10C, 12A, 12C a 12D) a celková plocha přesáhla 300 ha.

Na začátku 80. let došlo k velmi podstatné změně v konstrukci štíhlých vrtů. Dvojí pažení s ochrannou železnou pažnicí přes střední turon výrazně omezilo poruchy pažnice, a tím i možnost kontaminace turonských vod. Přes tuto změnu pokračoval rozvoj chemické těžby přibližně stejnou rychlostí a do roku 1985 přibylo dalších sedm vyluhovacích polí (VP 11, 12B, 13A, 13B, 14, 15 a 16). Na vyluhovacím poli VP 15 bylo poprvé úspěšně využito čerpání pomocí ponorných čerpadel z širokoprofilových vrtů. Počet vyluhovacích polí v ložisku Stráž se uzavřel v roce 1993, kdy bylo uvedeno do provozu pole VP 26. Celková plocha vyluhovacích polí byla větší než 650 ha a počet technologických vrtů překročil 7 500.

Od roku 1990 se situací kolem chemické těžby pravidelně zabývala vláda ČR. V první fázi bylo zakázáno rozšiřovat plochu vyluhovacích polí až do rozhodnutí o budoucnosti chemické těžby. Byla zpracována řada dokladových dokumentací a 1. 4. 1996 byla vyhlášena likvidace chemické těžby uranu ve Stráži pod Ralskem a byl schválen rámcový postup této likvidace. Za dobu 30 let bylo metodou chemického loužení získáno více než 15 000 t uranu a spotřebováno asi 4,1 mil. t H₂SO₄, 315 000 t HNO₃, 112 000 t čpavku, 26 000 t HF a 1 400 t HCl.

Po chemické těžbě zbylo v cenomanské zvodni 180 mil. m³ kontaminovaných vod na ploše asi 24 km² a v turonské zvodni 80 mil. m³ kontaminovaných vod na ploše 7,5 km³. Toto množství kontaminantů spolu s přírodními podmínkami a existencí různých technologií a hornických děl v oblasti Stráže tvoří výchozí stav pro likvidaci následků chemické těžby.

Od začátku likvidace chemické těžby bylo jasné, že to bude nákladný a dlouhodobý proces, ve kterém bude rozhodující sanace horninového prostředí. Bylo přijato řešení spočívající ve vyčerpání asi 3,5 mil. t kontaminantů z podzemí a v jejich zpracování na povrchu. Výsledkem jsou produkty, které lze využít (např. síran hlinitý) nebo bezpečně uložit (např. solidifikát), a voda vypouštěná do Ploučnice.

Cílem sanace je snížit koncentraci kontaminantů v cenomanských a turonských vodách na úroveň, která zaručí stálou použitelnost pitných vod čerpaných v Mimoni i jinde v Severočeské křídě. To znamená, že případné ovlivnění pitných vod čerpaných v Mimoni musí být řešitelné běžnými postupy používanými ve vodárenství na úpravu vody.

Sanace byla rozdělena na dvě období. V prvním jde pouze o zamezení vertikálního rozšíření kontaminace do neovlivněných míst. Tohoto cíle je dosaženo vytvořením podbilance roztoků v ložisku. Kontaminace buď není likvidována vůbec, nebo jen v malé míře a její celkový objem v horninovém prostředí se nemění. Druhé období již zahrnuje nejen vytváření podbilancí roztoků, ale také zpracování kontaminantů a postupné snižování podzemní kontaminace až na stanovenou úroveň.

Jako první sanační technologie byla v roce 1996 uvedena do provozu tzv. odparka SLKR I. Zahrnuje tři odpařovací kolony a stupně krystalizace a rekrystalizace kamence. Její činnost je možné velice zjednodušeně popsat takto: Roztoky čerpané z vyluhovacích polí jsou zbaveny uranu a čerpány do SLKR I. Produktem SLKR I je kondenzát, vypouštěný do Ploučnice, koncentrovaný roztok vracený po zředění zpět do vyluhovacích polí, krystalický síran hlinitoamonný (kamenec) a matečné louhy. V období let 1996 až 2001 byla SLKR I využívána téměř výhradně pro navození hydraulické podbilance. V tomto období bylo do Ploučnice vypuštěno kolem 4,5 mil. m³ kondenzátu.

Od roku 2002 roste postupně výroba kamence a byl zahájen zkušební provozu technologické linky na jeho přepracování na síran hlinitý. Kamenec je v prvním kroku zbaven fyzikální a krystalické vody a ve druhém kroku je termicky rozkládán na síran hlinitý a síran amonný. Síran hlinitý je dodáván na úpravu pitných vod a do papíren. Síran amonný bude využit v SLKR I ke zlepšení podmínek krystalizace kamence. Vznikající teplo slouží k vytápění Stráže pod Ralskem.

Vedle dvou hlavních sanačních technologií byly od roku 1996 realizovány další investice využívané při sanaci, např. expedice kamence, turonské čerpací vrty, široko­profilové čerpací cenomanské vrty, monitorovací vrty aj.

Samostatnou kapitolou je sanace turonské zvodně, v níž se nachází 0,5 % celkové kontaminace. Na její likvidaci bylo využíváno především přímé vtláčení do cenomanské zvodně na vyluhovacích polích nebo vtláčení do hydraulické bariéry. Od roku 2001 se pro likvidace turonských vod s vyšším obsahem kontaminace využívá neutralizační dekontaminační stanice NDS 6, která byla postupně začleněna mezi sanační technologie a zpracovává kromě turonských vod také vody odkalištní a částečně i vody cenomanské.

V letošním roce je cílem udržet kontaminované roztoky ve stabilizovaném stavu, ukončit zkušební provoz technologie na výrobu síranu hlinitého, realizovat nutné turonské a cenomanské sanační vrty, získat stavební povolení na stavbu dalších sanačních technologií a upřesnit prognózu sanace do roku 2010.

Do roku 2010 by měly být určeny cílové parametry sanace, tj. konkrétní koncentrace kontaminantů v obou zvodních, po jejichž dosažení bude vyvádění kontaminantů zastaveno. Potom bude možné modelovat a určit konkrétní průběh další sanace, především z hlediska finančního a časového.

Do roku 2010 musejí být

• dostavěny veškeré technologie na zpracování 100 000 t kamence ročně,
• dostavěny technologie na zpracování matečných louhů,
• ukončeno zpětné vtláčení kontaminantů vyčerpaných z podzemí,
• realizovány a vyhodnoceny ověřovací práce, především práce související s imobilizací a čištěním fukoidových pískovců,
• dokončena nezbytná síť turonských a cenomanských sanačních vrtů,
• upraveno odkaliště pro potřeby sanace,
• navrženy cílové parametry sanace.

Sanace podzemí je sice nejdůležitější částí likvidačních prací, ale současně musejí po celou dobu probíhat také ostatní likvidační práce, jako jsou likvidace vrtů, rekultivační práce a později likvidace povrchových objektů atd.

V tomto článku nebylo možné popsat celou problematiku chemické těžby, o každé z uvedených oblastí by mohl být napsán samostatný odborný článek podobného rozsahu. Na závěr je třeba říci, že zvolený postup sanace je určitě ojedinělý a náročný, nicméně při dostatku finančních prostředků je realizovatelný.

ZDROJ:www.volny.cz/casopis.energetika