Composition and diagenesis of oil shale industrial solid wastes

Tänane Eesti elektrienergia tootmine tugineb enam kui 90% osas põlevkivienergeetikal. Põlevkivi põletamisel ja/või keemilisel töötlemisel tekib suures koguses jääkprodukte – tuhka ja poolkoksi. Jäätmete taaskasutamine on olnud väga piiratud ja kindlasti ebapiisav. Seetõttu on valdav enamus tuhast ja poolkoksist ladustatud elektrijaamade vahetus naabruses paiknevatesse jäätmehoidlatesse. Kokku on ladestatud juba ligemale 300 miljonit tonni tuhka ja umbes 100 miljonit tonni poolkoksi. Aastas lisandub umbes 5–7 miljonit tonni tuhka ja ligikaudu 1 miljon tonni poolkoksi. Tuha ja poolkoksi jäätmehoidlaid käsitletakse Eesti kõige ohtlikumate keskkonnaprobleemidena. Ohtlikus seisneb tuha ning poolkoksi hüdratiseerumisel tekkiva nõrgvee kõrges leeliselisuses ja jäätmehoidlate geotehnilises stabiilsuses. Poolkoksi jäätmehoidlate puhul lisandub orgaaniliste ühendite (peamiselt fenoolide) reostusoht. Leeliselise nõrgvee moodustumine ja lasundite stabiilsus on otseselt seotud reaktsioonidega, mida kontrollivad jäätmete keemiline ning mineraalne koostis, mille selgitamine oli käesoleva doktoritöö uurimisprobleemi üldeesmärgiks. Põlevkivi poolkoks on mitmekomponendiline segu utmise jääkproduktidest – orgaanilisest ainesest, muundunud põlevkivi mineraalosast ning muutumatuna või vähesel määral muutunud põlevkivist (sh karbonaatne osa). Poolkoksi hüdratiseerumisel toimub mineraalses koostises rida muutusi, millest iseloomulikumaks on Ca–Al-sulfaadi – ettringiidi moodustumine. Ettringiit täidab poolkoksi sette pooriruumi sidudes setteosakesi ühtseks tsementeerunud tervikuks, tugevdades seeläbi jäätmelasundi geotehnilist püsivust. Siiski on ettringiit stabiilne vaid kõrgetel pH väärtustel ning see mineraal laguneb aeglaselt ladestute pinnakihis sademete leostuval toimel. Elektritootmises kasutatavate tolmpõletuskatelde ja keevkihtkatelde tuha koostist, osakeste suurust ja kuju mõjutab enim põlemistemperatuur. Kuna Eesti põlevkivi on kõrge karbonaatsusega, siis on domineerivateks faasideks erinevad Ca(Mg) ühendid. Samas esineb Balti ja Eesti SEJ sama tüüpi katelde põlevkivituha koostises Ca-silikaatide kvalitatiivse koostise varieerumine ja seda sõltumata põletusrežiimist. Tõenäoliselt tuleneb see elektrijaamades kasutatava kütuse koostise varieeruvusest, mitte aga põletustingimusest. Tuha ladestamisel jäätmehoidlatesse, toimuvad mitmed keemilis-füüsikalised reaktsioonid (tuha hüdratiseerumine) ning sette koostises esinevate faaside muundumisprotsessid sette pikaajalisel ladustamisel. Jäätmeladestute geotehniline püsivus sõltub sinna ladestatava tuha keemilis-füüsikalistest omadustest. Keevkihtkatelde tuhal on sõltuvalt madalamast põletustemperatuurist väiksem potentsiaalselt tsementeeruvate faaside sisaldus, mistõttu on see tuhasete halvemate geotehniliste omadustega, lisaks võimendab nõrgemat tsementeeruvust tuhaosakeste separeerumine hüdraulilisel ladestamisel. Seepärast esineb keevkihtkatla tuha ladestamisel tõsiseid tehnoloogilisi probleeme ja tuha ladestamisel peaks hoiduma seni kasutatavast märgladestustehnoloogiast. Nii tuha kui poolkoksi jäätmehoidlatest lähtuv nõrgvesi on äärmiselt kõrge leeliselisusega (pH 12–13). Arvutuslikult, eeldades leeliselisuse neutraliseerumist ainult sademetevee mõjul, kuluks tuhasette leeliselisuse potentsiaali täielikuks neutraliseerumiseks sadade tuhandete aastate Eesti keskmine sademetehulk, mis muudab tuhajäätmed ökoloogiliseks probleemiks paljude tulevaste põlvkondade jaoks.

Author

• Mõtlep, Riho

• põlevkivitööstus
• tahked jäätmed
• dissertatsioonid

Identifier

hdl:10062/15896

OAI identifier oai:identifier

oai:dspace.ut.ee:10062/15896