Journal de gestion des zones côtières

Abstrait

Changement climatique 2019 : Recyclage des sous-produits de la combustion du charbon pour la réhabilitation des sites miniers - Mehdi Azadi - Université du Queensland

Mehdi Azadi

La réhabilitation et la fermeture des mines sont souvent entravées par la présence de déchets miniers (déblais, rejets, résidus) aux propriétés chimiques et physiques indésirables qui augmentent les risques de drainage acide et métallifère , de combustion spontanée , de salinité, de génération de poussière et d'érosion. En même temps, les différents types de sous-produits de la combustion du charbon provenant des centrales électriques ont des propriétés chimiques et physiques uniques telles qu'une nature alcaline, des effets de liaison pouzzolanique , une capacité de rétention d'eau élevée et des distributions granulométriques qui peuvent être bénéfiques pour la réhabilitation des mines . De nombreuses centrales électriques au charbon sont situées à proximité immédiate des mines. La distance relativement courte entre les mines de charbon et les centrales électriques réduit le coût du transport du charbon. Elle offre également la possibilité de transporter les cendres de charbon vers les mines à faible coût pour les applications de réhabilitation , notamment i ) l' encapsulation et le revêtement des matériaux réactifs ( pour empêcher le drainage acide des mines et la combustion spontanée ), ii) le remplacement de certains des produits chimiques coûteux d'amendement du sol , iii) le remblayage et la stabilisation des vides finaux et des travaux souterrains , et iv) le traitement des eaux contaminées . Nos objectifs de recherche évaluer l’ efficacité de la technologie pour améliorer la stabilité physique et géochimique des déchets miniers et réduire les risques résiduels après la fermeture de la mine, en testant les scénarios dans lesquels les cendres de charbon sont réutilisées.

Dans certaines circonstances et dans certaines applications, les sous-produits de combustion du charbon (CCB) générés par les centrales électriques au charbon ont été considérés comme des alternatives aux matériaux naturels. Cette étude s'est concentrée sur l'utilisation des CCB pour les sites miniers. Il a été démontré que le pH alcalin des CCB joue un rôle neutralisant dans le drainage minier acide et la précipitation consécutive des métaux, principalement sous forme d'hydroxydes métalliques, à partir de la solution. Les sous-produits de combustion du charbon ont également été utilisés pour la restauration des sols, montrant qu'une ou plusieurs des propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols dégradés ont été améliorées, ce qui a conduit à de meilleurs résultats de revégétalisation. De plus, les cendres volantes ont été utilisées comme l'un des matériaux des couvertures artificielles construites pour encapsuler et isoler les déchets miniers potentiellement dangereux. L'utilisation de CCB pour le remblayage des vides miniers a été considérée comme une opportunité pour l'utilisation de CCB en vrac. Le remblayage des vides miniers souterrains avec ces matériaux offre le potentiel de réduire le drainage minier acide, de réduire le risque d'affaissement du terrain et de minimiser et de contrôler la probabilité d'incendie dans les mines. Bien que l'utilisation proactive des CCB puisse éliminer ou minimiser la charge environnementale restante si un stockage ou une élimination séparés de ces matériaux autrement considérés comme des « déchets » sont nécessaires, des effets secondaires indésirables peuvent survenir à la suite de ces utilisations de CCB, tels que la lixiviation d'éléments nocifs.

Ainsi, dans le cas de leur utilisation pour le remblayage des mines, par exemple, les impacts environnementaux possibles doivent être évalués et surveillés dans le contexte d'autres variables pendant une phase d'essai et utilisés à grande échelle avant de remblayer avec ces matériaux. On manque encore d'informations bien documentées sur l'utilisation pratique des CCB et leurs impacts potentiels sur l'environnement et la santé, et des directives et réglementations efficaces sont également des facteurs limitant leur utilisation à des fins de réhabilitation des mines. Les réglementations gouvernementales de la plupart des pays considèrent les CCB comme des déchets mais pas comme des déchets dangereux. Cependant, étant donné le potentiel élevé des CCB dans un certain nombre de rôles et de fonctions liés à la réhabilitation et à la fermeture des mines, il est nécessaire de mener davantage de recherches pratiques et d'engager davantage les gouvernements. Avec l'utilisation continue du charbon pour produire de l'électricité pour les besoins énergétiques mondiaux, les sous-produits de la combustion du charbon (CCP) seront produits en plus grande quantité au cours des prochaines décennies. Environ 130 millions de tonnes de CCP sont produites chaque année par les 600 centrales électriques au charbon actuellement en activité aux États-Unis, avec des estimations de 500 millions de tonnes produites dans le monde. Il existe cinq principaux types de CCP : les cendres de fond, les scories de chaudière, les cendres volantes, les cendres de lit fluidisé et les cendres de désulfuration des gaz de combustion. Les cendres de fond ne constituent généralement pas un problème d'élimination car elles sont largement utilisées comme matériau de remplissage pour les projets de construction, comme matériau de remplissage dans les matériaux de construction (panneaux muraux et cloisons sèches) et comme solides de déglaçage pour les routes. Les scories de chaudière sont utilisées à des fins similaires à celles des cendres de fond, mais elles peuvent être utilisées comme matériau de grenaille vitreuse pour le sablage. Les cendres volantes constituent 70 % des sous-produits générés et ces cendres sont produites de plusieurs manières dans une centrale électrique en fonction du type de chaudière et du système de contrôle des émissions utilisé dans la centrale électrique. Ces cendres à texture fine peuvent être des cendres volantes sèches provenant de chaudières à charbon conventionnelles, des cendres sèches collectées dans la désulfuration des gaz de combustion ou d'autres dispositifs de collecte (dépoussiéreurs à manches ou filtres épurateurs), ou elles peuvent être collectées dans des systèmes d'épuration par voie humide produisant une boue de cendres volantes.

L'utilisation de CCB pour le remblayage des vides miniers a été considérée comme une opportunité pour l'utilisation de CCB en vrac. Le remblayage des vides miniers souterrains avec de tels matériaux a la capacité de réduire le drainage minier acide, de réduire le risque d'affaissement du terrain et d'atténuer et de surveiller la possibilité d'incendie dans la mine. Bien que l'utilisation proactive de CCB puisse éliminer ou réduire la charge environnementale restante si un stockage ou une élimination séparée de ces matériaux autrement «déchets» est nécessaire, des effets secondaires indésirables tels que la lixiviation d'éléments nocifs peuvent se produire. Ainsi, dans le cas de leur utilisation pour le remblayage des mines, par exemple, les impacts environnementaux possibles doivent être évalués et surveillés dans le contexte d'autres variables pendant une phase de test et utilisés à grande échelle avant le remblayage avec de tels matériaux. Il existe encore un manque d'informations bien documentées sur l'utilisation pratique des CCB et leurs effets potentiels sur l'environnement et la santé, et dans leur utilisation à des fins de réhabilitation de sites miniers, des directives et réglementations efficaces sont également des facteurs limitatifs. Les réglementations gouvernementales de la plupart des pays considèrent les CCB comme un déchet mais pas comme un déchet dangereux. Toutefois, compte tenu du potentiel élevé des CCB dans un certain nombre de rôles et de fonctions liés à la réhabilitation et à la fermeture des mines, il est nécessaire de mener davantage de recherches pratiques et d’engager davantage le gouvernement.