Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [ 31 ] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

плагиоклаза (10-15%), минералы группы слюд и гидрослюд (мусковит, флогопит, вермикулит), а также глинистые минералы каолинитовой группы (не менее 3-5%) и монгмориллони-товой группы (8-10%). Некоторые образцы содержали карбонатные минералы и органические вещества. Обменный комплекс содержит катионы: Са Mg К+, Na", Н".

Сорбционная способность песчаных пород во многом определяется количеством глинистых минералов, которые, как известно, являются хорошими природными сорбентами [40]. Механизм сорбции зависит от характера кристаллических решеток минералов. Частицы каолинита имеют жесткую кристаллическую решетку, доступ ионов, находящихся в растворе, в межпакетные пространства исключен. Назальные поверхности электронейтральны, поэтому обменные реакции протекают только по сколам кристаллической решетки. Катионная емкость составляет 3- 5 мг.-экв/100 г.

Гидрослюды также имеют жесткую кристаллическую решетку, но их базальные поверхности несут значительный отрицательный заряд, поэтому обмен катионов происходит не только по сколам, но и по всей площади базальных поверхностей. Емкость может составлять 10-40 мг.-экв/100 г, В обоих случаях обмен ионов осуществляется только на внешней поверхности частиц.

У минералов группы монтмориллонита поверхность глинистых частиц может представлять собой оборванный край кристаллической решетки и поэтому состоит из атомов с не-скомпенсированными электровалентными связями. Обмен ионов может идти не только на внешней поверхности, но и по сколам решетки, поэтому емкость достигает 150 мг.-экв/100 г.

Сорбционная емкость полевых шпатов определяется наличием обменных катионов натрия, кальция и протонов гидро-ксильных групп на поверхности. Сорбционная емкость кварца осуществляется за счет адсорбционных явлений и не превышает величины 0,5 мг.-экв/ЮО г. Сорбционная емкость многоминеральной смеси аддитивно складывается в соответствие с минеральным составом породы, определяется количественным соотношением песчаных, пылеватых и глинистых фрак ций и реализуется в составе нескольких процессов, протекаю щих параллельно.

Величина сорбционной емкости образцов песчано-глинис тых пород, характеризующих пласты-коллекторы, определя лвсь по насьпцению стронцием-90 на фоне нитрата натрия Результаты определений приведены в таблице 3.7.



Таблица 3.7

Сорбционньте свойства песчано-глннистых пород

2. 3. 4. 5. 6. 7.

Характеристика образца

Песчаник глинистый Песчаник

Песчаник слабоглинистый Песок .мелкозернистый Песок среднезернистый Песок крупнозернистый Песок отмытый

Содержание глинистой фракции, %

18-24 10-20 8-15 7-8,5 6-7 5-6 3-5

Сорбционная

емкость, мг.-экв/ТОО г

3,0-3,5 2,5-3,2 2,6-2,8 2,5-2,7 1,8-2,0 1,0-1,6 1,0-1,5

Как следует из таблицы, содержание глинистой фракции в значительной степени определяет сорбционную емкость пород.

При взаимодействии удаляемых отходов с породами пласта-коллектора происходит изменение сорбционной способности грунтов вследствие изменения состояния глинистой фракции, в частности ее диспергирования, приводящего к росту сорбционной емкости (при прочих равных условиях).

Как уже указывалось, задержка распространения нуклидов-компонентов отходов зависит не только от сорбционной емкости пород, но в весьма значительной степени от характера процессов в системе отходы -подземные воды, форм существования нуклидов, способности к осадкообразованию в отходах и в их смеси с подземными водами, свойств образующихся осадков. В связи с этим задерживающие свойства пород изучались с использованием реальных отходов или модельных растворов, в условиях, достаточно близких пластовым.

Распределение нуклидов изучалось в статических и динамических условиях. В первом случае проводились смешение со встряхиванием образцов нарушенных рыхлых пород с раствором, отстой и определение содержаний нуклидов в твердой и жидкой фазах. Во втором случае осуществлялось фильтрование раствора через нарушенные или ненарушенные образцы пород с определением содержаний нуклидов на выходе из колонки.

Предварительно проводилось насыщение пород водой, близкой по составу к подземной.



Результаты статических и динамических опытов существенно различались и соответствовали двум типам условий. В первом случае процессы протекали, как при длительном нахождении растворов в породах и малых скоростях их перемещения, когда происходит «пропитка» пород растворами. Во втором случае условия соответствовали процессам при интенсивном движении растворов в породах, например в районе нагнетательных скважин и в первые годы эксплуатации полигонов.

Проводилось также исследование десорбции нуклидов с пород растворами различного состава.

В таблице 3.8 приведены результаты определений коэффициентов межфазного распределения Кр при различном соле-содержании раствора (представленном нитратом натрия) и его кислотности для основных нуклидов-продуктов деления, входящих в состав отходов, и плутония-239, который содержится в отходах в неизвлекаемых микроконцентрациях, близких к допустимым (ДКб).

Таблица 3.8

Коэффициенты межфазиого распределения Кр (смг) нуклидов в песчано-глинистых породах в зависимости от солесодержания п рН среды

Поровый раствор

Нуклид

/.Я=2-3

/>Я=4-5

/>Я~8

/ = 1,0

1 = 1,0-0,2

/i = l,0

Стронций-90

1,5-5,5

10-35

7-10

20-30

Рутений-106

0,5-1,5

7,5-15

2-2,5

4,6-7,5

Цезий-137

1,5-3,0

10-20

8-15

20-50

Церий-144

1,0-1,5

40-100

5-10

9,5-19

Плутоний-239

1,2-1,6

50-120

5-12

15-35

Примечание: ионная сила, определяемая солесодержанием

Кр графы 4 получены для условий гидролиза макрокомпонентов.

Как следует из таблицы, задерживающие свойства песчано-глинистых пород характеризуются общей тенденцией возрастания с увеличением рН и уменьщением солесодержания.

В таблице 3.9 приведены значения коэффициентов межфазного распределения и накопления нуклидов для нетехнологических малосолесодержащих и слабощелочных отходов, весьма близких по составу пластовым водам, соответствующие им факторы задержки и десорбция нуклидов водой для песчано-глинистьгх пород, содержащих пресные воды.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [ 31 ] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84