Μηχανισµοί ιόγκωσης και Επεξεργασίας Υπολειµµάτων του Αποβλήτου Χρωµίτη (Chromite Ore Processing Residue, COPR)

Transcript

1 Μηχανισµοί ιόγκωσης και Επεξεργασίας Υπολειµµάτων του Αποβλήτου Χρωµίτη (Chromite Ore Processing Residue, COPR) Current Knowledge on Heaving Mechanisms of Chromite Ore Processing Residue ΕΡΜΑΤΑΣ,. ΧΡΥΣΟΧΟΟΥ, Μ. MOON, D. H. Γεν. ιευθυντής Ι.Α.Α.ΜΑ.Θ. Α.Α.Ε., Φο. ι.σ.α. Περιφέρειας Α.Μ.Θ. Επ. Καθηγητής, Πανεπιστήµιο του Connecticut Research Assistant Professor, CES, Stevens Institute of Technology ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Το υπόλειµµα επεξεργασίας µεταλλεύµατος χρωµίτη (COPR) έχει συσχετιστεί µε φαινόµενα διόγκωσης. Για την κατανόηση των µηχανισµών διόγκωσης αυτού επιχορηγήθηκε µία εκτεταµένη έρευνα και µε βάση τα αποτελέσµατα αυτής, η εργασία παρουσιάζει την τρέχουσα γνώση σε σχέση µε τους µηχανισµούς διόγκωσης. Ο σχηµατισµός ετρινγκίτη προβάλλει ως µηχανισµός διαστολής σε τσιµέντα και σε εδάφη επεξεργασµένα µε άσβεστο αλλά αν και η έρευνα απεκάλυψε σηµαντική, τοπική παρουσία ετρινγκίτη δεν ήταν δυνατός ο συσχετισµός µε τα παρατηρούµενα στοιχεία διόγκωσης. Η ενυδάτωση του µπραουνµιλερίτη (brownmillerite) προς υδρογρανάτες (hydrogarnets) παραµένει ο πιο πιθανός µηχανισµός. ABSTRACT : Chromite Ore Processing Residue (COPR) has been associated with heaving phenomena. To understand the COPR heave mechanism an extensive research was sponsored. Based on the results, this paper presents the current knowledge on COPR heave mechanisms. Ettringite formation had previously been reported as an expansion mechanism in cements and lime-treated soils but while site investigation revealed significant, localized presence of ettringite, it could not be correlated to the observed heave features. The conditions for rapid brownmillerite hydration and its associated potential for heave manifestation remain open to further investigation. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η περιοχή µελέτης 7 (SA-7) είναι µία τοποθεσία 34 εκταρίων που βρίσκεται στη Κοµητεία Hudson στο NJ, µεταξύ της διαδροµής 440 και τον ποταµό Hackensack. Στη συγκεκριµένη περιοχή είχαν εναποτεθεί περίπου 1,5 εκατοµµύριο τόνοι υπολείµµατος επεξεργασίας µεταλλεύµατος χρωµίτη (COPR, Chromite Ore Processing Residue), κατά την περίοδο (Dermatas et al. 2005). Μετά την υδραυλική εναπόθεση, το COPR απλώθηκε µηχανικώς σε ολόκληρη την περιοχή και καλύφθηκε µε χώµα, ώστε να αξιοποιηθεί εµπορικά η περιοχή. Η µεγαλύτερη κτιριακή υποδοµή της περιοχής έπρεπε να καταστραφεί, λόγω της προαναφερόµενης έντονης διόγκωσης. Παρόµοια φαινόµενα διόγκωσης παρατηρήθηκαν επίσης σε κάποια άλλη τοποθεσία, γνωστή ως Dundalk Marine Terminal (DMT). Στο παρελθόν, οι έρευνες για το COPR εστίαζαν κυρίως στις ποσότητες του χρωµίου Cr(VI) στα στραγγίσµατά του και την απαιτούµενη απορρύπανση (Meegoda et al. 2000, Graham et al. 2006, Farmer et al. 2006, Cao και Zhang 2006, Hillier et al. 2007) ενώ δεν ασχολούνταν µε τη διόγκωση που προκαλείται. Συνεπώς, πριν από την έναρξη των ερευνών στις δύο περιοχές, SA-7 και DMT, οι οποίες ξεκίνησαν τον Ιούλιο του 2003, υπήρχαν ελάχιστα δεδοµένα και πληροφορίες σχετικά µε τις ιδιότητες του COPR και καθόλου δεδοµένα, όσον αφορά στη διόγκωση λόγω του COPR. Η έρευνα συµπεριλάµβανε µία διεξοδική βιβλιογραφική επισκόπηση, το χαρακτηρισµό της περιοχής αλλά και εργαστηριακά 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 1

2 πειράµατα. Με βάση τα αποτελέσµατα της συγκεκριµένης έρευνας, στην παρούσα εργασία καταγράφονται οι πιο πρόσφατες γνώσεις σχετικά µε τους µηχανισµούς διόγκωσης του COPR. 2. ΠΕ ΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Μία εκτεταµένη υπόγεια έρευνα διεξήχθη στην περιοχή SA-7 από το 2003 και συνεχίστηκε µέχρι το Συνολικά 92 διασκορπισµένα δείγµατα ελήφθησαν από διάφορα βάθη σε 38 ερευνητικά φρέατα του εδάφους, ενώ 25 ακόµα δείγµατα λήφθηκαν από πειραµατικούς σωλήνες. Ένα µεγάλο κοµµάτι δείγµατος προέρχεται από την εκσκαφή τάφρου που ανοίχθηκε τον Ιανουάριο του Τρεις τάφροι ανασκάφτηκαν στον τοµέα 1800 της περιοχής DMT το 2004 και συνολικά 63 δείγµατα λήφθηκαν από διάφορες θέσεις των 3 τάφρων. Το πειραµατικό πρόγραµµα, στις δύο υπό µελέτη περιοχές, περιλάµβανε τόσο το φυσικό όσο και το χηµικό χαρακτηρισµό. Η ανάλυση του COPR έδειξε ότι η µακροσκοπική διόγκωση προκλήθηκε από τις µικρής έντασης µεταβολές της ορυκτολογίας (Dermatas et al. 2005a, Chrysochoou et al. 2005, Dermatas et al. 2006). Η ανάλυση του χρωµίτη βασίζονταν κυρίως σε ορυκτολογικές έρευνες που έλαβαν χώρα µέσω µετρήσεων µε ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ (µέθοδος XRPD) ακολουθούµενη από ποιοτικές και ποσοτικές αναλύσεις. ιάφορες άλλες µέθοδοι (Ηλεκτρονική µικροσκόπηση, SEM/EDX) χρησιµοποιήθηκαν για να επιβεβαιώσουν τα συγκεκριµένα ορυκτολογικά χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες που προέκυψαν µε βάση τη µέθοδο XRPD και τον ποιοτικό/ποσοτικό χαρακτηρισµό (Chrysochoou 2006, Chrysochoou and Dermatas 2007). Οι παραπάνω αναλύσεις, µαζί µε µια στενή µατιά στο ιστορικό της περιοχής και σε συνδυασµό µε µία στοχοθετηµένη ανασκόπηση της βιβλιογραφίας οδηγούν στον προσδιορισµό διάφορων πιθανών µηχανισµών ανύψωσης, δηλαδή στην καταγραφή των πιθανών ορυκτολογικών µετασχηµατισµών που οδηγούν στη διαστολή όγκου και µπορεί να προκαλέσουν τη διόγκωση. Προκειµένου να προσδιοριστούν οι διάφοροι αυτοί µηχανισµοί διόγκωσης έλαβαν χώρα εργαστηριακά πειράµατα και τεστ µε αραιή τσιµεντολάσπη (Moon et al. 2006a, Moon et al. 2006b). Τα συγκεκριµένα εργαστηριακά πειράµατα ερευνούσαν την αντίδραση µικρών ποσοτήτων χρωµίτη µε το νερό και διάφορες χηµικές ουσίες, ώστε να διερευνηθούν οι ορυκτολογικοί µετασχηµατισµοί µε τη µέθοδο XRPD και σε επιλεγµένα χρονικά διαστήµατα, ενώ τα τεστ µε την τσιµεντολάσπη χρησιµοποιήθηκαν ως ένα ποσοτικό µέτρο για την παρακολούθηση της προκαλούµενης διόγκωσης κατά την αντίδραση του χρωµίτη µε το νερό και τις διάφορες χηµικές ουσίες. 3. ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΙΟΓΚΩΣΗΣ ΧΡΩΜΙΤΗ Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται το περίγραµµα της στρωµατογραφίας του χρωµίτη στις 2 υπό µελέτη περιοχές. Πρέπει να αναφερθεί πως η συγκεκριµένη απεικόνιση της στρωµατογραφίας των εδαφών είναι απλοποιηµένη αλλά αντιπροσωπευτική, καθώς η στρωµατογραφία του χρωµίτη δεν είναι οµοιόµορφη κατά µήκος των περιοχών. Εν συντοµία, οι ιδιότητες των δύο τύπων χρωµίτη που εντοπίστηκαν και σχετίζονται µε τη διόγκωση είναι: α) GB: γκριζοµαύρο κοκκώδες COPR που µοιάζει µε αµµώδες χώµα. Αυτός ο τύπος COPR βρέθηκε στο ανώτερο επίπεδο (δηλώνεται ως ζώνη Β στο Σχήµα 1) στην περιοχή SA7. H ζώνη Β διαιρέθηκε σε δύο ζώνες, τη B1 πάνω και τη B2 κάτω από τη στάθµη των υπόγειων νερών. ιακριτές περιοχές του τύπου GB, πάχους 0,5m, βρέθηκαν και στις τρεις τάφρους της περιοχής DMT, ενώ του τύπου GB2 βρέθηκαν κάτω από το επίπεδο HB2 στην περιοχή DMT. β) HB: πορτοκαλί προς καφέ, λεπτό συµπαγές υλικό. Αυτός ο τύπος COPR εντοπίστηκε σε µεµονωµένες θέσεις, όπως στη λεπτή στρώση εδάφους της περιοχής σε SA7 αλλά και σε ξεχωριστά οριζόντια επίπεδα της περιοχής DMT. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι µεταγενέστερες εργασίες, σε συνέχεια της παρούσας, αποκάλυψαν την ύπαρξη σηµαντικών ποσοτήτων HB. Οι κύριοι φυσικοχηµικοί µετασχηµατισµοί που λαµβάνουν χώρα στο χρωµίτη είναι αυτές της ενυδάτωσης και της ενανθράκωσης. Μια λίστα µε τις κρυσταλλικές φάσεις του COPR και των 2 περιοχών παρουσιάζονται επίσης στον πίνακα 1. Οι µεταβολές του όγκου προκαλούµενες κατά την εξόρυξη, µπορούν να περιγραφούν από την ανάλογη µεταβολή της πυκνότητας, όπως αυτή φαίνεται στο σχήµα 1. Επίσης, οι κινητικές ιδιότητες σχηµατισµού των ορυκτών επηρεάζουν τον ρυθµό αύξησης του όγκου και συνεπώς και το ποσοστό των διογκωτικών φαινοµένων. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 2

3 SA7 Επιφάνεια εδάφους Α ζώνη COPR και έδαφος Β ζώνη κοκκώδες γκρί-µαύρο COPR B1-ακόρεστη Β2-κορεσµένη 1m 2m 3m DMT Χαλίκια, άµµος και άργιλος Στρώµα HB σκληρό ελαφρύ καφέ COPR Στρώµα GB κοκκώδες γκρί-µαύρο COPR Στρώµα ΗΒ2 σκληρό κόκκινο καφέ COPR Στρώµα GB2 Υποκείµενο γηγενές έδαφος Ζώνη C λεπτόκοκκο αργιλώδες COPR Ζώνη D 6m Σχήµα 1. Γενική άποψη των ζωνών COPR στις περιοχές SA7 και DMT Figure 1. General outline of COPR zones at SA7 and DMT Πίνακας 1. Κρυσταλλικές φάσεις που αναγνωρίστηκαν στα περισσότερα δείγµατα Table 1. Common crystalline phases identified in most COPR samples Λαµβάνοντας υπόψη το σχετικά χαµηλό ποσοστό του είδους φυσικής Μαγνησίας στο χρωµίτη (Πίνακας 1), και σύµφωνα µε τη βιβλιογραφία, αυτό παρατηρείται σε περιπτώσεις χαµηλού ρυθµού ενυδάτωσης και λόγω της διαφοράς στα πορώδη µεταξύ του τσιµέντου και του χρωµίτη (Moon et al, 2006a, Moon et al. 2006b). Με βάση την πυκνότητα, που παρουσιάζεται στον Πίνακα 1, ο σχηµατισµός των τύπων CAC (ένυδρα οξείδια ασβεστίου αλουµινίου και χρωµίου (Calciumaluminum-chromium-oxide-hydrates (CACs (Ca 4 Al 2 O 6 (CrO 4 ) nh 2 O) είναι τα κύρια προϊόντα που προκύπτουν από τον µπραουνµιλερίτη) και hydrotalcite είναι πιθανό να συνοδεύεται από σηµαντική αύξηση του όγκου, ωστόσο η ιδιαίτερη µορφολογία των τύπων αυτών δεν ευνοεί γενικά την αύξηση όγκου, σε συστήµατα υψηλού πορώδους. Οι αντιδράσεις ενανθράκωσης, από την άλλη, οδηγούν σε αύξηση της µάζας εξαιτίας της πρόσληψης CO 2, αλλά η πυκνότητα του ασβεστίτη είναι υψηλότερη σε σύγκριση µε το portlandite και τα περισσότερα προϊόντα ενυδάτωσης που προκαλούν ενδεχοµένως µια µείωση του όγκου. Με βάση την βιβλιογραφία, την επιστήµη της ορυκτολογίας αλλά και εκτιµήσεις από εργαστηριακές δοκιµές, µόνο δύο από τους υπό εξέταση µηχανισµούς διόγκωσης φαίνεται να είναι βιώσιµοι: (α) Η ενυδάτωση του Brownmillerite και (β) Ο σχηµατισµός του τύπου ετρινγκίτη. Το είδος Brownmillerite συναντάται κυρίως σε τσιµέντα και τσιµέντα είδους Portland µεγάλης αντοχής σε θειούχες ενώσεις. Αν και η συµπεριφορά της ενυδάτωσής του έχει µελετηθεί καλά, δεν υπάρχει αναφορά για την αυξητική συµπεριφορά των πλούσιων σε φερρίτη τσιµέντων. Η απουσία φαινοµένων διόγκωσης σε πλούσια σε φερρίτη τσιµέντα µπορεί να αποδοθεί στον εξαιρετικά χαµηλό συντελεστή ενυδάτωσης του brownmillerite (Chrysochoou, 2006). Είναι ενδιαφέρον, όπως 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 3

4 φαίνεται στον Πίνακα 1, πως η ποιοτική σύσταση των GB και HB είναι αρκετά παρόµοια, αλλά ποσοτικά είναι στα αντίθετα άκρα. Το είδος GB στην περιοχή DMT φαίνεται ανεπηρέαστο από τον χρωµίτη ενώ το HB2 στην περιοχή DMT µοιάζει µε σχεδόν πλήρως ενυδατωµένο, µε το GB της περιοχής SA7 να βρίσκεται κάπου στη µέση της αντίδρασης COPR και το HB της περιοχής DMT να είναι µια ανθρακωµένη εκδοχή του HB2. Επιπλέον, το γεγονός ότι εντοπίστηκαν HB ενσωµατωµένα µε GB, κυρίως στην περιοχή DMT αλλά και στην SA7 (Manzur et al. 2001), δηλώνουν εµφανώς ότι λαµβάνει χώρα µετασχηµατισµός του GB σε HB. Όπως ήδη αναφέρθηκε, µε βάση τις πυκνότητες του Πίνακα 1, ο µετασχηµατισµός του GB σε HB (brownmillerite σε hydrogarnet) µπορεί να είναι ένας ισχυρός µηχανισµός διόγκωσης, υπό την προϋπόθεση ότι ο ρυθµός του µετασχηµατισµού κατά κάποιον τρόπο αυξήθηκε δραµατικά σε σχέση µε το υφιστάµενο εξαιρετικά αργό βαθµό ενυδάτωσης του brownmillerite. Το ερώτηµα που τίθεται είναι για ποιο λόγο αυξάνεται ξαφνικά απότοµα ο ρυθµός του brownmillerite, τόσο ώστε να παρουσιάζεται γρήγορος σχηµατισµός HB αλλά και η σχετική διόγκωση. Η ύπαρξη σουλφιδίων ή ο καθυστερηµένος σχηµατισµός Εττριγκίτη (DEF) θεωρείται ένας από τους σηµαντικότερους µηχανισµούς διάβρωσης του τσιµέντου (Taylor et al., 2001). Ο εττριγκίτης έχει επίσης αναφερθεί στη βιβλιογραφία ως αιτία διόγκωσης σε σταθεροποιηµένη άργιλο (Mitchell 1984, Dermatas 1995). Οι ορυκτολογικές αναλύσεις των δειγµάτων της περιοχής SA-7 έδειξαν ότι η παρουσία εττριγκίτη ήταν σηµαντική, καθώς βρέθηκε στα 78 από τα 120 δείγµατα (65%), µε συγκεντρώσεις που κυµαίνονται από 1% έως 33% (Dermatas et al. 2005a, Chrysochoou 2006). Παρά αυτές τις διαπιστώσεις, καθώς και τις δοκιµές εργαστηρίου (Moon et al. 2006α) που έδειξαν ότι ο σχηµατισµός εττριγκίτη αποτελεί µηχανισµό διόγκωσης, στα δείγµατα της περιοχής SA-7 δεν µπόρεσε να αποδειχθεί ότι η παρουσία εττριγκίτη σχετίζεται µε τη διόγκωση. Αντίθετα, η παρουσία εττριγκίτη σχετίζεται άµεσα µε τη διόγκωση στα δείγµατα της περιοχής DMT (Chrysochoou 2006 και Dermatas et al. 2005a), χωρίς όµως αυτό να αναιρεί την συµβολή του µηχανισµού µετατροπής GB σε HB στη διόγκωση. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια πειραµατικών δοκιµών πεδίου µε χρήση θειούχων, ο σχηµατισµός εττριγκίτη ήταν σαφώς η κυριότερη αιτία της δραµατικής παρατηρούµενης διόγκωσης (Dermatas et al. 2006). Το γεγονός ότι ο σχηµατισµός εττριγκίτη δεν επηρεάζει τη διόγκωση στην περιοχή SA-7, καθώς και το γεγονός ότι κατά τη διάρκεια νεότερων ερευνών στη συγκεκριµένη περιοχή αποκαλύφθηκε πως υπάρχει ένα µεγάλο στρώµα χρωµίτη τύπου HB, το οποίο συνδέεται µε τη διόγκωση, καταλήγουν στο συµπέρασµα ότι ο µηχανισµός µετατροπής του GB σε HB παίζει σηµαντικό ρόλο στη διόγκωση. Ωστόσο, κανείς δεν µπορεί εύκολα να ξέρει ποιες είναι οι κατάλληλες και ευνοϊκές συνθήκες, σχετικά µε την παρατηρούµενη διόγκωση τόσο στην περιοχή SA7 όσο και στην DMT. Σε κάθε περίπτωση η έλλειψη τεκµηριωµένων ιστορικών δεδοµένων δε µας επιτρέπει να καταλήξουµε σε κάποιο συµπέρασµα µε βεβαιότητα. Ο τεκµηριωµένος µετασχηµατισµός GB σε HB είναι εξαιρετικά αργός σε θερµοκρασία περιβάλλοντος, όπως αποδεικνύεται τόσο από την ανάλυση της ορυκτολογίας του υλικού GB COPR της περιοχής DMT, όσο και από την αντίστοιχη των δειγµάτων COPR της περιοχής SA7, αλλά και µε βάση τις εργαστηριακές δοκιµές (Moon et al. 2006a, Moon 2006b). Έτσι, θεωρήθηκε ότι η µόνη αιτία για την επιτάχυνση των αντιδράσεων ενυδάτωσης, στο υλικό HB θα µπορούσε να είναι η έκθεση του σε περιβάλλον µε τοπικά υψηλή θερµοκρασία (Chrysochoou et al. 2005). Για να εξεταστεί ο µετασχηµατισµός GB σε HB, διεξήχθησαν εργαστηριακά πειράµατα (Moon et al. 2006β) και µετρήσεις σε περιβάλλοντα µε υψηλή θερµοκρασία (Sanchez, 2006). Σύµφωνα µε τα παραπάνω πειράµατα, µε τη χρήση συνθετικού brownmillerite, η µετατροπή τους σε υδρογρανάτες λαµβάνει χώρα πολύ γρήγορα (σε λιγότερο από 1 ώρα) και ολοκληρώνεται εντός 7 ηµερών, (Moon et al., 2006b). Ο σχηµατισµός CaC, όπως παρατηρήθηκε µε τη µέθοδο XRPD σε µία ώρα αντίδρασης, ευνοείται θερµοδυναµικά κατόπιν εισροής COPR. Ο µετασχηµατισµός του GB σε HB φαίνεται να είναι κινητικά παρεµποδισµένος. Προκειµένου να ξεπεραστεί αυτή η κινητική παρεµπόδιση σε θερµοκρασίες περιβάλλοντος, θεωρήθηκε απαιτούµενη η άλεση του χρωµίτη ώστε να επιτευχθεί µια πολύ πιο οµαλή διαβάθµιση στη δοµή του. Κατά τη διάρκεια δοκιµών σε υψηλές θερµοκρασίες (200 ο C), παρατηρήθηκε διάλυση του brownmillerite σε όλα τα δείγµατα του 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 4

5 είδους GB µετά από 24 ώρες, αλλά και πλήρης διάλυση µετάλλων στα περισσότερα από τα δείγµατα, µετά από 14 ηµέρες (Sanchez, 2006). Το γεγονός αυτό επιβεβαίωσε τη βιωσιµότητα της υδροθερµικής υπόθεσης (Chrysochoou et al. 2005). Επιβεβαιώθηκε επίσης κατά τη διάρκεια µία πιλοτικής µελέτη πεδίου, όπου παρατηρήθηκε διάλυση του brownmillerite έως και 80% σε ένα περιβάλλον µε τεχνικά προκαλούµενη υψηλή θερµοκρασία (Dermatas et al. 2006). Συµπερασµατικά, τόσο εργαστηριακά πειράµατα, όσο και µελέτες πεδίου παραπέµπουν µε σαφήνεια στο ότι η υψηλή θερµοκρασία συµβάλλει θετικά ώστε να ξεπεραστεί η φαινοµενική κινητική παρεµποδίσει της ενυδάτωσης του GB. Ωστόσο, απαιτείται στο µέλλον περισσότερη σχετική έρευνα, προκειµένου να αποµονωθεί ο µηχανισµός της κινητικής παρεµποδίσεως της ενυδάτωσης GB, αλλά και προκειµένου να αναγνωριστούν οι συνθήκες κάτω από τις οποίες αντιµετωπίζεται η παρεµπόδιση αυτή. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΣΥΖΗΤΗΣΗ Συµπερασµατικά, οι πρόσφατες έρευνες καταλήγουν στο ότι ένας εξακριβωµένος µηχανισµός πρόκλησης διόγκωσης είναι η παρουσία εττριγκίτη. Ένας άλλος µηχανισµός που πιθανόν να σχετίζεται µε τη διόγκωση του χρωµίτη φαίνεται πως πιθανώς να συνδέεται µε το µετασχηµατισµό GB σε HB, έστω και αν οι υποκείµενοι µηχανισµοί παραµένουν δυσνόητοι. Η πλήρης ενυδάτωση του brownmillerite πρέπει να λάβει χώρα σχετικά γρήγορα ώστε να προκύψει αύξηση του όγκου, διαφορετικά η αργή αύξηση όγκου µπορεί εύκολα να αντισταθµιστεί λόγω της υψηλής αναλογίας του χρωµίτη τύπου GB. Σχετικά µε την παρατηρούµενη διόγκωση δε φαίνεται να υπάρχει κάποια δεδοµένη απόδειξη ότι ο µετασχηµατισµός του GB σε HB είναι µια συνεχής αντίδραση του χρωµίτη. Τα τµήµατα HB της περιοχής DMT φαίνεται πως έχουν σχηµατιστεί πριν από πολύ καιρό (µπορεί όµως να εξακολουθούν να σχηµατίζονται και να διαµορφώνονται µέχρι και σήµερα, αλλά δεν υπάρχουν αποδείξεις περί αυτού) και η ενυδάτωση του brownmillerite δεν ήταν εφικτό να αναπτυχθεί εργαστηριακά, εκτός εάν τεχνητά είχε αυξηθεί σηµαντικά η θερµοκρασία ή εάν είχε µειωθεί σηµαντικά η κοκκοµετρία του χρωµίτη. Οµοίως, στα εξωτερικά πειράµατα πεδίου, η ενυδάτωση του brownmillerite έλαβε χώρα µέσα σε ένα µήνα και κάτω από τεχνητά ελεγχόµενες συνθήκες περιβάλλοντος. Συνεπάγεται ότι οι ακριβείς συνθήκες κάτω από τις οποίες µπορεί να επιταχυνθεί ο µετασχηµατισµός GB σε HB θα πρέπει να διερευνηθούν περαιτέρω καθώς αυτό ίσως µπορεί να σχετίζεται και να εξηγήσει καλύτερα τη συνεχιζόµενη διόγκωση που παρατηρήθηκε στην περιοχή DMT. Από την άλλη πλευρά, ο σχηµατισµός εττριγκίτη αποτέλεσε εµφανώς την κύρια αιτία διόγκωσης, κατά τη διάρκεια της πιλοτικής εφαρµογής COPR µε θειούχες ενώσεις. Η παρουσία εττριγκίτη συνέβαλε επίσης αποτελεσµατικά στη διόγκωση που παρατηρήθηκε στις περιοχές DMT, όπου η συµβολή της µετατροπής GB σε HB αµφισβητείται και εξακολουθεί να παραµένει ασαφής. Πρέπει να αναφερθεί πως ο σχηµατισµός εττριγκίτη είναι σαφώς θερµοδυναµικά ευνοούµενος, παρουσία θειούχων, και ιδιαίτερα για το είδος HB οπότε θα πρέπει να λαµβάνεται υπόψη κατά τη διάρκεια εφαρµογών διεργασίας χρωµίτη (Dermatas et al., 2006). 5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙA Cao, J. and Zhang, W-X. (2006). Stabilization of COPR with nanoscale iron particles. Journal of Hazardous Materials, B132: Chrysochoou, M., Moon, D. H., Dermatas, D., Wazne, M., Christodoulatos, C., Meng, X., Kaouris, M., Morris, J., French, C. and Sass, B. (2005), Mineralogical Analysis of Chromite Ore Processing Residue (COPR) by X-Ray Powder Diffraction (XRPD), Proc. of the 8th Battelle In-situ and On-site Bioremediation International Symposium, Baltimore, Maryland, June 6-9, Chrysochoou, M. (2006), Investigation of the Environmental and Geotechnical Implications Associated with Deposition of COPR, Ph.D. Thesis, Stevens Institute of Technology, May Chrysochoou, M. and Dermatas, D. (2007). Application of the Rietveld Method to Assess Chromium (VI) Speciation in Chromite Ore Processing Residue, Journal of Hazardous Materials, Elsevier, Vol. 141, No. 2, pp , March 15, Dermatas, D. (1995). Ettringite-induced heaving in soils: State-of-the-art, Appl. Mech. Rev., 38(10), Dermatas, D., Chrysochoou, M., Moon, D. H., Pardali, S., Christodoulatos, C., Lazarte, C. A., Pendleton, C. H., Bonaparte, R., Briggs, 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 5

6 R., Myers, M., French, C., Morris, J. and Kaouris, M. (2005a), Mineralogical Characterization of Chromite Ore Processing Residue (COPR) at Dundalk Marine Terminal Area 1800, Proc. of the 8th Battelle In-situ and On-site Bioremediation International Symposium, Baltimore, Maryland, June 6-9, Dermatas, D., Bonaparte, R., Chrysochoou, M. and Moon, D.H. (2005b). Chromite Ore Processing Residue (COPR): Hazardous contaminated soil or solid waste?, Journal of ASTM International, Vol. 2, No.10, November/December Dermatas, D., Chrysochoou, M., Moon, D.H., Grubb, D.G., Wazne, M. and Christodoulatos, C. (2006), Ettringite- Induced Heave in Chromite Ore Processing Residue (COPR) upon Ferrous Sulfate Treatment, Environ. Sci. Technol., 40, Issue 18, Farmer, J.G., Paterson, E., Bewley, R.J.F., Geelhoed, J.S., Hillier, S., Meeussen, J.C.L., Lumsdon, D.G., Thomas, R.P. and Graham, M.C. (2006). The implications of integrated assessment and modelling studies for the future remediation of chromite ore processing residue disposal sites, The Science of the Total Environment, 360, Graham, M.C., Farmer, J.G., Anderson, P., Paterson, E., Hillier, S., Lumsdon, D.G. and Bewley R.J.F. (2006). Calcium polysulfide remediation of hexavalent chromium contamination from chromite ore processing residue, The Science of the Total Environment, 364(1-3), Hewlett, P.C., (Ed.) (1998). Lea s chemistry of cement and concrete, Elsevier Butterworth Heinemann, Oxford, UK. Hillier, S., Lumsdon, D. G., Brydson, R. and Paterson, E. (2007), Hydrogarnet: A Host Phase for Cr(VI) in Chromite Ore Processing Residue (COPR) and Other High ph Wastes, Environ. Sci. Technol., 41, Manzur, L.C.G., Thomas, R.P., Geelhoed, J.S., Farmer, J.G. and Campbell, C.D. (2001). Variability in chemical properties of a COPR disposal site and assessment of potential toxicity using a biosensor, Environmental Geochemistry and Health, 23, Meegoda, J.N., Partymiller, K., Tichards, M.K., Kamopornvijit, W., Librizzi W., Tate, T., Noval, B.A., Mueller, R.T. and Santora, S., (2000). Remediation of chromiumcontaminated soils: pilot-scale investigation, Practice Periodical of Hazardous, Toxic and Radioactive Waste Management, 4(1), Mitchell, J.K. (1984). Practical problems from surprising soil behavior, J. Of Geotech. Eng., 112(3), Moon, D. H., Dermatas, D., Chrysochoou, M. and Shen, G. (2006a). An Investigation of the Heaving Mechanism Related to Chromite Ore Processing Residue, Journal of ASTM International, ASTM, Vol. 3, No. 6. Moon, D.H., Dermatas, D., Chrysochoou, M. and Grubb, D.G. (2006b). An Investigation of the Phase Transformation of Brownmillerite in Chromite Ore Processing Residue, Proc. of the International Conference: Protection and Restoration of the Environment VIII, Chania, Greece, July Raghu, D. and Hsieh, H.-N. (1989). Performance of some structures constructed on chromium ore fills, J. Perform. Construct. Facil., 3(2), Sanchez A. M. (2006), Brownmillerite Hydration in COPR at Elevated Temperatures, MS Thesis, Stevens Institute of Technology, Hoboken, NJ, May. Taylor, H.F.W.; Famy, C. and Scrivener, K.L. (2001), Review Delayed Ettringite Formation, Cement and Concrete Research, 31, ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 6