ΧΡΗΣΗ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΛΗΡΩΣΗ ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΩΝ ΕΚΣΚΑΦΩΝ: ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΓΙΑ ΤΑ ΚΑΤΑΛΟΙΠΑ ΒΩΞΙΤΗ

Transcript

1 ΧΡΗΣΗ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΛΗΡΩΣΗ ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΩΝ ΕΚΣΚΑΦΩΝ: ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΓΙΑ ΤΑ ΚΑΤΑΛΟΙΠΑ ΒΩΞΙΤΗ Ξενίδης, A. 1, Μπουφούνος,. 2 1 Εργαστήριο Μεταλλουργίας ΕΜΠ, Αθήνα, axen@metal.ntua.gr 2 Αλουµίνιον της Ελλάδος ΑΒΕΕ, Άγιος Νικόλαος, Βοιωτία Η συγκεκριµένη έρευνα στοχεύει στην αντιµετώπιση των δύο σηµαντικότερων ίσως από περιβαλλοντικής άποψης προβληµάτων της µεταλλευτικής βιοµηχανίας, δηλαδή τις ανοικτές µεταλλευτικές εκσκαφές και το µεγάλο όγκο των παραγόµενων αποβλήτων, µε την ανάπτυξη µιας ολοκληρωµένης, καινοτόµου και οικονοµοτεχνικά αποδεκτής µεθόδου αποκατάστασης και αισθητικής αναβάθµισης του τοπίου που περιλαµβάνει την επιστροφή των υλικών εξόρυξης, µετά την κατεργασία τους, στους χώρους από όπου προήλθαν. Ως µελέτη περίπτωσης επελέγη η πλήρωση εκσκαφών µε κατάλοιπα βωξίτη. Η ολοκληρωµένη προσέγγιση που ακολουθήθηκε περιλαµβάνει: α) Εργαστηριακές δοκιµές προσδιορισµού των γεωχηµικών και γεωτεχνικών ιδιοτήτων του προς πλήρωση υλικού, β) Πιλοτικές δοκιµές πεδίου για τον προσδιορισµό της γεωχηµικής συµπεριφοράς και του υδατικού ισοζυγίου στους χώρους απόθεσης, γ) Εργαστηριακές και πιλοτικές δοκιµές τροποποίησης των καταλοίπων βωξίτη έτσι ώστε να µπορούν να αποτελούν στρώµα ανάπτυξης βλάστησης, δ) Σχεδιασµό - ανάπτυξη µεθοδολογίας πλήρωσης επιφανειακού µεταλλείου µε κατάλοιπα βωξίτη και ε) Μαθηµατική προσοµοίωση-εκτίµηση του υδατικού ισοζυγίου στους χώρους πλήρωσης. Τα αποτελέσµατα της έρευνας έδειξαν ότι η προτεινόµενη µέθοδος είναι τεχνικά ασφαλής και περιβαλλοντικά αποδεκτή µε σαφή πλεονεκτήµατα για την αντιµετώπιση των περιβαλλοντικών προβληµάτων από την εκµετάλλευση βωξιτικών κοιτασµάτων. UTILIZATION OF METALLURGICAL WASTES FOR FILLING MINING OPEN PITS: AN INTEGRATED APPROACH FOR BAUXITE RESIDUES DISPOSAL Xenidis, A. 1, Boufounos, D. 2 1 Laboratory of Metallurgy, NTUA, Athens, Greece, axen@metal.ntua.gr 2 Aluminium of Greece SA, Agios Nikolaos, Viotia, Greece This research aims at addressing the two most important environmental problems of the mining industry, i.e. the abandoned mining open pits and the huge amount of wastes produced, by developing an integrated, innovative and cost-effective methodology for restoring abandoned surface mines involving refilling the extracted material after its treatment to the extraction sites. Refilling of bauxite residues in abandoned bauxite ore extraction open pits was selected as a case study. The integrated approach investigated consists of several steps including: a) Laboratory tests for the determination of geochemical and geotechnical properties of the material, b) Pilot field tests for the determination of geochemical behaviour and water balance at site prevailing conditions, c) Laboratory and field tests to ameliorate bauxite residues and develop a substrate to support vegetation, d) Design and development of a methodology for filling an abandoned mine with bauxite residues, and e) Simulation and assessment of water balance at sites and field tests under investigation. Based on the results obtained, it has been indicated that the proposed methodology is technically feasible and environmentally acceptable presenting significant advantages for addressing environmental problems associated with the exploitation of bauxite ores..

2 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στην Ελλάδα και πιο συγκεκριµένα στην περιοχή της Στερεάς Ελλάδας, όπου έχει αναπτυχθεί σηµαντική και εκτεταµένη µεταλλοφορία υπάρχουν πολλές ανοικτές εκσκαφές που προέκυψαν από την επιφανειακή εκµετάλλευση βωξιτικών κοιτασµάτων, στις οποίες έχουν επίσης αποµείνει και µεγάλες ποσότητες στείρων υλικών εκµετάλλευσης. Ορισµένες από τις εκσκαφές αυτές, κυρίως οι νεότερες, έχουν αποκατασταθεί σύµφωνα µε τις επιταγές του Κανονισµού Μεταλλευτικών και Λατοµικών Εργασιών και της υφιστάµενης µεταλλευτικής νοµοθεσίας, από τις εταιρίες εκµετάλλευσής τους. Πολλές όµως εκσκαφές παλαιότερων εκµεταλλεύσεων παραµένουν όπως έχουν εγκαταλειφθεί µετά το τέλος της εκµετάλλευσης τους ή, σε περιπτώσεις που βρίσκονται κοντά σε κατοικηµένες περιοχές, έχουν µετατραπεί σε σκουπιδότοπους. Στην συγκεκριµένη εργασία παρουσιάζεται η ολοκληρωµένη προσέγγιση που ακολουθήθηκε για την ανάπτυξη µιας καινοτόµου και οικονοµοτεχνικά αποδεκτής µεθόδου αποκατάστασης και αισθητικής αναβάθµισης του τοπίου που έχει διαταραχθεί από τις επιφανειακές εκµεταλλεύσεις µε την επιστροφή των υλικών εξόρυξης των βωξιτών, µετά την κατεργασία τους, στους χώρους από όπου προήλθαν. Με τον τρόπο αυτό και τα δύο περιβαλλοντικά προβλήµατα που προκύπτουν από την εκµετάλλευση των βωξιτών, δηλαδή οι ανοικτές επιφανειακές εκσκαφές και η απόθεση µεγάλων όγκων απορριµµάτων, θα εξαλειφθούν. Κατά την κατεργασία των βωξιτών µε τη µέθοδο Bayer σε αυτόκλειστα, διαλύονται τα περιεχόµενα οξείδια ή ένυδρα οξείδια του αλουµινίου, ενώ τα υπόλοιπα συστατικά τους παραµένουν αδιάλυτα. Τα αδιάλυτα αυτά συστατικά, µετά από έκπλυση τους, παραλαµβάνονται σε µορφή αιωρήµατος που αποτίθεται συνήθως ως έχουν σε λίµνες απόθεσης τελµάτων ή στη θάλασσα. Το αιώρηµα αυτό έχει χρώµα κόκκινο και είναι γνωστό µε τον όρο ερυθρά ιλύς. Με την αφαίρεση µεγάλου τµήµατος της περιεχόµενης στην ερυθρά ιλύ υγρασίας προκύπτει τελικά ένα σχετικά ξηρό υλικό το οποίο είναι γνωστό µε τον όρο κατάλοιπα βωξίτη. Η ποσότητα των καταλοίπων βωξίτη που παράγεται είναι σηµαντική και εξαρτάται από την ποιότητα του βωξίτη που χρησιµοποιείται. Σε γενικές γραµµές για κάθε τόνο παραγόµενης αλουµίνας παράγονται 0,5-2 τόνοι (ξηρή βάση) καταλοίπων βωξίτη. Το Αλουµίνιο της Ελλάδος είναι ο µοναδικός παραγωγός πρωτογενούς αλουµινίου στην Ελλάδα. Παράγει περίπου τόνους (ξηρό βάρος) ερυθράς ιλύος το έτος, που µε τη βοήθεια αγωγών απορρίπτονταν στη θάλασσα. Το τέλος των αγωγών αυτών βρίσκεται σε απόσταση 2800 m από την ακτή και σε βάθος 120 m από την επιφάνεια της θάλασσας. Τα κατάλοιπα βωξίτη όµως µετά την ξήρανσή τους αποτελούν ένα υλικό µε χρήσιµα συστατικά και σηµαντικές ιδιότητες. Για το λόγο αυτό έχουν γίνει πολλές προσπάθειες σε εργαστηριακή, ηµιβιοµηχανική και µερικές φορές σε βιοµηχανική κλίµακα για τη χρήση τους ως πρώτης ύλης σε άλλες βιοµηχανίες (παραγωγή τσιµέντου, παραγωγή κεραµικών υλικών κλπ), για την ανάκτηση των περιεχοµένων χρήσιµων συστατικών (όπως Fe 2 O 3, Al 2 O 3, Na 2 O, TiO 2 βανάδιο, σπάνιες γαίες κλπ.), καθώς επίσης και για την κατεργασία υγρών αποβλήτων και την χρήση τους ως πρόσθετου στα εδάφη. Στα πλαίσια αυτά εξετάστηκε και η δυνατότητα χρήσης τους ως υλικού πλήρωσης ανοικτών και εγκαταλελειµµένων εκσκαφών εκµετάλλευσης βωξίτη. Τα κατάλοιπα βωξίτη αν και είναι αλκαλικό υλικό, ο κίνδυνος από τη ξηρή απόθεση του σε επιφανειακές εκσκαφές είναι πολύ µικρός. Αυτό οφείλεται στο χαµηλό συντελεστή υδροπερατότητας του υλικού όταν συµπιεστεί υπό τις βέλτιστες συνθήκες (βέλτιστη υγρασία, µέγιστο ξηρό φαινόµενο βάρος) υπό τις οποίες η υδροπερατότητα είναι λίγο µεγαλύτερη της τιµής που έχει προδιαγραφεί στην εθνική νοµοθεσία και κοινοτική οδηγία για γεωλογικούς φραγµούς (k:10-7 cm/sec). Ως στρώµα χαµηλής διαπερατότητας και λαµβάνοντας υπόψη τη

3 χαµηλή βροχόπτωση στον Ελλαδικό χώρο, εκτιµάται ότι η κατείσδυση υδάτων από στρώµα καταλοίπων βωξίτη θα είναι πολύ µικρή. Για να αποδειχθεί αυτό, εκτελέσθηκαν πιλοτικές δοκιµές πεδίου και σχεδιάστηκε έργο αποκατάστασης ενός επιφανειακού µεταλλείου. Για την πλήρωση των ανοικτών επιφανειακών εκσκαφών θα πρέπει να προηγηθεί αποµάκρυνση της υδατικής φάσης της ερυθράς ιλύος µε χρήση φιλτρόπρεσσας και παραγωγή καταλοίπων βωξίτη τελικής υγρασίας ίσης περίπου µε τη βέλτιστη για την οποία επιτυγχάνεται η ελάχιστη διαπερατότητα. Η διαδικασία απόθεσης προβλέπεται να περιλαµβάνει τη διαδοχική ξήρανση και µεταφορά των καταλοίπων βωξίτη στο µεταλλείο και τη συµπύκνωσή τους. Μετά την ολοκλήρωση της απόθεσης των καταλοίπων βωξίτη προβλέπεται η κάλυψη τους είτε µε στείρα µεταλλείων ή µε τα ίδια τα κατάλοιπα βωξίτη κατάλληλα τροποποιηµένα ώστε να µπορούν να υποστηρίξουν φυτοκάλυψη µε φυτά που αναπτύσσονται στην ευρύτερη περιοχή της απόθεσης. Με βάση τα ανωτέρω η αλληλουχία των στρωµάτων κατά την απόθεση καταλοίπων βωξίτη που µελετήθηκε παρουσιάζεται στο Σχήµα 1. Τροπ. ΚΒ ή Στείρα Χαλίκι Κατάλοιπα Βωξίτη Μητρικό Πέτρωµα Σχήµα 1. Απόθεση και κάλυψη καταλοίπων βωξίτη Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα κύρια αποτελέσµατα των δοκιµών χαρακτηρισµού των καταλοίπων βωξίτη, των εργαστηριακών δοκιµών και δοκιµών πιλοτικής κλίµακας, του σχεδιασµού του έργου πλήρους αποκατάστασης µεταλλείου και προσοµοίωσης των έργων πιλοτικής κλίµακας και πλήρους κλίµακας µε στόχο την ανάδειξη της αποτελεσµατικότητας της προτεινόµενης µεθόδου αποκατάστασης ανοικτών εκσκαφών. 2. Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΤΑΛΟΙΠΩΝ ΒΩΞΙΤΗ Τα κύρια φυσικά/γεωτεχνικά χαρακτηριστικά των καταλοίπων βωξίτη συνοψίζονται στον Πίνακα 1. Τα κατάλοιπα βωξίτη χαρακτηρίζονται από µικρές τιµές υδροπερατότητας, που ανάλογα µε τις συνθήκες συµπίεσης (υγρασία, βαθµός συµπύκνωσης) κυµαίνεται από έως cm/sec. Η χαµηλότερη τιµή υδροπερατότητας, cm/sec, βρέθηκε για δοκίµιο καταλοίπων βωξίτη, το οποίο µε βάση την πρότυπη µέθοδο Proctor, περιείχε τη βέλτιστη υγρασία (28,38% κ.β.) και συµπιέστηκε στο µέγιστο ξηρό φαινόµενο βάρος (1,506 t/m 3 ). Η υδροπερατότητα των καταλοίπων βωξίτη υπό διαφορετικές συνθήκες συµπύκνωσης παραµένει µεγαλύτερη της τιµής k:10-7 cm/sec, που τίθεται από την Ευρωπαϊκή νοµοθεσία για τα στρώµατα στεγανοποίησης (1999/31/ΕΚ).

4 Πίνακας 1. Φυσικά/γεωτεχνικά χαρακτηριστικά των καταλοίπων βωξίτη Παράµετρος Τιµή Κοκκοµετρική σύσταση (% κ.β.) Άργιλος (<2µm) Ιλύς (2-60µm) Άµµος ( µm) Όρια Atterberg Όριο υδαρότητας είκτης πλαστικότητας 35 5 Ταξινόµηση (Unified soil classification system, ASTM D2487) ML Πρότυπη µέθοδος Proctor Βέλτιστη υγρασία (% κ.β.) Μέγιστο ξηρό φαινόµενο βάρος (t/m 3 ) 18,38 1,506 Ειδικό βάρος (t/m 3 ) 2,92 Συντελεστής υδροπερατότητας (cm/sec) 4, ΠΙΛΟΤΙΚΕΣ ΟΚΙΜΕΣ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ Υ ΑΤΟΣ Με στόχο τον προσδιορισµό της ετήσιας κατείσδυσης υδάτων µέσα από τα κατάλληλα διαστρωµένα κατάλοιπα βωξίτη υπό τις επικρατούσες περιβαλλοντικές συνθήκες στις υπό µελέτη περιοχές, εκτελέστηκαν πιλοτικές δοκιµές πεδίου στην περιοχή του επιφανειακού µεταλλείου στη θέση Προσόρεµα στη εσφίνα Φωκίδας. Οι δοκιµές αυτές πραγµατοποιήθηκαν για να ληφθούν τεχνικά και οικονοµικά στοιχεία που απαιτούνται για το σχεδιασµό του έργου αποκατάστασης µεταλλείου και για τη σχετική Μελέτη Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων. Η συνολική επιφάνεια της δοκιµής ήταν 580m 2 η οποία χωρίστηκε σε δύο περιοχές µελέτης µε χρήση γεωµεµβράνης. Λυσίµετρα εγκαταστάθηκαν κάτω από κάθε περιοχή µελέτης για τη συλλογή των υδάτων που κατεισδύουν µέσα από τα κατάλοιπα βωξίτη, τα οποία οδηγούνται µε τη βοήθεια σωλήνων σε δεξαµενές συλλογής. Με τον τρόπο αυτό παρακολουθείται ο ρυθµός κατείσδυσης υδάτων µέσω των καταλοίπων βωξίτη. Επίσης, εγκαταστάθηκαν περιφερειακοί αγωγοί και δοχεία συλλογής της επιφανειακής απορροής (Σχήµα 2). Σχήµα 2: Σχεδιασµός των πιλοτικών δοκιµών

5 Στην πρώτη περιοχή µελέτης τοποθετήθηκε και συµπυκνώθηκε κατάλληλα στρώµα καταλοίπων βωξίτη πάχους 1,6 m ενώ στη δεύτερη περιοχή µελέτης πάνω από στρώµα καταλοίπων βωξίτη 1 m τοποθετήθηκαν στείρα µεταλλείου στα οποία προστέθηκε και βιολογική λάσπη, συνολικού πάχους 0,6 m. Η πρώτη περιοχή µελέτης προσοµοιώνει τις συνθήκες απόθεσης κατά τη διάρκεια της απόθεσης, ενώ η δεύτερη µετά από την ανάπτυξη του εδαφικού φυτοκαλύµµατος. Η βάση των πιλοτικών δοκιµών έχει διαστάσεις m, το ύψος τους είναι 1,6 m και η κλίση τους 1:3 για να βελτιωθεί η σταθερότητα του υλικού και να µειωθεί η διάβρωση (Σχήµα 3). Η τελική µορφή των πιλοτικών δοκιµών πεδίου δίδεται στο Σχήµα 4. Οι πιλοτικές δοκιµές παρακολουθήθηκαν για 2 έτη. Αν και η ετήσια βροχόπτωση κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους ήταν 570 mm, µόλις 15 και 17 mm νερού κατείσδυσε και συλλέχθηκε στα δοχεία των δοκιµών 1 και 2 αντίστοιχα. Το ύψος αυτό της κατείσδυσης αντιστοιχεί µόλις στο 2,7 και 2,9 % της ετήσιας βροχόπτωσης για τις περιοχές µελέτης 1 και 2 αντίστοιχα. 1 m 1,6 m Σχήµα 3:Τοµή της περιοχής µελέτης 2(στείρα πάνω από κατάλοιπα βωξίτη) Σχήµα 4: Τελική µορφή των πιλοτικών δοκιµών πεδίου 4. ΠΙΛΟΤΙΚΕΣ ΟΚΙΜΕΣ ΦΥΤΟΚΑΛΥΨΗΣ Λόγω της πιθανής απουσίας εδαφικού υλικού στις περιοχές όπου υπάρχουν επιφανειακά µεταλλεία εκµετάλλευσης βωξίτη, εξετάσθηκαν δύο εναλλακτικές λύσεις για το σχηµατισµό εδαφικών στρωµάτων φυτοκάλυψης (α) η χρήση στείρων µεταλλείου, και (β) η χρήση των καταλοίπων βωξίτη. Και τα δύο αυτά υλικά πρέπει να τροποποιηθούν κατάλληλα προκειµένου να µπορέσουν να λειτουργήσουν ως υπόστρωµα για την ανάπτυξη βλάστησης. Για την περίπτωση των στείρων µεταλλείου από προηγούµενες µελέτες έχει αποδειχθεί ότι µε τη προσθήκη βιολογικής ιλύος προκύπτει υπόστρωµα που µπορεί να υποστηρίξει βλάστηση [1]. Επίσης, προηγούµενες εργαστηριακές µελέτες έχουν δείξει ότι η προσθήκη βιολογικής ιλύος, γύψου και δισόξινου φωσφορικού ασβεστίου [2] βελτιώνει τις ιδιότητες των καταλοίπων βωξίτη σηµαντικά και ευνοεί την ανάπτυξη βλάστησης σε αυτά. Για την εξέταση των υποστρωµάτων αυτών σε συνθήκες πεδίου πραγµατοποιήθηκαν πιλοτικές δοκιµές πεδίου σε επιφάνεια 18,3 27,7 m ή 507 m 2 που χωρίστηκε σε 24 ίσα πειραµατικά τεµάχια (κάθε πειραµατικό τεµάχιο αντιστοιχεί και σε ένα χειρισµό ή επανάληψή του). Το πάχος του φυτευτικού υποστρώµατος σε όλα τα πειραµατικά τεµάχια στα οποία έγινε εγκατάσταση της προβλεπόµενης βλάστησης ανέρχεται στα 0,6 m. Το κάθε

6 πειραµατικό τεµάχιο (test pad) έχει επιφάνεια 4,2 4,2 m = 17,64 m 2. Στο Σχήµα 5 δηλώνεται η θέση των επαναλήψεων όπως και του κάθε χειρισµού, η οποία όσον αφορά στους χειρισµούς έχει προκύψει τυχαία µε εφαρµογή κατάλληλης γεννήτριας τυχαίων αριθµών. Το αρχικό γράµµα δηλώνει τον χειρισµό που εφαρµόσθηκε στην συγκεκριµένη θέση ενώ µε τον αριθµό δηλώνεται η επανάληψη του. Επίσης, στο ίδιο σχήµα εµφανίζεται και η θέση που φυτεύτηκαν οι σπόροι από τα ποώδη φυτά (σε πλαίσιο). Σε κάθε πειραµατικό τεµάχιο φυτεύτηκαν 10 φυτά Pistacia lentiscus (συµβολίζονται µε µαύρο κύκλο), 10 Juniperus macrocarpa (τετράγωνο) και 10 και Tamarix Sp. (λευκοί κύκλοι) σε απόσταση µεταξύ τους 0,7 m. Επίσης, έκταση 3 m 2 αφιερώθηκε για την φύτευση σπόρων ποωδών φυτών. Η επιφάνεια για τα ποώδη είδη αναπτύχθηκε κατά µήκος µιας πλευράς µεταξύ συνεχόµενων πειραµατικών τεµαχίων. Σχήµα 5. Σχεδιασµός πιλοτικών δοκιµών, διάταξη φυτών σε ένα πειραµατικό τεµάχιο (test pad, Pistacia lentiscus, Tamarix Sp., Juniperus macrocarpa) και άποψη χώρου

7 Τα αποτελέσµατα των πιλοτικών δοκιµών βελτίωσης των καταλοίπων βωξίτη και βλάστησης έχουν δείξει ότι η προσθήκη γύψου σε ποσοστό 7,5 % κ.β., βιολογικής λάσπης σε ποσοστό 5-10% κ.β. και δισόξινου φωσφορικού ασβεστίου σε ποσοστό 2 % κ.β. µπορεί να οδηγήσει στην δηµιουργία υποστρώµατος κατάλληλου να αναπτύξει και να συντηρήσει βλάστηση. 5. ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΠΛΗΡΟΥΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ Σχεδιάστηκε η αποκατάσταση εγκαταλειµµένου επιφανειακού µεταλλείου βωξίτη στη θέση Κλεισούρα που βρίσκεται περίπου 4 km από το εργοστάσιο Αλουµινίου στον Άγιο Νικόλαο Βοιωτίας. Το µεταλλείο αυτό που καλύπτει µια έκταση m 2 προγραµµατίστηκε να πληρωθεί µε ξηρά κατάλοιπα βωξίτη µέχρι ύψους 28m. Ερευνήθηκε η γεωτεχνική σταθερότητα των σχηµατισµών ακόµα και στη χειρότερη περίπτωση σεισµικής φόρτισης. Εξετάσθηκαν επίσης και άλλα θέµατα και περιλήφθηκαν στη σχετική έκθεση όπως η διαδικασία κατασκευής (µεταφορά, διάθεση, συµπίεση, φάσεις της κατασκευής, κ.λπ.), οι ανάγκες εξοπλισµού παρακολούθησης, οι διαδικασίες και η συχνότητα ελέγχου κατά τη διάρκεια της κατασκευής, η περιγραφή του εξοπλισµού που απαιτήθηκε για την κατασκευή της δοκιµής επίδειξης κ.λπ. Ο αρχικός σχεδιασµός περιλάµβανε την εγκατάσταση λυσιµέτρων κάτω από τα κατάλοιπα βωξίτη για να συλλεγεί και να ελέγχεται η ποιότητα και η ποσότητα των στραγγισµάτων που µπορεί να υπάρξουν. Παρόλα αυτά, µε βάση τις µετεωρολογικές συνθήκες της περιοχής απόθεσης και τις γεωτεχνικές ιδιότητες των καταλοίπων βωξίτη (χαµηλή διαπερατότητα) θεωρείται ότι η ποσότητα αυτή θα είναι ελάχιστη. Η τελική µορφή αποκατάστασης του µεταλλείου Κλεισούρας περιλαµβάνει σχεδόν επίπεδες περιοχές (κλίση 2%, γκρίζες περιοχές στο Σχήµα 6) και περιοχές µε κλίση 1:3 (κάθετα προς οριζόντια, σκούρες γκρίζες περιοχές). B A B A 0 20m Σχήµα 6. Σχεδιασµός αποκατάστασης µεταλλείου Σχήµα 7. Τρισδιάστατη απεικόνιση της αποκατάστασης Ο σχεδιασµός περιελάµβανε επίσης τον τρόπο απόθεσης που αρχίζει από το χαµηλότερο µέρος (νότιο µέρος) της εκσκαφής. Επίσης, έγινε αξιοποίηση των υπαρχόντων οδών της εκµετάλλευσης για την µεταφορά των καταλοίπων βωξίτη. Επιπλέον, σχεδιάστηκε η εκτροπή των επιφανειακών υδάτων, προκειµένου να αποφευχθεί οποιαδήποτε πρόσβαση τους στην περιοχή απόθεσης. Τέλος, προτάθηκαν τάφροι στην περιφέρεια της περιοχής απόθεσης και στο χαµηλότερο µέρος των κλίσεων, για να συλλεχθούν και να αποµακρυνθούν τα

8 επιφανειακά ύδατα από την περιοχή απόθεσης. Μια τρισδιάστατη παράσταση της περιοχής απόθεσης στο µεταλλείο δίδεται στο Σχήµα ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ Με βάση τα πειραµατικά αποτελέσµατα των εργαστηριακών δοκιµών και δοκιµών πεδίου, υπολογίστηκε ότι το ποσοστό κατείσδυσης του νερού µέσα από το στρώµα καταλοίπων βωξίτη θα είναι ελάχιστο, περίπου 3% της ετήσιας βροχόπτωσης. Παρόλα αυτά, τα αποτελέσµατα αυτά ισχύουν µόνο για τις περιβαλλοντικές συνθήκες των πιλοτικών δοκιµών. Προκειµένου να εκτιµηθεί το ισοζύγιο νερού στις επιφανειακές εκσκαφές όπου θα τοποθετηθούν κατάλοιπα βωξίτη ως υλικό πλήρωσης χρησιµοποιήθηκαν δύο µαθηµατικά µοντέλα προσοµοίωσης: τα προγράµµατα Visual ModFlow και Visual HELP τα οποία αναπτύχθηκαν από την Waterloo Hydrogeologic, Inc Η προσοµοίωση µε το πρόγραµµα ModFlow έγινε για την περιοχή του µεταλλείου µε βάση τα χαρακτηριστικά σχεδιασµού αποκατάστασης, καθώς επίσης και για τις πιλοτικές δοκιµές, όπως αυτές εκτελέστηκαν στο µεταλλείο στη θέση Προσόρεµα. Κατ αρχήν δηµιουργήθηκε ένα σενάριο αναφοράς βασισµένο στα πιθανότερα επίπεδα παραµέτρων της δοκιµής επίδειξης. Στη συνέχεια µε βάση το σενάριο αυτό, αναπτύχθηκαν 5 επιπλέον σενάρια µε τη µεταβολή µιας µεταβλητής τη φορά. Οι παράµετροι που µελετήθηκαν ως προς την επίδρασή τους στην κατείσδυση, ήταν ο συντελεστής διαπερατότητας όλων των στρωµάτων, το ειδικό πορώδες και η υδροχωρητικότητα, η ετήσια βροχόπτωση, το ποσοστό φυτοκάλυψης, το πάχους των στρωµάτων κ.λπ. Σε όλες τις περιπτώσεις εξετάστηκαν τουλάχιστον 3 επίπεδα τιµών κάθε παραµέτρου. Τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης για την περιοχή του προς αποκατάσταση µεταλλείου έδωσαν για µεν το σενάριο αναφοράς συνολική ετήσια κατείσδυση που αντιστοιχεί στο 3,1% της ετήσιας βροχόπτωσης. Η αντίστοιχη τιµή για τα άλλα σενάρια ήταν µεταξύ 2,3 και 4,6 %. Ακόµα και στο χειρότερο σενάριο, στο οποίο όλες οι παράµετροι έλαβαν τη ταυτόχρονα τη χειρότερη από άποψη κατείσδυσης τιµή, η ετήσια κατείσδυση παρέµεινε χαµηλή (29.96mm). 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα εργασία παρουσιάστηκε µια ολοκληρωµένη προσέγγιση σχεδιασµού έργου αποκατάστασης ανοικτών επιφανειακών εκσκαφών που περιλαµβάνει ενέργειες εργαστηριακών χαρακτηρισµών, έργα πιλοτικών δοκιµών πεδίου, µελέτες προσοµοίωσης και τέλος µελέτες σχεδιασµού. Για τη συγκεκριµένη περίπτωση χρήσης καταλοίπων βωξίτη ως του βασικού υλικού πλήρωσης εγκαταλελειµµένων µεταλλείων επιβεβαιώθηκε η υπόθεση ότι η ελεγχόµενη απόθεση του υλικού οδηγεί σε περιορισµένη ποσότητα των υδάτων κατείσδυσης που αντιστοιχεί στο περίπου 3% της ετήσιας βροχόπτωσης. Επίσης, τα κατάλοιπα βωξίτη κατάλληλα τροποποιηµένα µπορούν να οδηγήσουν στη δηµιουργία στρώµατος που να µπορεί να υποστηρίξει βλάστηση. Η τροποποίηση αυτή περιλαµβάνει την προσθήκη γύψου, βιολογικής ιλύος και δυσόξινου φωσφορικού ασβεστίου. Η παρακολούθηση της εξέλιξη των φυτών στις πιλοτικές δοκιµές πεδίου επιβεβαίωσε τα ως άνω αποτελέσµατα. Εποµένως, µε βάση τα ως άνω αποτελέσµατα η προτεινόµενη µέθοδος αποκατάστασης αποδείχθηκε τεχνικά εφικτή και περιβαλλοντικά αποτελεσµατική. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ 1. Βrofas, G., P. Michopoulos and D. Alifragis (2000) Sewage sludge as an amendment for calcareous bauxite mine spoils reclamation, Journal of Environmental Quality, 29(3): Xenidis, A., A.D. Harokopou, E. Mylona and G. Brofas (2005) Modifying Alumina Red Mud to Support a Revegetation Cover, Journal of Metals, 57(2): 42-46