PROCEDIMIENTO PARA LA CUSTODIA SEGURA A LARGO PLAZO DE CAVERNAS LLENAS DE DISOLUCIONES MEDIANTE SUBESTRATIFICACION CON RESIDUOS INDUSTRIALES Y UNA UTILIZACION ADICIONAL DEL INVENTARIO DE DISOLUCIONES DESPLAZADAS EN PROCESOS INDUSTRIALES.

Procedimiento para llenar geomecánicamente de forma segura a largo plazo cavernas llenas de disolución con suspensiones de materiales consistentes basadas en residuos según la especificación de formulación con aprovechamiento simultáneo de la disolución en exceso desplazada en procesos industriales,

caracterizado porque antes de introducir la suspensión de materiales consistentes se introduce una barrera de fluido constituida por una disolución pesada acuosa altamente concentrada que es una disolución saturada en comparación con la evaporita de la caverna con la que de manera controlada se subestratifica el contenido de la disolución de la caverna y sólo entonces se realiza la incorporación de relleno de materiales consistentes en el procedimiento húmedo sobre húmedo

Procedimiento para la custodia segura a largo plazo de cavernas llenas de disoluciones mediante subestratificación con residuos industriales y una utilización adicional del inventario de disoluciones desplazadas en procesos industriales.

La presente invención se refiere a un procedimiento que hace posible custodiar cavernas llenas de disoluciones tanto de forma segura a largo plazo mediante subestratificación del contenido de la caverna con suspensiones basadas en residuos industriales en el procedimiento de materiales consistentes, como también evitar una migración de los constituyentes químicamente tóxicos movilizables contenidos en los residuos al cuerpo de disolución que se encuentra encima y así poder procesar posteriormente industrialmente la disolución desplazada sin tener que desecharla. El procedimiento puede aplicarse tanto para cavernas con disolución de sal gema como también para disoluciones de caverna predominantemente de MgCl₂.

Las cavernas están sometidas correspondientemente a su capa de profundidad y a la presión de roca viva a una convergencia. La convergencia conduce a que el inventario de disoluciones migre al terreno de recubrimiento y a que la disolución pueda alcanzar el acuífero subterráneo a un espesor demasiado pequeño del terreno de recubrimiento salino y por tanto se produzca la entrada a la biosfera. Esto también valdría para un relleno lodoso de residuos que contuviera fluidos móviles con potencial químicamente tóxico y por tanto también conduciría a un perjuicio de la biosfera. Según la doctrina (D.-A. Becker: Entwicklung und Anwendung eines Nahbereichsmodells zur Analyse der Langzeitsicherheit von Salzkavernen mit chemisch-toxischen Abfällen; GRS mbH y GFS GmbH; GRS 128,08/1991, FKZ: 02C0163 y 02C04551), la seguridad a largo plazo de cavernas sólo puede conseguirse mediante un relleno seco y un relleno mediante suspensiones se clasifica como menos adecuado. Para realizar un relleno seco de una caverna, previamente debe eliminarse completamente el contenido de la caverna, lo que conduce a problemas de seguridad por posición y puede ser no aceptado.

La custodia segura a largo plazo de una caverna con residuos industriales es sólo una parte de la solución global de problemas, la otra problemática es el aprovechamiento del inventario de disoluciones de la caverna. Se parte de que el inventario de disoluciones de la caverna está contaminado en un grado por el contacto directo con suspensiones de residuos que disponen de un potencial químicamente tóxico soluble, se excluye un aprovechamiento en otros procesos y se requiere desechar cantidades parciales, como el fluido en exceso desplazado, que ya no se necesita para la preparación de la suspensión.

Estado de la técnica

En la memoria de patente DE 3411998 se describe un procedimiento para introducir residuos sólidos fragmentados en cavernas de sal. El residuo se procesa con la disolución de sal gema sacada de la caverna para dar un mezcla bombeable y como tal se introduce en la caverna de sal. Después de un tiempo de reposo para depositar las sustancias de desecho sólidas en el suelo de la caverna, la disolución se extrae por encima del sedimento depositado y se prepara la siguiente mezcla y se introduce en la caverna. La caverna se llena mediante la repetición de las etapas.

El procedimiento prevé que en los casos en los que las proporciones de las sustancias de desecho sólidas sean solubles en la disolución de sal gema y modifiquen su valor de pH o contengan compuestos de metales pesados solubles, antes de introducir la mezcla en la caverna de sal se realice una neutralización o en el caso de iones de metales pesados solubles se añadan agentes de precipitación, que deberán formar compuestos insolubles o difícilmente solubles con los metales pesados.

La deposición de residuos descrita en la anterior memoria de patente puede realizarse conjuntamente en varias cavernas de sal. La mezcla bombeable para una caverna está constituida por residuos de la misma génesis y composición o también por productos mezclados de distintos residuos. En la caverna de sal también pueden introducirse sucesivamente sustancias de desecho distintas en tipo y composición. Este procedimiento es económicamente muy costoso ya que los residuos sí son conocidos por propiedades oscilantes - también en el caso de la misma génesis - y las reacciones de neutralización y precipitación transcurren en función del tiempo, de manera que no puede excluirse una migración de potencial químicamente tóxico al cuerpo de disolución de la caverna de sal gema. Además, se necesitan varias cavernas para poder mantener una operación continua. En la memoria de patente no se hace ninguna referencia a la custodia segura a largo plazo de la caverna.

En la memoria de patente DE 102004052854A1 se describe un procedimiento para la custodia segura a largo plazo de una caverna llena de disolución saturada de NaCl.

Inicialmente se saca salmuera saturada de la caverna y se mezcla para la preparación de una suspensión de sólidos fluida y bombeable. Para la preparación de la suspensión de sólidos se utilizan preferiblemente residuos particulados de la incineración de basuras. La suspensión de sólidos así preparada se introduce después por una sarta de tubos de transporte en la caverna, en la que sedimenta en el suelo de la caverna y después de terminar la fase de sedimentación endurece para dar un cuerpo de relleno sólido que puede absorber y transferir a la larga la presión de roca geostática y proporcionar la estabilización permanente definitiva de la caverna evitando la convergencia. La solidificación se consigue prioritariamente mediante las propiedades del sólido particulado utilizado junto con la disolución de NaCl u opcionalmente mediante la adición de un aglutinante en pequeñas cantidades (en aproximadamente el 5%). Además, el procedimiento prevé la adición de otra fracción de sólidos inmediatamente a la entrada en el agujero de perforación de llenado cuyo tamaño de grano se encuentra muy por encima del tamaño de grano del sólido contenido en la suspensión, pero claramente por debajo de la sección transversal de paso de la sarta de tubos de transporte. De esta manera debe lograrse un mejor efecto de solidificación en la caverna. El exceso de salmuera saturada, aproximadamente el 50% del volumen inicial de la caverna que no se necesita para solidificar salmuera y para rellenar la caverna, se evacúa y se desecha de una manera en sí conocida o se almacena de forma intermedia. En cualquier caso, las disoluciones en exceso formadas según el presente procedimiento (aproximadamente el 50% del contenido de la caverna) están contaminadas y sólo pueden aprovecharse in situ debido a la situación específica o luego se conducen como residuo eventualmente peligroso a una eliminación económicamente costosa.

El documento EP-A-0 320 393 describe un procedimiento para introducir residuos sólidos, pastosos o líquidos en cavernas llenas de disoluciones. En este caso, en la caverna se inyecta una barrera de fluido que contiene disolventes halogenados.

El documento EP-A-0 291 946 describe un procedimiento para introducir residuos sólidos y lodosos en cavidades subterráneas llenas de salmuera. En este caso, la salmuera se subestratifica con cloruros de hidrógeno.

El documento EP-A-0 230 913 trata un procedimiento para pretratar sustancias de desecho sólidas y lodosas para introducirlas en cavernas de sal subterráneas por un tubo de caída.

Breve descripción de la figura

La Figura 1 muestra la estructura esquemática de una caverna que está llena de una disolución de caverna. Inicialmente, la barrera de fluido puede introducirse por la tubería de llenado mostrada en la figura, preferiblemente con una capa de gel debajo que va a usarse según la invención. A continuación se realiza el relleno de materiales consistentes, para lo cual la Figura 1 ya da a conocer una cierta cantidad de introducción. Por la tubería de descarga mostrada en la figura puede extraerse la disolución de caverna desplazada y conducirse a otro procesamiento.

Planteamiento de la tarea

La invención se basa en el objetivo de desarrollar un procedimiento que garantice tanto una custodia segura a largo plazo de cavernas de disolución predominantemente de NaCl o MgCl₂ con suspensiones de residuos que disponen de un potencial químicamente tóxico soluble, como también un aprovechamiento económico del contenido de la disolución desplazado por la suspensión de residuos, como por ejemplo disolución de NaCl en el proceso de sosa, disolución de MgCl₂...

1. Procedimiento para llenar geomecánicamente de forma segura a largo plazo cavernas llenas de disolución con suspensiones de materiales consistentes basadas en residuos según la especificación de formulación con aprovechamiento simultáneo de la disolución en exceso desplazada en procesos industriales, caracterizado porque antes de introducir la suspensión de materiales consistentes se introduce una barrera de fluido constituida por una disolución pesada acuosa altamente concentrada que es una disolución saturada en comparación con la evaporita de la caverna con la que de manera controlada se subestratifica el contenido de la disolución de la caverna y sólo entonces se realiza la incorporación de relleno de materiales consistentes en el procedimiento húmedo sobre húmedo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la barrera de fluido se refuerza adicionalmente con una capa de gel que comprende hidratos básicos de cloruro alcalinotérreo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la barrera de fluido de una disolución de CaCl₂ altamente concentrada, preferiblemente saturada, en comparación con la evaporita de la caverna, a modo de ejemplo como residuo líquido de plantas incineradoras de basura con precipitación de metales pesados que presenta una densidad de disolución de 0,05 a 0,15 g/cm³ por encima de la densidad de la disolución de caverna subestratificada (intervalo de trabajo 1,25 a 1,45 g/cm³), y con un espesor de capa mínimo antes de la incorporación de la suspensión de materiales consistentes de 1,0 m, preferiblemente 2,0 m, subestratifica el inventario de disoluciones contenido en la caverna como disolución de NaCl o una disolución predominantemente de MgCl₂.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el espesor de capa de la barrera de fluido se aumenta hasta un total de 5 a 10 m.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, 2, 3 y/o 4, caracterizado porque la capa de barrera también puede estar constituida por mezclas de disolución de CaCl₂ y MgCl₂ o por disoluciones de MgCl₂ altamente concentradas que presentan propiedades comparables como densidad y grado de saturación en comparación con la roca huésped como la disolución de CaCl₂ según la reivindicación 3.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, 2, 3, 4 y/o 5, caracterizado porque la subestratificación del inventario de disoluciones contenido en la caverna se realiza de forma que una sarta de tubos se colocan justamente (aproximadamente 0,20 m) sobre el suelo de la caverna y el desplazamiento del inventario de disoluciones de la caverna se realiza mediante la disolución de CaCl₂ y/o MgCl₂ específicamente más pesada.

7. Procedimiento según la reivindicación 2, 3, 4, 5 y/o 6, caracterizado porque se forma otra capa protectora dentro de la barrera de fluido de CaCl₂ por el hecho de que mediante mezclado intensivo de disolución de CaCl₂ con contenidos de CaCl₂ = 400 g/l, preferiblemente 420 g/l, con aglutinantes basados en cal, como cal viva o hidrato de cal, se producen hidratos básicos de cloruro de calcio que presentan una consistencia de tipo gel permanente.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la capa protectora de tipo gel producida se aplica análogamente a la capa de barrera de CaCl₂ justamente sobre el suelo de la caverna y debido a la baja diferencia de densidad de 0,02 g/cm³ en comparación con la disolución de CaCl₂ actúa de forma subestratificante y forma una red microcristalina de cristales aciculares finos con gran superficie que absorben iones de metales pesados que migran y filtran sustancias en suspensión.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, 2, 3, 4, 5 y/o 6, caracterizado porque en lugar de disoluciones de CaCl₂ para la preparación de la capa de gel también se utilizan disoluciones mixtas de CaCl₂ y MgCl₂ o disoluciones dominadas por MgCl₂ cuya densidad se encuentra en el orden de magnitud de la disolución de CaCl₂ dispuesta y además pueden utilizarse aglutinantes basados en cal, también magnesia.

10. Procedimiento según la reivindicación 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y/o 9, caracterizado porque la zona de tipo gel presenta en la estructura final un espesor de capa de 0,5 a 2,0 m.

11. Procedimiento según la reivindicación 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y/o 10, caracterizado porque la formación de la zona de tipo gel también sólo puede realizarse sucesivamente, es decir, alternando con el aporte de material consistente.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 y/o 11, caracterizado porque después de la formación de la barrera de fluido de al menos 1 m, preferiblemente 2 m, la incorporación de la suspensión de materiales consistentes se realiza por la misma sarta de tubos justamente situada sobre el suelo de la caverna.

13. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la capa de barrera que se encuentra sobre el relleno de materiales consistentes migra sin grietas correspondientemente al progreso de llenado del relleno de materiales consistentes.

14. Procedimiento según la reivindicación 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y/o 13, caracterizado porque el relleno de materiales consistentes se caracteriza a modo de ejemplo por una formulación que presenta los siguientes constituyentes: