الترشيح في الموقع

الاستخلاص بالترشيح الموضعي (ISL)، والذي يُسمى أيضاً الاستخلاص الموضعي (ISR) أو التعدين بالمحاليل ، هو عملية تعدين تُستخدم لاستخلاص معادن مثل النحاس واليورانيوم من خلال حفر آبار في الرواسب، في موقعها الأصلي . ويعمل الاستخلاص بالترشيح الموضعي عن طريق إذابة المعادن الموجودة بشكل طبيعي في الحالة الصلبة بشكل اصطناعي .

تبدأ العملية بحفر آبار في رواسب الخام . ويمكن استخدام التكسير الهيدروليكي أو التفجيري لإنشاء مسارات مفتوحة في الرواسب تسمح للمحلول بالتغلغل. يُضخ محلول الترشيح إلى الرواسب حيث يتلامس مع الخام. ثم يُضخ المحلول الحامل للخام المذاب إلى السطح ويُعالج. تتيح هذه العملية استخلاص المعادن والأملاح من جسم الخام دون الحاجة إلى التعدين التقليدي الذي يشمل الحفر والتفجير ، أو التعدين السطحي ، أو التعدين تحت الأرض .

يتضمن التعدين بالترشيح في الموقع ضخ مادة الترشيح إلى جسم الخام عبر حفرة، والتي تدور عبر الصخور المسامية وتذيب الخام ويتم استخراجها عبر حفرة ثانية .

يختلف المحلول المستخدم في عملية الترشيح باختلاف رواسب الخام: ففي رواسب الملح، قد يكون المحلول المستخدم ماءً عذباً تذوب فيه الأملاح بسهولة. أما بالنسبة للنحاس، فعادةً ما تكون الأحماض ضرورية لتعزيز ذوبان معادن الخام في المحلول. وبالنسبة لخامات اليورانيوم، فقد يكون المحلول المستخدم حمضاً أو بيكربونات الصوديوم . ^{[ 1 ]}

بحسب المنظمة النووية العالمية:

في الولايات المتحدة، ينص القانون على ضرورة استعادة جودة المياه في طبقة المياه الجوفية المتضررة لتمكين استخدامها كما كانت قبل التعدين. عادةً ما تكون هذه المياه صالحة للشرب أو مياه للرعي (عادةً ما تقل نسبة المواد الصلبة الذائبة فيها عن 500 جزء في المليون)، ومع أنه لا يمكن استعادة جميع الخصائص الكيميائية كما كانت قبل التعدين، إلا أنه يجب أن تكون المياه صالحة للاستخدام للأغراض نفسها كما كانت من قبل. غالبًا ما يتطلب الأمر معالجتها بتقنية التناضح العكسي، مما يُثير مشكلة في التخلص من محلول الملح المركز الناتج.

تُطبَّق إجراءات الحماية الإشعاعية المعتادة في عمليات تعدين اليورانيوم التابعة لشركة ISL، على الرغم من أن معظم النشاط الإشعاعي للخام يبقى تحت الأرض، وبالتالي يكون انبعاث غاز الرادون ضئيلاً، ولا يوجد غبار ناتج عن الخام. ويخضع الموظفون لمراقبة التلوث الإشعاعي بأشعة ألفا، كما يرتدون أجهزة قياس الجرعات الشخصية لقياس تعرضهم لأشعة غاما. وتُجرى مراقبة دورية لتلوث الهواء والغبار والأسطح. ^{[ 14 ]}

تتمثل مزايا هذه التقنية فيما يلي:

• تقليل المخاطر التي يتعرض لها الموظفون من الحوادث والغبار والإشعاع،
• منخفضة التكلفة، ولا حاجة إلى رواسب كبيرة من مخلفات مصانع اليورانيوم.

بعد انتهاء عملية الترشيح الموضعي، يجب التخلص من النفايات السائلة الناتجة بطريقة آمنة، كما يجب ترميم طبقة المياه الجوفية الملوثة جراء عمليات الترشيح. وتُعدّ عملية ترميم المياه الجوفية عملية معقدة للغاية لم تُفهم بالكامل بعد.

وقد تم الحصول على أفضل النتائج باستخدام مخطط العلاج التالي، والذي يتكون من سلسلة من الخطوات المختلفة: ^{[ 15 ] [ 16 ]}

• المرحلة الأولى: ضخ المياه الملوثة: يتم إيقاف حقن محلول الترشيح، ويتم ضخ السائل الملوث من منطقة الترشيح. بعد ذلك، تتدفق المياه الجوفية النظيفة من خارج منطقة الترشيح.
• المرحلة الثانية: كما في المرحلة الأولى، ولكن مع معالجة السائل المضخوخ (بالتناضح العكسي) وإعادة حقنه في منطقة الترشيح السابقة. ينتج عن هذه الآلية دوران السائل.
• المرحلة الثالثة: كما في المرحلة الثانية، مع إضافة مادة كيميائية مختزلة (مثل كبريتيد الهيدروجين (H₂S ₎ أو كبريتيد الصوديوم (Na₂S ₎ ). يؤدي ذلك إلى الترسيب الكيميائي وبالتالي تثبيت الملوثات الرئيسية.
• المرحلة الرابعة: تدوير السائل عن طريق الضخ وإعادة الحقن، للحصول على ظروف موحدة في منطقة الترشيح السابقة بأكملها.

لكن حتى مع خطة العلاج هذه، لا تزال هناك مشاكل عديدة دون حل:

• لا يمكن السيطرة على الملوثات المتحركة في ظل ظروف الاختزال الكيميائي، مثل الراديوم.
• إذا تعطلت ظروف الاختزال الكيميائي لاحقًا لأي سبب من الأسباب، فإن الملوثات المترسبة يتم إعادة تحريكها.
• تستغرق عملية الترميم فترات زمنية طويلة جدًا، ولا يمكن خفض جميع المعايير بشكل مناسب.

تُشير معظم تجارب الترميم المذكورة إلى نظام الترشيح القلوي، كونه النظام الوحيد المُستخدم في العمليات التجارية في الموقع في العالم الغربي. ولذلك، تكاد تنعدم الخبرة في ترميم المياه الجوفية بعد الترشيح الحمضي في الموقع، وهو النظام الذي طُبِّق في معظم الحالات في أوروبا الشرقية. الموقع الغربي الوحيد الذي خضع للترشيح في الموقع بعد الترشيح بحمض الكبريتيك، حتى الآن، هو محطة ناين مايل ليك التجريبية الصغيرة بالقرب من كاسبر، وايومنغ (الولايات المتحدة الأمريكية). لذا، لا يُمكن تعميم النتائج ببساطة على منشآت الإنتاج. تضمن نظام الترميم المُطبَّق الخطوتين الأوليين المذكورتين أعلاه. وقد تبيَّن أنه كان لا بد من ضخ حجم مياه يزيد عن 20 ضعف حجم مسام منطقة الترشيح، ومع ذلك لم تصل العديد من المعايير إلى مستوياتها الطبيعية. علاوة على ذلك، استغرق الترميم نفس الوقت المُستغرق تقريبًا في فترة الترشيح. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

في الولايات المتحدة الأمريكية، جرى ترميم مواقع باوني، ولامبريشت، وزامزو التابعة لشركة ISL في تكساس باستخدام الخطوتين 1 و2 من خطة المعالجة المذكورة أعلاه. ^{[ 19 ]} وقد مُنحت معايير مُخففة لترميم المياه الجوفية في هذه المواقع وغيرها، نظرًا لعدم إمكانية استيفاء معايير الترميم.

وجدت دراسة نشرتها هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية في عام 2009 أنه "حتى الآن، لم تنجح أي عملية إصلاح لعملية استخلاص المياه الجوفية في الولايات المتحدة في إعادة طبقة المياه الجوفية إلى ظروفها الأساسية". ^{[ 20 ]}

تشمل الظروف الأساسية كميات تجارية من اليورانيوم المشع U3O8 _{. ويؤدي} الاستخلاص الفعال في الموقع إلى خفض مستويات U3O8 في طبقة المياه الجوفية. وفي _{ورشة عمل لوكالة} حماية البيئة الأمريكية (EPA) في المنطقة الثامنة، بتاريخ 29 سبتمبر/أيلول 2010، صرّحت الدكتورة أرديث سيمونز، من مختبر لوس ألاموس الوطني ( لوس ألاموس، نيو مكسيكو )، حول موضوع "تحديد خط الأساس ومقارنته بقيم الاستعادة في مواقع استخلاص اليورانيوم في الموقع"، قائلةً: "تشير هذه النتائج إلى أنه قد يكون من غير الواقعي لعمليات الاستخلاص في الموقع استعادة طبقات المياه الجوفية إلى متوسطها، لأنه في بعض الحالات، يعني ذلك ضرورة وجود كمية أقل من اليورانيوم مقارنةً بما كانت عليه قبل التعدين. ويؤدي السعي إلى تحقيق تركيزات أكثر تحفظًا إلى استهلاك كميات كبيرة من المياه، والعديد من طبقات المياه الجوفية هذه لم تكن صالحة لمياه الشرب قبل بدء التعدين." ^{[ 21 ]}

تدرس وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) ضرورة تحديث معايير حماية البيئة الخاصة بتعدين اليورانيوم، لأن اللوائح الحالية، الصادرة استجابةً لقانون مراقبة الإشعاع في مخلفات مصانع اليورانيوم لعام 1978، لا تتناول عملية الاستخلاص الموضعي لليورانيوم من رواسب الخام الجوفية، وهي عملية حديثة نسبياً. وفي رسالة بتاريخ فبراير 2012، ذكرت الوكالة: "نظراً لتأثير عملية الاستخلاص الموضعي لليورانيوم على جودة المياه الجوفية، طلب مكتب الإشعاع والهواء الداخلي التابع لوكالة حماية البيئة مشورة المجلس الاستشاري العلمي بشأن قضايا تتعلق بتصميم وتنفيذ أنظمة مراقبة المياه الجوفية في مواقع تعدين الاستخلاص الموضعي لليورانيوم".

يقدم المجلس الاستشاري العلمي توصيات بشأن المراقبة لتحديد خصائص جودة المياه الجوفية الأساسية قبل بدء عمليات التعدين، والمراقبة للكشف عن أي انحرافات في جودة المياه أثناء التعدين، والمراقبة لتحديد استقرار جودة المياه الجوفية بعد انتهاء عمليات التعدين. كما يستعرض المجلس مزايا وعيوب الأساليب الإحصائية البديلة لتحديد ما إذا كانت جودة المياه الجوفية بعد انتهاء العمليات قد عادت إلى مستويات قريبة من مستويات ما قبل التعدين، وما إذا كان من الممكن التنبؤ بأن عمليات التعدين لن تؤثر سلبًا على جودة المياه الجوفية بعد قبول إغلاق الموقع. ^{[ 22 ]}

• الترشيح بالكومة
• التكسير الهيدروليكي
• التنقيب عن المعادن

• "يثير التوسع في مناجم تستخدم السوائل لاستخراج اليورانيوم من طبقات المياه الجوفية مخاوف بشأن تلوث المياه الجوفية" . جدلٌ حول مشروع ديوي-بوردوك بالقرب من إيدجمونت، داكوتا الجنوبية . أخبار العلوم، ٢٣ أبريل ٢٠٢٦
• صفحة معلومات عن ترشيح الأحماض من شركة هيثجيت ريسورسز