To Örebro University

oru.seÖrebro universitets publikasjoner
Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Mixing of acid rock drainage with alkaline ash leachates: fate and immobilisation of trace elements
Örebro universitet, Akademin för naturvetenskap och teknik. (Människa-Teknik-Miljö)ORCID-id: 0000-0002-2674-4994
Örebro universitet, Akademin för naturvetenskap och teknik. (Människa-Teknik-Miljö)ORCID-id: 0000-0001-9348-6481
2011 (engelsk)Inngår i: Water, Air and Soil Pollution, ISSN 0049-6979, E-ISSN 1573-2932, Vol. 222, nr 1-4, s. 377-389Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
Abstract [en]

Acid rock drainage (ARD) from mine waste dumps often contains ferrous iron, sulphate and high concentrations of trace elements detrimental to the environment. Future costs will be enormous if the problem is not treated today. Simple, low maintenance, cost-effective methods for remediation of historical mine sites are therefore desired. In this study several mine waters were mixed with an alkaline ash leachtes in order to study the fate of the trace elements from both the mine waters (Cd, Cu, Pb, Zn, Ni and Co) and the ash leachates (Cr and Mo). It was found that the addition of ash water will precipitate hydrous ferric oxides (HFO) and hydrous aluminium oxides (HAO) and thereby inducing trace element sorption and co precipitation. It is also clear that the composition of the formed HFO/HAO mix determines the efficiency of the sorption for different trace elements. It is apparent that the amount of precipitating iron will determine the effectiveness of the removal of the trace elements. Sorption occurred much earlier (often one pH unit or more) in the system with high iron concentrations compared to the systems with lower iron concentrations. Removal of cadmium and zinc is difficult below pH 8 if the amount of precipitates is low. Using ash for generation of alkaline water may be a problem with regards to chromium and molybdenum. It is, however, possible to avoid problems with molybdenum by keeping the final pH around 7 and chromium(VI) from the ash water will be reduced into chromium(III) and precipitated as the hydroxide in the presence of iron(II) from the mine waters.

The results imply that it is possible to also use fly ashes in alkaline leach beds in order to neutralize ARD followed by precipitation and sorption of trace elements.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Springer, 2011. Vol. 222, nr 1-4, s. 377-389
Emneord [en]
HFO, HAO, chromium, molybdenum, PHREEQC
HSV kategori
Forskningsprogram
Miljökemi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:oru:diva-12007DOI: 10.1007/s11270-011-0831-8ISI: 000296632900028Scopus ID: 2-s2.0-80755153691OAI: oai:DiVA.org:oru-12007DiVA, id: diva2:354852
Tilgjengelig fra: 2010-10-05 Laget: 2010-10-05 Sist oppdatert: 2019-03-26bibliografisk kontrollert
Inngår i avhandling
1. Alkaline by-products as amendments for remediation of historic mine sites
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Alkaline by-products as amendments for remediation of historic mine sites
2010 (engelsk)Doktoravhandling, med artikler (Annet vitenskapelig)
Abstract [en]

Mining has been and still is an important industry in Sweden, it has strongly contributed to the standard of living we have today. Extraction of ore began in the 12th century, but did not come about frequently until the 16th century, which is often seen as the starting age for ore processing and metal extraction. Leaching from sulphidic mine waste deposits is a serious environmental issue. When some of the sulphide minerals come into contact with oxygen they produce acid. Low pH in the waste then promotes leaching of primarily iron and cationic trace elements like copper, zinc and lead and hence affects the surrounding environment by bringing these metals in solution. Mine waste produced today is therefore immediately treated to prevent further oxidation and metal leaching. Cost-effective solutions for the historic mine waste are though still needed, especially as legal responsibilities for the historic waste are in many cases unclear. The historic mine waste is often highly weathered due to long-time exposure to oxygen and water, and also contains higher metal concentrations than modern waste. Also, consideration has to be taken to cultural and historical interests. Covering of the waste is commonly applied for acid rock drainage (ARD) control. By minimizing the oxygen supply, the waste is controlled from further oxidation. Covers can consist of layers of highly impermeable materials or water. Reactive materials (pH-increasing or reducing) can be used as covers or amendments. ARD can also be controlled and treated with reactive barriers and filters. Generally, when neutralizing materials are used for improvement of mine waste or ARD, pure materials such as lime is used. A lot of alkaline by-products in Sweden are deposited as waste and the increasing amount of wastes is also a main environmental problem. The use of alkaline by-products to amend acidic mine waste or ARD therefore both saves natural resources and reduces costs. In the present study, various alkaline by-products have been used in laboratory- and field-scale experiments, either as amendments to historic mine waste or for treatment of ARD. They include: lime mud, green liquor dregs, fly ash, steel slag, lime kiln dust and water works granules. Differences between the alkaline source (carbonate or hydroxide) were shown to be a crucial factor, especially in ARD treatment. Slow dissolution rates for carbonate materials in combination with high iron concentrations resulted in iron precipitation and coating of neutralizing carbonate surfaces. Hydroxide materials was hence found to be superior to carbonate materials in ARD applications and also as solid amendments to oxidized mine waste, in the case where the alkaline material was added as discrete layers. The latter enabled formation of so called hard pans, which work as flow rate reducers and allowing longer contact time with the neutralizing source. Though, when alkaline materials were homogeneously mixed with oxidized mine waste, carbonate materials were able to generate a higher pH and alkalinity, followed by lower trace metal concentrations. Key Words: Oxidized mine waste, lime mud, green liquor dregs, fly ash, lime kiln dust, steel slag, water works granules

Abstract [sv]

Gruvindustrin är sedan länge av stor ekonomisk vikt för Sverige och gruvorna harhaft stor betydelse för vår välfärd även historiskt sett. Av den malm som bryts ärca en fjärdedel järnmalm och tre fjärdedelar sulfidmalm. Vid malmbrytning bildasstora mängder avfall, vilket tas om hand av verksamhetsutövaren som bäransvaret för miljöpåverkan. Läckage från deponier för sulfidhaltigt material kange upphov till omfattande påverkan på den omgivande miljön genom försurningoch spridning av (tung)metaller. För att förhindra försurning täcks vanligtvisavfallet med jord eller vatten. Detta gör man för att förhindra sulfidoxidationsom kan leda till att surt och metallrikt lakvatten transporteras ut från en deponi.I Bergslagen finns ett stort antal historiska gruvområden i behov av åtgärd, dåde kan utgöra ett hot mot både människors hälsa och miljö. Uppskattningsvisfinns gruvavfallsmaterial i storleksordningen varp 3 miljoner m3, sand 14miljoner m3 respektive slagg 1,5 miljoner m3 som är aktuellt för efterbehandling iDalarnas, Västmanlands och Örebros län. Kostnaderna för efterbehandling avdessa områden beräknas uppgå till mellan två och tre miljarder svenska kronor.Äldre avfall skiljer sig i regel från nyproducerat avfall med avseende på avfalletsmetallinnehåll och vittringsgrad samt problem med ansvarsfrågor och frågorrörande kulturhistoriska värden.Vid historisk gruvbrytning (före 1900) fanns inte lika effektiva sorteringsmetoderoch anrikningsprocesser som idag. Således innehåller historisktgruvavfall generellt sett högre metallhalter. Avfall från historiskt gruvavfall harockså varit exponerat för luftens syre, nederbörd och erosion under lång tid.Detta har medfört att en stor andel av det järn som finns närvarande är trevärt(dess oxiderade form), vilket gör att oxidation kan fortgå även om man täckeravfallet.Alkaliska restprodukter från fyra olika branscher, representerade av kalkindustrin,stålindustrin, pappersmassaindustrin samt energiproducentindustrin,har under fyra år studerats för att bestämma deras lämplighet för olika typer avefterbehandlingar av vittrat, surt gruvavfall. Försök har gjorts i labskala, samtstörre pilotskaleförsök, hädanefter benämnda mesoskala. Laboratorie-försökenhar syftat till att utreda neutraliseringspotential, lämpliga inblandningsproportioneroch eventuella metalläckage från de alkaliska materialen. Försökensom gjorts i mesoskala har dels syftat till att studera effekter av att blanda vittrat,sulfidrikt gruvavfall med alkaliska material, så kallade stabiliseringsförsök.Därutöver har försök gjorts med syfte att rena lakvatten från gruvavfall. I detsenare försöket har de alkaliska materialen placerats i 0,4 m3-behållare och surt,metallrikt lakvatten har låtits passera, med pH-ökning och metallfastläggningsom följd.Utifrån resultaten kan vissa av materialen anses ha god förmåga attneutralisera gruvavfallet eller lakvatten från gruvavfallet samt minska utläckageav tungmetaller såsom koppar, zink, kadmium och bly. För dessa materialplaneras i nuläget för fortsatta försök i fullskala. För de material som intefungerat tillfredställande nog för att fortsätta i fullskala kommer ytterligarestudier samt modifikationer av metodiken att utföras, t ex kommer merreducerande förhållanden att försöka uppnås genom att försöksbehållarna täcksmed syreförbrukande material, t ex rötslam.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Örebro: Örebro universitet, 2010. s. 108
Serie
Örebro Studies in Environmental Science, ISSN 1650-6278 ; 15
Emneord
Oxidized mine waste, lime mud, green liquor dregs, fly ash, lime kiln dust, steel slag, water works granules, Oxiderat gruvavfall, mesakalk, grönlut, flygaska, filterkalk, stålslagg, vattenverksgranuler
HSV kategori
Forskningsprogram
Miljövetenskap
Identifikatorer
urn:nbn:se:oru:diva-11659 (URN)978-91-7668-750-5 (ISBN)
Disputas
2010-10-08, Örebro universitet, Hörsal Bio, Fakultetsgatan 1, Örebro, 10:15 (engelsk)
Opponent
Veileder
Prosjekter
Forskningsprojekt: Efterbehandling av gamla gruvavfallsdeponier med hjälp av alkaliska restprodukter. I samarbete med EU-projektet Bergskraft Bergslagen
Tilgjengelig fra: 2010-08-30 Laget: 2010-08-30 Sist oppdatert: 2019-03-26bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

Fulltekst mangler i DiVA

Andre lenker

Forlagets fulltekstScopus

Person

Bäckström, MattiasSartz, Lotta

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Bäckström, MattiasSartz, Lotta
Av organisasjonen
I samme tidsskrift
Water, Air and Soil Pollution

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric

doi
urn-nbn
Totalt: 770 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf