från avfall till resurs - metallutvinning som saneringsmetod, karin karlfeldt fedje, renova och...
DESCRIPTION
.TRANSCRIPT
Karin Karlfeldt Fedje, Renova/Chalmers
Pär Elander, Elander Miljöteknik AB
Från avfall till resurs─
metallutvinning som saneringsmetod
Efterbehandling av förorenade områden
Ca 80 000 förorenade områden i Sverige
Ungefär hälften av dessa är förorenade med metaller
Miljömålet giftfri miljö - områden med mycket hög och hög risk, dvs.
10 000 – 15 000 områden ska på sikt saneras.
Den teknik som dominerar
idag är uppgrävning och
deponering av förorenade
massor i ett antal stora
deponier spridda över landet
Metallvärden för åtskilliga miljoner kan utvinnas
Några exempel
Långö, Köpmannebro, 1,5 Mkr
(30 ton koppar)
Valdemarsviken, 13,5 Mkr
(750 ton krom)
Oskarshamns hamn, 30 Mkr
(1000 ton zink, koppar, m.fl.)
Österbyverken, 30 Mkr
(270 ton molybden, kobolt m.fl.)
..och onödig deponering
kan undvikas
2014-10-16/4
Exemplet Långö
Bark med kopparhalt 1,4 %
Torv med kopparhalt 1,8 %
2014-08-23
1403/Lägesrapport 2014-08-23.docx 4
Tabell 2 Statistik över uppmätta metallhalter i analyserade torvprover, mg/kg TS. Värden i gult
överskrider KM och värden i rött överskrider MKM.
Ämne Antal analyser Min Median Medel 75%-perc 90%-perc Max KM MKM
pH# 2# 5,2# 5,8# 5,8# 6,0# 6,2# 6,3# !! !!
TS_105°C# 11# 18,9# 37,9# 45,8# 55,8# 73,8# 90,0# ## ##
GF# 4# 29,2# 33,5# 43,5# 47,5# 65,6# 77,6# ## ##
TOC# 4# 16,9# 19,5# 25,2# 27,6# 38,0# 45,0# ## ##
As# 7# 0,7# 0,9# 1,1# 1,0# 1,8# 2,9# 10# 25#
Ba# 7# 38,3# 67,9# 67,8# 83,3# 89,4# 94,3# 200# 300#
Cd# 7# 0,1# 0,1# 0,2# 0,2# 0,2# 0,4# 0,5# 15#
Co# 7# 0,4# 1,6# 2,3# 2,6# 4,6# 6,9# 15# 35#
Cr# 7# 2,2# 9,0# 7,9# 9,4# 11,2# 13,9# 80# 150#
Cu# 10# 608# 20050# 18264# 26675# 33780# 51600# 80# 200#
Hg# 7# 0,2# 0,3# 0,3# 0,3# 0,3# 0,3# 0,25# 2,5#
Ni# 7# 2,7# 5,7# 5,4# 7,2# 8,8# 9,4# 40# 120#
Pb# 9# 10,0# 19,4# 27,6# 40,0# 50,3# 52,9# 50# 400#
V# 7# 5,6# 12,0# 15,5# 18,4# 27,7# 34,8# 100# 200#
Zn# 7# 10,6# 19,2# 20,2# 22,7# 29,6# 37,8# 250# 500#
Analyserna visar att den enda metall som kan vara av intresse för återvinning är koppar. Från återvin-
ningssynpunkt är även torrsubstanshalt och glödförlust intressanta parametrar då den kan påverka me-
todvalet. Hos bark är torrsubstanshalten relativt låg (28 % som medelvärde) medan glödförlusten är
hög (82 % som medelvärde). Torven har i stället en relativt (för att vara torv) hög torrsubstanshalt med
närmare 46 % som medelvärde medan glödförlusten är betydligt lägre än hos bark, ca 44 %. Utgående
från analysresultaten och den avgränsning av förorenade massor som genomförts beräknas volymer
och mängder förorenad bark och torv enligt Tabell 3. Som framgår av tabellen beräknas den samman-
lagda förorenade volymen till ca 8 500 m3 med våtvikten 7 230 ton och det totala kopparinnehållet 5
ton.
Tabell 3 Volymer och mängder (endast bark och torv).
Mängder
Volym (m3) Densitet
(kg/m3)
Mängd
våtvikt
(ton)
Mängd
torrvikt
(ton)
Mängd
koppar
(ton)
Bark 7 800 840 6 600 1 855 25
Torv 650 972 630 274 5
Totalt 8 450 7 230 2 122 30
Det finns också mindre mängder förorenad morän och lera inom området. Kopparhalterna i den föro-
renade moränen har uppmätts till ca 5 000 mg/kg TS och i lera till ca 1 200 mg/kg TS (medelvärden).
Eftersom halterna är betydligt lägre än i bark och torv och matrisen (mineraljord) skiljer sig väsentligt
från bark och torv (organisk material/jord) omfattar denna förstudie inte mineraljorden.
2.2 Transportmöjligheter och logistik
Det förorenade området kan idag inte nås med vägfordon. Avstånden till lämpliga anslutningspunkter
till det befintliga vägnätet är 1-2 km. Det förorenade området ligger på halvön Långös norra spets och
avstånden till vatten är korta. Intill området, väster om detta, passerar järnvägen mellan Göteborg och
Karlstad. Läget innebär att det kan finnas möjligheter att utnyttja såväl båttransport som järnvägs-
transport utöver vägtransport. Alla tre alternativen kräver en del förberedande anläggningsarbeten för
Befintlig teknik för utvinning av koppar
2014-10-16/5
Anrikningsverk anpassade till sulfidmalmer producerar slig med
ca 25 % kopparhalt. Från sligen framställs koppar i
kopparsmältverk (t.ex. Boliden Rönnskär)
Bark och torv från Långö består till större delen av organiskt
material
Koppar sitter sannolikt adsorberat till det organiska materialet
Koppar kan anrikas i en aska genom förbränning
Teoretisk kopparhalt i askan blir drygt 7 %
Tillräckligt för att kunna användas i ett smältverk
Tekniken fungerar inte för flertalet förorenade jordar
2014-10-16/6
• Oftast för lågt metallinnehåll
• Heterogen matris
• Stort innehåll av slaggbildande huvudelement (t.ex. Fe, Al, Si, Ca)
• Ibland stort innehåll av oönskade spårelement (t.ex. Hg, Cd, Sb, Cl)
• Ovanstående gäller även andra alternativa metallresurser som exempelvis
askor från avfallsförbränning
• Stort behov av metodutveckling!
Många förorenade jordar är en möjlig
metallresurs men….
Ref. Michael Borell
Boliden AB
Principen för jordtvätt med metallåtervinning
Jord
+
TvättvätskaMetallrik
lakvätska
Jordrest
Konstruktionsmaterial?
Deponi?
Metallprodukt
Bioelektriska
system (BES)
Vätskeextraktion
Elektrolys
Utfällning
Eventuell
förbehandling
2014-10-16/8
Cu-utlakning
0
20
40
60
80
100
Bark Barkaska Jord
Processvatten
0,01M HCl
[% utlakat]
L/S 10
2 tim laktid
Bio-elektrolys, BES
13-02-21/9
Karin Karlfeldt Fedje
BES vs konventionell elektrolys
• Elektrolys med minskat energibehov
Cu utan energitillsats och >60% minskning för Zn
• Mer tidskrävande
• Kräver större reaktorer
• Endast i lab-skala
BES på orenad lakvätska från barkaska
• Cu metall (>99,9% renhet)
• ingen energitillsats krävs
2014-10-16/10
Metallprodukten•Båda metoderna ger tillräckligt högt Cu-innehåll
•Utmaningar
•BES, tid
•Fällning, Cl
Alternativ återvinningsmetod…
Alkalisk fällning med sulfider (TMT15)
Fasta jord- och askrester
Totalhalter
Cu utlakat [mg/kg TS]
Material OriginalLakad och
tvättadMKM
Jord 2 400 460 200
Aska 75 000 10 000 200
Cu utlakat [mg/kg TS]
Material OriginalLakad och
tvättad
Deponi för icke-
farligt avfall
Deponi för farligt
avfall
Jord 120 20 50 100
Aska - 1000 50 100
Utlakning, SS-EN 12457-3
Slutsatser och fortsättning
Slutsatser
Cu kan effektivt lakas ut från olika jordtyper
Cu kan återvinnas från laklösningen genom BES eller fällning
Tvättad jord kan deponeras
Askresten kan återföras till förbränning?
Fortsättning
Vidare optimering av laknings- och återvinningsstegen
Testa separatförbränning av barken i full skala
Testa saneringsmetoden i större skala