Är det möjligt att återvinna metaller ur förorenade massor? Dan Berggren Kleja, SGI Karin Karlfeldt Fedje, Renova/Chalmers

Transkript

1 Är det möjligt att återvinna metaller ur förorenade massor? Dan Berggren Kleja, SGI Karin Karlfeldt Fedje, Renova/Chalmers 1

2 Syfte 1. Översikt befintliga tekniker när det gäller återvinning av metaller från förorenad mark 2. Läget när det gäller genomförda fullskaleoch pilotskaleprojekt i Sverige och utomlands 3. Presentera en ny möjlig, framtida teknik att återvinna metaller från förorenad jord 2

3 Bakgrund Utredningsuppdrag från länsstyrelsen i Uppsala län (SGI) Lst tillsyn Österbyverkens industriområde, stora mängder metaller (ca m 3 jord) Metallåtervinning önskvärd i ett resursperspektiv Metall Pris (kr/kg) Mängd metall (ton) Hypotetiskt värde av metall (Mkr) bly ,17 kobolt koppar ,45 molybden

4 Tekniker att utvinna metaller metallurgiska processer Pyrometallurgi - framställning och raffinering av metaller under upphettning (dominerar i Sverige) Hydrometallurgi utvinning av metaller genom lakning och rening/anrikning genom vätskeextraktion (i Sverige endast Au med CN - ) 4

5 Den pyrometallurgiska processen - exempel koppar Krossad och mald malm (Cu 0,2-0,4%) Aitik ( Boliden - metallproduktion 2011: Cu ton Zn ton Pb ton Au 13 ton Flotation Koncentrat (Cu 25%) Smältning och konvertering Anodugn och -gjuteri Elektrolys Katodkoppar (Cu 97-98%) (Cu 98-99%) (Cu 99,998%) Fast avfall Slagg etylxantat Källa: Boliden årsredovisning

6 Den pyrometallurgiska processen - principiell tillämpning på förorenad mark Krossad och mald malm (Cu 0,2-0,4%) Förorenad jord Flotation Koncentrat (Cu 25%) Smältning och konvertering Anodugn och -gjuteri Elektrolys Katodkoppar (Cu 97-98%) (Cu 98-99%) (Cu 99,998%) Fast avfall Slagg 6

7 Den hydrometallurgiska processen - exempel koppar Malm eller gruvavfall Cu-anrikad organisk fas Organisk fas Vattenfas Ren organisk fas Vattenfas Katodkoppar Cuanrikad vattenfas Anod Katod Lakning Extraktion Stripping Elektrovinning Cuanrikad Organisk fas laklösning Fast avfall Återanvänd laklösning Återanvänd vattenfas Påfyllning oxim 7

8 Den hydrometallurgiska processen - principiell tillämpning på förorenad mark Förorenad jord Cu-anrikad organisk fas Organisk fas Vattenfas Ren organisk fas Vattenfas Katodkoppar Cuanrikad vattenfas Anod Katod Lakning Extraktion Stripping Elektrovinning Cuanrikad Organisk fas laklösning Ren jord Återanvänd laklösning Påfyllning Återanvänd vattenfas 8

9 Genomförda pilotskale- och fullskaleprojekt i Sverige Inga egentliga marksaneringsprojekt Brand i batterilagret hos Boliden Bergsöe AB, Landskrona ton blyförorenad (ca 40-50% Pb) sand från släckarbetet behandlades pyrometallurgiskt på Rönnskärsverken. 9

10 Genomförda pilotskale- och fullskaleprojekt i USA och Canada med metallåtervinning Genomgång av 37 större jordtvättsprojekt i USA och Canada genomförda under ( ton jord/projekt) Dermont et al J. Hazard. Mater. 152: 1-31 Hg - fysikalisk separation, i kombination med återvinningssteg Pb - fysikalisk separation, en del fall i kombination med syralakning och elektrolys 10

11 Framtiden hur gå vidare i Sverige? Går det att utnyttja de svenska metallindustrierna baserade på den pyrometallurgiska processen? Möjligt att återvinna metaller ur metallanrikad finfraktion från konventionell jordtvätt? 11

12 Jordtvätt metallåtervinning? I princip möjligt: Starkt förorenade jordar kan ge hög halt i filterkaka, t ex initialt 5000 mg/kg, 10 ggr anrikning 5% metallinnehåll I den metallurgiska processen, metallutbyte >75% under gynnsamma omständigheter 12

13 men Jordtvätt metallåtervinning? Halter fortfarande för låga för att bli ekonomisk resurs, t ex Cu >10%, Zn >20% krävs Huvuddelen av jordmatrisen består av slaggbildande och energiförbrukande ämnen (Fe, Al, Si, Ca, Mg, K) Variabel matris där oönskade ämnen, t ex Hg, Cd, Sb, Bi, F, Cl, kan förekomma i höga halter Uppskattad mottagningsavgift >1000 kr/ton Källa: Michael Borell, Boliden 13

14 Ny teknik baserad på hydrometallurgiska principer Renova/Chalmers Förorenad jord Cu-anrikad laklösning Lakning Återanvänd lakvätska Anod Katod Elektrovinning Katodkoppar Ren jord Surt vatten från rökgasskrubber Bio-elektrokemiskt system (BES) Renad lakvätska 14

15 Surt vatten från rökgasskrubber bra på att laka Cu 15

16 Bio-elektrokemiskt system (BES) elektrolys Zn Zn Zn²+ Zn²+ energiåtgång konventionell elektrolys, motsvarar 2 V energiåtgång BES, motsvarar 0,5 V BES minskar energiåtgången för Zn med en faktor 4! Figur: Oskar Modin, Chalmers 16

17 Några resultat Från en syntetiskt laklösning (Cu, Cd, Pb and Zn) kan Cu och Zn återvinnas selektivt - Cu utan energitillsats! Renheten på Cu- och Znmetallerna >99.9% Försök med återvinning av Cu från riktiga lösningar pågår 17

18 Slutsatser Erfarenhet av metallåtervinning från förorenad mark saknas i Sverige och är internationellt sett mycket begränsad Dagens pyro- och hydrometallurgiska processer fungerar ej direkt nya metoder måste utvecklas En hydrometallurgisk process är under utveckling på Chalmers/Renova, avfallsvätska i laksteg och ett energisnålt elektrolyssteg Ett utvecklingssamarbete med metallindustrierna önskvärd 18

19 Tack för uppmärksamheten! 19