Grönlutslam som konstruktionsmaterial vid anläggandet av en syrebarriär - hushållning av naturresurser

Transkript

1 Grönlutslam som konstruktionsmaterial vid anläggandet av en syrebarriär - hushållning av naturresurser Emma Rönnblom Pärson Bergforskdagarna 2017, Luleå 1

2 Bakgrund Vid efterbehandling av svavelhaltigt material såsom gråberg och anrikningssand eftersträvas en så låg syretillförsel som möjligt till gruvavfallet för att minska bildandet av svavelsyra och lösta metaller. Syre transporteras signifikant långsammare i vatten än i luft, varför man alltid strävar efter att anlägga ett vattenmättat lager ovan avfallet (syrebarriär). Normalt används enbart morän med goda vattenhållande egenskaper ifall en s.k. kvalificerad torrtäckning anläggs (Saxbergsgruvan, Hornträskgruvan, Gillervattnet etc.). Tillräckligt bra morän är ibland svår att hitta i närområdet varför kombinationslösningar kan krävas, ex vis inblandning av natriumbentonit eller Grönlutslam (GLS). Något som fyller porer och med hög vattenhållande förmåga. 2

3 Bakgrund GLS är en restprodukt (bleed) från pappersbrukens kemikalieåtervinning, vilken avvattnas i sista steget via trumfilter, pressluftsfilter eller centrifug. GLS har undersökts i omgångar och på olika sätt av bl.a. LTU och Örebro Universitet i över 10 års tid. Resultaten har bland annat visat på god vattenhållande förmåga vilket visar på en potential till nyttjande som syrebarriär vid efterbehandling. StopOX (Vinnova) och GLAD (Mistra) är pågående forskningsprojekt där främst användandet av GLS som del av tätskikt undersöks. 3

4 Syften med F&U GLS Att undersöka möjligheten att använda GLS som del av tätskikt ifall tillräckligt bra morän saknas i närområdet. Att undersöka tätskiktets långtidsstabilitet. Att ta fram en vägledning för framtagandet av recept, fritt för alla att använda. Att kartlägga flertalet GLS strömmar. Att kartlägga logistik för optimalt nyttjande av GLS. Att skapa ett kvalitativt alternativ med tydlig koppling till hushållande av naturresurser. 4

5 Genomförda laboratorieförsök MCV Blandningsförsök med GLS från olika pappersbruk och morän från Näsliden i syfte att jämföra egenskaper. Test av olika % av GLS i morän i syfte att finna gränser (täthet). Blandningsmatris har tagits fram. Framtagande av packningsmetodik för blandningen i syfte att säkerställa reproducerbarhet avseende packningsgrad. Framtagande av matris för kontroll av blandningen m.h.a. MCV (moisture condition value), där man i fält snabbt får svar på ifall blandningen går att kompaktera. Framtagande av WRC (water retention curve) i syfte att undersöka vattenhållande förmåga. 6

6 Genomförda pilotförsök (Brännkläppen i Boden) Flera celler där tätskikt bestående av GLS från olika bruk och morän från Näsliden anlades. Tätskikt på ca 0,5 m och täckskikt på ca 1,5 m. Uppföljning del av doktorandtjänst på LTU (StopOx, Vinnova). Instrumentering där temperatur och vattentransport (lysimetrar) mäts. Test av olika blandningsförfaranden för GLS och morän. 7

7 Genomförda pilotförsök (Näsliden) Näslidengruvan, i drift , efterbehandlades hösten Gråbergsupplaget täcktes med ca 0,3 m morän, slänter avrundades och besåddes med gräs Stödvegetering har skett ett antal gånger och även kombinerats med rötslam. Kompletterande efterbehandlingsplan framtagen och godkänd. Kompletterande åtgärder består främst av anläggande av en kvalificerad täckning av gråbergsupplaget, där GLS blandas in i tätskiktet. Pilotyta på ca 3000 kvadratmeter anlades under sommaren

8 Genomförda pilotförsök (Näsliden) Framtagande av recept enligt tidigare framtagen matris (vägledningen) Test av blandningens kompaktering med MCV Test av blandning med motsvarande Alluskopa Tätskikt på ca 0,5 m och täckskikt på ca 1,8 m. Test av packning i olika släntvinklar (ca 1:5 och 1:3) Kontroll av kompaktering med troxler Kontroll av tätskiktets tjocklek (inmätning) ALLU Släntvinkel 1:3 Släntvinkel 1:5 9

9 Resultat - Kritiska faktorer vid inblandning av GLS i morän Torrsubstans (TS) GLS Ifall TS GLS är för låg går det ej att packa tillräckligt bra då en låg TS innebär mer vatten i materialet. Detta är den viktigaste faktorn. Plasticitet GLS (förmåga att hålla vatten utan att deformeras) Vid nederbörd gynnas man av ett GLS som tål lite mer vatten. Kornstorleksfördelning GLS (i detta fall mellansilt) Porer mellan moränpartiklarna ska fyllas med GLS av rätt storlek. Inblandning av GLS i morän Inblandningsförfarandet får inte vara för våldsamt då pressas vatten ut går ej att packa. TS morän Främst ifall startmorän är för blöt, går dock att mellanlagra och torka. 10

10 Resultat (labb + pilotförsök) Framtagen matris indikerar att TS GLS skall ligga inom spannet % för att det ska fungera med viss marginal. Blandningen visar på god vattenhållande förmåga vid höga undertryck. Försök indikerar att plasticitet är något som måste beaktas, speciellt då nederbörd är en faktor att räkna med. Metod för blandningsförfarandet är kritisk då lagom blandning krävs. Godkända resultat avseende kompakterad densitet i fält (ca 1,8 ton/m3), kontrollerat med troxler. Fungerar även för de släntvinklar som testades (1:3 och 1:5). 11

11 Framtid GLS fortsatt högintressant material ur många aspekter. Tätskikt Täckskikt Buffrande egenskaper Vattenhållande förmåga mm Fullskaletäckning i Näsliden och uppföljning av detta, samt fortsatt utvärdering av pilot i Boden (LTU, StopOX, Vinnova). Fortsatta försök/datainsamling i forskningsprojekt såsom StopOX, GLAD och PAPERCHAIN (utvärdering Näsliden samt anläggande av demoanläggning). Utmaningar Hur kan pappersbruken säkerställa att främst TS i GLS hamnar i spannet %. Dvs. en rent processrelaterad fråga för bruken. Bl.a. optimering av trumfilter, tryckluftsfilter och centrifug. Logistik och transportkostnader. 12

12 13 Boliden