INLEDANDE LABORATORIEFÖRSÖK PROJEKT AIS 32. Delrapport 1

Transkript

1 R A P P O R T V R : 8 INLEDANDE LABORATORIEFÖRSÖK PROJEKT AIS 32 Delrapport 1 M G U S T A F S S O N, B V O N B A H R, A E K V A L L, P J O H A N S S O N, Å R E U T E R H A G E & S W A L L M A N

2 Titel / Title: Inledande laboratorieförsök, Projekt AIS 32 - Delrapport 1 Författare / Author: Gustafsson M., von Bahr B., Ekvall A., Johansson P., Reuterhage Å. Wallman S. Serie / Series: VINNOVA Rapport VR 2003:8 ISBN: ISSN: Utgiven/ Published: Juli 2003 Utgivare / Publisher: VINNOVA - Verket för Innovatonssystem / Swedish Agency for Innovation Systems VINNOVA Diarienr / Case No: REFERAT (syfte, metod, resultat): Inom projekt AIS 32 studeras ett antal olika industriella restprodukter; stenmjöl från bergtäktsindustrin, gjuterisand samt restprodukter från massaindustrin. Avsikten är att undersöka restprodukternas tekniska och miljömässiga egenskaper, både naturliga och förädlade, i såväl laboratorium som i fält och med utgångspunkt från detta skapa ett system för karakterisering av restprodukter samt hitta möjliga användningsområden. I denna delrapport presenteras resultat från inledande laboratorieförsök både med avseende på geotekniska och miljömässiga egenskaper. ABSTRACT (sim, method, results): A number of industrial by-products are being studied in the project AIS 32; crushed stone with grain size 0-2 mm, sand from casting industries and by-products from the cellulose industry. The aim is to investigate the technical and environmental properties for the by-products included in the study, both in the laboratory and in the field, and to use this as a base to create a system for characterization of by-products and also to find applications where the materials can be used. The results from the initial laboratory studies are presented in this partial report. I VINNOVAs Verket för Innovationssystem publikationsserier redovisar bl a forskare, utredare och analytiker sina projekt. Publiceringen innebär inte att VINNOVA tar ställning till framförda åsikter, slutsatser och resultat. Undantag är publikationsserien VINNOVA Policy som återger VINNOVAs synpunkter och ställningstaganden. VINNOVAs publikationer finns att beställa, läsa eller ladda ner via Tryckta utgåvor av VINNOVA Analys, Forum och Rapport säljs via Fritzes Offentliga Publikationer, tel , fax eller order.fritzes@liber.se VINNOVA Swedish Agency for Innovation Systems publications are published at

3 INLEDANDE LABORATORIEFÖRSÖK PROJEKT AIS 32 Delrapport 1 Göteborg Chalmers Tekniska Högskola Institutionen för Geoteknik SP Sveriges Provnings och Forskningsinstitut, Byggnadsteknik Svenska Gjuteriföreningen Billerud Skärblacka AB NCC Construction Sverige AB Componenta i Alvesta AB NCC Roads Sverige AB Lidköpings Gjuteri AB E Sabel AB Rani Metall AB SKF Mekan AB

4 Innehåll: 1 Förord 4 2 Inledning 5 3 Syfte och mål 6 4 Beskrivning av samtliga material Gjuterisand Sand bunden med bentonit Sand bunden med kemiska bindemedel Uppkomna sandvolymer Provtagning av gjuterisand Stenmjöl Inledning Bergtäktverksamhet Avfall och restprodukter från bergtäktverksamheten Användning av restprodukter material Provtagning av stenmjöl Bottenaska, Mesa/Grönlut/Elfilterstoft Inledning Massatillverkningsprocessen Bottenaska, Mesa/Grönlut/Elfilterstoft Provtagning av Mesa/Grönlut/Elfilterstoft 23 5 Laboratorieundersökningar 24 6 Neddelning Metodbeskrivning av neddelning Neddelningsschema i detta projekt Neddelade material Iakttagelser vid neddelningsarbetet Bentonitbunden sand Kemiskt bunden sand Stenmjöl Bottenaska MGE-blandning (Mesagrus/Grönlutsslam/Elfilterstoft) Problem vid neddelning i detta projekt 30 7 Bedömning av miljöegenskaper Nyttoaspekter för alternativa material Mekanism för miljöpåverkan Beskrivning av analysmetoder för att karaktärisera materialens potentiella miljöpåverkan Principiella frågor Totalhaltstest Tillgänglighetstester Kolonntester och skaktester Diffusionstest Organiska analyser Andra typer av analyser Toxicitetstester Kunskapsläge om miljöbedömning av alternativa material Andra regelverk som jämförelse 38 2

5 7.4.2 Miljöpåverkan från naturliga material Naturvårdsverkets riktlinjer för förorenad mark Andra länders system för återvunna byggnadsmaterial EU-bestämmelser Avgränsningar val av analyser och metoder i detta projekt Resultat Stenmjöl Bentonitbunden gjuterisand Gjuterisand bunden med kemiska bindemedel Slutsatser för de i projektet ingående typerna av gjuterisand Bottenaska MGE-blandning, Mesagrus/Grönlutsslam/Elfilterstoft Diskussion Gjuterisand Bottenaskan och MGE-blandningen Sammanfattning och slutsatser Sammanfattning Slutsatser 54 8 Laboratorieförsök m a p geotekniska egenskaper Okulär bedömning och kornstorleksfördelning Allmänt Försöksutrustning och metod Resultat och diskussion Densitet och packningsegenskaper Allmänt Försöksutrustning och metod Resultat och diskussion Hydraulisk konduktivitet Allmänt Försöksutrustning och metod Resultat och diskussion Kapillär stighöjd och tjälfarlighet Allmänt Resultat och diskussion Hållfasthetsegenskaper Allmänt Resultat och diskussion Sammanfattning och slutsatser 72 9 Vidare arbeten Miljömässiga egenskaper Geotekniska egenskaper Referenser 76 3

6 1 Förord Föreliggande rapport är en delrapport inom projektet System för ökad användning av alternativa material i mark och anläggningsbyggande, vilket också benämns AIS 32. Projektet finansieras av VINNOVA, NCC Construction Sverige AB, NCC Roads Sverige AB, Billerud Skärblacka AB, Componenta Alvesta AB, E Sabel AB, Lidköpings gjuteri AB, Rani Metall AB och SKF Mekan AB, vilka alla tackas för sina insatser. Arbetet utförs i samverkan mellan forskare på institutionen för geoteknik vid Chalmers tekniska högskola och avdelningen för byggnadsteknik och byggnadsmaterial på SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut och Gjuteriföreningen, samt de inblandade förtagen. Projektet skall slutrapporteras till halvårsskiftet 2004, men resultat kommer fortlöpande att publiceras i en rapportserie för projektet. Rapporterna kommer att finnas tillgängliga på projektets hemsida Arbetet med föreliggande rapport har pågått under och samtliga i projekt AIS 32 ingående parter har bidragit till framställandet av densamma. Kapitel 4 har utarbetats av Patrik Johansson (Gjuteriföreningen), Sven Wallman (NCC Roads) och Åke Reuterhage (Billerud Skärblacka). Annika Ekvall och Bo von Bahr på SP ansvarar för kapitel 6 och 7, samt delar av kapitel 5 och 9. Malin Gustafsson, Institutionen för geoteknik, Chalmers, har utarbetat och ansvarar för kapitel 8 samt delar av kapitel 5 och 9. Ett stort tack riktas till amanuenserna Karin Hemmendorff och Hanna-Sofie Jonsson som utförde många av de geotekniska laboratorieförsöken, samt examensarbetarna Martin Johansson och Magnus Thulin för enstaka försök. 4

7 2 Inledning I Sverige används idag nästan uteslutande naturmaterial vid väg- och anläggningsbyggande. Ökande krav på hushållning med ändliga naturresurser och minskning av avfallsmängder medför att det är angeläget att finna alternativa användningsområden för restprodukter. Målet med projekt AIS 32 System för ökad användning av alternativa material i mark och anläggningsbyggande är att skapa ett system för karakterisering av de tekniska och miljömässiga egenskaperna hos restprodukter samt hitta möjliga användningsområden. Därmed möjliggörs en enklare återanvändning av restprodukter inom mark- och anläggningssektorn. De tekniska kraven varierar mellan olika användningsområden. Intentionen i detta projekt är att studera användningsområden som fyllnadsmaterial, tätskikt på deponier, underbyggnad till gång- och cykelvägar samt vägar. Materialen kommer att undersökas avseende geotekniska och miljömässiga egenskaper. Fokus kommer att riktas mot förbättring av materialegenskaper genom mekanisk bearbetning och inblandning av tillsatsmedel, samt studier av hur varierade hydraulisk konduktivitet (beroende på olika packningsgrad) är kopplad till den kemiska tillgängligheten. Fältförsök kommer att utföras tillsammans med berörda industripartners för att verifiera resultaten från laboratorieundersökningarna. Inom projekt AIS 32 studeras ett antal olika industriella restprodukter; stenmjöl från bergtäktsindustrin, gjuterisand samt aska från massaindustrin. Avsikten är att undersöka restprodukternas tekniska och miljömässiga egenskaper, både naturliga och förädlade, i såväl laboratorium som i fält. De studerade restprodukterna benämns alla som material i föreliggande rapport. Inledningsvis beskrivs försökens syfte och mål, kapitel 3. I kapitel 4 återfinns en beskrivning av samtliga i projektet ingående material och i kapitel 5 finns sammanställt vilka försök som utfördes på respektive material. Därefter följer kapitel 6 och 7 i vilka provtagning och neddelning av materialen inför laboratorieförsöken beskrivs. Kapitel 8 och 9, beskriver laboratorieförsök m a p miljömässiga respektive geotekniska egenskaper, försöksutförande och resultat från desamma. Slutligen behandlar kapitel 10 vidare arbete inom projektet. 5

8 3 Syfte och mål Syftet med de inledande laboratorieförsöken har varit att fastlägga materialens grundläggande geotekniska och miljömässiga egenskaper. Målet har varit att klassificera material med likartade egenskaper och därefter kunna göra en första gruppering av materialen. Det var också önskvärt att i fortsättningen arbeta vidare med ett färre antal material (ett från varje grupp), men också att kunna dra slutsatser även för övriga material inom gruppen. 6

9 4 Beskrivning av samtliga material 4.1 Gjuterisand Gjuterier använder sand bunden med olika typer av bindemedel vid framställning av formar, som bildar gjutgodsets ytterkonturer, samt kärnor som skapar håligheterna i godset. Bassanden är i huvudsak av kvarts-/fältspatstyp och utvinns till största delen kring sydvästra delen av Vättern. I mindre omfattning används importerade sander av typen kvarts, olivin, kromit och zirkon. Överskottssanden kan i princip uppdelas efter typen av bindemedel som används. Två huvudkatergorier kan identifieras: - Sand bunden med bentonit (lera). - Sand bunden med kemiska bindemedel (organiska alt. oorganiska). I Figur 4-1 visas en schematisk bild över sandens kretslopp internt i gjuteriet. Kretsloppet är i princip lika för båda bindemedelskategorierna. Det enda undantaget utgörs av de gjuterier som på grund av sin ringa storlek inte har någon form av återvinning av den kemiskt bundna sanden. Nysand Kärntillverkning Blandning Formning Avgjutning Sandkylning Uppslagning Avsvalning Överskottssand Figur 4-1 Schematisk bild över sandens kretslopp internt i ett gjuteri Sand bunden med bentonit. I gjuteriernas interna kretslopp sker en kontinuerlig recirkulation av 90-95% av den bentonitbundna sanden. Detta innebär att 5-10% måste lämna sandsystemet, per varv. Orsakerna till att det inte går att recirkulera 100% är följande: Av produktionstekniska skäl får man ett kontinuerligt materialtillskott till systemet. Materialen består av sand från kärnor, ersättning av förbrukat bindemedel (bentonit) samt ersättning av förbrukat kolhaltigt material (stenkolssot). Till detta krävs oftast ett 7

10 visst tillskott av jungfrulig sand för att balansen i systemet skall upprätthållas. Anledningen till att ett tillskott av sand krävs i form av så kallad nysand och kärnretursand är att sanden i systemet utsätts för stora termiska och mekaniska belastningar vilket ger upphov till en förslitning av sandkornen samtidigt som förbränd bentonit fastnar på sandkornen. Det bildas även en finfraktion i sanden. Om detta tillåts fortlöpa utan någon uppfriskning kommer sandsystemet att kollapsa och det blir omöjligt att framställa gjutgods. Den nytillsatta sanden skall även förses med en beklädnad av sot och bentonit för att fungera i systemet d v s ju mer nysand och kärnretursand som tillsätts desto mer sot och bentonit måste tillsättas. Trots att den största delen av sanden återcirkuleras internt kommer det på grund av de stora volymer som hanteras att skapas en ansenlig mängd överskottssand. Denna sand måste lämna systemet för att det inte skall svämma över. Gjutresultatet är således direkt beroende av att sandens kornstorlek och halt av finandelar hålls konstant. Utöver bassanden innehåller överskottssanden 3-11% bentonit (lera) och 0-6% kol (stenkolssot). Det förekommer även rester från den metall som gjutits. En mer estetisk faktor som kan verka till sandens nackdel är inblandningen av sot som färgar sanden svart Sand bunden med kemiska bindemedel Kemisk bunden sand är en paraplybeteckning för en rad olika bindemedelstyper. Figur 4-2 visar en schematisk gruppering av kemiska bindemedel för tillverkning av gjutformar. Kemisk bunden sand för formtillverkning Organiska bindemedel - Syrahärdande furan och fenolhartser - Esterhärdande alkaliska fenolhartser - Värmehärdande fenolhartser Oorganiska bindemedel - Vattenglas - Cement Figur 4-2 Schematisk gruppering av kemiska bindemedel för tillverkning av gjutformar. Bindemedlen ovan ger överskottssander med varierande innehåll bindemedelsrester. Innehållet är dessutom beroende på vilken typ av metall som gjutits samt vilken termisk belastning som sanden utsatts för. Den termiska belastningen är i sin tur avhängig av typ av metall, avgjutningstemperatur samt sand/järn-förhållandet (vikten sand i förhållande till metallmängden i formarna). Detta innebär att varje gjuteris sand 8

11 i något avseende kommer att vara unik. Formsand som bundits med kemiska bindemedel är i vissa fall svårare att rescirkulera internt i gjuterierna. För dessa sander återcirkuleras normalt ca 50-85%. Mindre gjuterier har ofta svårt att klara av den investering som krävs för en sandregenereringsutrustning varför deras sand endast används en gång varefter den deponeras. Orsaken till den lägre återvinningsgraden, jämfört med den bentonitbundna sanden, är dels att man ofta har en högre termisk och mekanisk belastning på denna sandtyp och dels att bindemedlen inte tål alltför höga resthalter av gamla bindemedel på sandkornen. Man får en ackumulering av för bindemedlen skadliga ämnen i sanden Uppkomna sandvolymer Som tidigare beskrivits bildas inom svensk gjuteriindustri årligen stora mängder överskottssand. Fördelat på den typ av bindemedel som använts är mängderna: Bentonitbunden sand tusen ton/år (~ m 3 /år) Kemiskt bunden sand tusen ton/år (~ m 3 /år) Utvecklingen under de senaste åren visar att allt större sandmängder läggs på kommunal deponi. Denna trend kan härledas till att: Kommunen har intresse av att använda materialet för att driva deponin d v s ersättning för jungfruligt material. Behovet av ny industrimark i gjuteriernas omedelbara närhet är inte lika stort som förr. Miljökraven har skärpts. Många gjuterier är lokaliserade till mindre orter. Detta leder till att transporterna kommer att stå för en allt större del av kostnaden för såväl inköp av förnödenheter som kvittblivandet av restprodukter/avfall. Gjuterisandens låga värde i förhållande till vikten spelar här en avgörande roll. Deponering på kommunal deponi blir härmed det enda alternativet när möjligheterna till utfyllnad i gjuteriernas närområden minskar. En rad projekt drivs för att finna alternativa användningsområden för överskottssanden och minska deponeringen. Exempel på produktområden som kan vara tänkbara användare för gjuterisanden är: vägbyggnad, betong, kompost/jordförbättring, asfalt, mineralull, kiselkälla vid metallurgiska processer, förbränningsanläggningar (fluidiserande bädd) Provtagning av gjuterisand Korrekt och noggrann provtagning är en nödvändig förutsättning för att analyser och laboratorieförsök skall ge tillförlitliga resultat och i detta fall vara representativa för de olika gjuteriernas överskottssander. 9

12 Inför provtagningen besöktes tre gjuterier för att studera sandsystemen och diskutera uttaget av prover. Som vägledning för provtagningen har standarden SS-EN 932-1, Ballast Generella metoder Del 1: Metoder för provtagning använts. Överskottsand faller ofta på flera ställen i processen, dels direkt ur processen och dels från filter. Inför varje provtagning har mängder och andelar från olika delflöden kartlagts tillsammans med respektive företag. Andelen lös sand i relation till mängden aggregat har uppskattats. Provtagningen har därefter utförts så att samlingsprovet motsvarar gjuteriets överskottssand. Ca 80 kg sand har tagits från varje gjuteri och provtagningen har skett med skyffel. I samband med provtagningen noterades lagringstid före provtagning och hantering före provtagning. Rani Metall AB gjuter detaljer i aluminium. Som formsand används både bentonitbunden sand och vattenglasbunden sand. Överskottssanden består till ca 60% av vattenglasbunden formsand, 30% bentonitbunden formsand och 10% opågjuten vattenglas- och resolbunden kärnsand. Vattenglasbunden formsand är en så kallad esterhärdad vattenglas. Sanden handformas och återvinns inte. Överskottssanden består mestadels av aggregat och innehåller inte några kärnrester. Provet togs ur bolagets mellanlager där sanden lagrats ca 1 vecka före provtagningen. Bentonitbunden formsand består av sand, bentonit och vatten. Företaget tillsätter inget sot vilket annars är vanligt. Sanden maskinformas och återvinns. Provet togs ut efter urslagningen och innehöll en del mindre aggregat mestadels bestående av kärnrester. Opågjuten vattenglas- och resolbunden kärnsand togs i anslutning till sandblandarna. Den vattenglasbundna sanden härdas med koldioxid. I avvaktan på borttransport lagras den bentonitbundna formsanden och kärnsanden i container medan den vattenglasbundna formsanden lagras på företagets fastighet. Gjuterisanden som studerats i föreliggande projekt kallas vattenglassand men är en blandning av gjuteriets överskottssander, d v s ca 60% vattenglas, 30% bentonit och 10% opågjuten kärnsand. Överskottssanden varierar i färg från ljust brun till mörkt röd-brun, vilket troligtvis beror på att det är en blandning av olika gjuterisander, se Figur

13 Figur 4-3 Vattenglassand Rani Metall AB. SKF Mekan AB tillverkar gjutgods i grå- och segjärn. Som formsand används både bentonitbunden sand och resolsand. Bentonitbunden sand används vid maskinformning och återvinns. Bentonitsand tas ut på två olika sätt i processen, dels i säckar (knappt 20%), dels i stoftfickan (drygt 80%). Den aktiva bentonithalten varierar beroende på var i processen den tas ut och är mellan 12% och 20% i säckarna (bigbags) och 4-5% i stoftfickan. Den bentonitsand som undersökts på laboratorium är en blandning av sand från stoftfickan och säckarna och bentonithalten borde därför ligga omkring 6-8%. Bentoniten som används är natriumaktiverad kalciumbentonit från Europa (Andersson, 2001). Bentonitsanden (Figur 4-4) är svart och väldigt finkornig, vilket gör att den dammar mycket i torrt tillstånd. I materialet finns en liten andel små (någon centimeter stora) grå och röda aggregat, vilka dock är relativt lättkrossade. Figur 4-4 Bentonitsand SKF Mekan AB. 11

14 Resolsand används vid handformning och återvinns inte. Överskottssanden är finkorning och består av aggregat i varierande storlek samt lös sand och samlas i container före borttransport. Färgen är vinröd/mörkgrå, se Figur 4-5. Proverna togs ur container. Figur 4-5 Resolsand SKF Mekan AB. Componenta Alvesta AB gjuter detaljer i grå- och segjärn. Till formningen används bentonitbunden sand som återvinns. Kärnorna tillverkas till ca 80% av resolsand och resterande 20% tillverkas av skalsand. Överskottssanden faller till största delen vid formningsavdelningen och i samband med blästring av godset. En mindre del utgörs av kasserade opågjutna kärnor. Vid formningsavdelningen faller bentonitsanden dels som stoft från ett filter och dels vid en transportör. Sandfraktionen innehåller ca 7% och stoftfraktionen ca 20% aktiv bentonit och mängdförhållandet är 65% sand och 35% stoft. Bentonitsanden innehåller därmed troligtvis omkring 11% aktiv bentonit (Färdigh, 2002; Johansson, 2002; Karlsson, 2002). Bentoniten som används är Natriumaktiverad kalciumbentonit från Europa. Proverna togs ur säck under filter samt ur container i formningsavdelningen. Sanden innehåller inte aggregat. Vid blästringen avskiljs ytterligare bentonitsand, vilken legat nära gjutgodset och därmed till största delen är dödbränd. Sanden innehåller en mindre del aggregat. Uppskattningsvis är den aktiva bentonithalten i blästersanden omkring 2%. Sanden avskiljs på tre sätt; sand som lossnar från gjutgodset i samband med hantering före blästring, sand från avskiljare till blästern och stoft från ett filter som renar luft från blästern. Kärnsanden togs ur containrar vid kärntillverkningen. Sanden består till största delen av aggregat. 12

15 Det aktuella provet består av en blandning av ca 50% bentonitsand i sandrespektive stoftfraktion, ca 48% bentonitsand från blästern samt ca 2% opågjutna kärnor (Johansson, 2002). Blandningen innehåller därmed troligtvis omkring 6% aktiv bentonit. Jämfört med bentonitsanden från SKF Mekan är denna sand något grövre och innehåller fler aggregat, vilka troligtvis är opågjutna kärnor, se Figur 4-6. Figur 4-6 Bentonitsand Componenta Alvesta AB. E Sabel AB tillverkar detaljer i legerat gjutjärn. Legeringsämnen utgörs huvudsakligen av nickel och krom. Som formsand används både vattenglasbunden sand och furansand. Formar tillverkas endast genom handformning och företaget har ingen sandåtervinning. Överskottssanderna förvaras i separata upplag på den egna fastigheten i avvaktan på borttransport. Proverna togs ur upplag och bestod av 25% aggregat och 75% lös sand. Före provtagningen hade överskottssanden förvarats 1 4 veckor utomhus, det sista dygnet under presenning. Laboratorieförsök utfördes endast på den vattenglasbundna sanden medan furansanden användes vid fältförsök. Vattenglassanden är grå-rosa till färgen, se Figur 4-7. Materialet dammar något i torrt tillstånd. 13

16 Figur 4-7 Vattenglassand E Sabel AB. Lidköpings Gjuteri AB gjuter förhållandevis stort gods i grå- och segjärn. Furansand används till både formar och kärnor. Formningen sker uteslutande som handformning och sanden återvinns inte. Sanden består av ca 50% aggregat, huvudsakligen formsand, och ca 50% lös sand, huvudsakligen kärnsand och formsand som legat nära gjutgodset. Proverna togs ur högar på golvet efter urslagare. Lagringstiden före provtagning var 1-4 dagar. Överskottssanden samlas i container före borttransport. Överskottssanden innehöll armering i form av metalltråd samt metall som läckt ur formen. Sanden är mörkbrun och innehåller stora och hårda aggregat, flertalet 0,5-1 m, se Figur 4-8. Sanden var inte möjlig att använda vid fältförsöket p g a stora och hårda aggregat som inte gick att krossa med befintlig maskin. Figur 4-8 Furansand Lidköpings Gjuteri AB. 14

17 4.2 Stenmjöl Inledning NCC Roads AB är i Sverige organiserat i region Nord, Öst och Sydväst och arbetar inom följande produktområden: - Kross - Asfalt - Beläggning - Vägservice - Trafiksäkerhet - Fabriksbetong Krossprodukterna utvinns, framställs och förädlas vid NCC Roads egna täkter och fabriker, se Figur 4-9. Figur 4-9 NCC Roads Sydvästs bergtäkt i Gategård, Stenungsund. Användningsområden för krossprodukterna finns inom all byggverksamhet och utgör råvaran i asfalt och betong. Från grushushållningssynpunkt är det angeläget att i första hand använda bergkrossmaterial och spara naturgruset till de specifika ändamål, där naturgrus är överlägset bergkross. Material bör därför så långt som möjligt tas från bergtäkter, vilket medför att efterfrågan på bergkrossmaterial idag är stort. NCC Roads har egna laboratorier där kvalitetskontroll på produkterna, produktutveckling för bättre funktion och minskad miljöpåverkan sker Bergtäktverksamhet Med bergtäkt avses en verksamhet som primärt syftar till att spränga och krossa sten till försäljning. Verksamheten vid en större bergtäkt är omfattande. Vid de flesta täkter förekommer en stationär krossanläggning med flera krossteg, sorteringsverk, bandtransportörer och materialhantering. Produktionsprocessen är uppdelad i flera olika steg. Efter att marktäcket tagits bort så kallad avbaning, borras den del av berget som skall sprängas ut. Borrhålens 15

18 diameter, djup och inbördes avstånd varierar med hänsyn till bergets kvalitet och önskat styckefall. Borrhålen laddas därefter, vanligen med en kraftigare laddning i botten. Ovanpå bottenladdningen läggs en svagare så kallad pipladdning och överst fylls borrhålen med sand eller stenmjöl. Det lossprängda bergmaterialet (styckefallet) lastas med grävmaskin eller hjullastare på lastbil eller truck alternativt direkt i mataren utan mellanvarande transport Figur 4-10 Flödesschema vid ett bergkrossverk, (Naturvårdsverket, Branschfakta 1996). Styckefallet i sprängsalvan avpassas till förkrossen, som krossar ner blocken till hanterbar form för bandtransport och för efterföljande krossar. Efter varje krossteg siktas finmaterial bort. Kvaliteten på materialet förfinas successivt i krossprocessen till allt snävare variationer i fraktionen. För att förstå de olika processtegen vid ett bergkrossverk beskrivs flödesschemat genom Figur 4-10, (Naturvårdsverket Branschfakta, 1996). 16

19 1. Matare tillför stenmaterial i en jämn ström till krossarna. En del matare kan även avskilja sådana fraktioner som är för finkorniga eller för stora för att matas in i krossen. 2. Krossar mal ner det inmatade stenmaterialet. Krossarnas utförande bestäms bland annat av storleken på det inmatade materialet, stenmaterialets kvalitet och kraven på den färdiga produkten. 3. Siktar delar upp materialet i olika fraktioner och avskiljer finkornigt material. Avskiljs inte det finkorniga materialet packar det sig lätt i krossarna. Siktar används både före och efter varje krossteg. 4. Transportörer flyttar materialet till olika enheter inom verket och slutligen till lager. Om materialet skall förflyttas nedåt används stup eller rännor. Skall materialet flyttas horisontellt eller uppåt används bandtransportörer och elevatorer. 5. I materiallager förvaras det krossade materialet i väntan på vidare nedkrossning eller i väntan på transport från verket. Lagerhållningen är nödvändig för att utjämna variationer i efterfrågan. I många fall finns också ett asfaltverk och en betongstation. Samtliga av dessa anläggningar kräver stora markytor. En större bergtäkt för produktion av många olika sorters krossprodukter kräver stora investeringar. I normalfallet eftersträvas därför tillgång på material för minst 25 år. För att reglera verksamheten vid täkter och krossar finns ett flertal lagar, förordningar och föreskrifter att följa Avfall och restprodukter från bergtäktverksamheten Avfall som är specifikt för täkter och krossar är kasserade filter, maskindelar och övrig utrustning, spilloljor (miljöfarligt avfall) från maskiner och fordon, samt restprodukter från krossning av bergmaterial. Förutom sprängsten, sten som skall krossas och krossprodukter, lagras även stenmjöl i upplag, se Figur Mängden stenmjöl som uppkommer vid krossningen varierar med bergart och krossningssätt. 17

20 Figur 4-11 Upplag av stenmjöl vid NCC Roads Sydvästs bergtäkt i Gategård, Stenungsund Användning av restprodukter Användningen av 0-2 material är idag på många ställen mycket begränsad. Upplagen av finkorniga material, framförallt 0-2 material, kan därför bli avsevärda i vissa täkter. Om det finns ett asfaltverk i anknytning till bergtäkten används en större del av 0-2 materialet till asfaltframställning. Inom betongsektorn pågår också försök med att framställa nya produkter med stenmjöl som bas. Då tillgången idag är större än efterfrågan på 0-2 material, finns ett stort intresse för att hitta nya användningsområden. 18

21 material Två material har studerats inom ramen för detta projekt, dels från Ramnaslätt i Borås, dels Gategård i Stenungsund. De olika 0-2 materialens (stenmjölens) ursprungliga bergart och mineralogi redovisas i Tabell 4-1. Tabell 4-1 De undersökta 0-2 materialens mineralogi. Krossanläggningens ort Ursprunglig bergart Mineralogi Ramnaslätt Gategård Gråröd gnejsig granit Grå granodiorit Kalifältspat 33% Kvarts 30% Plagioklas 25% Glimmer 9% Diverse 3% Plagioklas 47%? Kvarts 36% Kalifältspat 8% Glimmer 8% Diverse 1% Ramnaslätt (Borås) Bergtäkten i Ramnaslätt är belägen ca 1 km sydväst om Borås centrum. Den dominerande bergarten består av en grå till rödgrå finbandad gnejs av granitisk till granodioritisk sammansättning. I gnejsen finns partier av amfibolit som brottstycken eller gångintrusioner. Amfiboliterna har inte någon stor utbredning utan uppträder bara sporadiskt som små boudiner (0,5-1,5 m breda). Mindre pegmatitgångar (granitisk gångbergart) finns också inom täktområdet. Stenmjöl 1 består främst av gråröd gnejsig granit och visas i Figur Figur 4-12 Stenmjöl 1. Stenmjöl från Ramnaslätt. 19

22 Gategård (Stenungsund) Bergtäkten i Gategård ligger ca 1,5 km nordost om Stenungsund centrum. Den dominerande bergarten är en grå fint medelkornig svagt förskiffrad granodiorit. Huvudmineralen är plagioklas, kvarts, kalifältspat och biotit. Granodioriten är förskiffrad och ofta även sliromvandlad. I bergarten kan även mindre pegmatitgångar återfinnas. Genom den kraftiga förskiffringen och slirbildningen är berget i randzonen av sämre kvalitet. Det finns dock stora områden inom granodioritmassivet som har rekristalliserats och blivit i stort sett massformiga. Stenmjöl 2 består främst av grå granodiorit och visas i Figur Figur 4-13 Stenmjöl 2. Stenmjöl från Gategård Provtagning av stenmjöl Stenmjölet togs från upplag under sensommaren 2001 vid rubricerande anläggningar. Prover togs med provtagningsspade på 5 olika nivåer i stenmjölsupplagen. Proverna paketerades i plastpåsar och vidarebefordrades till SP i Borås. 4.3 Bottenaska, Mesa/Grönlut/Elfilterstoft Inledning Massaindustrin Billerud Skärblacka är belägen i samhället Skärblacka vid Motala ström, några mil väster om Norrköping. Vid anläggningen tillverkas oblekt och blekt sulfatmassa samt halvkemisk massa. Sulfatmassa är en kemisk massa som tillverkas genom att ved kokas tillsammans med så kallad vitlut under högt tryck och vid hög temperatur. I den halvkemiska massan har fibrerna frilagts genom en kombination av kemisk och mekanisk bearbetning. De olika massatyperna förädlas i fabriken till säck- och kraftpapper samt fluting (det vågformade mellanskiktet i wellpapp). 20

23 4.3.2 Massatillverkningsprocessen Tillverkning av massa och papper är en komplicerad process med ett antal olika kemikaliekretslopp. Dessa kretslopp är en förutsättning för både miljö och ekonomi i en sulfatfabrik. För att förstå var i processen de olika restprodukterna uppstår behövs en kort beskrivning av tillverkningen av sulfatmassa. Processchemat i Figur 4-14 visar översiktligt hur massatillverkningen går till. 1. Veden huggs till flis 2. Kokning av flisen i sulfatfabriken Ligninet, som binder samman cellulosafibrerna i veden, löses ut genom kokning med vitlut. Vitluten, innehållande natriumhydroxid (NaOH), färgas svart och övergår till svartlut under kokningen. Ungefär 50% av veden blir till pappersmassa. Resten av veden finns löst i svartluten och kommer till nytta som biobränsle i sodapannan. 3. Tvättning av massan Massan tvättas i flera steg efter kokningen och på så sätt avlägsnas svartluten från fibrerna och kan återföras till kemikalieåtervinningen. 4. Fortsatt rening av massan Massan silas efter kokning och tvättning för att få bort fasta föroreningar och därefter går en del av massan direkt till en pappersmaskin som tillverkar oblekt säckpapper och en del går till blekeriet för tillverkning av en renare, vitare och mer åldersbeständig massa. 5. Återvinning av kemikalier och energi Den använda kokvätskan, svartluten, indunstas och förbränns i sodapannan. De utlösta vedämnena ger energi till ång- och elproduktion medan kemikalierna bildar en smälta som löses i vatten till grönlut. Grönluten behandlas med kalk (kausticering) och omvandlas till ny kokvätska (vitlut) som återförs till kokeriet. Kalken omvandlas till mesa (CaCO 3 ) som i en annan cykel bränns om till ny kalk i mesaugnar. Figur 4-14 Massatillverkning vid Billerud Skärblacka. 21

24 För att producera ånga till olika processer sker förbränning i bland annat en barkpanna. På Skärblacka Bruk eldas olja och bark tillsammans och oljan svarar energimässigt för ungefär en tredjedel. Vid förbränningen bildas två typer av aska, bottenaska och elfilterstoft. Bottenaskan är det som stannar kvar i förbränningsdelen medan elfilterstoftet (så kallad flygaska) är de askämnen som följer med rökgaserna. När dessa avkyls faller askan ut och fastnar i ett elektrofilter. Askorna består av oförbränt trä, oorganiskt material från bark, tungmetaller från oljan samt föroreningar i träbränslet som kan vara sand, jord och dylikt. Grönluten från sodapannan innehåller uppslammade partiklar (sotrester), som om de får vara kvar i luten anrikas i kalkcykeln och orsakar störningar som ger sämre kalkkvalitet. För att minska dessa störningar renas därför grönluten från slammet innan kausticeringen. Slammet kallas grönlutslam och samlas upp på ett trumfilter. Grönlutslammet består av oförbrända kolrester från sodapannan, processfrämmande grundämnen (PFG) samt mesa (CaCO 3 ) som används vid tvättning och avvattning av grönlutslammet. PFG, främst Al och Si, kommer till stor del från vedråvaran, men kan även härstamma från processvattnet eller tillsatskemikalier. I kausticeringen behandlas grönlut med bränd kalk för att återskapa NaOH i det som skall bli ny kokvätska, det vill säga vitlut. I processen avskiljs tyngre partiklar (mesagrus) som består av oreagerad kalk, silt och sand. Även här kan tungmetaller anrikas då kemikalierna passerar cyklerna flera gånger. Mesagruset från Skärblacka Bruk är otvättat eller dåligt tvättat vilket medför att det kan ha ett högt ph. Bottenaska, elfilterstoft, grönlutslam och mesagrus deponeras på den egna deponien vid Hyttemossen. Elfilterstoft, grönlutslam och mesagrus blandas före deponering för att bli hanterbart. Bottenaskan vätes med vatten för att minska risken för bränder och damning. Förutom ovanstående restprodukter används bark blandat med grus som mellantäckning på deponien. Vidare deponeras vissa grovsopor som isoleringsmaterial och betong Bottenaska, Mesa/Grönlut/Elfilterstoft Inom ramen för projekt AIS 32 har bottenaska samt blandningen mesagrus/grönlutslam/elfilterstoft studerats. Bottenaskan är osorterad och innehåller kolbitar, sintrade klumpar i varierande storlek samt enstaka metallklumpar och större träbitar, se Figur Materialet är lätt och dammar mycket i torrt tillstånd. 22

25 Figur 4-15 Bottenaska Provtagning av Mesa/Grönlut/Elfilterstoft Askprover togs från Barkpannan vid Billerud Skärblacka. Proverna togs i fallande ström från askutmatningen. Proverna togs ut under perioden 2/10 12/ vid sex tillfällen. Mängden vid varje provuttag var ca: 15 l. På dessa sex prover bestämdes torrhalten och sedan slogs dessa samman i hinkar för transport till SP. Den totala mängden blev ca: 100 liter. 23

26 5 Laboratorieundersökningar För att avgöra ett materials lämplighet i olika anläggningssammanhang måste dess materialtekniska och miljömässiga egenskaper bestämmas och jämföras med naturliga material samt med de av olika myndigheter ställda branschgemensamma krav. Inledande laboratorieförsök har utförts i syfte att grovt klassificera materialen såväl miljömässigt som geotekniskt. Målet med de inledande laboratorieförsöken var att se om vissa material hade likartade egenskaper och utifrån dessa göra grupperingar för att sedan fortsättningsvis studera ett färre antal material, ett från varje materialgrupp. Försöken utfördes på de naturliga, d v s obehandlade materialen. I ett senare skede kommer några av de utvalda materialen att förädlas, för att förbättra de tekniska och/eller miljömässiga egenskaperna, genom t ex mekanisk bearbetning eller inblandning av andra material eller tillsatsämnen. För att kunna karaktärisera ett material är följande geotekniska och miljömässiga egenskaper viktiga att bestämma: Kornstorleksfördelning Densitet och packningsegenskaper Hydraulisk konduktivitet Kapillaritet och tjälfarlighet Hållfasthets- och deformationsegenskaper Kemisk sammansättning (totalhalter) Tillgängliga halter Lakningsegenskaper I Tabell 5-1 återfinns en sammanställning över vilka laboratorieförsök som utförts på respektive material. 24

27 Tabell 5-1. Inledande laboratorieförsök på materialen i projekt AIS 32. Resolsand Bentonitsand 1 Bentonitsand 2 1) Vattenglassand 1 Vattenglassand 2 1) Furansand 2 Stenmjöl 1 Stenmjöl 2 Bottenaska Mesagrus/grönlutslam/elfilterstoft Geotekniska egenskaper: Okulär bedömning X X X X X X X X X Siktanalys (inkl. tvättsiktning) Sedimentationsanalys X X X X X X X X X X Proctorpackning X X X X X X X Permeabilitetsförsök (avjoniserat vatten) Miljöegenskaper: Oorganiska ämnen: X X X X X X Totalhaltsanalys X X X X X X X X X X Tillgänglighetstest X X X X X X X X X X Tillgänglighetstest (oxiderande) Organiska ämnen: X X X X X X X X X X PAH-analys X X X X X X - - X X Extraherbart material med GCMS X X X X X X - - X X TOF-SIMS X X X X X X - - X X ph-analys X X X X X X X X X X Konduktivitetsanalys X X X X X X X X X X 1) Ej enbart bentonit- respektive vattenglassand, utan en blandning av fler gjuterisander, se kapitel 4. 25

28 6 Neddelning 6.1 Metodbeskrivning av neddelning Begreppet neddelning är en provberedningsprocess för att från ett stort provmaterial få ut en mindre mängd homogeniserat representativt provmaterial avsett för laboratorieanalyser. Neddelningen i detta projekt följde standarden EN 932/1-2, Tests for general properties of aggregates, Part 1: Methods for sampling, Part 2: Methods for reducing laboratory samples. Proverna togs ute på industrianläggningarna, i enlighet med vad som beskrivits i kapitel 4 respektive 6, och transporterades sedan till SP. Neddelningen genomfördes sedan med en roterande neddelare, se Figur 6-1. Hela provmängden (ca 5 hinkar för respektive prov) hälldes i en stor tratt och fick sedan sakta rinna ner mot en roterande tallrik på vilken det stod tårtbitsformade behållare. Denna process gör att eventuella inhomogeniteter i materialet fördelas i alla behållarna, och en av dessa behållare kan därmed anses utgöra ett representativt delprov av den totala provmängden. Neddelningen av materialen i detta projekt skedde i första hand med hjälp av en roterande neddelare av märket Gilson, se Figur 6-1. För de prov som skulle till kemisk analys fortsattes neddelningen med en mindre roterande neddelare, Fritsch, laborette 27. Denna fungerar enligt samma princip som neddelaren Gilson, men är mindre. Figur 6-1 Neddelningsapparat Gilson 26

29 6.2 Neddelningsschema i detta projekt Alla material utom ett följde en specifik neddelningsprocess, se Figur 6-2. Först delades materialet ned i Gilson-neddelaren, varav 2/8 skickades till Chalmers för geotekniska analyser och 1/8 fortsatte till vidare neddelning i Fritch-neddelaren till ett prov på 200 g, som nyttjades för kemisk analys på SP. Bottenaskan delades däremot ned i två omgångar i Gilson-neddelaren, där hälften av materialet från båda omgångarna sedan slogs samman, och detta delades sedan ner enligt principen för de övriga materialen. Sparas på SP 5/8 2/8 1/8 till Chalmers för geotekniska analyser Ytterligare neddelning för kemiska analyser, SP Figur 6-2 Schema över massflödet i neddelningsprocessen. Den totala mängden material (för varje prov) är ca 80 kg. 27

30 6.3 Neddelade material Totalt neddelades 11 olika material, setabell 6-1. Fem huvudtyper av material förekom i processen, gjuterisand bunden med bentonitsand, gjuterisand bunden med kemiska bindemedel, stenmjöl, bottenaska samt en blandning av mesagrus/grönlutsslam/elfilterstoft. Tabell 6-1 Översikt över neddelade material och dess sammansättning Typ av material Beteckning Gjuterisand bunden med bentonit Bentonitsand 2 Sammansättning av prov Bentonitsand 1 bentonitsand 100% Furansand 1 furansand 100% Furansand 2 furansand 100% bentonitsand, 63% stoft från bläster, 35% opågjuten kärnsand, 2% (varav 4/5 resolbunden och 1/5 skalsand Gjuterisand bunden med kemiska bindemedel Vattenglassand 1 vattenglassand 100% Vattenglassand 2 vattenglassand, 60% bentonitsand, 30% opågjuten kärnsand, 10% (vattenglas eller carbophenbunden) Resolsand Resolsand, 100% Stenmjöl Stenmjöl 1 Stenmjöl, 100% Stenmjöl 2 Stenmjöl, 100% Bottenaska Bottenaska Bottenaska, barkförbränning rosterpanna Blandning av mesagrus/ grönlutsslam/ elfilter-stoft MGE mesagrus grönlutsslam elfilterstoft 28

31 6.4 Iakttagelser vid neddelningsarbetet Bentonitbunden sand Bentonitsand 1. Provet inkom i plastpåsar, ca 50 liter. Det svarta materialet innehöll mycket stoft och en del mindre rödaktiga aggregat. Då provet var torrt och innehöll mycket stoft orsakade det stora damningsproblem. När det hälldes i neddelningsapparaten spreds en hel del av stoftet i laboratorielokalen. Bentonitsand 2. Provet bestod av bentonitsand, bentonitsand med stoft från blästring och pågjuten kärnsand. Den inkom i fyra backar à ca 15 liter. Materialet var svart och bestod mestadels av lös sand och en del gjutkärnor som fick krossas ner till mindre bitar med hjälp av en laboratoriekross. Detta prov hade damningsproblem liknande de som beskrivs under Bentonitsand Kemiskt bunden sand Furansand 1. Provet innehöll en del sandaggregat som var ganska lätta att knacka sönder. Materialet var relativt blött vilket försvårade neddelningsprocessen och orsakade en del extra rengöringsarbete. Furansand 2. Provet inkom i plastbackar, ca 50 liter. Det svart-röda materialet innehöll en hel del stora aggregat som knackades ner med hjälp av en slägga. Materialet orsakade en allergisk reaktion i form av klåda, troligen beroende på stort innehåll av Ni i materialet. Vattenglassand 1. Provet inkom i plastbackar, ca 50 liter. Materialet innehöll en del aggregat som var relativt lätta att knacka ner. Det var även blött vilket orsakade problem vid rengöring av neddelaren. Materialet orsakade en allergisk reaktion i form av klåda, troligen beroende på stort innehåll av Ni i materialet. Vattenglassand 2. Provet bestod av vattenglassand, bentonitsand och opågjuten kärnsand. Sanderna levererades i tre backar á ca 20 liter. Provet var gulbrunt och innehöll både aggregat och lös sand. Då materialet var blött så orsakade det inga större damningsproblem. Däremot klumpade materialet ihop sig och fastnade i neddelningsapparaten, vilket kan ha medfört att ett mindre representativt prov erhållits. Dessutom uppstod problem vid rengöring av neddelningsapparaten. Resolsand. Provet inkom i plastpåsar på en halvpall, ca 60 liter. Det rödaktiga materialet innehöll mestadels stora aggregat och lite lös sand. Aggregaten slogs sönder med hjälp av en mejselhammare och krossades sedan i en laboratoriekross Stenmjöl Stenmjöl 1. Provet var problemfritt att dela ner då det var lagom fuktigt. Det inkom ca 40 liter material. 29

32 Stenmjöl 2. Provet bestod av ca 40 liter material. Materialet var något fuktigt, men det skapade inga problem vid neddelningen Bottenaska Bottenaska. Provet inkom i hinkar, ca 100 liter. Askan var blöt vilket orsakade bekymmer vid neddelningen. Materialet klumpade sig och det var smutsigt och tidskrävande att rengöra neddelningsapparaten MGE-blandning (Mesagrus/Grönlutsslam/Elfilterstoft) Ett prov av MGE-blandningen skickades direkt från massaindustrin i Skärblacka till laboratoriet på SP. Eftersom provet var litet behövdes ingen neddelning Problem vid neddelning i detta projekt De problem som uppstod med en del av materialen var bl.a. att torra material med stor finandel dammade påtagligt, medan vissa material var så fuktiga att de klumpade ihop sig vid neddelningen. Ett par av materialen innehöll stora aggregat som fick knackas ner med slägga och en del material orsakade allergiska reaktioner i form av klåda. För att lösa dessa problem utrustades personalen som hanterade materialen med erforderlig skyddsutrustning (andningsskydd, handskar mm). Vidare försågs lokalen med ett ökat utsug för att minska halten partiklar i luften. 30

33 7 Bedömning av miljöegenskaper Kapitlet inleds med ett övergripande resonemang om samhällsnyttan av att använda alternativa material följt av hur dessa material kan påverka den omgivande miljön. En genomgång görs av de analysmetoder som finns tillgängliga för att bedöma miljöpåverkan. Därefter beskrivs kunskapsläget inom området, samt vilka angränsande regelverk som finns. Avgränsningarna presenteras i det därpå följande avsnittet, följt av resultaten av analyserna hittills i projektet 7.1 Nyttoaspekter för alternativa material Den främsta nyttan för samhället med användande av alternativa material är att naturresurser sparas, eftersom de alternativa materialen i många fall skulle kunna ersätta jungfruligt material. Användning av alternativa material medför också att behovet av utrymme för deponering minskar. För de företag som hittar lämpliga användningsområden för sitt restmaterial ger det en positiv miljöimage och är samtidigt ekonomiskt fördelaktigt. När miljöpåverkan från ett naturligt byggnadsmaterial till väg- och anläggningsbyggnad beskrivs koncentrerar man sig vanligen främst på miljöpåverkan från brytningen. Motsvarande bedömning av ett alternativt material har traditionellt sett mest handlat om dess lakningsegenskaper. I princip skulle man kunna tillåta en marginellt större miljöpåverkan från de alternativa materialen än för de naturliga materialen. Detta eftersom användande av ett restmaterial sparar naturresurser genom att påverka materialflödet och på så sätt minimeras en miljöpåverkande (sprängning, energiåtgång, naturresurser) brytning av jungfruligt material. 7.2 Mekanism för miljöpåverkan Principen för miljöpåverkan från ett alternativt material skiljer sig inte från miljöpåverkan från ett naturligt material, se Figur 7-1. Det handlar i båda fallen om miljöpåverkan från ett fast material till skillnad från miljöpåverkan från en gas (t ex SO 2 ) eller en vätska (t ex vatten med syrekrävande organiskt material, BOD). Miljöpåverkan från fasta material sker indirekt genom att materialen lakas ur och lakvätskan påverkar i sin tur den omgivande miljön. Utlakningen uppstår då vägen (se Figur 7-1 nedan) eller anläggningen i vilket materialet ingår, utsätts för nederbörd (A) i olika former och en liten mängd vatten strömmar då igenom materialet (B och C). Detta vatten löser de mest lättlösliga ämnena som transporteras till en recipient av något slag, D, där de späds ut. 31

34 Figur 7-1 Principskiss över en vägbank med avrinningsområde och recipient Viss transport av partiklar kan också ske då vattnet strömma genom materialet. Vattnet kan i vissa fall tas emot i någon form av anläggning (vid större vägar och trafikplatser) men i de flesta fall är recipienten ett vanligt dike. Miljöpåverkan från det fasta materialet kan alltså visa sig i form av ett mark- och vattenmiljöproblem. Föroreningskälla RISK Riskobjekt Spridningsvägar Figur 7-2 En fullständig miljöbedömning av ett material i en viss applikation bygger på kunskap från tre olika områden. (Figur enligt Golder Associates AB) Att göra en fullständig bedömning av t ex ett vägbyggnadsmaterials miljöpåverkan är ett omfattande arbete då man tar reda på i princip tre faktorer vilka visas i Figur 7-2. De tre faktorerna är föroreningskälla, spridningsvägar och riskobjekt. Föroreningskällan är i detta fall det material som skall undersökas. Spridningsväg syftar på transport av föroreningen från materialet till ett riskobjekt. För den fullständiga miljöbedömningen behövs således en karaktärisering av riskobjektet (recipienten), vilken är platsberoende. Det är således naturligt att börja undersökningarna med föroreningskällan. Denna rapport begränsar sig till detta, alltså studier av hur mycket olika föroreningar materialen innehåller och tillgängligheten av dessa föroreningar med hjälp av tillgänglighetstest. För organiska ämnen har en del andra typer av analyser genomförts. Materialets innehåll av föroreningar är av stor betydelse samt hur mycket dessa som maximalt kan laka ut och med vilken hastighet. De ämnen som lakas ut beror naturligtvis på materialets sammansättning och ämnenas löslighet. De vanligaste 32

35 ämnen som studeras och detekteras är oorganiska, dvs metaller i olika former. Organiska ämnen är också av intresse, men halterna av dessa i de naturliga materialen är mycket låga varför inga standardiserade laktest hittills finns framtagna för organiska ämnen. Materialens påverkan på recipienten vad gäller ph och konduktivitet är också av intresse. Andra ämnen som kan laka ut och påverka recipienten är olika mikro- och makronäringsämnen (K, Na, P m fl). Det kan också vara aktuellt att utföra ekotoxicitetstest för att studera materialens eventuella akuttoxiska påverkan på recipienten. En stor mängd faktorer påverkar utlakningsprocessen, men den viktigaste faktorn som bestämmer utlakningen är den sk L/S-kvoten (L = liquid, S = solid). Den beskriver förhållandet mellan mängden fast material och den mängd vatten som kommer i kontakt med detta fasta material och har möjlighet att laka ut ämnen från materialet. Om L/S-kvoten är 2 innebär det att 2 delar vatten har kommit i kontakt med 1 del material. Med kunskap om nederbörd, materialens mängd och genomsläpplighet samt vägen eller anläggningens form, kan L/S-skalan (en mängd kumulativa L/S-kvoter) omvandlas till en tidsskala och en tidsberoende urlakning av det aktuella ämnet/ämnena erhålles. 7.3 Beskrivning av analysmetoder för att karaktärisera materialens potentiella miljöpåverkan Principiella frågor För att besvara frågan om materialens potentiella miljöpåverkan har en mängd analysmetoder utvecklats. Viktiga aspekter innan man bestämmer vilka analyser som skall genomföras i en översiktlig kartläggning av ett material är t ex hur det ser ut, hur förhållandena är som materialet kommer att befinna sig i, vad som kan inverka på utlakningen (kemiskt, fysiskt, mekaniskt, biologiskt), materialets konduktivitet etc. Dessa aspekter kan belysas med hjälp av analyser som i princip motsvarar de tre följande frågorna: 1. Vad är totalhalten av olika ämnen i materialet? 2. Hur mycket av respektive ämne kan lakas ut? 3. Med vilken hastighet sker utlakningen? Vid en mer omfattande undersökning av ett materials potentiella miljöpåverkan måste en riskbedömning genomföras för den aktuella platsen. En sådan riskbedömning omfattar en noggrann beskrivning av ett materials påverkan på en specifik plats med hänsyn till platsens förutsättningar och materialets egenskaper, se Figur Totalhaltstest Genom totalhaltstest tar man reda på materialets totala sammansättning. En sådan analys är lämplig att börja analysarbetet med för att få reda på vilka ämnen som kan bli aktuella att analysera i efterföljande tillgänglighets- och laktest, se Figur 7-3. Metoder som kan användas är t ex syraupplösning, ASTM D3863, eller smältning ASTM D