MinBas-dagen 14 dec 2017

Relevanta dokument
Karaktärisering och optimering av karbonategenskaper - kemi och sprickbildning

Karaktärisering och optimering av karbonategenskaper i kalksten för styrd

Brännegenskaper hos kalkstenar och alternativa material för produktion av cementklinker och bränd kalk

RIKSINTRESSEOMRÅDE BUTTLE, GOTLAND

Optimering av processer vid cementklinker- och kalktillverkning. Ett projekt inom MinBaS Innovation

MinBaS Innovation - VINNOVA

Snowball Earth-hypotesen. Att jorden var helt istäckt för 700 miljoner år sedan. Bild: BBC

Syrgasanvändning vid cement och kalktillverkning samt utveckling av radarbaserad mätteknik för schaktugnar

Sammanfattning. Projekt Pnr Energieffektiv framställning av brända karbonatprodukter Pågående

Lågtemperaturkorrosion

TILLSATSMATERIAL FÖR BETONG

Är luftkvalitén i Lund bättre än i Teckomatorp?

Snowball Earth-hypotesen. Att jorden var helt istäckt för 700 miljoner år sedan. Bild: BBC

KBS Bentonitsymposiet i Oskarshamn

Great White Stone. Kalk och markstabilisering. Kari Kuusipuro Nordkalk Oyj Abp

Nyheter inom betongforskningen

Snowball Earth-hypotesen. Att jorden var helt istäckt för 700 miljoner år sedan. Bild: BBC

Syror, baser och jonföreningar

Analys av tandmaterial

BYGGVARUDEKLARATION YTTRE OCH INRE MILJÖ. Produkt: Platsgjuten terrazzobetong. Företagsinformation: AB Strängbetong Box NACKA

G 21 F 9/28

Jordas indelning MINERALJORD ORGANISKJORD. sönderdelningsprodukt av berggrund. växt- och djurrester. Sorterade jordar sedimentärajordarter

Nyheter inom betongforskningen -nödvändiga materialegenskaper för uttorkningsberäkningar

ämnen omkring oss bildspel ny.notebook October 06, 2014 Ämnen omkring oss

Strukturtillståndet i marken efter ekologisk vall och spannmål på olika jordarter.

Löslighetsjämvikter - beräkningsexempel

Kisaska - geokemiska egenskaper

Molekyler och molekylmodeller. En modell av strukturen hos is, fruset vatten

Hantering av arsenikförorenad jord: riskminskning genom jordstabilisering. Jurate Kumpiene Avfallsteknik, LTU

Avloppshantering och miljömålen

Nyheter inom betongområdet!

Användning av fungicider på golfgreener: vilka risker finns för miljön?

Ser du marken för skogen?

Snowball Earth-hypotesen. Att jorden var helt istäckt för 700 miljoner år sedan. Bild: BBC

Stökiometri I Massa-Molmassa Substansmängd

Stenar är bitar ur berggrunden som lossnat.

Metallundersökning Indalsälven, augusti 2008

Bindemedel för stabilisering av muddermassor. Sven-Erik Johansson Cementa AB

Prislista effektiv from rev. 3 Analyseringen följer tillgängliga ASTM-metoder

AVDELNING V MINERALISKA PRODUKTER KAPITEL 25 SALT; SVAVEL; JORD OCH STEN; GIPS, KALK OCH CEMENT

Slam som fosforgödselmedel på åkermark

SULFIDJORD Vad är det och hur karaktäriserar vi den? Lars G Eriksson Mark & Miljö AB

Joner Syror och baser 2 Salter. Kemi direkt sid

Prislista. Fasta bränslen och askor

Betong och armeringsteknik

Prislista effektiv from rev. 5 Analyseringen följer tillgängliga ASTM-metoder

Cu- och Zn-former i bottenaskor från avfallsförbränning

Jorderosion, fosforupptag och mykorrhizasvampar som kolsänka. Håkan Wallander, Professor i Markbiologi, Biologiska Institutionen, Lunds Universitet

Fördjupad materialanalys KALK

KALK FÖR RÖKGASRENING

VÅR VÄRLD VÅRT ANSVAR

Bilaga 2. Ackrediteringens omfattning. Kemisk analys /1313

Genomförande av EU-lagstiftning om utvinningsavfall

Mineralogisk undersökning av tio borrkärnsprov från guldmineraliseringen i Gladhammar, Västervik

Utvinningsavfallsförordningen (SFS 2008:722)

Ke2 forts jämvikt. Jämviktssystem i olika miljöer Kap 4

Presentation MinBaS dagen

Övningar Homogena Jämvikter

Realtidsåterkoppling av kemisk information i ståltillverkning. Sökt belopp från VINNOVA: kr Sökande organisation: Acreo Swedish ICT

Bilaga 1. Provtagningsplatsernas lägeskoordinater

Inhibitorer Kylvattenkonferens Solna 3/5 2017

Hållbar utveckling bygger på systematiskt arbete

VARUINFORMATIONSBLAD

Absol. det mångsidiga saneringsmedlet

Injekteringsskärmar. Erfarenheter från Vattenfalls utförda arbeten. SwedCOLD Dammar och Grundläggning Martin Rosenqvist

Materien. Vad är materia? Atomer. Grundämnen. Molekyler

Aska -innehåll och härdning

Bilaga 1. Provtagningsplatsernas lägeskoordinater

BILAGA RA8:4 BILAGA RA8:3. Brunnar - dagvatten, mm Y10 DNB301 DNB293 DNB562 DNB561 DNB560. Klippans kommun

CorEr. Boden Energi AB utför prov med CoreEr i sopförbrännigspanna

Självuppvärmning. Med vår kompetensbredd och unika expertis skapar vi nytta för många

Testmetodik för behandling av sulfidjord och sur sulfatjord. Metodik för stabilisering utomhus i verkliga förhållanden av sulfidjord

Framställning av järn

Provtagning och analyser

Tentamen i Kemi för miljö- och hälsoskyddsområdet: Allmän kemi och jämviktslära

Mineral Ballast Sten Område 2 Rapport nr 2.2:4

INSTRUKTION FÖR CENTRUM FÖR HÅLLBAR PRODUKTION AV CEMENT OCH BRÄND KALK

SKOLFÖRSÖK Experiment i mesoskala tillsammans med Kyrkbacksskolan i Kopparberg

KEMIOLYMPIADEN 2009 Uttagning

Säkerhetsdatablad. 4-takts Motor Olja

Bilaga 1. Provtagningsplatsernas lägeskoordinater

1. Viktiga egenskaper som potentiella (tänkbara) miljögifter har är att de är: 1) Främmande för ekosystemen. X) Är lättnedbrytbara. 2) Fettlösliga.

Mineraler. Begreppen mineraler och spårämnen

Utvärderingar för processkännedom och utveckling några exempel på hur analyser/provning ger nyttig kunskap. Karin Lindqvist, Swerea IVF

Bentonitbufferten. KÄRNAVFALLSRÅDET Swedish National Council for Nuclear Waste. Montmorrilonitens struktur

4 Beräkna massprocenthalten koppar i kopparsulfat femhydrat Hur många gram natriumklorid måste man väga upp för att det ska bli 2 mol?

Bilaga 1. Provtagningsplatsernas lägeskoordinater

Vad är ett bioraffinaderi och varför är de så bra för framtiden och miljön?

Sura sulfatjordar vad är det?

Eldning av spannmål för uppvärmning - presentation av projekt inom Energigården. SP Sveriges Tekniska Forskningsinstiut Enheten för Energiteknik

Användning av LB-ugnsslagg från stålverket i Smedjebacken Bakgrund och förutsättningar

Korrosion laboration 1KB201 Grundläggande Materialkemi

Sundskogen, Uddevalla, 2008

Utsläpp och nedfall av metaller under Vattenfestivalens fyrverkerier

Absol. det mångsidiga saneringsmedlet

Klimatsmart kretsloppsnäring för odlare & lantbruk

Sura sulfatjordar vad är det? En miljörisk i Norrlands kustland

Studie angående eventuell påverkan av Albäckstippen på Albäcksån

Miljöteknisk markundersökning av Geten 2 i Falköping

Tentamen för KEMA02 lördag 14 april 2012, 08-13

Transkript:

Kenneth Fjäder, Nordkalk & Leif Johansson, Lunds universitet MinBas-dagen 14 dec 2017 Presenterat av Matias Eriksson Nordkalk AB och Umeå Universitet

Målsättning Ta fram ny kunskap om de kemiska och fysiska parametrar som begränsar den industriella användningen av karbonatbergarter med övergripande syfte att: Minimera produktionsbortfall samt utsläpp av CO 2 och andra miljöpåverkande ämnen. Förbättra hushållningen med naturresurser.

Projektparter - Geologiska institutionen, Lunds universitet - Nordkalk AB - Kalkproduktion Storugns AB Projektledare: Leif Johansson, Lunds universitet 2014-09-01-2017-01-31 0.8 MSEK Vinnova 0.8 MSEK industriinsatser Projektdeltagare: Kenneth Fjäder, Nordkalk, Kjell Dahlberg, Nordkalk, Gerhard Hakkarainen, Nordkalk, Mikael Erlström, Lunds universitet

Avslutat och slutrapporterat 31.1.2017 3 delprojekt 1. Kalksten till stålindustrin svavel och dess förekomstsätt. 2. Sprickbildning vid låga temperaturer och dolomitens påverkan på brännegenskaper. 3. Kadmium i kalksten. Metodikstudier: Högupplöst XRF-skanning av borrkärnor (1 cm). 3D-röntgenskanning av sprickbildning vid låga temperaturer (< 700 C). Metodikstudierna ingick i ett examensarbete av Jessica Jennerheim.

Genomförande Representativa bergartsprov och borrkärnor har samlats in från olika bergtäkter med avseende på problemställning. Analys vid geologiska institutionen, Lunds universitet, där man byggt upp ett kalkstenslaboratorium (provugnar för bränning av borrkärnor, elektronmikroskopi och röntgenanalys, mikrokemisk analys (SEM-EDS, LA-ICP-MS), storskalig syra upplösning av karbonatbergarter m.m. Storskaliga bränntester i schaktugn, KPAB. Samarbete med Institutionen för hållfasthetslära vid LTH inom 3Dröntgenskanning. Samarbete med COX-analytical, Mölndal inom XRF-borrkärneskanning.

Delprojekt 1: svavel i kalkstenar och dess beteende vid bränning Pyritådra Kalcit Pyrit Dolomit Pyrit är det enda viktiga svavelförande mineralet i gotländska kalkstenar. Korrelationen mellan S, K, Si och Al visar att svavel (pyrit) är vanligast i de mer märgliga kalkstenarna.

Vid bränningen börjar pyrit att brytas ner genom oxidation redan under 400 C. Nedbrytningen sker i flera steg där SO 2 frigörs. SO 2 reagerar med kalkstenen och bildar anhydrit (CaSO 4 ) som är extremt stabilt. Bildningen av anhydrit sker dels på ytan av kalkstenarna och dels i sprickor och korngränser i stenen. Anhydrit på ytan skavs lätt av och hamnar i finfraktioner i luftreningsfiltren (1.3 vikt-% S i filterstoft). Fe från pyrit bildar slutligen hematit (Fe 2 O 3 ). Bildens röda områden visar var svavel förekommer. Det ursprungliga pyritkornet består nu av hematit (grått) och troligen magnetkis (?) (rosa). De röda stråken utanför kornet är kanaler för SO 2 där anhydrit bildats.

Anhydrit visar tendenser till att omkristallisera eller sintra till tätare former. Bilden visar anhydrit skikt. Anhydrit tar upp fukt från sin omgivning och bildar gips. Bilden visar sekundära skivformiga gipskristaller på ytan av kalcium oxid.

Slutsatser Vid upphettning stannar svavel till stor del kvar i produkten som anhydrit (CaSO 4 ), en mindre del lämnar den som SO 2 (eller SO 3 ). SO 2 som lyckas lämna kalkstenskroppen reagerar sannolikt med kalkstensytan. Där kan den lätt hamna i finfraktionen som anhydrit och vid senare hydrering bilda gips CaSO 4 2(H 2 O). Anhydrit är extremt stabilt och tenderar att finns kvar i den brända produkten. Minimera S i styckekalk = minimera S i råvara

Delprojekt 2: Sprickbildning vid låga temperaturer, < 700 C Under försöken med bränning av kalksten noterades en del sprickbildning vid temperaturer långt under de för kalcinering av kalcit och dolomit. För att följa upp detta undersöktes prov med 3D röntgenskanner vid institutionen för hållfasthetslära vid Lunds tekniska högskola (LTH). Prov (25 mm borrkärna, 25 mm lång) skannas före och efter upphettning till 400, 500, 600, 650 och 700 C. Zeiss röntgentomograf

Dolomit (mörk) med ostörda korngränser mot kalcit (ljus). Bilden visar en obränd sten. Bilden visar ett prov bränt vid 500ºC. Sprickbildningen har huvudsakligen skett i kalcit (ljus).

3D röntgenskanner: Före bränning. Svagt synlig struktur. Efter bränning 400 C. Tydligt öppen spricka.

Före upphettning. Efter upphettning till 400 C. Bildning av öppna sprickor följer ofta redan existerande strukturer t.ex. gränser mellan fossilfragment och korngränser.

Resultat Sprickor bildas främst i kalcit redan vid låga temperaturer, långt under kalcineringstemperaturerna för kalcit och dolomit. Sprickorna verkar till stor del styras av redan existerande strukturer som aktiveras under upphettningen. Sprickbildning i dolomit sker först vid temperaturer över kalcineringstemperaturen. Jämfört med kalcit är dolomitens bidrag till sönderfall obetydligt, åtminstone vid lägre halter (< 15%). Efter bränning vid 500 ᵒC har det bildats många sprickor i kalkstenen. Dessa är nästan uteslutande lokaliserade till kalcit och dess korngränser (ljus). Dolomiten (mörk) uppvisar ingen intern sprickbildning men en del korngränser mot kalcit har vidgats.

Delprojekt 3: Kadmium i kalksten Kadmium är en tungmetall som kan påverka miljö och hälsa och som därför måste undvikas eller hållas på en mycket låg nivå i olika produkter. I kalksten som används inom jordbruk för att förbättra jordens odlingsegenskaper är det krav på halter under 0.5 ppm. Kalkstenssekvensen i en fyndighet provtogs på 13 nivåer. Kalkstenen är delvis rik på detritalt material från omgivande berggrund (lilla bilden, t.h.).

Cd är relativt vanligt i zinkblände i sprickmineraliseringar. Kalkstenen ifråga är rik på detritalt material. Kommer Cd från detritalt material i kalkstenen eller är det bundet till fossilfragment och karbonatcement?

LA-ICP-MS analyspunkter i fossil och omgivande kalkcement.

Exempel på resultat av LA-ICP-MS analyserna av fossil och cement i kalksten.

Slutsatser Cd finns i huvudsak i karbonatfaser och inte i detritala komponenter. Halten är något högre i cementet än i fossilfragmenten. Källan till Cd är okänd men kan vara från lösningar som kommer från den uppspruckna berggrunden eller anrikats från de organismer som bildat fossilen. En konsekvens av detta är att man inte signifikant kan sänka Cd-halterna genom avskilja det detritala materialet med någon separationsprocess eller genom avbaning av lager med speciellt mycket detritalt material.

Projektresultaten finns i fyra rapporter (leif.johansson@geol.lu.se).

TACK FÖR UPPMÄRKSAMHETEN

Future work Sprickbildnings- och sönderfallsmekanismer hos karbonatstenar över hela livscykeln från brytning till bränd kalk till kund.