Metaller

Metallanalysen som gjordes vid tillsättning av syra medförde förhöjda metallvärden vid lakning. Dessa värden redovisas inte i resultatkapitlet på grund av att det är flera variabler som påverkar lakningen av metaller; så som pH-värde, tillsatt mängd syra, materialets buffringskapacitet. Dessa lakningsresultat från ALS återfinns i Bilaga 5-9 och analyseras vidare i diskussionskapitlet med hjälp av ett multivariat dataanalys program (SIMCA P+). Resultatet från programmet SIMCA P+ med data från alla analyser vid lakningsförsöken och återfinns i Bilaga 10 och 11.

Metallanalys gjordes även innan tillsättning av syra och efter det att sänkningen av pH-värdet var klart, Diagram 6.14-6.31.

Diagram 6.14 visar att Ca-koncentrationen för grönlutslam ökar vid sjunkande pH-värde, vilket bland annat sker enligt ekvation (2.8). Prov 9 och 10 visar höga värden vid sjunkande pH-värde, vilket kan bero på innehållet av flygaska i proverna. Anrikningssand (prov 1 & 2) visar däremot en minskad koncentration vid sjunkande pH-värde

Diagram 6.15 visar att Fe-koncentrationen för anrikningssand ökar vid sjunkande pH-värde.

Diagram 6.16 visar att K-koncentrationen för samtliga prover minskar vid sjunkande pH-värde.

Diagram 6.17 visar att Mg-koncentrationen för samtliga prover minskar vid sjunkande pH-värde .

Diagram 6.14 Ca-koncentration.

Diagram 6.15 Fe-koncentration.

Diagram 6.18 visar att Na-koncentrationen för samtliga prover minskar vid sjunkande pH-värde.

Diagram 6.19 visar en trend på ökad Al-koncentration vid sjunkande pH-värde.

Enligt Diagram 6.20 är en trend svår att se eftersom As-koncentrationerna i anrikningssand (1 & 2) och grönlutslam (3 & 4 samt 5 & 6) är under detektionsgränsen och redovisas här som noll.

Diagram 6.17 Mg-koncentration.

Diagram 6.18 Na-koncentration.

Diagram 6.21 visar att Ba-koncentrationerna för grönlutslam (3 & 4) ökar väldigt mycket vid sjunkande pH-värde.

Diagram 6.22 visar att Cd-koncentrationen ökar för samtliga prover vid sjunkande pH-värde. Koncentrationen är ganska hög (90-130 g/l) för anrikningssanden, däremot är den lägre (5-30 g/l) än förväntad när materialen har blandats (7 & 8 samt 9 & 10).

Diagram 6.23 visar att Co-koncentrationen ökar för samtliga prover vid sjunkande pH-värde. Koncentrationen är ganska hög (250-380 g/l) för anrikningssanden, däremot är den något lägre (60-80 g/l) än förväntad när materialen har blandats med varandra (7 & 8 samt 9 & 10).

Diagram 6.20 As-koncentration.

Diagram 6.21 Ba-koncentration.

Diagram 6.24 visar att Cr-koncentrationen ökar för samtliga prover vid sjunkande pH-värde, därmot är koncentrationen lägre när anrikningssand och grönlutslam samt flygaska samverkar med varandra (7 & 8 samt 9 & 10).

Diagram 6.25 visar att Cu-koncentrationen ökar för samtliga prover vid sjunkande pH-värde. Den största koncentrationsökningen är däremot i anrikningssanden.

Diagram 6.26 visar en trend på ökad Mn-koncentrationen vid sjunkande pH-värde. Den största koncentrationsökningen är däremot i grönlutslammet (3 & 4).

Diagram 6.23 Co-koncentration.

Diagram 6.24 Cr-koncentration.

Diagram 6.27 visar ingen tydlig trend rörande Mo-koncentrationen.

Diagram 6.28 visar en trend på ökad Ni-koncentrationen vid sjunkande pH-värde.

Diagram 6.29 visar ingen trend och det kan bero på att Pb-koncentrationsvärdena var under detektionsvärdena för prov 5 och 6 samt 8, 9 och 10.

Diagram 6.26 Mn-koncentration.

Diagram 6.27 Mo-koncentration.

Diagram 6.30 visar att Zn-koncentrationen ökar för samtliga prover vid sjunkande pH-värde.

Diagram 6.31 visar att S-koncentrationen ökar för anrikningssand vid sjunkande pH-värde. Proverna innehållande grönlutslam visar en omvänd trend, koncentrationsökning vid ökande pH-värde.

För grönlutslam är lakningen av metaller generellt lägre vid batch 3 (5 & 6) än vid batch 2 (3 & 4). Det finns även tendenser till att lakningen är mindre om anrikningssand och grönlutslam är blandad med varandra jämfört med om materialen är var för sig, detta kan till exempel ses vid Al, Cd, Co, Cr och Cu. Prov 9 och 10 (innehållande flygaska) visar högre Ca-, K- och Mo-koncentrationer jämfört med de andra proverna med enbart anrikningssand (1 & 2) eller grönlutslam (3 & 4 samt 5 & 6).

Diagram 6.29 Pb-koncentration.

Diagram 6.30 Zn-koncentration.

7 DISKUSSION

I diskussionskapitlet sker analysering och diskussion med avseende på resultaten i avsnitt 6.

7.1 Permeabilitetsförsök med konstant tryckhöjd

Permeabiliteten för laboratorieproverna, speciellt grönlutslam, blev något högre (10^-8 m/s) än förväntad (10^-9 m/s). Detta kan förklaras med att grönlutslammet som användes hade en alltför hög vattenkvot, vilket medförde att materialet snarare ältades än packades när proverna tillverkades. Detta medförde att proven fick en hög porositet som vatten kunde transportas genom. Enligt försöket där optimal vattenkvot undersöktes visar resultaten att grönlutslammets optimala vattenkvot är betydligt lägre (<60%) än den vattenkvot grönlutslammet som användes hade (120%). Vid en jämförelse med grönlutslam från andra fabriker har likande resultat erhållits där optimal vattenkvot har varit 25-45% (Pousette & Mácsik, 2000).

Fältproverna vilka bestod av deponerat grönlutslam uppvisade lägre permeabilitet jämfört med materialet som kom direkt från fabriken, prov 0, vilket också var grönlutslam. Fältproverna med ursprung från olika djup i grönlutslamsdeponin visade sig ha en lägre vattenkvot än prov 0. Det tyder på att fältmaterialet har utsatts för konsolidering, volymminskning på grund av att material har utsatts för en last. Det har medfört att vatten har pressats ut ur materialet, vilket således ger att mindre vatten är kvar i materialet. Denna lägre

vattenkvot (55-78%) medförde att materialet var mer lättpackat vilket resulterade i en lägre porositet i provet och en lägre permeabilitet.

En alternativ metod för att sänka vattenkvoten kan vara att ytterligare avvattna grönlutslammet. Detta kan tänkas bli lönsamt om deponikostnader skulle införas på grönlutslammet. Denna frågeställning lämnas till framtida studier på grund av att detta examensarbete endast studerar grönlutslammet som det finns att tillgå idag.

7.2 Pyknometerförsök

Efter bestämning av kompaktdensiteten med hjälp av pyknometerförsöket kunde en förväntad hög porositet beräknas (prov 0, 75%), eftersom inget vatten dräneras bort vid inpackningen. Detta visar också att vattenkvoten som användes var för hög.

7.3 Packningsförsök

Utifrån packningsförsöket, Diagram 6.1, ses att grönlutslam från Kalix och Iggesund skiljer sig åt. Utifrån tidigare undersökning av grönlutslam från Assidomäns fabriker, utförd av Pousette & Mácsik (2000), ses att den högsta torrdensitet för grönlutslam från olika fabriker varierar mellan 1,0-1,3 t/m³. Dessa skillnader kan bero på att grönlutslam med ursprung från olika fabriker inte har samma kornstorlek.

7.4 Frysning och permeabilitetsförsök

Efter frysning och tining uppstod problem vid användandet av proverna till permeabilitetsmätningen. Ett stort läkage erhölls vid anslutning av vatten till provet och vattnet hade ingen uppehållstid i provet. Ett provrör hade även spruckit längs med provrörets axel vilket tyder på stor expansion under frysningen i radiell led, detta trotts att provet fritt kunde expandera längs med provrörets axel. Utifrån detta kan det antas att provet har förändrats mycket i radiell led och det kan ha medfört att kanaler bildats i provet. Den stora vattengenomströmningen kan även förklaras med att tätningen med bentonintlera längs med randen förstördes under frysningen och därmed tog vattnet den lättaste vägen längs med randen på provröret under permeabilitetsmätningen.

Istället för att enbart avbryta dessa försök packades proverna om enligt avsnitt 5.2. Detta medförde att proverna (Tabell 6.3) endast kan användas som en jämförelse mot de tidigare utförda permabilitsmätningarna i Tabell 6.1. Vid en jämförelse överensstämmer de erhållna permeabiliterna väldigt bra, se prov 3 och prov 4 i Tabell 7.1.

Tabell 7.1 Sammanställning av permeabilitetsresultaten för prov 3 och 4.

Tabell 6.1 Tabell 6.3

Materialfördelning Permeabilitetsprover Ompackade frysprover

Prov A. sand (%) GLS (%) FA (%) k1 (m/s) k2 (m/s) k1 (m/s) k2 (m/s)

Prov 3 70 20 10 2,37E-08 2,74E-08 2,58E-08 4,42E-08

Prov 4 40 50 10 3,42E-08 5,10E-08 4,65E-08 5,80E-08

7.5 Hållfasthetsförsök (enaxiellt tryckförsök)

Vid hållfasthetsförsöken erhålls en väldigt låg skjuvhållfasthet (ca 10-30 kPa) vid endast användandet av grönlutslam och blandningarna av anrikningssand och grönlutslam. Däremot fås för proverna innehållande flygaska en betydligt högre skjuvhållfasthet (ca 50-95 kPa). Resultaten visar även att flygaskans härdande egenskaper har en tydlig effekt. Proverna som lagrades i 3 månader (ca 90-265 kPa) istället för 1 månad (ca 50-95 kPa) visade upptill 2-3 ggr högre skjuvhållfasthet.

Vid en erhållen skjuvhållfasthet på 150–300 kPa har en ”mycket hög” skjuvhållfasthet uppnåtts, Tabell 4.3. Denna mycket höga skjuvhållfastheten har erhållits trots en låg halt flygaska (10%). Det råder dock en osäkerhet rörande hållfasthetsökning vid högre halter flygaska, eftersom det finns risk att blandningen härdar och bildar sprickor. Om sprickor bildas försämras permeabiliteten, vilket inte får ske.

7.6 Lakningsförsök

Mängden syra som tillsattes blev mer än beräknad och störst var skillnaden mellan beräknad och tillsatt mängd för prov 9 och 10. Generellt beror det på den begränsade tiden som syran fick reagera med materialet. Tre timmar var inte tillräkligt för att all tillsatt saltsyra (HCl) skulle hinna reagera med karbonaterna och förbruka alkaliniteten i grönlutslammet. Detta visade sig genom att det uttagna lakvattnet hade ett lägre pH-värde än materialet i

proverna. Materialets pH-värde visade sig vid efterkommande lakningsförsök utan tillsatt syra.