A Laboratory Study of ARD Neutralization and Prevention by Alkaline Rest Products

Abstract: Maurliden-gruvan ägs av Boliden Mineral AB och är en av tre gruvor i det så kallade Skellefte fältet beläget i norra Sverige. Malmförekomsten innehåller koppar, bly, silver och guld. Pyrit är det dominerande sulfidmineralet. Efter stängning av gruvan kommer gråberg att återföras till dagbrottet, täckas och tillåtas vattenfyllas naturligt. Detta kommer att reducera oxidationen av det sulfidrika gråberget. För att säkerställa att oxidationen reduceras överväger Boliden att även tillsätta alkaliskt material till gråberget, för att förhindra uppkomsten av surt lakvatten. Inom denna studie, har en karakterisering av gråberg från Maurliden gruvan gjorts för att bestämma dess kemiska sammansättning och syrabildande potential. Laktest i 1m3 tankar har utförts under vattenmättade och torra förhållanden. De torra tankarna vattnades en gång i veckan för att efterlikna naturliga regnförhållanden. Varje vecka analyserades pH och elektrisk konduktivitet. Den kemiska sammansättningen på lakvattnet provtogs och analyserades varannan vecka under en 8 månaders period. Resultatet visade en pH ökning från 2,4 till maximalt pH 5,6 under en 4 månaders period, i den vattenmättade tanken. Efter ytterligare två månader minskade pH till 3,5; troligtvis på grund av minskad vattennivå i tanken till följd av ökad avdunstning. I den torra tanken minskade pH från 6,7 till 1,4, med ett minimum på pH 0,9; under en 8 månaders period. ICP-analyser visade konstant låga koncentrationer i den vattenmättade tanken, medan element som Al, As, Fe och S ökade i koncentrationer från µg/l till g/l i den torra tanken. Detta visar tydligt hur viktigt vattenmättade förhållanden är för att minimera sulfid oxidationen.

En karakterisering av alkaliska restprodukter som mesa-kalk, flygaska (FA) och grönlutslam (GLS) från papper- och massabruk, samt AOD slag från stålindustrin har gjorts. Restprodukternas potential att neutralisera surt lakvatten har undersökts. Gråberg krossat till <6mm har blandats med de olika restprodukterna i 0,5 % - 5 % blandningar, och lakats i liten skala (50ml prover) under 1, 3, 8, 21 och 65 dagar. 10ml lakvatten har bytts ut vid varje tillfälle. 5 % blandningarna har lakats i 115 dagar. Efter 65 dagars lakning var pH nära neutrala förhållanden för alla material förutom AOD slag med pH >10, mesa-kalk där ett prov sjunkit till pH 4, och Iggesund FA där två prover sjunkit till pH 3. Analyser av de blandningar som höll ett pH <7, visade ökande koncentrationer av element som As, Cr, Fe och S, medan låga koncentrationer rapporterades i blandningar med ett pH >7. Detta visar hur viktigt det är att hålla pH mellan 7 och 9, för att minska urlakningen av element. Kemisk analys av lakning med Billerud FA och GLS inkluderades inte i denna studie. Efter 65 dagars lakning, hade nästan allt vatten ur 50ml proverna bytts ut mot nytt milli-Q vatten. Det tar många år innan allt vatten är utbytt i ett vattenfyllt dagbrott. Materialet i dagbrottet är också betydligt mer grovkornigt än materialet krossat till <6mm som användes vid lakningen. Kornstorleken på materialet påverkar oxidationen, då mer yta är tillgängligt för oxidation för finkornigare material.

Resultaten från detta examensarbete är ett första steg i att undersöka alkaliska restprodukters neutraliseringsförmåga, samt visa på effekter då blandningar med restprodukter och gråberg lakas. Resultaten i denna studie kan användas i vidare undersökningar, och visar att andra restprodukter än mesa kalk kan användas i syfte att begränsa uppkomsten av surt lakvatten, i syfte att blandas tillsammans med gråberg och återförs till ett dagbrott. Vidare undersökningar krävs för att undersöka långtidseffekterna av användning av dessa restprodukter.