Rensing av vann fra gruveområder

Transkript

1 Rensing av vann fra gruveområder Hva innebærer det? Erfaringer og utfordringer Nasjonal vannmiljøkonferanse, Oslo mars 2011 Eigil Iversen Norsk instititutt for vannforskning 1

2 Tiltak mot tungmetallavrenning To hovedstrategier : 1) Begrense lekkasjen 2) Behandle sigevannet Konklusjoner for rensing: Vanligvis et 2.valg, men eneste mulige i noen tilfeller Er intet endelig tiltak Mange forskjellige alternativer Kartlegge alle dimensjonene Planleggingen tar tid 2

3 Behandling av drensvann Passive teknikker: Våtmark - vannplanter - myr Biofilter - mikrobiologisk rensing Metallutfelling (Fe) i oksiderende miljø Geokjemiske metoder (opptak på mineraler) Teknikker med aktiv drift: Kjemisk rensing slamdeponering Kjemisk rensing gjenvinning 3

4 Passive teknikker: Mikrobiologiske filtre våtmarksfiltre Fordeler -ulemper Alternativ der hvor en ikke har vei eller strøm Lave driftskostnader Stabile sulfider (Cu) Tidsperspektivet bygger opp deponier Problemer i kaldt klima Problemer ved store variasjoner i belastning l/s kg Cu/døgn Vannf l/s 4

5 Passive teknikker : Adsorpsjon på mineraler Egner seg godt under driftsperioden Flere mineraler binder tungmetaller til stabile forbindelser Lave driftskostnader Ved nedlagte gruver: Vannkvaliteten betyr mye Problemer ved store metallbelastninger Fe Problemer ved store variasjoner i belastning Viktig åforstådimensjonene på problemet- tidsperspektiv og metallmengder 5

6 Kjemisk felling med kalk- HDS-prosess Luft Alkali Polymer Renset avløp Gruvevann Sed.tank Filter ph 9,5 Flokkulering Slamretur Slamavvanning og deponi Gipsutfelling ved høye Ca- og SO 4 -verdier Store slamvolum Store kalkbehov: Fe 3+, Al 3+, Fe 2+ -sek. asiditet Tradisjonell renseteknologi - mye erfaringsmateriale Stabilt slam Deponeringskostnader - spesialdeponi Midlertidig løsning - tidsperspektivet Alternative fellingskjemikalier: NaOH - MgO H 2 S Fotos: Eigil Iversen, NIVA 6

7 Gjenvinningsløsninger Selektiv felling av metaller gjenvinning av metaller Alkali Polymer Alkali Polymer Svovelsyre Gruvevann Sedimentering Filter Flotasjon Elektrolyse Produkt Cu metall ph 3,5 ph 9 Oppløsning Jernslam produkt Dispergeringsvann Renset avløp Metallutfelling Opparbeiding av restmetaller Trinn 1 Jernutfelling Trinn 2 Gjenvinning av Cu Selektiv felling av Fe 3+ ved ph 3,5 (lut eller kalk) Filtrering Metallutfelling - konsentrering Oppløsning av metallslam - elektrolyse av Cu Utfelling av restmetaller for ekstern gjenvinning Enkel driftssikker teknologi Utfordringer ved mye Fe 7

8 Selektiv felling i pilotskala Gruvevann fra Kongens gruve, Røros Kostnader i 1996: Årstransport 4 tonn Cu/år Vannmengde m 3 /år Effektivitet mht fjerning av Cu Minimum 80% Dim.belastning 35 m 3 /h Maks belastning 70 m 3 /h Investeringsbehov (kun prosess) Kr 5,000,000 Årskostnad (kapital og drift) Kr ,000 Vannkostnad Kr 4.00/ m 3 Gjenvinningskostnad - Cu Kr. 225/kg Cu Fotos: Eigil Iversen, NIVA 8

9 Gjenvinningsløsninger Ionebytterteknologi fast ionebytter H 2 SO 4 Drensvann Ionebytte Cu/Fe-utskilling Cu-sementering Inndamping av jern, evt med oksidasjon Kobber metall Sluttprodukt Jern(II eller III)sulfat eller evt. jernklorid Sluttprodukter Eksempel: Gruvevann med Fe 3+ Prosessopplegg: Kombinasjon av ionebytterteknikk + mange enkeltprosesser Mange varianter mulig Selektiv Al-utfelling Rensing av Al-slam Al-produkt Ionebytte Zn/Cd-utskilling Selektiv Zn/Cd-utfelling Zn/Cd-produkt Til resipient 9

10 Gjenvinningsløsninger Ionebytterteknologi flytende ionebytter (væske-væskeekstraksjon) Organisk fase med ionebytter ( Mg- Versatic) Forurenset gruvevann inn Trinn 1 Jern( Fe) fjernes Trinn 2 Kobber (Cu) fjernes (Fe, Cu, Zn) (Cu, Zn) Zn Svovelsyre (H 2 SO 4 ) inn Trinn 3 Sink (Zn) fjernes Renset gruvevann ut i vassdrag MgSO 4 Na 2 SO 4 Vann (H 2 O inn) Jern (Fe) tas ut Kobber (Cu) tas ut Sink (Zn) tas ut Organisk fase(versatic) i retur Organisk tank Jernoksid Fe 2 O 3 Kobbersulfat CuSO 4. 5H 2 O Sinksulfat ZnSO 4.7H 2 O MgO NaOH Salgbare produkter Gunnar Thorsen, Institutt for kjemisk prosessteknologi, NTNU Prosessløsning utviklet av prof. Gunnar Thorsen, NTNU 10

11 Konklusjoner ionebytterteknologi Prosessvalg: Kjemisk sammensetning Metallmengder Vannmengder Produkter - kostnader Lokale forhold Mål for tiltaket Ionebytterteknikk: Enkel, velkjent teknikk Utfordringene ligger på sideprosessene God kartlegging viktig 11

12 Noen eksempler fra norske områder 12

13 Adsorpsjon på avgangsmineraler Skorovas Gruber, Namsskogan De siste tiltakene i Skorovatn avsluttet i Avrenning av Cu redusert med ca 95% Cu-konsentrasjoner i Dausjøen Foto: Rolf Tore Arnesen, NIVA µg Cu/l Foto: Eigil Iversen, NIVA Dato

14 Kjemisk rensing ved Løkken Verk, Meldal kommune Rensing av gruvevann med kalk + H 2 S Slam til lokalt deponi Kjemisk rensing av gruvevann ved Thamshavn : 30 km rørledning til Thamshavn Kjemisk felling av CuS med H 2 S fra smelteprosessen Gjenvunnet 200 tonn Cu/år tonn S/år For tiden er nye tiltak under utredning 14

15 Kulturminner-Verdensarven Røros Fotos: Eigil Iversen, NIVA 15

16 Kulturminner Folldal Hovedgruve Fotos: Eigil Iversen, NIVA 16

17 Konklusjoner - Valg av løsning Viktige forhold å avklare Forstå dimensjonene mengder, tidsperspektiv Rensing er ingen endelig løsning Valg av strategi Deponering eller gjenvinning langsiktige eller kortsiktige løsninger Oppsamlingsgrad Hvilke krav stiller resipienten? Hva er målet? Hvilke krav stiller dette til virkningsgraden til tiltaket? Lokalisering, infrastruktur Lokale forhold og brukerinteresser Kostnadssiden: Vurdere mest kostnadseffektive løsning Valg av produkter og kjemikalier Hvor langt skal en kjøre gjenvinningen? Service og vedlikehold Det primære er resipienten Det tar tid å utrede en optimal løsning 17

18 Takk for oppmerksomheten 18