Karin Karlfeldt Fedje, Renova/Chalmers

Pär Elander, Elander Miljöteknik AB

Från avfall till resurs─

metallutvinning som saneringsmetod

Efterbehandling av förorenade områden

Ca 80 000 förorenade områden i Sverige

Ungefär hälften av dessa är förorenade med metaller

Miljömålet giftfri miljö - områden med mycket hög och hög risk, dvs.

10 000 – 15 000 områden ska på sikt saneras.

Den teknik som dominerar

idag är uppgrävning och

deponering av förorenade

massor i ett antal stora

deponier spridda över landet

Metallvärden för åtskilliga miljoner kan utvinnas

Några exempel

Långö, Köpmannebro, 1,5 Mkr

(30 ton koppar)

Valdemarsviken, 13,5 Mkr

(750 ton krom)

Oskarshamns hamn, 30 Mkr

(1000 ton zink, koppar, m.fl.)

Österbyverken, 30 Mkr

(270 ton molybden, kobolt m.fl.)

..och onödig deponering

kan undvikas

2014-10-16/4

Exemplet Långö

Bark med kopparhalt 1,4 %

Torv med kopparhalt 1,8 %

2014-08-23

1403/Lägesrapport 2014-08-23.docx 4

Tabell 2 Statistik över uppmätta metallhalter i analyserade torvprover, mg/kg TS. Värden i gult

överskrider KM och värden i rött överskrider MKM.

Ämne Antal analyser Min Median Medel 75%-perc 90%-perc Max KM MKM

pH# 2# 5,2# 5,8# 5,8# 6,0# 6,2# 6,3# !! !!

TS_105°C# 11# 18,9# 37,9# 45,8# 55,8# 73,8# 90,0# ## ##

GF# 4# 29,2# 33,5# 43,5# 47,5# 65,6# 77,6# ## ##

TOC# 4# 16,9# 19,5# 25,2# 27,6# 38,0# 45,0# ## ##

As# 7# 0,7# 0,9# 1,1# 1,0# 1,8# 2,9# 10# 25#

Ba# 7# 38,3# 67,9# 67,8# 83,3# 89,4# 94,3# 200# 300#

Cd# 7# 0,1# 0,1# 0,2# 0,2# 0,2# 0,4# 0,5# 15#

Co# 7# 0,4# 1,6# 2,3# 2,6# 4,6# 6,9# 15# 35#

Cr# 7# 2,2# 9,0# 7,9# 9,4# 11,2# 13,9# 80# 150#

Cu# 10# 608# 20050# 18264# 26675# 33780# 51600# 80# 200#

Hg# 7# 0,2# 0,3# 0,3# 0,3# 0,3# 0,3# 0,25# 2,5#

Ni# 7# 2,7# 5,7# 5,4# 7,2# 8,8# 9,4# 40# 120#

Pb# 9# 10,0# 19,4# 27,6# 40,0# 50,3# 52,9# 50# 400#

V# 7# 5,6# 12,0# 15,5# 18,4# 27,7# 34,8# 100# 200#

Zn# 7# 10,6# 19,2# 20,2# 22,7# 29,6# 37,8# 250# 500#

Analyserna visar att den enda metall som kan vara av intresse för återvinning är koppar. Från återvin-

ningssynpunkt är även torrsubstanshalt och glödförlust intressanta parametrar då den kan påverka me-

todvalet. Hos bark är torrsubstanshalten relativt låg (28 % som medelvärde) medan glödförlusten är

hög (82 % som medelvärde). Torven har i stället en relativt (för att vara torv) hög torrsubstanshalt med

närmare 46 % som medelvärde medan glödförlusten är betydligt lägre än hos bark, ca 44 %. Utgående

från analysresultaten och den avgränsning av förorenade massor som genomförts beräknas volymer

och mängder förorenad bark och torv enligt Tabell 3. Som framgår av tabellen beräknas den samman-

lagda förorenade volymen till ca 8 500 m3 med våtvikten 7 230 ton och det totala kopparinnehållet 5

ton.

Tabell 3 Volymer och mängder (endast bark och torv).

Mängder

Volym (m3) Densitet

(kg/m3)

Mängd

våtvikt

(ton)

Mängd

torrvikt

(ton)

Mängd

koppar

(ton)

Bark 7 800 840 6 600 1 855 25

Torv 650 972 630 274 5

Totalt 8 450 7 230 2 122 30

Det finns också mindre mängder förorenad morän och lera inom området. Kopparhalterna i den föro-

renade moränen har uppmätts till ca 5 000 mg/kg TS och i lera till ca 1 200 mg/kg TS (medelvärden).

Eftersom halterna är betydligt lägre än i bark och torv och matrisen (mineraljord) skiljer sig väsentligt

från bark och torv (organisk material/jord) omfattar denna förstudie inte mineraljorden.

2.2 Transportmöjligheter och logistik

Det förorenade området kan idag inte nås med vägfordon. Avstånden till lämpliga anslutningspunkter

till det befintliga vägnätet är 1-2 km. Det förorenade området ligger på halvön Långös norra spets och

avstånden till vatten är korta. Intill området, väster om detta, passerar järnvägen mellan Göteborg och

Karlstad. Läget innebär att det kan finnas möjligheter att utnyttja såväl båttransport som järnvägs-

transport utöver vägtransport. Alla tre alternativen kräver en del förberedande anläggningsarbeten för

Befintlig teknik för utvinning av koppar

2014-10-16/5

Anrikningsverk anpassade till sulfidmalmer producerar slig med

ca 25 % kopparhalt. Från sligen framställs koppar i

kopparsmältverk (t.ex. Boliden Rönnskär)

Bark och torv från Långö består till större delen av organiskt

material

Koppar sitter sannolikt adsorberat till det organiska materialet

Koppar kan anrikas i en aska genom förbränning

Teoretisk kopparhalt i askan blir drygt 7 %

Tillräckligt för att kunna användas i ett smältverk

Tekniken fungerar inte för flertalet förorenade jordar

2014-10-16/6

• Oftast för lågt metallinnehåll

• Heterogen matris

• Stort innehåll av slaggbildande huvudelement (t.ex. Fe, Al, Si, Ca)

• Ibland stort innehåll av oönskade spårelement (t.ex. Hg, Cd, Sb, Cl)

• Ovanstående gäller även andra alternativa metallresurser som exempelvis

askor från avfallsförbränning

• Stort behov av metodutveckling!

Många förorenade jordar är en möjlig

metallresurs men….

Ref. Michael Borell

Boliden AB

Principen för jordtvätt med metallåtervinning

Jord

+

TvättvätskaMetallrik

lakvätska

Jordrest

Konstruktionsmaterial?

Deponi?

Metallprodukt

Bioelektriska

system (BES)

Vätskeextraktion

Elektrolys

Utfällning

Eventuell

förbehandling

2014-10-16/8

Cu-utlakning

0

20

40

60

80

100

Bark Barkaska Jord

Processvatten

0,01M HCl

[% utlakat]

L/S 10

2 tim laktid

Bio-elektrolys, BES

13-02-21/9

Karin Karlfeldt Fedje

BES vs konventionell elektrolys

• Elektrolys med minskat energibehov

Cu utan energitillsats och >60% minskning för Zn

• Mer tidskrävande

• Kräver större reaktorer

• Endast i lab-skala

BES på orenad lakvätska från barkaska

• Cu metall (>99,9% renhet)

• ingen energitillsats krävs

2014-10-16/10

Metallprodukten•Båda metoderna ger tillräckligt högt Cu-innehåll

•Utmaningar

•BES, tid

•Fällning, Cl

Alternativ återvinningsmetod…

Alkalisk fällning med sulfider (TMT15)

Fasta jord- och askrester

Totalhalter

Cu utlakat [mg/kg TS]

Material OriginalLakad och

tvättadMKM

Jord 2 400 460 200

Aska 75 000 10 000 200

Cu utlakat [mg/kg TS]

Material OriginalLakad och

tvättad

Deponi för icke-

farligt avfall

Deponi för farligt

avfall

Jord 120 20 50 100

Aska - 1000 50 100

Utlakning, SS-EN 12457-3

Slutsatser och fortsättning

Slutsatser

Cu kan effektivt lakas ut från olika jordtyper

Cu kan återvinnas från laklösningen genom BES eller fällning

Tvättad jord kan deponeras

Askresten kan återföras till förbränning?

Fortsättning

Vidare optimering av laknings- och återvinningsstegen

Testa separatförbränning av barken i full skala

Testa saneringsmetoden i större skala