Uusiomateriaalien hyödyntäminen kaivosvesien käsittelyssä: Särkiniemen avolouhoksen veden käsittely betonimurskeen avulla
Nissinen, Janne (2020)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020121728955
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020121728955
Tiivistelmä
Opinnäytetyö on tehty Envineer Oy:n toimeksiannosta liittyen Särkiniemen vanhan kaivoksen jälkihoito- ja sulkemissuunnitelmiin. Envineer Oy on saanut työhön toimeksiannon Pohjois-Savon Elinkeino-, liikenne ja ympäristökeskukselta. Työn tavoitteena oli selvittää betonimurskeen soveltuvuutta happamien ja metallipitoisten kaivosvesien käsittelyssä sekä saada tutkimustietoa betonimurskeen alkalointi ja nikkelin poistokyvystä, testaamalla betonimursketta Särkiniemen avolouhoksen vesien käsittelyssä jatkuvatoimisesti. Työn tavoitteena oli myös selvittää betonimurskeen sijoituskelpoisuutta vesien käsittelyn jälkeen.
Tutkimukset suoritettiin Särkiniemen vanhalla kaivoksella avolouhoksen vieressä. Tarkoituksena oli saavut-taa avolouhoksen veden jatkuvatoimisella pumppauksella mahdollisimman suuri läpäisevä vesimäärä suh-teessa betonimurskeen määrään, seuraten samalla murskeen läpi johdetun vedenlaadun muutosta. Näin pyrittiin selvittämään, kuinka kauan betonimurske kykenee nostamaan sen läpi johdetun avolouhoksen veden pH-arvoa sekä vähentämään avolouhoksen veden nikkelipitoisuutta. Käsitellyn veden laatua seurat-tiin mitta-astiaan asennetulla YSI EXO II -mittarilla sekä kohdekäyntien yhteydessä YSI DSS Professional -kenttämittarilla. Jatkuvatoimisen vedenlaadun mittarin avulla seurattiin käsitellyn vedenlaatua etäyhtey-den avulla. Kohdekäyntien yhteydessä käsitellystä vedestä otettiin vesinäyte. Tutkimus suoritettiin 2.7. ja 3.8.2020 välisenä aikana, jolloin vesinäytteitä kerättiin yhteensä 4 kappaletta, joista tutkittiin laboratorios-sa liukoiset metallit. Betonimurskeesta tutkittiin kokonaismetallit ennen ja jälkeen käsittelyn. Käsittelyn jälkeisestä betonimurskeelle tehtiin laboratoriossa myös 2-vaiheinen ravistelutesti.
Tutkimuksissa todettiin betonimurskeella olevan kykyä nostaa happaman kaivosveden pH-arvoa sekä pois-taa vedestä metalleja. pH-arvon nousu johtuu betonin sidosaineen, sementin, ominaisuuksista. pH-arvon nouseminen siten saostaa nikkelin ja muita metalleja betonimurskeeseen. Betonimurskeen alkalisointi kapasiteetti riippuu betonin laadusta, säilytys olosuhteista ja ajasta sekä raekoosta. Betonimursketta voi-taisiin hyödyntää veden käsittelyyn esimerkiksi kolonneissa sulkemisvaiheessa sekä jälkihoitotoimenpitee-nä ylivuotovesi mahdollisesti voitaisiin ohjata reaktiivisen seinämän läpi, betonimurskeella vuoratun ken-tän tai ojan kautta selkeytysaltaaseen. Käytettävä betonimurske tulisi olla CEM I -vaatimukset täyttävää, raekooltaan pientä, vasta murskattua ja tuoretta sekä betonin aiemman käyttötarkoituksen tiedossa.
Tutkimukset suoritettiin Särkiniemen vanhalla kaivoksella avolouhoksen vieressä. Tarkoituksena oli saavut-taa avolouhoksen veden jatkuvatoimisella pumppauksella mahdollisimman suuri läpäisevä vesimäärä suh-teessa betonimurskeen määrään, seuraten samalla murskeen läpi johdetun vedenlaadun muutosta. Näin pyrittiin selvittämään, kuinka kauan betonimurske kykenee nostamaan sen läpi johdetun avolouhoksen veden pH-arvoa sekä vähentämään avolouhoksen veden nikkelipitoisuutta. Käsitellyn veden laatua seurat-tiin mitta-astiaan asennetulla YSI EXO II -mittarilla sekä kohdekäyntien yhteydessä YSI DSS Professional -kenttämittarilla. Jatkuvatoimisen vedenlaadun mittarin avulla seurattiin käsitellyn vedenlaatua etäyhtey-den avulla. Kohdekäyntien yhteydessä käsitellystä vedestä otettiin vesinäyte. Tutkimus suoritettiin 2.7. ja 3.8.2020 välisenä aikana, jolloin vesinäytteitä kerättiin yhteensä 4 kappaletta, joista tutkittiin laboratorios-sa liukoiset metallit. Betonimurskeesta tutkittiin kokonaismetallit ennen ja jälkeen käsittelyn. Käsittelyn jälkeisestä betonimurskeelle tehtiin laboratoriossa myös 2-vaiheinen ravistelutesti.
Tutkimuksissa todettiin betonimurskeella olevan kykyä nostaa happaman kaivosveden pH-arvoa sekä pois-taa vedestä metalleja. pH-arvon nousu johtuu betonin sidosaineen, sementin, ominaisuuksista. pH-arvon nouseminen siten saostaa nikkelin ja muita metalleja betonimurskeeseen. Betonimurskeen alkalisointi kapasiteetti riippuu betonin laadusta, säilytys olosuhteista ja ajasta sekä raekoosta. Betonimursketta voi-taisiin hyödyntää veden käsittelyyn esimerkiksi kolonneissa sulkemisvaiheessa sekä jälkihoitotoimenpitee-nä ylivuotovesi mahdollisesti voitaisiin ohjata reaktiivisen seinämän läpi, betonimurskeella vuoratun ken-tän tai ojan kautta selkeytysaltaaseen. Käytettävä betonimurske tulisi olla CEM I -vaatimukset täyttävää, raekooltaan pientä, vasta murskattua ja tuoretta sekä betonin aiemman käyttötarkoituksen tiedossa.