Jätteenpolton arinakuonan bioliuotus : Kirjallisuuskatsaus ja kolonnikokeet

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää mikrobien avulla tapahtuvan bioliuotuksen soveltuvuutta arinakuonan käsittelyyn. Arinakuona on jätteenpolton yhteydessä syntyvää arinakattilan pohjatuhkaa, jonka hyötykäyttömahdollisuuksia on mahdollista laajentaa erottamalla siitä tiettyjä metalleja suolojen muodossa. Lisäksi suoloista on mahdollista jatkojalostaa uusiokäyttöön kelpaavia metalleja. Bioliuotusta on käytetty lähinnä kaivannaisteollisuudessa ja käytännössä sillä tarkoitetaan metallien erottamista malmeista mikro-organismien avulla. Mikrobit voivat esimerkiksi tuottaa happoja toiminnallaan ja kohottaa käsiteltävän malmin lämpötilaa. Bioliuotus on luonnollinen prosessi, jota tehostetaan luomalla mikrobeille sopivat olosuhteet. Lisäksi bioliuotus on moniin muihin metallinerotusmenetelmiin verrattuna edullinen ja oikein käytettynä ympäristöystävällinen.

Opinnäytetyössä verrattiin bioliuotusta kemialliseen liuotukseen laboratorio-olosuhteissa. Tutkimusta varten rakennettiin kolonnikoelaitteisto, jonka avulla kerättiin tietoa liuotusprosessien etenemisestä noin yhdeksän kuukauden ajalta. Kolonnikokeiden ohella tehtiin kirjallisuuskatsaus, jonka avulla arinakuonan sopivuutta bioliuotuskohteeksi voitiin tarkemmin arvioida. Näiden alustavien töiden tarkoituksena oli saada tietoa suuremman mittakaavan pilot-kasabioliuotusta varten.

Kokeiden ja kirjallisuuden perusteella selvisi, että arinakuonan kaltainen materiaali ei ole paras mahdollinen bioliuotuskohde, mutta liukenemistuloksia saatiin tästä huolimatta ja bioliuotus osoittautui joissakin määrin kemiallista liuotusta paremmaksi vaihtoehdoksi arinakuonan käsittelyyn. Koska olosuhteet muuttuvat mittakaavasta toiseen siirryttäessä, tarvitaan vielä lisätutkimuksia bioliuotuksen tarkemman toimivuuden ja taloudellisuuden selvittämiseksi.

The aim of this thesis was to research bioleaching as an application for treating waste incineration bottom ash. It is possible to improve bottom ash utilization by extracting certain metals from it. The extracted metals can also be recycled and reused.

Bioleaching, which is mainly utilized by the mining industry, stands for extracting metals from ores using micro-organisms. For example, microbes can produce acids and raise the temperature of the ore for leaching purposes. Bioleaching is a natural process, which can be enhanced by creating favorable conditions for the leaching microbes. When compared to other metal extraction processes, the bioleaching is found be relatively economical, and if used correctly, environmentally friendly.

The main task of this thesis was to carry out a comparison between bioleaching and chemical leaching with column leaching tests in the laboratory environment. Results were gathered from a period of nine months, during which a literature review was also made. This preliminary work was used to gather information for a larger scale heap leaching test.

It was found out that a material like incinerator bottom ash is not the best possible target for bioleaching. However, the bioleaching was found out to be somewhat more efficient than chemical leaching in the treatment of bottom ash. More research is still needed to find out the precise technological and economical effectiveness of bioleaching in the treatment of incinerator bottom ash.