Restprodukter i tätskikt för deponier med anrikningssand: Utvärdering av grönlutslam blandat med flygaska/anrikningssand

Sammanfattning: Gruvindustrin och pappersmassabruken frambringar årligen stora mängder
restprodukter (Wik et al. 2003). Dessa restprodukter har genom tiderna enbart
deponerats vilket kan leda till ansenliga miljöproblem, stora mängder
föroreningar samlas på liten yta och kan vid lakning förorena omgivande miljö.
Deponering av anrikningssand från gruvindustrin sker idag på två sätt;
jordtäckning eller vattentäckning, vilket både kan vara dyrt och svårt att utföra.
Den vanligaste metoden är vattentäckning. Anrikningssanden pumpas då
tillsammans med vatten direkt från anrikningsverket ut i ett sandmagasin där
anrikningssanden sedan sedimenterar och förvaras. (Karltorp, 2008)
Vid en närmare studie av metoden ”jordtäckning”, finns en rad olika försök
utförda. I ett försök användes en blandning av grönlutslam (GLS) och stenmjöl
som tätskikt (NCC Roads, 2011). GLS användes som barriärmaterial och
stenmjöl användes för att öka hållfastheten i tätskiktet. GLS är en av de största
restprodukterna från pappersmassabruken och kan verka som barriärmaterial
mot infiltration av syre och genomströmning av vatten samt buffra mot
försurning.
Denna studie går ut på att undersöka möjligheterna att använda GLS blandat
med flygaska/anrikningssand som tätskikt till gruvavfall (anrikningssand). För
att GLS ska kunna verka som tätskikt måste de geotekniska egenskaperna
förbättras genom tillsättning av ett hållfasthetshöjande material
(flygaska/anrikningssand). En schematisk bild på deponering av
anrikningssand med jordtäckning ses i Figur 1.
Följande försöksmoment utfördes, för att undersöka möjligheterna att använda
GLS och anrikningssand/flygaska som tätskikt: permeabilitetsförsök med
konstant tryckhöjd, frysförsök följt av permeabilitetsförsök, hållfasthetsförsök
(enaxiellt tryckförsök), pyknometerförsök, packningsförsök och
lakningsförsök.
GLS direkt från fabrik har en hög vattenkvot vilket leder till en permeabilitet
något högre (10^-8 m/s) än riktvärdet (10^-9 m/s) för ett tätskikt. Om
processutförandet inte ska ändras vid framställning av GLS är en möjlig
lösning att använda GLS som har förvarats på deponi. Material som utsätts för
konsolidering, tryck under en bestämd tid, komprimeras varvid vattenkvoten
och materialets permeabilitet minskar.
Vid hållfasthetsförsöken erhölls en ”mycket låg” skjuvhållfasthet (ca 10-30
kPa) för GLS och blandningarna av anrikningssand och GLS. Därmed kan
anrikningssand direkt från anrikningsverk inte rekommenderas som ett
potentiellt hållfasthetshöjande material.
Vid inblandning av 10% flygaska erhölls en betydligt högre skjuvhållfasthet
(ca 50-95 kPa). Resultaten visade även att flygaskans härdande egenskaper har
en tydlig effekt. Proverna som lagrades i 3 månader (ca 90-265 kPa) istället för
1 månad (ca 50-95 kPa) visade upp till 2-3 ggr högre skjuvhållfasthet. Vid en
erhållen skjuvhållfasthet på 150-300 kPa har en ”mycket hög” skjuvhållfasthet
uppnåtts; därmed är flygaska ett potentiellt material för att öka hållfastheten i
GLS.
Enligt utförda lakningsförsök på GLS finns det tecken på positiva egenskaper
även efter att dess buffringskapacitet är slut. Detta på grund av att GLS visar
tendens till att binda metaller.
Vid användandet av GLS som tätskikt kan de geotekniska egenskaperna
(permeabilitet och skjuvhållfasthet) förbättras genom att använda deponerad
GLS och en tillsats av flygaska.