Påverkan av sterilisering av gruvsand : en mineralogisk och texturell undersökning

Sammanfattning: Populärvetenskaplig sammanfattning: Gruvavfall är ett av världens största miljöproblem om man räknar i ton. Detta orsakar bland annat metallförorenat vatten samt försurning av mark och vatten. Gruvbrytning har förekommit i större skala sedan 1800-talet och den har medfört stora mängder avfall som tidigare deponerades på marken utan större hänsyn till miljön. De flesta malmer som bryts är sulfidmalmer och brytning av dessa medför avfall som till stor del består av sulfidmineralet pyrit (FeS2). Pyriten är mycket oxidations och vittringsbenägen när den utsätts för syre och vatten. Vittringen/oxidationen av pyrit medför att vittringsprodukter (sulfat, syror, järn och andra tungmetaller) transporteras med grundvattnet från deponierna ut till sjöar och andra vattendrag. Detta leder till försurning av stora områden. Gängse metoder som tillämpas för att förhindra oxidationen och vittringen av pyrit i gruvavfallsdeponier har varit att täcka över dessa med vatten eller med vattenmättade jordlager. Detta begränsar, men utesluter inte helt oxidation av pyrit. Det har nämligen framkommit ökande bevis för att järnoxiderande bakterier spelar en stor roll i oxidationen av pyrit i gruvavfallsdeponier. Det är framförallt bakterier av släktet Thiobacillus ferrooxidans som genom ett antal tillvägagångssätt kan accelerera oxidationen av pyrit i sådana miljöer som råder i en gruvavfallsdeponi. På grund av dessa bevis vore det intressant att försöka avlägsna bakterierna ur gruvavfallet och därefter kartlägga det nya, förhoppningsvis begränsade, oxidationsförloppet av pyrit. För att avlägsna järnoxiderande bakterier ur gruvavfall krävs starka steriliseringsmetoder såsom autoklavering (ångkokning), värmebehandling och gammastrålning. I och med att så pass aggressiva steriliseringsmetoder används föreligger en uppenbar risk att gruvsandens kemiska, fysiska och mineralogiska egenskaper förändras. I detta arbete beskrivs de olika steriliseringsmetoderna och därefter undersöks huruvida dessa leder till några mineralogiska förändringar hos gruvavfallet. Arbetet innehåller även en mineralogisk karaktärisering av gruvavfallet. De metoder som används för de mineralogiska analyserna är röntgendiffraktion (XRD), Mössbauerspektroskopi, optisk mikroskopi, elektronmikroskopi och mätningar av den magnetiska susceptibiliteten. För Mössbauerspektroskopi, XRD och magnetiska mätningar ges även en metodikbeskrivning. Inga mineralogiska förändringar kunde upptäckas med elektronmikroskopi eller med mätningar av den magnetiska susceptibiliteten. Erhållna Mössbauerparametrar indikerar dock att gammastrålning leder till små förändringar i pyritens mineralstruktur. Huruvida sterilisering är praktiskt tillämpbart i full skala är en vidare och obesvarad fråga. Detta projekts mål är att kartlägga pyritens oxidationsförlopp och vittringsegenskaper efter sterilisering samt att undersöka steriliseringsmetodernas inverkan på gruvsanden. Resultatet från undersökningen belyser även bakteriers roll i oxidationen av sulfidmineral i gruvavfallsdeponier.