FI129403B - Menetelmä jätemateriaalin käsittelyyn, järjestely ja lujittuva sideaine - Google Patents
Menetelmä jätemateriaalin käsittelyyn, järjestely ja lujittuva sideaine Download PDFInfo
- Publication number
- FI129403B FI129403B FI20206042A FI20206042A FI129403B FI 129403 B FI129403 B FI 129403B FI 20206042 A FI20206042 A FI 20206042A FI 20206042 A FI20206042 A FI 20206042A FI 129403 B FI129403 B FI 129403B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- waste material
- binder
- waste
- sludge
- curable
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 154
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 42
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 109
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 82
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 61
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 58
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 37
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 31
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 27
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 24
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 23
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 17
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 claims description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 239000001175 calcium sulphate Substances 0.000 claims description 7
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 abstract 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 28
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 26
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 24
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 13
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 13
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 12
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 12
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 11
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 11
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 11
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 11
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 10
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 10
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 9
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 5
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 5
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 235000015927 pasta Nutrition 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 2
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 2
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000009418 renovation Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- QDZOEBFLNHCSSF-PFFBOGFISA-N (2S)-2-[[(2R)-2-[[(2S)-1-[(2S)-6-amino-2-[[(2S)-1-[(2R)-2-amino-5-carbamimidamidopentanoyl]pyrrolidine-2-carbonyl]amino]hexanoyl]pyrrolidine-2-carbonyl]amino]-3-(1H-indol-3-yl)propanoyl]amino]-N-[(2R)-1-[[(2S)-1-[[(2R)-1-[[(2S)-1-[[(2S)-1-amino-4-methyl-1-oxopentan-2-yl]amino]-4-methyl-1-oxopentan-2-yl]amino]-3-(1H-indol-3-yl)-1-oxopropan-2-yl]amino]-1-oxo-3-phenylpropan-2-yl]amino]-3-(1H-indol-3-yl)-1-oxopropan-2-yl]pentanediamide Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(N)=O)NC(=O)[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](N)CCCNC(N)=N)C1=CC=CC=C1 QDZOEBFLNHCSSF-PFFBOGFISA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 241001415345 Netta Species 0.000 description 1
- 102100024304 Protachykinin-1 Human genes 0.000 description 1
- 101800003906 Substance P Proteins 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000006664 bond formation reaction Methods 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H dialuminum;trisulfate;hydrate Chemical compound O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- -1 i.e. Chemical compound 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 238000011085 pressure filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000007420 reactivation Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical group 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B11/00—Calcium sulfate cements
- C04B11/05—Calcium sulfate cements obtaining anhydrite, e.g. Keene's cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators or shrinkage compensating agents
- C04B22/0006—Waste inorganic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B11/00—Calcium sulfate cements
- C04B11/26—Calcium sulfate cements strating from chemical gypsum; starting from phosphogypsum or from waste, e.g. purification products of smoke
- C04B11/262—Calcium sulfate cements strating from chemical gypsum; starting from phosphogypsum or from waste, e.g. purification products of smoke waste gypsum other than phosphogypsum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/12—Waste materials; Refuse from quarries, mining or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators or shrinkage compensating agents
- C04B22/002—Water
- C04B22/0026—Salt water, e.g. seawater
- C04B22/0033—Salt water, e.g. seawater other than sea water, e.g. from mining activities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators or shrinkage compensating agents
- C04B22/002—Water
- C04B22/0046—Waste slurries or solutions used as gauging water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators or shrinkage compensating agents
- C04B22/08—Acids or salts thereof
- C04B22/14—Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
- C04B22/142—Sulfates
- C04B22/143—Calcium-sulfate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
- C04B28/142—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing synthetic or waste calcium sulfate cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
- C04B28/16—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing anhydrite, e.g. Keene's cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/18—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes with the aid of microorganisms or enzymes, e.g. bacteria or algae
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
- C22B3/44—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical processes
- C22B3/46—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical processes by substitution, e.g. by cementation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
Menetelmä ja järjestely kaivoksen jätemateriaalin käsittelemiseksi sekä muuntamiseksi lujittuvaksi sideaineeksi sekä lujittuvan sideaineen hyödyntämiseksi. Menetelmässä lämpökäsitellään bioliuotusprosessissa muodostuvaa jätemateriaalia ja aikaansaadaan sen muuttuminen reaktiiviseksi kovettuvaksi aineeksi. Tästä aineesta voidaan valmistaa lujittuvaa sideainetta ja sen avulla voidaan kovettaa ja stabiloida loppusijoitettavaa jätemateriaalia kaivosalueella tai sitä voidaan hyödyntää myös muissa rakennusteknisissä sovellutuksissa.
Description
Menetelmä jätemateriaalin käsittelyyn, jär- jestely ja lujittuva sideaine Keksinnön tausta Keksintö koskee uudenlaista ratkaisua jätemateriaa- lin käsittelyyn ja hyödyntämiseen.
Täsmällisemmin sanottuna keksintö koskee menetelmää ja järjestelyä jätevesien, lietteiden ja sakkojen käsitte- lemiseksi kaivosalueella sekä jätemateriaalista valmistet- tua sideainetta.
Keksinnön kohdetta on kuvattu yksityiskohtaisemmin hakemuksen itsenäisten patenttivaatimusten johdannoissa.
Esimerkiksi kaivosteollisuudessa, metallien tal- teenotossa ja rikastamisessa syntyy valtavia määriä metal- lipitoisia jätevesiä, lietteitä ja sakkoja, joiden käsit- tely vaatii suuria altaita ja on monin tavoin hankalaa. Kaivosten ja niiden yhteydessä olevien talteenotto- ja ri- kastuslaitosten vesienkäsittelyssä onkin havaittu erilaisia puutteita. Seuraavissa julkaisuissa on esitetty jätemate- riaalien käsittelyyn liittyviä ratkaisuja: CN-106630712-A; CHAN, B.K.C. et al. Cemented products containing waste from mineral processing and bioleaching. In: Minerals Engineer- ing, Vol. 22, 1326-1333. Keksinnön lyhyt selostus N 25 Keksinnön ajatuksena on saada aikaan uudenlainen ja N parannettu menetelmä ja järjestely jätemateriaalin käsit- 3 telyyn. Edelleen on tarkoituksena aikaansaada uusi ja pa- a rannettu sideaine. Ek Keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusmerkilliset * 30 piirteet on esitetty ensimmäisen itsenäisen vaatimuksen I tunnusmerkkiosassa. S Keksinnön mukaiselle järjestelylle tunnusmerkilli- N set piirteet on esitetty toisen itsenäisen vaatimuksen tun- nusmerkkiosassa.
Keksinnön mukaiselle sideaineelle tunnusmerkilliset piirteet on esitetty kolmannen itsenäisen vaatimuksen tun- nusmerkkiosassa.
Esitetyn ratkaisun ajatuksena on kuumentaa kaivok- sen bioliuotusprosessissa muodostuvaa jätemateriaalia ja muuttaa se kuumentamisen avulla reaktiiviseksi lujittuvaksi aineeksi. Mainittu bioliuotusprosessin jätemateriaali voi olla jätevettä, lietettä tai alitetta. Mainittu kuumennus on lämpökäsittelyvaihe, jossa jätemateriaali tehdään reak- tiiviseksi.
Esitetyn ratkaisun etuna on se, että jätevesien kä- sittelyssä muodostuvat jakeet ja sakat saadaan kovetettua tässä hakemuksessa esitetyllä tavalla yksinkertaisesti ja kustannustehokkaasti. Edelleen on etuna se, että kovetetut materiaalit voidaan loppusijoittaa kasoihin ja aumoihin. Tällaisten maanpäällisten varastojen ja loppusijoituspaik- kojen käyttö on merkittävästi edullisempaa kuin nesteiden sijoittaminen altaisiin. Kun operoitavalla alueella voidaan vähentää erilaisten altaiden lukumäärää ja kokoa, saadaan aikaan myös suuria tila- ja kustannussäästöjä.
Edelleen on kiinteän ja kovetetun jätteen varas- tointi, käsittely ja loppusijoitus merkittävästi turvalli- sempaa kuin jätevesien ja muiden nesteiden varastointi. Vaaroja sadevesien aiheuttamista ylivuodoista ja allasra- kenteiden pettämisistä voidaan vähentää kiinteän aineen va- rastoinnissa ja loppusijoituksessa.
N Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että teh- N dään jätemateriaalin muuntaminen reaktiiviseksi aineeksi P pelkästään kuumentamisen avulla ilman mitään ulkopuolisia N 30 lisä- tai sideaineita. Kun ulkopuolisia aineita ei tarvita, E on ratkaisu hyvä logistiikan ja kustannustehokkuuden kan- AN nalta. S Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että jäte- N materiaalista poistetaan vettä suorittamalla jätemateriaa- N 35 lille ensimmäinen kuumennus. Termisen kuivauksen jälkeen tehdään vielä lämpökäsittely, jossa kuivattu jätemateriaali aktivoidaan reaktiiviseksi lujittuvaksi aineeksi. Ennen kuivausta voidaan käsiteltävän jätemateriaalin kiintoai- nepitoisuutta suurentaa erilaisilla suodatustekniikoilla ja muilla kiinteä-neste -erotuslaitteistoilla.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käsi- teltävä jätemateriaali on metallisulfaattipitoista jäte- vettä, sakkaa, alitetta tai lietettä. Tällöin ratkaisussa kuumennetaan metallisulfaattipitoista jätemateriaalia niin, että se muuttuu reaktiiviseksi ja lujittuvaksi sideaineeksi veden sekä hydroksidien kanssa. Mainittakoon, että kaivos- teollisuudessa sulfidimalmin rikastaminen on tyypillistä, koska monet metallit ovat sitoutuneet sulfidimineraaleihin. Esitetty ratkaisu soveltuu käytettäväksi useiden eri metal- lien rikastusprosessien yhteydessä.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että bioliuotusprosessissa muodostuvaa metallipitoista jätema- teriaalia kuumennetaan 30 —- 300° € lämpötilassa ja hapen vaikutuksen alaisena.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että bioliuotusprosessissa muodostuvaa neutraloitua jätemateri- aalia kuumennetaan 30 - 300° C lämpötilassa. Kuumennus voi- daan tehdä hapen vaikutuksessa. Vaihtoehtoisesti lämpökä- sittely voidaan tehdä hapettomissa olosuhteissa tai olen- naisesti ilman hapen läsnäoloa, esimerkiksi typpitäyttöi- sessä uunissa, lämmönsiirtonesteen avulla tai lämmönsiir- tokaasun avulla tai jollakin muulla tavoin.
N Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käsi- N tellään jätemateriaalia, joka käsittää kalsiumsulfaattia ? Casoa, jolloin kalsiumsulfaatti muuttuu kuumennuksessa N 30 anhydriitiksi, joka on lujittuva materiaali. E Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käsi- N tellään jätemateriaalia, joka käsittää sekä metallisulfaat- S tia että kalsiumsulfaattia CaSO, sekä sammutettua kalkkia N Ca(OH),. Tällöin metallisulfaattipitoinen jätemateriaali N 35 muuttuu lämpökäsittelyssä veden sekä hydroksidien kanssa reagoivaksi sekä lujittuvaksi materiaaliksi, ja edelleen,
neutraloinnissa syntyvä kalsiumsulfaatti CaS0, muuttuu läm- pökäsittelyssä anhydriitiksi, joka myöskin on lujittuva re- aktiivinen materiaali. Tällöin lämpökäsittelyn lopputuote voi olla materiaalia, joka käsittää kahdella tai useammalla eri tavalla reaktiiviseksi tullutta aineosaa. Tyypillisesti bioliuotuksessa muodostuvat metallipitoiset jätevedet neut- ralisoidaan kalsiumoksidista CaO valmistetun kalkkimaidon eli sammutetun kalkin Ca(OH), avulla, jolloin tämän sovel- lutuksen mukainen tapaus reaktiiviseksi tekemiselle sovel- tuu käytettäväksi useissa tapauksissa.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että jau- hetaan kuumennuskäsittelyn jälkeen freaktiiviseksi tehty kiinteä aine hienojakoiseksi jauheeksi, joka soveltuu käy- tettäväksi kovettuvana sideaineena. Jauhaminen voi parantaa materiaalin reaktiivisuutta vielä lisää. Jauhetta on myös helppo kuljettaa, käsitellä sekä sekoittaa kovetettavan ma- teriaalin joukkoon.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käsi- tellään kaivoksen bioliuotusprosessin jätevesien käsitte- lyssä syntyvää alitetta sekoittamalla siihen sideainetta, jollakin edellä mainitulla tavalla kaivoksen bioliotuspro- sessissa syntyvästä vesipitoisesta jätemateriaalista. Täl- löin alitteen sekaan sekoitettu sideaine kovettaa alitteen ainakin kovuuteen 500 kPa. Tällaiseen kovuuteen ei ole mah- dollista päästä ilman sideaineen lisäämistä. Esimerkiksi pelkästään suodattamalla muodostetun kiintoainekakun lujuus N on suurimmillaankin vain muutama sata kPa.
N Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että val- <Q mistetaan kaivoksen bioliuotusprosessin jätemateriaalista N 30 sideainetta lämpökäsittelyn avulla ja käytetään valmistet- E tua sideainetta samasta bioliuotusprosessista syntyvän sa- N man tai eri jätejakeen kovettamiseen. Sideaine voidaan tehdä S jätevedestä, sakasta, alitteesta tai lietteestä, ja sillä N voidaan kovettaa jätevettä, sakkaa, alitetta, lietettä tai N 35 muuta vettä ja kiintoainepartikkeleita sisältävää jäte- jaetta tai -materiaalia.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että val- mistetaan kovettuvaa sideainetta jostakin seuraavista jä- temateriaaleista: esineutraloinnin alite, loppuneutraloin- nin alite (LoNe), metallin talteenoton alite (rautasakka, 5 RaSa) tai kaivoksen vedenpuhdistamon alite. Vastaavasti käytetään lämpökäsittelyn avulla valmistettu sideaine jon- kin edellä mainitun alitteen kovettamiseen.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että val- mistetaan tässä dokumentissa esitetty lujittuvaa materiaa- lia ja sideainetta kaivosalueella.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käy- tetään tässä dokumentissa esitettyä lujittuvaa materiaalia ja sideainetta kaivosalueella.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että rat- kaisu kohdistuu järjestelyyn jätemateriaalin loppusijoit- tamiseksi kaivosalueelle. Järjestelyssä valmistetaan kai- voksen bioliuotusprosessissa muodostuvasta jätemateriaa- lista sideainetta, joka tehdään kuumennuskäsittelyn avulla reaktiiviseksi kovettuvaksi aineeksi. Sideaineen valmistuk- sen raaka-aine on siten metallien bioliuotukseen ja sen prosesseihin liittyvää ja siinä muodostuvaa jätevettä, lie- tettä tai alitetta. Järjestelyssä sekoitetaan sideainetta loppusijoitettavan jätemateriaalin sekaan, jolloin kaivok- sen jätemateriaali voidaan loppusijoittaa kovetettuna ra- kenteena tai materiaalina kaivosalueelle. Kovetettu loppu- sijoitusmateriaali on kiinteää ja ei-virtaavaa materiaalia, N jolloin sen käsittely ja varastointi on merkittävästi hel- N pompaa ja turvallisempaa kuin nestemäisellä tai muulla vir- ? taavalla materiaalilla.
N 30 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käy- E tetään kovettuvaa seosta rakennelman rakennusaineena kai- N vosalueella, jolloin muodostettu rakennelma on samalla jä- S temateriaalin loppusijoituspaikka.
N Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että muo- N 35 dostetaan kovetetusta jätemateriaalista ylöspäin kohoava jäykkä ja itsenäinen rakennelma tai kovetetaan jätemateri- aalia sidosaineen avulla tällaiseksi ylöspäin kohoavaksi rakenteeksi. Frään sovellutusmuodon mukaan edellä mainittu ra- kennelma on jokin seuraavista: kasa, auma, kohouma, kukkula, tekokallio, valli, suojavalli, seinämä tai vastaava sta- biili ja itsekantava rakennelma. Erään sovellutusmuodon mukaan rakennelma on perus- tettu suoraan kaivosalueen tasaiselle kentälle. Rakennelmaa ei siten ole välttämätöntä muodostaa minkään suojaraken- teen, kuten esimerkiksi suoja-altaan, ympäröimään tilaan.
Frään sovellutusmuodon mukaan rakennelma käsittää pintoja, joiden asettumiskulma eli rinnekulma on suurempi kuin 2,5 %.
Erään sovellutusmuodon mukaan rakennelma käsittää pystysuoria tai jyrkässä nousukulmassa olevia pintoja Frään sovellutusmuodon mukaan rakennelman ylimmän kohdan ja rakennetta ympäröivän pinnan välinen korkeusero on ainakin 10 m.
Erään sovellutusmuodon mukaan rakennelman pohja- pinta-alan suurin dimensio on pienempi kuin rakennelman suurin korkeus.
Frään sovellutusmuodon mukaan rakennelman suurin korkeus sitä ympäröivän pinnan suhteen on ainakin 20 metriä.
Frään sovellutusmuodon mukaan rakennelman suurin korkeus sitä ympäröivän pinnan suhteen on ainakin 30 metriä.
— S Erään sovellutusmuodon mukaan rakennelman suurin N korkeus sitä ympäröivän pinnan suhteen on ainakin 40 metriä. <Q Frään sovellutusmuodon mukaan rakennelman suurin N 30 korkeus sitä ympäröivän pinnan suhteen on ainakin 50 metriä. E Frään sovellutusmuodon mukaan rakennelman suurin N korkeus sitä ympäröivän pinnan suhteen on ainakin 60 metriä. S Frään sovellutusmuodon mukaan rakennelman suurin N korkeus sitä ympäröivän pinnan suhteen on 70 - 120 metriä. N 35 Erään sovellutusmuodon mukaan rakennelman pohja- pinta-alan suuruus on alle 1 hehtaari.
Erään sovellutusmuodon mukaan rakennelman pohja- pinta-alan suuruus on 1 hehtaari tai tätä suurempi.
Erään sovellutusmuodon mukaan valetaan rakennelma kovettuvasta jätemateriaalista muottivaluna, liukuvaluna tai 3-D valuna.
Erään sovellutusmuodon mukaan valetaan kovettuvasta jätemateriaalista tekokallio tai lohkareita, jotka murska- taan ja murskeesta kasataan tarvittava rakennelma maanra- kennusmenetelmin ja laittein.
Erään sovellutusmuodon mukaan rakennetaan kovettu- vasta jätemateriaalista kaivoksen perustuotannossa käytet- tävää infrastruktuuria.
Frään sovellutusmuodon mukaan sovitetaan rakennel- maan yhtä tai useampaa jäykistettä, kuten esimerkiksi rau- doituksia, verkkoja, tankoja, köysiä, kuituja jne.
Erään sovellutusmuodon mukaan käytetään kovetetusta jätemateriaalista muodostettua rakennelmaa energiantuotan- tolaitteiston perustuksena. Rakennelma voi toimia alustana esimerkiksi aurinkosähkölaitokselle tai tuulivoimalalle.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käy- tetään kovettuvaa jätemateriaalia maanrakennusaineena kai- vosalueella.
Erään sovellutusmuodon mukaan käytetään kovettuvaa jätemateriaalia kaivostien tai kentän pinnoitemateriaalina.
Kovettuva jätemateriaali voi toimia esimerkiksi asfaltin tai tiivistetystä luonnonkivimurskeesta muodostetun pinta- N kerroksen korvikkeena. Tätä korvaavaa pintamateriaalia voi- N daan käyttää myös kaivosalueen ulkopuolella, esimerkiksi P kaivosalueelle johtavien teiden ja muiden lähialueen teiden N 30 kunnossapidossa, perusparannuksessa ja rakentamisessa.
E Erään sovellutusmuodon mukaan käytetään kovettuvaa N jätemateriaalia kaivostien tai kentän pinnan alaisissa ra- S kenteellisissa kerroksissa. Rakenteelliset kerrokset voivat N olla routasuojattuja ja valumavesiltä suojattuja. Tätä kor- N 35 — vaavaa materiaalia voidaan käyttää tierakenteissa myös kai-
vosalueen ulkopuolella, esimerkiksi kaivosalueelle johta- vien teiden ja muiden lähialueen teiden kunnossapidossa, perusparannuksessa ja rakentamisessa.
Erään sovellutusmuodon mukaan käytetään kovettuvaa jätemateriaalia tai siitä valmistettua sideainetta kaivos- alueella maa-aineksen stabilointiin.
Erään sovellutusmuodon mukaan kuljetetaan esimer- kiksi jauhemaiseen muotoon valmistettua sideainetta muihin- kin käyttökohteisiin, jolloin sitä voidaan käyttää kostean ja huonosti kantavan maa-aineksen stabilointiin muuallakin kuin kaivosalueella.
Erään sovellutusmuodon mukaan käytetään kovettuvaa jätemateriaalia tai jätemateriaalista valmistettua sideai- netta kaivoskuilujen, tunnelien, avolouhosten tai muiden kivimateriaalin irrotuksessa muodostuneiden tilojen täyt- tämiseen kovettuvalla jätemateriaalilla joko kokonaan tai ainakin osittain. Erään sovellutusmuodon mukaan valetaan kovettuvaa jätemateriaalia kevyen muottirakenteen sisään, kuten esi- merkiksi geotuubin sisään. Tällöin geotuubi tai vastaava kalvorakenne pystyy pitämään valetun kovettuvan jätemate- riaalin stabiilina sen aikaa, kunnes nopeasti kovettuva ma- teriaali saavuttaa riittävän mekaanisen kestävyyden. Erään sovellutusmuodon mukaan valetaan kovettuvasta jätemateriaalista rakenne tai materiaalia, joka varataan kaivosalueen myöhempää sulkemista ja peittämistä varten. N Tällaista kiinteää materiaalia voidaan välivarastoida so- N pivassa paikassa lähellä kohdetta, joka on tarkoitus myö- P hemmin maisemoida. Kun peittämisen aika myöhemmin koittaa, N 30 voidaan tästä välivarastoidusta materiaalista muodostaa E peittävä kerros esimerkiksi kaivosalueella olevien kipsi- N sakka-altaiden, sivukivikasojen, rikastehiekkakasojen sekä S muiden sivutuotevarastojen ja loppusijoituspaikkojen N päälle. Koska peittomateriaali on kiinteää ja sillä on me- N 35 kaanista lujuutta, voidaan siitä helposti muotoilla myös haluttuja pintamuotoja maisemoinnin yhteydessä. Materiaali voi olla esimerkiksi halutun kokoista mursketta, jonka avulla voidaan muotoilla peittokerrokseen halutut ojat ja kaltevat pinnat pinta- ja sadevesien hallitsemiseksi. Peit- tämisessä voi olla tarpeen mainitun peittomateriaalin 1i- säksi muodostaa veden virtausta hidastavia ja routaa eris- täviä kerroksia peitettävän kohteen päälle.
Frään sovellutusmuodon mukaan mainittua aktivoitua sideainejauhetta voidaan käyttää myös rakenteellisen kovet- tuvan kerroksen valmistusaineena sivukivi- ja rikastehiek- kakasojen päällä.
Erään sovellutusmuodon mukaan jätelietteestä val- mistetulla sideainejauheella stabiloitu tai peitetty jäte- materiaalikasa- tai auma voidaan peittää veden pitävällä peittokerroksella esimerkiksi bentoniitilla, kermiratkai- suilla ja muilla veden läpivirtausta hidastavilla kerrok- silla.
Erään sovellutusmuodon mukaan sideainejauheella valmistettu kovettuva rakenteellinen kerros voidaan routa- suojata lämpöä eristävällä maa-aineskerroksella.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että esi- tetty ratkaisu koskee kovettuvaa sideainetta, joka on val- mistettu kaivoksen bioliuotusprosessin jätevesien käsitte- lyssä muodostuvasta alitteesta kuumentamalla materiaali re- aktiiviseen muotoon.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että mai- nittu sideaine on jauhemaisessa muodossa. Tällöin lämpökä- N sitelty materiaali on jauhettu kuumentamisen jälkeen halut- N tuun partikkelikokoon, jolloin se sekoittuu hyvin seoksessa <Q ja sen koneellinen käsittely ja kuljettaminen ovat helppoja. N 30 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että E edellä mainituissa prosesseissa ja tilanteissa muodostu- N vasta jätemateriaalista voidaan muuntaa yksinkertaisesti ja S kustannustehokkaasti maarakennukseen kelpaavaa puristuslu- N jaa rakennus-, täyttö- ja peittoainetta.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että edellä mainituissa prosesseissa ja tilanteissa muodostu- vasta jätemateriaalista voidaan muuntaa yksinkertaisesti ja kustannustehokkaasti kovettuvaa sideainetta, jota voidaan käyttää sideaineena kovetettaessa muita maarakennukseen so- veltuvia materiaaleja. Sideaineen avulla kovetettavia ma- teriaaleja voivat olla luonnonmukaiset kiviainekset, murs- katut luonnonkiviainekset, teollisuuden sivuvirtamateriaa- lit ja jätteet.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käsi- tellään rautaa ja sulfaattia käsittäviä jätevesiä, sakkoja tai lietteitä.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käsi- tellään rautasulfaattipitoisia jätevesiä, sakkoja tai liet- teitä.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käsi- tellään alumiinisulfaattipitoisia jätevesiä, sakkoja tai lietteitä.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käsi- tellään metallisulfaattia ja kipsiä sisältäviä jätevesiä, sakkoja tai lietteitä.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käsi- tellään metallisulfaattia ja kipsiä sisältäviä jätevesiä, sakkoja tai lietteitä tai pastamaista materiaalia. Kalsium- sulfaatin CaSO; lisäksi jätevedet, -sakat, -lietteet tai pastamaiset jätemateriaalit voivat sisältää myös sammutet- N tua kalkkia eli kalsiumhydroksidia Ca (CH).
N Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa P esitetyllä ratkaisulla käsitellään metallipitoisen veden N 30 käsittelyssä muodostuvaa emäksistä kipsipohjaista sakkaa, E joka on saostunut kipsialtaan pohjalle. Kipsisakka-altaassa N sakassa oleva kiintoaine, jota voidaan kutsua myös loppu- S neutraloinnin alitteeksi, laskeutuu altaan pohjalle ja pin- N taan muodostuu vapaata vettä. Kipsisakka-altaan sakalla on N 35 suuri vesipitoisuus, tyypillisesti 80 - 85 %.
Frään sovellutusmuodon mukaan, kipsisakka siirre- tään läjitysalueelle pumppaamalla purkuputkea pitkin. Siir- ron aikana kipsisakan sekaan sekoitetaan tässä dokumentissa esitettyä reaktiivista kovettuvaa sideainetta, jolloin kip- sisakka kovettuu läjitysalueella.
Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että tässä dokumentissa muodostetun kovettuvan materiaalin tai jauheen avulla voidaan muodostaa kovettuva rakenne ilman minkään ulkopuolisen sideaineen lisäämistä. Esitetty reaktiivinen materiaali saa sellaisenaan veden kanssa aikaan kovettumis- reaktion ja useisiin käyttötarkoituksiin riittävän puris- tuslujuuden. Toisin sanoen, sideaineesta ja vedestä tai hydroksidista voidaan tehdä sellaisenaan kovettuva rakenne.
Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitettyä kovettuvaa materiaalia tai jauhetta käytetään si- deaineena, jota sekoitetaan kovetettavan tai stabiloitavan materiaalin sekaan 0.5 - 80 % massan kokonaispainosta. Näin saadaan aikaan jo usean MPa:n puristuslujuus.
Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitettyä kovettuvaa materiaalia tai jauhetta käytetään si- deaineena ja sideaineella kovetettava materiaali on kiin- teää kaivosjätettä tai maaperämateriaalia.
Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitettyä kovettuvaa materiaalia tai jauhetta käytetään si- deaineena ja sideaineella kovetettava materiaali on neste- mäistä, lietemäistä tai sakkamaista kaivosjätettä.
N Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa N esitetty kovettuva materiaali tai sen avulla kovetettu ma- ? teriaali tai rakenne ovat veteen liukenemattomia tai olen- N 30 naisesti liukenemattomia. Kovettunut materiaali sitoo hyvin E myös lähtöaineissa mahdollisesti olevat raskasmetallit ja N muut haitta-aineet ja siten vähentää niiden liukenemista ja S joutumista ympäristöön.
Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitetty kovettuva materiaali tai sen avulla kovetettu ma- teriaali tai rakenne omaavat ainakin 0.5 Mpa puristuslujuu- den.
Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitetty kovettuva materiaali tai sen avulla kovetettu ma- teriaali tai rakenne omaavat ainakin 1 Mpa puristuslujuu- den.
Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitetty kovettuva materiaali tai sen avulla kovetettu ma- teriaali tai rakenne omaavat ainakin 2 Mpa puristuslujuu- den.
Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitetty kovettuva materiaali tai sen avulla kovetettu ma- teriaali tai rakenne omaavat ainakin 3 Mpa puristuslujuu- den.
Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitetty kovettuva materiaali tai sen avulla kovetettu ma- teriaali tai rakenne omaavat ainakin 4 Mpa puristuslujuu- den.
Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitetty kovettuva materiaali tai sen avulla kovetettu ma- teriaali tai rakenne omaavat ainakin 5 Mpa puristuslujuu- den.
Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitetty kovettuva materiaali tai sen avulla kovetettu ma- S teriaali tai rakenne omaavat ainakin 10 Mpa puristuslujuu- > den. P Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että sekä N 30 lämmöllä kuivaamiseen että varsinaiseen lämpökäsittelyyn E voidaan käyttää kaivosalueella tai lähellä sijaitsevassa N tuotantolaitoksessa muodostuvaa hukkalämpöä ja energiaa. S Edelleen on mahdollista hyödyntää kuumennuksessa tuuliener- N gialla tuotettua sähköä, sekä aurinkoenergiaa sellaisenaan
N linssien avulla kohdennettuna, aurinkokennojen avulla säh- köksi muunnettuna tai erilaisten muiden aurinkokerääjien tuottaman lämmön avulla.
Kuumennus ja aktivointi Seuraavaksi esitetään eräitä havaintoja tehdyistä kokeista ja niissä tapahtuneista tai oletetuista ilmiöistä. Bioliuotusprosessin neutralointiprosesseissa syn- tyvän metallisulfaattipitoisen jätemateriaalin lämpökäsit- tely happipitoisissa olosuhteissa näyttää aktivoivan jäte- materiaalin ja muuttavan sen veden tai muun hydroksidin kanssa reagoivaksi sekä lujittuvaksi materiaaliksi. On myös havaittu kokeissa, että kun aktivoitu materiaali sekoite- taan myöhemmin veteen tai yhtä tai useampaa hydroksidia sisältävään liuokseen, se muodostaa muovailtavan ja lujit- tuvan massan. Tehdyissä kokeissa mainittua jätemateriaalia on kuumennettu erilaisissa lämpötiloissa. On käytetty lämpö- tiloja 30 — 300° C, riippuen siitä, mitä metalliyhdistettä jätemateriaali on sisältänyt. Esimerkiksi rautasulfaattia sisältävälle materiaalille on havaittu tehdyissä kokeissa, että sopiva kuumennuslämpötila on 100 - 180° C. Sopivan kuumennuslämpötilan on havaittu riippuvan myös lähtöaineen epäpuhtauksien määrästä. Lämpötilaa nostamalla on havaittu N voitavan lyhentää käsittelyaikaa. Toisaalta, pidentämällä N käsittelyaikaa, voidaan lämpökäsittely tehdä alemmassa läm- <Q pötilassa. J 30 Kokeissa havaittiin, että kuumennus on järkevää E tehdä ohuelle materiaalipaksuudelle niin, että siinä on N paljon pinta-alaa vaikutuksen alaisena lämmölle ja ympäröi- S vän hapen vaikutukselle. Käsiteltävä jätemateriaali voidaan N levittää tasopinnalle ohueksi kerrokseksi hapetuskäsittelyn N 35 ajaksi.
Vaihtoehtona edellä esitetylle tasokuumennukselle, voidaan materiaalia sekoittaa kuumennuksen aikana. Tällöin materiaali saadaan altistumaan hyvin lämmön ja hapen hapet- tavalle vaikutukselle lämpökäsittelyn aikana. Tällöin voi olla mahdollista lyhentää käsittelyaikaa ja alentaa lämpö- tilaa.
Vaihtoehtoisena lämpökäsittelytekniikkana on kup- laleijupeti-, kiertoleijupeti-, ja leijutusmenetelmä läm- mönsiirtokaasulla tai lämmönsiirtonesteellä toteutettuna.
Lämmönsiirto jätemateriaaliin on mahdollista to- teuttaa myös suorilla lämmönsiirtopinnoilla ilman edelly- tystä väliaineen läsnäololle.
Kokeissa havaittiin myös se, että kuumennus on mah- dollista tehdä tarvittaessa ilmakehän normaalia happipitoi- suutta suuremmassa ympäröivässä happipitoisuudessa hapet- tumisen tehostamiseksi.
Vielä havaittiin kokeissa se, että mikäli käsitel- tävä jätemateriaali sisälsi kalsiumsulfaattia, voitiin läm- pökäsittely tehdä hapettomissa tai vähähappisissa olosuh- teissa, ja silti saatiin reaktiivista materiaalia, joka saatiin myöhemmin kovettumaan, kun siihen sekoitettiin vettä tai kosteaa jätemateriaalia. Aktivoitumisen ei tässä tapauksessa voitu katsoa perustuvan hapettumiseen, vaan ky- seessä oli kalsiumsulfaatin rakenteessa tapahtunut muutos, jonka kuumennus oli saanut aikaan.
S LÖ Kuiva-ainepitoisuuden lisääminen <Q Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että jäte- N 30 veden, lietteen tai sakan kuiva-ainepitoisuutta suurenne- E taan ennen lämpökäsittelyä. Tällä tavoin jätemateriaalin N metallipitoisuutta, kalsiumsulfaattipitoisuutta tai molem- S pia pyritään lisäämään ennen kuumentamista. Lisäksi varsi- N naista lämpökäsittelyaikaa voidaan lyhentää, jos lähtöaine N 35 on hyvin esikuivatettu.
Jätemateriaalin kuiva-ainepitoisuuden suurentami- seen ja vedenpoistoon voidaan käyttää seuraavia tekniikoita ja laitteita, sekä niiden yhdistelmiä: - Mekaaninen vedenpoisto tai kuivaus, esimerkiksi linkoamalla, jolloin vesi poistuu kiintoaineesta keskipakoisvoiman avulla.
- Mekaaninen vedenerotus, jossa vapaa vesi poiste- taan täryttämällä, puristamalla tai tiivistä- mällä.
- Mekaanisen vedenpoiston laitteita ovat edellä mainittu linko sekä ruuvipuristin, suotonauhapu- ristin.
- Kuivausta voidaan tehdä myös seuraavilla lait- teilla: viiratyyppisellä suotimella (nauhasuoti- mella), täryseulalla, gravitaatiosuotimella, painesuotimella, keskipakoissuotimella (linko- suotimella), käänteisosmoosisuotimella, membraa- nisuotimella, painesuotimella, alipainekuivu- rilla tai jollain näiden yhdistelmällä.
- Vedenpoisto suodattamalla suodatinlaitteen suo- datinkankaiden tai sihtien avulla. Suodatinlait- teita ovat nauhasuodattimet, kiekkosuodattimet, rumpusuodattimet levysuodattimet sekä paperi- ja kaivosteollisuudessa käytetyt suodatinlaitteet.
Suodatinlaitteissa käytetään hyväksi paine-eroa, tyypillisesti alipainetta.
N - Kuivausta voidaan tehdä myös geotuubien tai N geosäkkien avulla. Tällöin käsiteltävä aine so- <Q vitetaan tuubin tai säkin sisään ja nestettä N 30 poistuu vähitellen ulos ja kiintoaine jää sisään. E - Vedenerotusta voidaan tehdä myös ultraäänen N avulla. Kohdistamalla ultraääntä lietteeseen tai S sakkaan, saadaan vesi ja kiintoaine erilleen. N - Kuumentamalla tehtävää kuivausta ja aktivointia N 35 voi edeltää kiintoainespitoisuuden nosto jolla- kin akustisella tekniikalla. Kyseeseen voi tulla esimerkiksi akustinen resonanssiallas. Akustista resonanssia voidaan hyödyntää myös alle ultraää- nitaajuuksien. - Saostamisessa lietteen sisältämän kiintoaineen annetaan vähitellen laskeutua saostusaltaan poh- jalle. Kirkas vesi jää saostusaltaan pintaosaan, josta se voidaan pumpata vedenpuhdistuslaitok- selle jatkokäsiteltäväksi. Saostusaltaan poh- jasta tai pohjaosasta voidaan ottaa suuremman kiintoainepitoisuuden omaavaa sakkaa. Materiaa- lin ottaminen voi tapahtua esimerkiksi imulait- teiston avulla. Rantojen käsittelyyn tarkoite- tusta imuruoppauslaitteesta voidaan muokata tar- koitukseen soveltuva laite.
- Vedenpoistoa voidaan tehdä myös haihduttamalla. Haihduttaminen soveltuu erityisesti silloin, kun on käytettävissä suuria altaita tai aurinkoener- giaa.
- Termisessä kuivauksessa haihdutetaan vettä koro- tetussa lämpötilassa. Toisin sanoen, lietteen kuiva-ainepitoisuutta nostetaan lämmön avulla. Kuivauksessa voidaan käyttää esimerkiksi höyryä tai savukaasuja, jos niitä on kaivosalueella saa- tavissa.
Jauhaminen N Tehdyissä kokeissa jauhettiin kuumennuskäsittelyn N avulla reaktiiviseksi tehty kiinteä aine hienojakoiseksi <Q jauheeksi. J 30 Tehdyissä kokeissa havaittiin, että muodostetun ma- E teriaalin reaktiivisuutta voitiin lisätä entisestään jau- N hamisen ja muiden mekaanisten käsittelyjen avulla. Mekaa- S nisen käsittelyn havaittiin parantavan itse materiaalin re- N aktiivisuutta ja lisäksi on hienojakoisen jauheen partik- N 35 kelien reaktiopinta-ala suuri ja sekoittuminen seoksessa tehokasta.
Sidoksen muodostuminen Tehdyissä kokeissa havaittiin, että edellä esite- tyllä tavalla reaktiiviseksi tehty materiaali tai jauhe reagoi veden kanssa ja muodosti kuivuessaan lujan sidoksen. Kun reaktiiviseksi prosessoitu materiaali sekoitettiin myö- hemmin veteen tai muuhun yhtä tai useampaa hydroksidia si- sältävään liuokseen niin, se muodosti lujan sidoksen. Ko- keissa havaittiin esimerkiksi, että kovettumisreaktio saa- tiin aikaan kaliumhydroksidin ja kalsiumhydroksidin avulla. Ilman kalkkia Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että käyt- tämällä tässä dokumentissa esitettyä ratkaisua materiaalin kovettamiseksi reaktiivisella aineella, joka on muodostettu metallisulfaattia sisältävästä jätevedestä, on mahdollista luopua jopa kokonaan jätevesien kalkki-, kalkkimaito- tai kipsikäsittelystä. On selvää, että tämä mahdollistaa mer- kittävät kustannussäästöt.
Kaivoksen bioliuotusprosessissa syntyvää metalli- sulfaatteja sisältävää jätevettä on tyypillistä neutraloida kalkilla kaivoksen jätevedenpuhdistuksen yhteydessä. Täl- löin bioliotusprosessissa syntyvän rikkihappoa H2S04 sisäl- tävän jäteveden sekaan sekoitetaan kalsiumhydroksidia Ca (OH) ,, eli sammutettua kalkkia tai kalkkimaitoa. Jos kal- kin käytöltä voidaan välttyä tai sen käyttöä vähentää, on S sillä merkittävät logistiset ja taloudelliset hyödyt.
LÖ P Reaktiiviseksi tehdyn materiaalin käyttö N 30 Kaivoksen metallisulfaattipitoisesta jätevedestä, E jätelietteestä, jätesakasta tai savimaisessa muodossa ole- N vasta jätemateriaalista valmistettua reaktiivista materi- S aalia voidaan käyttää kaivoksessa ja kaivosalueella usealla N tavalla. Toisin sanoen, tässä dokumentissa esitetyllä ta- N 35 valla vaikeasti käsiteltävä ja ympäristölle haitallinen ai-
neosa voidaan muuntaa vähemmän vaaralliseen muotoon ja jä- temateriaalista voidaan jopa muuntaa hyödyllistä rakennus- ainetta kaivoksen teiden, saostusaltaiden reunapenkkojen, patojen, varastointipaikkojen perustusten ja muun infra- struktuurin rakentamiseen.
Erään sovellutusmuodon mukaan jätemateriaalista voidaan kovettaa peittomateriaalia, jota voidaan varastoida myöhempää tarvetta varten. Kun kaivostoiminta ja metallien talteenotto kaivosalueella joskus myöhemmin lopetetaan, voidaan kaivos, kaivoksen rakennelmat, kaivoksen varustus sekä kaivoksen ympäristö peittää ja maisemoida. Kovetettua materiaalia voidaan siten varastoida helposti ja turvalli- sesti kaivoksen sulkemista varten.
Frään sovellutusmuodon mukaan kovettuvasta materi- aalista voidaan valaa aumoja tai kasoja, eli eräänlaisia tekokallioita, jotka voidaan myöhemmin rikkoa ja murskata murskeeksi tai lohkareiksi. Tällaisen kovetetun jätemate- riaalin avulla voidaan peittää mm. kaivoksen kipsisakka- altaat, jätevesialtaat, saostusaltaat sekä muut nesteiden varastointialtaat sekä saostukseen käytetyt rakennelmat. Kovetettua materiaalia voidaan käyttää myös kiinteän aineen varastointipaikkojen peittämiseen ja sulkemiseen kaivosalu- eella. Materiaalilla voidaan peittää esimerkiksi sivukivi- kasoja.
Erään sovellutusmuodon mukaan on myös mahdollista sekoittaa tässä dokumentissa esitettyä reaktiivista mate- N riaalia jäteveden tai minkä tahansa vettä tai yhtä tai use- N ampaa hydroksidia sisältävän materiaalin joukkoon ja levit- P tää tätä kovettuvaa pumpattavaa seosta peitettävien kohtei- N 30 den päälle haluttuun kerrospaksuuteen. Tarvittaessa näin E valmistettavan seoksen työstö- ja lujittumisominaisuuksia N voidaan säätää lisäämällä seosaineiden joukkoon sammutettua S kalkkia Ca(0H),, kipsiä CaSO; tai poltettua kalkkia CaO. N Kovettumisen aikaansaava reaktiivinen materiaali voidaan N 35 sekoittaa jäteveden sekoituslaitteen avulla esimerkiksi siirtopumppauksen aikana tai sen yhteydessä.
Sekoitinlait- teisto voidaan sovittaa saostusaltaan purkuputken jatkeeksi tai sen yhteyteen.
On myös mahdollista pumpata jätevettä tai vastaavaa saostusaltaasta tankkiautoon, sekoittaa re- aktiivinen sideaine kuljetettavan jäteveden sekaan, kuljet- taa lasti purkupaikkana toimivalle peittoalueelle sekä pum- pata ja levittää kovettuva seos peittoalueelle suojaker- rokseksi.
Erään sovellutusmuodon mukaan voi joissain tapauk- sissa olla perusteltua levittää suoraan altaassa olevan jä- teveden tai muun jätemateriaalin sekaan reaktiivista kovet- tuvaa materiaalia, jolloin kovetus tehdäänkin paikallaan saostusaltaassa tai vastaavassa.
Tällöin kovettuvaa sideai- netta, esimerkiksi jauhemaista reaktiivista materiaalia, levitetään altaassa olevan veden joukkoon ja samalla sekoi- tetaan sekoittimen avulla.
Tarvittaessa näin valmistettavan seoksen työstö- ja lujittumisominaisuuksia voidaan säätää lisäämällä seosaineiden joukkoon sammutettua kalkkia Ca (OH) ,, kipsiä CaS0O, tai poltettua kalkkia CaO.
Tässä rat- kaisussa altaasta tulee jäteveden tai sakan loppusijoitus- paikka.
Käsittelyn jälkeen allas käsittää virtaavan aineen sijaan kovaa kiinteää ainetta.
Erään sovellutusmuodon mukaan voidaan hyödyntää tässä dokumentissa esitettyä kovettuvaa aktivoitua jätema- teriaalia ns. pastatäytössä, jossa käytöstä poistettuihin kaivoskäytäviin, kuiluihin tai louhintamenetelmän edellyt- S tämiin käytäviin tai tiloihin pumpataan täyteainetta niiden LÖ rakenteen lujittamiseksi.
Tarvittaessa näin valmistettavan P seoksen työstö- ja lujittumisominaisuuksia voidaan säätää N 30 lisäämällä seosaineiden joukkoon sammutettua kalkkia E Ca (OH) ,, kipsiä CaS0O, tai poltettua kalkkia CaO.
Pastatäyt- N töä voidaan käyttää myös tilanteissa, joissa seuraavaksi S louhittavan kohteen vieressä olevaa kalliota on tarpeen lu- N jittaa ennen louhinnan aloittamista.
N 35 Mainitun pastatäytön menetelmänä voi olla yhdistel- mätäyttö, jossa hyödynnetään sekä louhittua sivukiveä ja bioliuotusprosessin jätelietteestä valmistettua, kovettuvaa sideainetta.
Tässä hakemuksessa esitetyn kovettuvan materiaalin käyttö pastatäyttöaineen sideaineena on edullista, koska sen kovettuminen voi olla hyvin nopeaa.
Näin vältytään pit- kiltä odotusajoilta ja louhintaa voidaan jatkaa täytetyn onkalon tai tilan vieressä vain lyhyen keskeytyksen jälkeen.
Lisäksi on etuna se, että sideaineena voidaan käyttää kai- voksen omasta prosessista kaivosalueella muodostettua ma- teriaalia eikä ole tarpeen välttämättä tuoda täyttöpastan valmistukseen mitään ulkopuolisia aineosia.
Tämä on logis- tisesti hyvin tehokasta.
Erään sovellutusmuodon mukaan on mahdollista käyt- tää tässä dokumentissa esitetyn reaktiivisen materiaalin tai sideaineen avulla kovettuvaa pumpattavaa juoksevaa mas- saa tai tahnaa kaivosalueella erilaisten tuki- ja suojara- kenteiden valmistamiseksi käyttämällä liukuvalutekniikkaa.
Liukuvalun mahdollistaa mm. materiaalin herkkäjuoksuisuus ennen kovettumista ja valun jälkeinen nopea kovettuminen.
Tarvittaessa näin valmistettavan seoksen työstö- ja lujit- tumisominaisuuksia voidaan säätää lisäämällä seosaineiden joukkoon sammutettua kalkkia Ca (OH),, kipsiä CaSO, tai pol- tettua kalkkia CaO.
Edelleen soveltuu materiaali rakentei- den 3-D tulostukseen, esimerkiksi robottivarrella liikutel- tavan valupään avulla.
Mainitut liukuvalu ja 3-D tulostus soveltuvat esimerkiksi saostus- ja vesienkäsittelyaltaiden N reunamuurien rakentamiseen.
Liukuvalu- ja tulostusteknii- N koita voidaan käyttää myös peiterakenteiden asentamisessa, <Q jolloin on mahdollista valmistaa isoja yhtenäisiä suojara- N 30 kenteita, jotka ovat hyvin suojatut mm. sadevesiltä.
Kip- E sisakka-altaan tai vastaavan päälle voidaan järjestää ti- N lapäinen tukirakenne, josta voidaan valaa kansirakenne.
S Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää kevyttä mobiilia valulait- N teistoa valun tekemiseksi altaan päällä esimerkiksi ruis- N 35 kuttamalla tai kuljettimien avulla.
Eräitä esimerkkejä tehdyistä kokeista Esimerkki 1: Kokeessa otettiin kaivoksen kipsisakka-altaan poh- jalle laskeutunutta lietettä. Liete oli väriltään vihreää oletettavasti sisältämän rautasulfaatin Fe,S0s vuoksi. Lie- tettä kuumennettiin uunissa 180? C lämpötilassa, jolloin siitä haihdutettiin ensin vesi pois. Kuiva-ainepitoisuus nousi haihduttamisen avulla 40 % painoprosenttiin. Haihdu- tusvaiheen jälkeen muodostunut tahnamainen massa levitet- tiin laakeaan astiaan ohueksi noin 10 mm kerrokseksi, minkä jälkeen sitä kuumennettiin uunissa 180° C lämpötilassa 4 tuntia. Kuumennuksessa massa muuttui ruskeaksi murenevaksi levyksi. Massan väri oli hapettumisen jälkeen ruosteelle tunnusomainen ruskea. Muodostunut massalevy murskattiin ja jauhettiin jauhimessa hienojakoiseksi jauheeksi. Lämpökä- sitellyn ja homogenisoidun jätemateriaalin havaittiin ole- van veden ja hydroksidien kanssa reagoivaa sekä lujittuvaa.
Esimerkki 2: Edellisessä Esimerkki 1:ssä valmistettua jauhetta sekoitettiin puhtaaseen veteen, jolloin saatiin aikaan ko- vettuva seos.
Edelleen kokeiltiin jauheen sekoittamista kipsi- sakka-altaasta otettuun jäteveteen, joka saatiin myös ko- vettumaan reaktiivisen jauheen avulla.
N Vastaavalla tavalla jauheen avulla saatiin kovettu- N maan myös kipsisakka-altaan pohjalta otettua sakkaa. <Q Havaittiin, että jo puolen tunnin kovettumisajan N 30 jälkeen oli kovetetun massan puristuslujuus noin 10 Mpa. E Puristuslujuus ei merkittävästi kasvanut tästä arvosta ko- N vettumisaikaa pidennettäessä. S Eräässä kokeessa valmistettiin kipsisakka-altaan N metallisulfaattipitoisesta jätelietteestä ensin vettä pois- N 35 tamalla ja sitten lämpökäsittelyllä reaktiivista sideai-
netta. Kun tätä valmistettua sideainetta otettiin 1/3 ti- lavuutta ja vastaavaa kipsisakka-altaan metallisulfaatti- pitoista jätelietettä 2/3, ja sekoitettiin ne mainitulla seossuhteella keskenään, saatiin seos kovettumaan 10 Mpa puristuslujuuteen. Kokeessa siis tehtiin jätelietteestä en- sin sideainetta ja sitten kovetettiin samaa jätelietettä sideaineella. Tällainen itse itsensä kovettamisen todettiin olevan erittäin mielenkiintoinen ratkaisu jätelietteiden käsittelyyn.
Edelleen tehtiin kokeita useilla eri jauheilla, jotka oli valmistettu ennen kuumennusvaihetta eri metalli- sulfaattipitoisuuksia omaavista lähtöaineista.
Koekappaleille tehtiin vielä liukoisuustestejä ve- teen. Havaittiin kovettuneiden koekappaleiden olevan veteen liukenemattomia tai niukasti liukenevia. Lähtöaineissa oli raskasmetallipitoisuuksia, mutta näiden ei havaittu liuen- neen merkittävästi liuotuskokeissa.
Kokeiden perusteella voidaan todeta, että muodos- tettua reaktiivista jauhetta voidaan käyttää kovettuvana sideaineena esimerkiksi kiviainesjakeiden stabiloinnissa ja kovettamisessa. Edelleen voidaan jauheen avulla kovettaa kaivoksen jätevesienkäsittelyn metallijalostuksen sakkoja tai jopa suoraan jätevesiä.
Esimerkki 3 Jätelietteestä (sakasta) tehtiin kosteus- ja pH- S mittaus (kiintoainepitoisuus 15 - 65 % märkäpainosta ja pH LÖ vaihteli välillä 5,0 - 9,0). <Q Jäteliete (sakka) sekoitettiin vispilällä ta- N 30 saiseksi ja kuivattiin sekä lämpökäsiteltiin 105 °C:ssa (1 E vrk) happipitoisen kaasuseoksen läsnä ollessa. Kuivunut N kiintoaine hienonnettiin ja homogenisoitiin jauheeksi. Näin S saatiin aikaiseksi veden sekä jätelietteen kanssa aktivoi- N tuva sideainejauhe. N 35 Koetta toistettiin eri lämpötiloissa välillä 30 - 245 °C ja havaittiin, että vaadittava käsittelyaika riippuu käytetystä lämpötilasta. Myöskin jauheen sideaineominaisuu- det muuttuvat epäedullisemmiksi, jos käsittely tehdään alle 80 °C lämpötilassa tai yli 200 °C lämpötilassa. Esimerkki 4 Eräästä jätelietteen näyte-erästä valmistetusta si- deainejauheesta valmistettiin kiinteä kappale lisäämällä siihen n. 18 °C lämpöistä vettä (2 osaa jauhetta ja 1 osa vettä). Tällä seossuhteella työstettävyysaika prisma-puris- tuskappalemuottiin valettaessa havaittiin olevan veden 1li- säämishetkestä mitattuna 2 minuuttia. Sideainejauheesta ja vedestä valmistettu massa lämpeni alkulujittumisen aikana tuntuvasti. Prisma-puristuskoekappaleesta mitattuna puris- tuslujuus oli 6,86 MPa (28 vrk ikäisestä puristuskoekappa- leesta mitattuna).
Toistettaessa koetta samasta jätelietteen näyte- erästä valmistetulla sideainejauheella ja samalla jauhe- vesisuhteella, työstettävyysaika vaihteli välillä 1 - 4 mi- nuuttia riippuen sekoitettavien ainesosien lämpötilasta (välillä 0 °C - 60 °C), tärytyksen voimakkuudesta ja sekoi- tuksen homogeenisuudesta riippuen.
Toistettaessa koetta eri jätelietteen näyte-eristä valmistetuilla sideainejauheilla sekä vedellä, työstettä- vyysaika prisma-puristuskappalemuottiin valettaessa vaih- teli välillä 30 sekuntia - 60 minuuttia riippuen tärytyksen voimakkuudesta, jauhe-vesisuhteesta, seosaineiden lämpöti- N loista (0°C - 60°C) sekä sekoituksen homogeenisuudesta riip- N puen. Puristuslujuustulokset 28 vrk:n ikäisistä prisma-koe- P kappaleista on mitattu olevan välillä 0,5 -— 10 MPa resep- N 30 tistä riippuen. Työstettävyysajan sekä loppulujuuden ha- E vaittiin riippuvan jauheen valmistuksessa käytetyn jäte- N lietenäytteen kemiallisesta koostumuksesta.
3 N Esimerkki 5 N 35 Jätelietteestä valmistettiin kovettuvaa jauhetta myös lähes tai kokonaan savimaiseksi konsentroidusta (eli kiintoainespitoisuudeltaan jätelietenäytettä suuremmasta) lietteestä.
Konsentrointi, eli kiintoainespitoisuuden nosto, toteutettiin gravitaatio- ja painesuodatuksella.
Suodatusta tehostettiin akustisella resonanssilla sekä me- kaanisella suodoskakun tärytyksellä.
Konsentroidulle liet- teelle tehtiin 1 vuorokauden mittainen lämpökäsittely 105 °C lämpötilassa happipitoisen kaasuseoksen läsnä ollessa.
Lämpökäsittelyllä aktivoitu jätemateriaali hienonnettiin ja jauhettiin homogeeniseksi jauheeksi mekaanisesti ja näin valmistetulla jauheella saatiin samankaltaiset lujittumis- ja työstöominaisuudet kuin aiemmin mainitulla pelkällä ter- misellä kuivatuksella ja lämpökäsittelyllä.
Esimerkki 6 Eräästä jätelietteen näyte-erästä valmistetusta jauheesta valmistettiin kiinteä kappale lisäämällä siihen samaa jauheen valmistuksessa käytettyä jätelietettä edus- tavaa lietenäytettä 18 °C lämpötilassa (1 osa jauhetta ja 2 osaa lietettä 20 % kiintoainespitoisuudessa). Tällä seos- suhteella työstettävyysaika prisma-puristuskappalemuottiin valettaessa havaittiin olevan 3 minuuttia jätelietteen ja jauheen sekoituksen aloittamisesta.
Sideainejauheesta ja jätelietteestä valmistettu massa lämpeni alkulujittumisen aikana tuntuvasti.
Prisma-tyyppisestä 40 x 40 x 100 mm pu- ristuskoekappaleesta mitattuna puristuslujuus oli 1,61 MPa (28 vrk ikäisestä puristuskoekappaleesta mitattuna). N Toistettaessa koetta samasta jätelietteen näyte- N erästä valmistetulla jauheella ja samalla jauhe-jätelie- P misuhteella, työstettävyysaika vaihteli välillä 1 - 10 mi- N 30 nuuttia riippuen sekoitettavien ainesosien lämpötilasta E (välillä 0°C - 60°C), tärytyksen voimakkuudesta ja sekoi- N tuksen homogeenisuudesta riippuen. 3 Toistettaessa koetta eri jätelietteen näyte-eristä N valmistetulla jauheilla sekä käsittelemättömällä jäteliet- N 35 teellä, työstettävyysaika vaihteli välillä 30 sekuntia - 60 minuuttia riippuen tärytyksen voimakkuudesta, jauhe-jäte- lietesuhteesta, jätelietteen kiintoainespitoisuudesta, seosaineiden lämpötiloista (0°C - 60 °C) sekä sekoituksen homogeenisuudesta riippuen.
Puristuslujuustulokset 28 vrk:n ikäisistä prisma-koekappaleista on mitattu olevan välillä 0,5 - 5 MPa reseptistä riippuen.
Työstettävyysajan sekä loppulujuuden havaittiin riippuvan jauheen valmistuksessa sekä koevalumassan valmistuksessa jauheeseen lisätyn jäte- lietenäytteen kemiallisesta koostumuksesta sekä jäteliet- teen kiintoainespitoisuudesta.
Esimerkki 7 Jauheesta ja sakkalietteestä tehtiin kiinteä kap- pale lisäämällä jauheeseen konsentroitua sakkalietettä (sa- vimaisessa muodossa) kuiva-ainespitoisuudessa yli 40 % se- koitussuhteessa 1 osaa jauhetta ja 5 osaa konsentroitua lietettä). Tällä tavoin valmistetulla kappaleella saavutet- tiin samankaltaiset työstettävyys- ja lujittumisominaisuu- det kuin jauheella ja käsittelemättömällä lietteellä.
Si- deainejauheesta ja konsentroidusta jätelietteestä valmis- tettu massa lämpeni alkulujittumisen aikana tuntuvasti.
Toistettaessa koetta samalla jauhe - kon- sentroidulla jäteliemisuhteella, työstettävyysaika vaihteli välillä 1 - 10 minuuttia riippuen sekoitettavien ainesosien lämpötilasta (välillä 0°C - 60°C), tärytyksen voimakkuu- desta ja sekoituksen homogeenisuudesta riippuen.
N Toistettaessa koetta eri jätelietteen näyte-eristä N valmistetulla jauheilla sekä konsentroidulla jäteliet- P teellä, työstettävyysaika vaihteli välillä 30 sekuntia - 60 N 30 minuuttia riippuen tärytyksen voimakkuudesta, jauhe-jäte- E lietesuhteesta, jätelietteen kiintoainespitoisuudesta, N seosaineiden lämpötiloista (0°C - 99°C) sekä sekoituksen S homogeenisuudesta riippuen.
Puristuslujuustulokset 28 vrk:n N ikäisistä prisma-koekappaleista on mitattu olevan välillä N 35 0,5 - 5 MPa reseptistä riippuen.
Työstettävyysajan sekä loppulujuuden havaittiin riippuvan jauheen valmistuksessa sekä koevalumassan valmistuksessa jauheeseen lisätyn jäte- lietenäytteen kemiallisesta koostumuksesta ja konsentroidun jätelietteen kiintoainespitoisuudesta.
Esimerkki 8 Testattaessa jätelietteestä valmistetun lämpökäsi- tellyn jauheen sideaineominaisuuksia maan stabiloinnissa, havaittiin että muun muassa ruoppausmassat, turpeet, sil- tit, savet, murskeet ja sora saadaan stabiloitumaan samaan tapaan kuin kaupallisesti saatavilla olevilla maan stabi- loinnissa käytetyillä sideaineilla.
Esimerkki 9 Testattaessa jätelietteestä valmistetun lämpökäsi- tellyn jauheen sideaineominaisuuksia, havaittiin että myös jätteenpolttolaitoksen pohjakuona, kaivosteollisuuden ri- kastehiekka sekä sivukivijakeet saadaan stabiloitumaan Esimerkki 10 Eräässä vedenläpäisevyyskokeessa jätelietteestä valmistetusta sideainejauheesta ja vedestä valmistetun koe- kappaleen vedenläpäisevyys Koosc oli 107-6,7 m/s.
Esimerkki 11 Fräässä jäätymis-sulamiskokeessa havaittiin, että jätelietteestä valmistetusta sideainejauheesta ja vedestä N valmistetun kokeen kesto oli 12 jäätymis-sulamissykliä, en- N nen kuin kappale murentui. <Q N 30 E Fräiden termien määrittelyjä N Mainittakoon tässä dokumentissa käytetyistä ter- S meistä seuraavaa: N - Jätevesi on nesteenä käytetty, käytöstä poistettu N 35 vesi, jossa on haitallisessa määrin vieraita ai-
neita. Tässä hakemuksessa jätevedellä tarkoite- taan erityisesti teollisuusjätevesiä ja kaivos- vesiä. Kaivostoiminnassa käytetään vettä louhin- nassa, malmikiven jauhatuksessa ja rikastuksessa sekä mahdollisessa jatkojalostuksessa. Kaivosve- siä ovat kaivosprosesseissa kiertävä prosessi- vesi, louhoksesta poistettava vesi sekä kaivos- alueen valumavedet.
- Sakka on nesteen pohjalle kasautunut epäpuhtaus.
- Liete on nesteen ja siihen suurena pitoisuutena sekoittuneen kiinteän, hienojakoisen aineksen seos.
- Alite on suodatuksella, saostuksella tai muulla erotusmenetelmällä nesteestä erotettua kiintoai- nepitoista ainetta. Bioliuotus Esitettyä ratkaisua käytetään erityisesti bioliu- otuksessa muodostuvien jätevesien ja niistä laskeutuneiden sakkojen käsittelyyn.
Bioliuotus (engl. Dbioleaching) on rikastusmene- telmä, jossa metallit irrotetaan malmista mikrobien avulla. Bioliuotusprosessissa luodaan optimaaliset olosuhteet maa- perässä luonnostaan esiintyville mikrobeille, jolloin mik- robitoiminta katalysoi metallisulfidien hapettumisreakti- oita.
N Bioliuotus voi olla biokasaliuotusta, mutta esi- N tetty ratkaisu soveltuu toki muitakin bioliuotusprosesseja <Q hyödyntävien kaivosten yhteydessä käytettäväksi. N 30 Biokasaliuotuksessa liuotuskasoihin aikaansaadaan E bakteerien toiminnalle suotuisat olosuhteet kastelemalla N kasoja sekä puhaltamalla niihin ilmaa. Kasoja siis ilmas- S tetaan ja kastellaan happamalla (pH 1,5-3) liuoksella kasan N päältä kasteluputkien avulla niin, että bakteeritoimintaa N 35 saadaan kiihdytettyä. Bakteerit erottavat metallit malmista katalysoimalla malmin sisältämän raudan ja rikin hapettu- mista saadakseen energiaa kasvuunsa.
Tuotantoprosessin pääprosessit ovat: louhinta, murskaus, agglomerointi, biokasaliuotus ja metallien tal- teenotto.
Agglomeroinnin jälkeen malmi kasataan 6-12 metriä korkeiksi kasoiksi, joissa sitä liuotetaan 1-3 vuoden ajan. Bioliuotuksessa malmin sisältämät metallisulfidit hapete- taan mikrobitoiminnan kautta liukoisiksi yhdisteiksi.
Metallien talteenoton pääreaktio on: Metallisulfaatti (MeS0O4) + rikkivety (HS) — Rikki- happo (HS04) + Metallisulfidi (Mes) Raudansaostusvaiheessa liuoksen pH nostetaan kalk- kikivilietteen avulla. Loppuneutralointivaiheen saostus to- teutetaan nostamalla liuoksen pH selkeästi emäksiselle ta- solle (pH=10) kalkkimaidolla (Ca(0H)>), mikä mahdollistaa jäännös- ja muiden metallien saostamisen hydroksidina. Sa- keuttimien alitteet pumpataan kipsialtaalle, jossa kipsi- sakka laskeutuu ja kirkas liuos pumpataan aikanaan liuos- puhdistuksen kautta takaisin liuotuskasoille.
Loppuneutraloinnin alite voidaan johtaa kipsisakka- altaalle.
Loppuneutraloinnin (LoNe) päärektio on: N Metallisulfaatti (MeS0:) + kalkkimaito (Ca(0H)2) + N Kipsisakka (CaSO: x HO) +metallihydroksidi Me (CH) o N 30 Esitetyllä ratkaisulla voidaan käsitellä bioliu- E otuksessa syntyneitä prosessiperäisiä metallipitoisia jä- N tevesiä, jäteliemiä ja sakkoja.
3
Edellä esitettyjä sovellutusmuotoja ja niissä esi- tettyjä piirteitä voidaan yhdistellä haluttujen ratkaisujen aikaansaamiseksi. Kuvioiden lyhyt selostus Esitetyn ratkaisun joitakin sovellutusmuotoja esi- tetään yksityiskohtaisemmin seuraavissa kuvioissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisena ja yksinkertaistettuna kaaviona erästä järjestelyä bioliuotuksessa syntyvän jäte- materiaalin käsittelyyn, kuvio 2 esittää kaavamaisena ja yksinkertaistettuna kaaviona erään jätemateriaalin lämpökäsittelvä, kuvio 3 esittää kaavamaisena ja yksinkertaistettuna kaaviona sideaineen valmistusta eräästä jätemateriaalista sekä sideaineen käyttöä, kuvio 4 esittää kaavamaisesti eräitä kovettuvasta materiaalista valmistettuja rakennelmia ja käyttökohteita kaivosalueella, kuvio 5 esittää kaavamaisesti kansirakennetta, joka on muodostettu kovettuvasta materiaalista altaan päälle, kuvio 6 esittää kaavamaisesti erästä ratkaisua, jossa jäteveden purkuputken yhteyteen on sovitettu sekoi- tinlaitteisto sideaineen sekoittamiseksi ja jossa jätema- teriaali johdetaan lisäaineistuksen jälkeen altaaseen ko- vettumaan; ja kuvio 7 esittää kaavamaisesti ja sivulta päin näh- N tynä erästä hyvin korkeaa rakennelmaa, johon kovetettua jä- N temateriaalia voidaan loppusijoittaa.
= Selvyyden vuoksi esitettyjen ratkaisujen eräät to- N teutusmuodot ovat esitetyt kuvioissa yksinkertaistettuina.
= 30 Kuvioissa on käytetty samoja viitenumeroita viittaamaan sa- a moihin elementteihin ja piirteisiin.
S S Eräiden sovellutusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus S Kuviossa 1 on esitetty vaiheita bioliuotuksessa muodostuvan kostean jätemateriaalin muuttamiseksi sideai- neeksi ja miten valmistettua sideainetta voidaan hyödyntää kaivosalueella. Jätemateriaali 1 voidaan esikäsitellä 2 sen kuiva-ainepitoisuuden suurentamiseksi erilaisia suodatti- mia, erotuslaitteistoja ja termisiä kuivaimia käyttäen. Jä- temateriaalin aktivoiminen reaktiiviseksi materiaaliksi ta- pahtuu lämpökäsittelyn 3 avulla. Lämpökäsittelyssä jätema- teriaalia kuumennetaan uunissa tai vastaavassa kuumennus- laitteessa. Kuumennuksen ja aktivoinnin jälkeen kovettunut materiaali voidaan jauhaa 4 hienojakoiseksi jauheeksi. Val- mistettua jauhetta voidaan käyttää sideaineena 5, jonka avulla voidaan kovettaa kaivosalueella muodostuvia jätema- teriaaleja sekä mahdollisia muita aineosia. Sideainetta voidaan sekoittaa vesipitoisen jätemateriaalin sekaan so- pivassa suhteessa, jolloin jätemateriaalin vesi aktivoi re- aktiivisen sideaineen ja saa jätemateriaalin kovettumaan. Kovettumisen ansiosta jätemateriaalia voidaan käyttää ra- kennusaineena, eli ongelmallinen jätemateriaali saadaan loppusijoitettua 6 kaivosalueelle kovetettuna hyötyraken- teena. Siitä voidaan rakentaa kaivoksen infrastruktuuria 7, ylöspäin kohoavia kovetettuja rakenteita 8 sekä erilaisia suojarakenteita 9.
Kuviossa 2 on havainnollistettu jätemateriaalin 1 lämpökäsittelyä 3. Käsiteltävä jätemateriaali 1 voi olla metallipitoista, jolloin siinä voi tapahtua metallisulfaa- tin aktivoituminen 10, kun kuumennus tehdään happipitoi- sessa tilassa 11. Mikäli käsiteltävä jätemateriaali 1 kä- sittää kipsiä, voi siinä tapahtua kuumennuksen aikana kal- N siumsulfaatin muuttuminen 12 veden tai muiden hydroksidien N kanssa reagoivaksi ja lujittuvaksi aineeksi. Kuumennuksen <Q aikana voi tapahtua yksi tai useampi muukin reaktio, joka N 30 aikaansaa tai edesauttaa reaktiivisen kovettuvan aineen E muodostumista 13. Joka tapauksessa käytännön kokeet ovat N osoittaneet, että bioliuotuksessa muodostuvasta jätemate- S rialista voidaan valmistaa lämpökäsittelyn avulla veden tai N muiden hydroksidien kanssa reagoivaa ja lujittuvaa ainetta N 35 13.
Kuviossa 3 on havainnollistettu sitä, että jätema- teriaalista 1 voidaan sideaineen valmistuksen 14 avulla muodostaa kovettuvaa sideainetta, jota voidaan käyttää vas- taavan tai erilaisen jätemateriaalin kovettamiseen 15 kuin mistä itse sideainekin on valmistettu.
Edelleen voidaan si- deainetta käyttää minkä tahansa luonnon maa-aineksen kovet- tamiseen 16. Kuviossa 4 on esitetty joitakin käyttösovellutuk- sia.
Kovettuvasta materiaalista voidaan valmistaa penger 17 tai valli, jota voidaan käyttää esimerkiksi altaan reunana tai suojarakenteena.
Tarvittaessa työstö- ja lujuusominai- suuksia voidaan säätää lisäaineistuksella, esimerkiksi kip- sillä CaS0,1, sammutetulla kalkilla Ca(OH), tai poltetulla kalkilla CaO.
Edelleen voidaan kovettuvasta materiaalista valaa ylöspäin ulottuva yhtenäinen kova kukkula tai kasa 18, joka pysyy tukevasti paikoillaan ja pystyssä ilman ul- kopuolisia rakenteita.
Edelleen on mahdollista muodostaa kasa murskeesta tai lohkareista, jotka on muodostettu va- lamalla ensin kova rakenne, esimerkiksi tekokallio, ja murs- kaamalla se loppukovettumisen jälkeen murskeeksi tai loh- kareiksi.
Erilaisia valutekniikoita hyödyntäen kovettuvasta materiaalista voidaan muodostaa myös seinämiä 19 ja muita tuki- ja perustusrakenteita.
Maaperää on mahdollista lujit- taa käyttämällä maa-aineksen stabilointiin 20 tässä doku- mentissa esitettyjä kovettuvia materiaaleja.
Kaivoksen ja sen ympäristö teiden ja kenttien pinnoitteena 21 ja pinta- S kerroksina voidaan myös käyttää esitettyä kovettuvaa mate- LÖ riaalia. <Q Kuviosta 4 nähdään vielä se, että ylöspäin suuntau- N 30 tuvat rakenteet 17, 18 ja 19 voi olla perustettu suoraan E tasomaisen pinnan 22 päälle.
N Kuviossa 5 on esitetty allas 23, joka voi olla esi- S merkiksi kipsisakka-allas.
Altaan 23 reunoilla on penkereet N 17, jotka voi olla muodostettu esitetystä kovettuvasta ma- N 35 teriaalista.
Altaan 23 lopullinen peittäminen voidaan tehdä valamalla sen päälle kovettuvasta materiaalista kansi 24.
Kuviossa 6 on esitetty järjestely, jossa bioliu- otusprosessiin tai metallin talteenottoon kuuluvan yksikön 25 jäteveden tai vastaavan jätemateriaalin purkuputkeen 26 on sovitettu sekoituslaitteisto 27. Sekoituslaitteiston 27 avulla sekoitetaan kovettuvaa sideainetta syöttölaitteen 28 avulla purkuputkessa 26 siirrettävän jätemateriaalin se- kaan, jolloin jätemateriaalissa alkaa kovettumisreaktio. Jätemateriaali voidaan johtaa altaaseen 23 tai muuhun si- joituspaikkaan, jossa se on vielä virtaavassa tilassa ol- lessaan hallittavissa. Kovettuminen tapahtuu kuitenkin var- sin nopeasti. Kovettuvaa jätemateriaalia voidaan ruiskuttaa tai levittää sopivien suuttimien 29 avulla ohuena kerrok- sena koko sijoituspaikalle. Sijoituspaikka voi olla loppu- sijoituspaikka tai vaihtoehtoisesti kovettunut kiinteä ma- teriaali 30 voidaan myöhemmin rikkoa ja murskata esimerkiksi murskeeksi ja kuljettaa käytettäväksi kaivosalueella tai sen läheisyydessä maanrakennus- tai peittoaineena. Tällöin samaa allasta 23 tai vastaavaa sijoituspaikkaa voidaan käyt- tää kiinteän aineen poistamisen jälkeen uudelleen kovettu- van jätemateriaalin vastaanottopaikkana.
Kuviossa 7 on esitetty kovettuvasta jätemateriaa- lista muodostettu vuori 31, kasa tai sen tapainen hyvin korkea rakennelma. Tämän kovetetun rakenteen korkeus h ym- päröivästä pinnasta on useita kymmeniä metrejä. Korkeus on siten ainakin 20 m, mutta edullisesti sillä on korkeutta vähintään 50 m ja jopa 100 m, tai sen ylikin. Tällaiseen N hyvin korkeaan rakennelmaan saadaan varastoitua tai loppu- N sijoitettua kovetetun materiaalin ansiosta erittäin suuria <Q määriä jätemateriaalia verrattuna nykyisiin läjityksiin. N 30 Rakennelman sivut voivat olla porrastetut 32 työturvalli- E suus ja läjitystekniset seikat huomioiden. Kun kyse on lop- N pusijoituksesta, voidaan rakenteen päälle sovittaa maa-ai- S nesta, bentoniittia, erilaisia kalvoja, verkkoja, kermejä N ja geotekstiileitä, joiden tarkoituksena voi olla osallis- N 35 tua rakennelman maisemointiin, rapautumisen estoon, vesien ohjaukseen tai muihin seikkoihin. Näitä edellä mainittuja materiaaleja ja komponentteja voidaan yhdistellä halutulla tavalla sopivaksi peittokerrokseksi 33. EFdellä mainittu porrastus 32 voi osallistua ja edesauttaa myös peittoker- roksen asennusta ja paikallaan pysymistä.
Huomattakoon, että kuviossa 7 rakenteen dimensioi- den suhteita toisiinsa nähden ei ole välttämättä esitetty oikeassa mittakaavassa.
Kuviot ja niiden selitys ovat tarkoitetut ainoas- taan havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Keksinnön suoja-ala on kuitenkin määritelty hakemuksen patenttivaa- timuksissa.
O <Q +
I jami a
N +
Claims (15)
1. Menetelmä jätemateriaalin käsittelemiseksi, jossa menetelmässä käsitellään kaivoksen bioliuotusproses- sissa muodostuvaa jätemateriaalia, joka on jätevettä, lie- tettä tai alitetta, ja kuumennetaan jätemateriaalia sen muuttamiseksi reaktiiviseksi lujittuvaksi aineeksi. tunnettu siitä, että valmistetaan kaivoksen bioliuotusprosessin jätema- teriaalista sideainetta lämpökäsittelyn avulla ja käytetään valmistettua sideainetta samasta bioliuotusprosessista syn- tyvän saman tai eri jätejakeen kovettamiseen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun- nettu siitä, että tehdään jätemateriaalin muuntaminen reaktiiviseksi aineeksi pelkästään kuumentamisen avulla ilman mitään ul- kopuolisia lisäaineita.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suoritetaan jätemateriaalin ensimmäinen kuumennus veden poistamiseksi jätemateriaalista; ja jatketaan kuivauksen jälkeen lämpökäsittelyä kuiva- tun jätemateriaalin aktivoimiseksi reaktiiviseksi lujittu- N vaksi aineeksi.
N
LO P
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 3 mu- J 30 kainen menetelmä, tunnettu siitä, että E lämpökäsitellään metallisulfaattipitoista jätema- N teriaalia niin, että sen sisältämät metallisulfaattiyhdis- S teet aktivoituvat veden ja hydroksidien kanssa reagoivaksi N sekä lujittuvaksi materiaaliksi. N 35
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 4 mu- kainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumennetaan metallisulfaattipitoista jätemateri- aalia 30 — 300? C lämpötilassa ja hapen vaikutuksen alai- sena.
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 5 mu- kainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsitellään jätemateriaalia, joka sisältää metalli- sulfaatteja sekä kalsiumsulfaattia CaS0,, jolloin kalsium- sulfaatti muuttuu kuumennuksessa anhydriitiksi, joka on ko- vettuva materiaali.
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 6 mu- kainen menetelmä, tunnettu siitä, että jauhetaan kuumennuskäsittelyn jälkeen lämpökäsitte- lyllä aktivoitu kiinteä aine hienojakoiseksi jauheeksi, joka soveltuu käytettäväksi lujittuvana sideaineena.
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 7 mu- kainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsitellään kaivoksen bioliuotusprosessin jäteve- sien käsittelyssä syntyvää alitetta sekoittamalla siihen sideainetta, joka on valmistettu jonkin edellisen vaatimuk- sen 1 - 7 mukaisesti, jolloin sideaine kovettaa mainitun _ alitteen ainakin kovuuteen 500 kPa.
S LÖ 9. Järjestely jätemateriaalin loppusijoittamiseksi <Q kaivosalueelle, J 30 tunnettu siita, etta E valmistetaan kaivoksen bioliuotusprosessissa muo- N dostuvasta jätemateriaalista, joka on jätevettä, lietettä S tai alitetta, sideainetta, joka tehdään kuumennuskäsittelyn N avulla reaktiiviseksi kovettuvaksi aineeksi; N 35 sekoitetaan sideainetta loppusijoitettavan jätema- teriaalin sekaan; ja loppusijoitetaan kaivoksen jätemateriaali kovetet- tuna rakenteena tai materiaalina kaivosalueella; ja jossa mainittu loppusijoitettava jätemateriaali on samaa kaivoksen bioliuotusprosessissa muodostuvaa jäte- materiaalia, josta mainittu kovettuva sideaine on valmis- tettu.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että käytetään kovettuvaa seosta rakennelman rakennusai- neena kaivosalueella, jolloin muodostettu rakennelma on sa- malla jätemateriaalin loppusijoituspaikka.
11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen järjes- tely, tunnettu siitä, että muodostetaan kovettuvasta jätemateriaalista ylös- päin kohoava jäykkä ja itsenäinen rakennelma.
12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 9 - 11 mu- kainen järjestely, tunnettu siitä, että käytetään kovettuvaa jätemateriaalia maanrakennus- aineena kaivosalueella.
13. Lujittuva sideaine, joka on valmistettu jätema- teriaalista; tunnettu siitä, että N sideaine on valmistettu kaivoksen bioliuotusproses- N sin jätevesien käsittelyssä muodostuvasta metallisulfaat- P tipitoisesta alitteesta tai suodoskakusta kuumentamalla ma- N 30 teriaali reaktiiviseen muotoon ja joka sideaine on tarkoi- E tettu käytettäväksi samasta bioliuotusprosessista syntyvän N jätemateriaalin kovettamiseen. 3 N
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen sideaine, N 35 tunnettu siitä, että käsitelty materiaali on jauhettu kuumentamisen jäl- keen, jolloin sideaine on jauhemaisessa muodossa.
15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen side- aine, tunnettu siitä, että sideaine on sovitettu reagoimaan veteen tai muuhun OH-ryhmän nesteeseen sekoitettaessa ja saamaan aikaan ko- vettumisreaktion.
N
O
N
O <Q +
N
I jami a
N +
O
O
O
N
O
N
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20206042A FI129403B (fi) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Menetelmä jätemateriaalin käsittelyyn, järjestely ja lujittuva sideaine |
| CA3193891A CA3193891A1 (en) | 2020-10-21 | 2021-10-21 | Method for the treatment of waste material, arrangement and consolidating binder |
| EP21810396.8A EP4232418A1 (en) | 2020-10-21 | 2021-10-21 | Method for the treatment of waste material, arrangement and consolidating binder |
| AU2021365401A AU2021365401A1 (en) | 2020-10-21 | 2021-10-21 | Method for the treatment of waste material, arrangement and consolidating binder |
| PCT/FI2021/050708 WO2022084588A1 (en) | 2020-10-21 | 2021-10-21 | Method for the treatment of waste material, arrangement and consolidating binder |
| CN202180062053.4A CN116157371A (zh) | 2020-10-21 | 2021-10-21 | 用于处理废料的方法、工艺和固结粘合剂 |
| CL2023001156A CL2023001156A1 (es) | 2020-10-21 | 2023-04-21 | Método para el tratamiento de material de desecho, aglutinante de disposición y consolidación. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20206042A FI129403B (fi) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Menetelmä jätemateriaalin käsittelyyn, järjestely ja lujittuva sideaine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20206042A1 FI20206042A1 (fi) | 2022-01-31 |
| FI129403B true FI129403B (fi) | 2022-01-31 |
Family
ID=78676591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20206042A FI129403B (fi) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Menetelmä jätemateriaalin käsittelyyn, järjestely ja lujittuva sideaine |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4232418A1 (fi) |
| CN (1) | CN116157371A (fi) |
| AU (1) | AU2021365401A1 (fi) |
| CA (1) | CA3193891A1 (fi) |
| CL (1) | CL2023001156A1 (fi) |
| FI (1) | FI129403B (fi) |
| WO (1) | WO2022084588A1 (fi) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119551959B (zh) * | 2024-12-03 | 2025-06-03 | 山东洲磊新型建材有限公司 | 一种干法生产高光耐磨无机生态石的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2008318A3 (cs) * | 2008-05-23 | 2010-04-07 | Faltus@Miloš | Zpusob výroby anorganických hydraulických pojiv |
| CN109516703B (zh) * | 2013-03-28 | 2021-08-17 | Sika技术股份公司 | 从拆除废料收回骨料和粉状矿物材料 |
| EP2949632B1 (en) * | 2014-05-30 | 2020-03-11 | Destaclean Oy | Hydraulic composite material based on recycled materials and method for production thereof |
| CN104446069B (zh) * | 2014-11-10 | 2016-08-24 | 尹小林 | 用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法 |
| CN107406326A (zh) * | 2014-12-30 | 2017-11-28 | 哈里什·坎达里 | 将多种工业废物完全转化为可持续替代品和可用产品的过程 |
| RU2703644C1 (ru) * | 2019-06-13 | 2019-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Способ получения гипсового вяжущего из гипсосодержащего шлама |
-
2020
- 2020-10-21 FI FI20206042A patent/FI129403B/fi active IP Right Grant
-
2021
- 2021-10-21 CN CN202180062053.4A patent/CN116157371A/zh active Pending
- 2021-10-21 EP EP21810396.8A patent/EP4232418A1/en active Pending
- 2021-10-21 CA CA3193891A patent/CA3193891A1/en active Pending
- 2021-10-21 AU AU2021365401A patent/AU2021365401A1/en active Pending
- 2021-10-21 WO PCT/FI2021/050708 patent/WO2022084588A1/en not_active Ceased
-
2023
- 2023-04-21 CL CL2023001156A patent/CL2023001156A1/es unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20206042A1 (fi) | 2022-01-31 |
| AU2021365401A1 (en) | 2023-06-15 |
| CA3193891A1 (en) | 2022-04-28 |
| CN116157371A (zh) | 2023-05-23 |
| CL2023001156A1 (es) | 2023-12-11 |
| WO2022084588A1 (en) | 2022-04-28 |
| EP4232418A1 (en) | 2023-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105130141A (zh) | 一种淤泥泥浆的连续无害处理方法和系统 | |
| Kijjanapanich et al. | Biological sulfate removal from gypsum contaminated construction and demolition debris | |
| KR101129047B1 (ko) | 고화층 형성을 통한 광미 안정화 방법 | |
| CN103319067B (zh) | 一种环保型淤泥固化方法 | |
| CN106186639A (zh) | 河湖泊涌污染底泥处理余土再生系统 | |
| CN106007276A (zh) | 一种重金属污染河道底泥的预处理及固化方法 | |
| Yilmaz et al. | Recent practices in mine tailings’ recycling and reuse | |
| CN110577349A (zh) | 建筑泥浆处理工艺及应用 | |
| FI129403B (fi) | Menetelmä jätemateriaalin käsittelyyn, järjestely ja lujittuva sideaine | |
| Chan et al. | Integrated waste and water management in mining and metallurgical industries | |
| CN106045420A (zh) | 一种用疏浚底泥制备泡沫底泥砖的制备方法 | |
| CN103936256B (zh) | 一种常温下污泥和淤泥混合干化的方法 | |
| KR100992510B1 (ko) | 토양 개량 안정제 조성물 및 이를 이용한 오니 처리 방법 | |
| KR102224956B1 (ko) | 바텀애시를 이용한 천연골재 대체용 잔골재 제조방법 및 제조장치 | |
| CN113845341A (zh) | 一种用于河塘底泥的复合固化剂及固化方法 | |
| JPH06178983A (ja) | ヘドロを含む廃泥水の処理方法及びその装置 | |
| KR101016233B1 (ko) | 슬러지의 처리방법 | |
| WO2019212420A1 (en) | Method for repurposing of the waste product from the production of heat or electricity from solid fuels and method of use of this repurposed waste product | |
| Wilke et al. | Efficient and environmentally sustainable tailings treatment and storage by geosynthetic dewatering tubes: Working principles and Talvivaara case study | |
| Guman et al. | Potential use of water treatment sludge for the reclamation of small-capacity sludge collectors | |
| FI20245397A1 (fi) | Järjestely ja menetelmä läjitykseen | |
| CN119390399B (zh) | 一种矿坑修复材料及其制备方法和应用 | |
| Wang et al. | Hydro-mechanical behaviour of phosphogypsum-based water-absorbent polymers in wastewater sludge | |
| KR100468907B1 (ko) | 벤토나이트 폐액 고화 처리용 고화제와 그 제조방법 및 이를 이용한 고형화 처리방법 | |
| JP2009148752A (ja) | 汚泥類の処理方法及び汚泥吸水材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 129403 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |