SULFAATINPOISTOSSA SYNTYVÄN KIPSISAKAN JÄTELUONTEEN ARVIOINTI JÄTELUOKITUSTA VARTEN

Transkriptio

1 1 (8) Tilaaja Agnico Eagle Finland Oy Hanna Lampinen Pokantie Kiistala Tilaus OP-56079, Käsittelijä Suvi Aalto Puhelin Sähköposti SULFAATINPOISTOSSA SYNTYVÄN KIPSISAKAN JÄTELUONTEEN ARVIOINTI JÄTELUOKITUSTA VARTEN Espoossa Erikoistutkija Tommi Kaartinen Erikoistutkija Margareta Wahlström Liitteet Jakelu 2 kpl Tilaaja VTT -arkisto Tommi Kaartinen Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy PL VTT Katuosoite: Biologinkuja Espoo Puh Fax

2 2 (8) 1. TYÖN TAUSTA JA TAVOITTEET Tässä työssä tehtävänä oli tutkia Agnico Eagle Finland Oy:n sulfaatinpoistolaitoksella syntyvän sakeuttimen alitteen keskeiset vaaraominaisuudet sekä arvioida niiden pohjalta ko. jätteen jäteluonnetta VTT:n jäteluokitukseen liittyvän pitkäaikaisen kokemuksen pohjalta. Työ sisälsi seuraavat vaaraominaisuuksien arviointiin liittyvät tutkimukset perustuen sakeuttimen alitteen syntytapaan ja VTT:n käsitykseen ko. jätteen mahdollisista vaaraominaisuuksista: Tutkimus Tutkimukseen liittyvä vaaraominaisuus Epäorgaanisten aineiden, erityisesti metallien kokonaispitoisuudet Ns. alkalireservin (puskurikapasiteetti) määritys yhdistettynä ph-arvoon HP14 Ympäristölle vaarallinen HP4 Ärsyttävä ja HP8 Syövyttävä 2. VAARAOMINAISUUSTUTKIMUKSET Näytetiedot VTT:n antaman näytteenotto-ohjeistuksen mukaisesti otetut osanäytteet (3 kpl) saapuivat VTT:lle 24., 25. ja Taulukossa 1 esitetään näytetiedot sekä yhteenveto tehdyistä tutkimuksista. Kokoomanäytteen alkuainekoostumus (XRF) on esitetty liitteessä 1. Taulukko 1. Näytetiedot ja tehdyt tutkimukset Näyte Osanäytteet Aistinvarainen arvio Esikäsittely Tutkimukset Alkalireservin määritys XRF Alkuaineanalyysit Sulfaatinpoistolaitoksen sakeuttimen alite Osanäyte 1, , 9,1 kg Osanäyte 2, , 8,8 kg Osanäyte 3, , 8,5 kg Valkoista / vaalean ruskeaa hienojakoista sakkaa, kiintoaineen päällä kirkas vesikerros, joka poistettiin 1. Osanäytteiden kylmäkuivaus 2. Kokoomanäytteen valmistus osanäytteistä 3. Kokoomanäytteen jako

3 3 (8) Alkalireservin määritys Jätteen ärsyttävyyttä tai syövyttävyyttä voidaan arvioida vaarallisten aineiden pitoisuuksiin perustuvan laskentamenetelmän sijasta myös tarkastelemalla jätteen kykyä vastustaa sen ph:n muuttamista (alkali-/happoreservi) /1/. Jäte saattaa olla syövyttävää, jos sen ph on 2 tai 11,5. Jos tämä ehto täyttyy, tulisi tarkastelussa ottaa huomioon myös jätteen emäksinen tai hapan puskurivaikutus. CLP-asetuksen soveltamisohjeissa /2/ esitetään alkalireservin määritysmenetelmäksi Youngin et al. (1988) /3/ esittämää titrausmenetelmää ja alla esitettyä laskukaavaa. Emäksinen jäte katsotaan ärsyttäväksi (HP4), jos: + 13 Emäksinen jäte katsotaan syövyttäväksi (HP8), jos: + 14,5 alkalireservi = näytteen puskurikapasiteetti ph-arvossa 10 muutettuna NaOH-ekvivalentiksi (g NaOH / 100 g kuivaa jätettä) VTT:n tekemässä selvityksessä suositellaan kiinteän jätteen emäksisen tai happaman alkalireservin arviointiin jätteille kehitettyä testiä EN Menetelmä on luotettavampi kuin Young ym. esittämä, koska testiolosuhteet on määritelty tarkasti. Young et al. esittämät kriteerit soveltuvat myös standardin CEN/TS testitulosten tulkintaan. /4/ Puskurikapasiteetin määritystä varten kokoomanäytteelle tehtiin akkreditoitu ph-staattinen testi (EN 14997) /5, 6/ ph-arvossa 10. Testissä kiinteää näytemateriaalia sekoitetaan 48 tuntia ionivaihdetun veden kanssa siten, että L/S-suhde, eli testissä käytettävän vesimäärän (L) suhde kiinteän materiaalin määrään (S), on 10. Seoksen ph pidetään halutussa arvossa happolisäyksellä (HNO3) automaattista ph-titrauslaitteistoa käyttäen. Testissä kuluneen happomäärän perusteella saadaan arvo materiaalin haponneutralointikapasiteetille (tässä yhteydessä alkalireservi) testissä käytetyssä pharvossa. Testiolosuhteet ja -parametrit on esitetty tarkemmin liitteessä 2. Analyysimenetelmät Alkuaineanalyysiä varten näytteelle suoritettiin natriumperoksidisulatus mahdollisimman lähellä kokonaispitoisuutta olevien alkuainepitoisuuksien saavuttamiseksi. Saadusta sulatteesta määritettiin Al-, As-, B-, Ba-, Be-, Ca-, Co-, Cr-, Cu-, Fe-, K-, La-, Li-, Mg-, Mn-, Mo-, Ni-, P-, Pb-, S-, Sb-, Sc-, Si-, Sr-, Sn-, Ti-, V-, Y- ja Zn-pitoisuudet ICP-OES -tekniikalla. Elohopeapitoisuus määritettiin pyrolyyttisesti. /7/ 3. Tulokset Yhteenveto tuloksista on esitetty taulukoissa 2 ja 3.

4 4 (8) Taulukko 2. Alkalireservin määrityksen tulokset ja laskenta ph:n ja alkalireservin yhteisvaikutuksesta (HP4 & HP8). Näyte Sulfaatinpoistolaitoksen sakeuttimen alite Vesiuutteen ph* 11,5 Alkalireservi**, g NaOH/100 g 0, , ,5 12 * ph-staattisen testin lähtö-ph ennen happolisäyksiä ** haponkulutus ph-staattisessa testissä muutettuna 100 % NaOH-ekvivalentiksi Taulukko 3. Alkuaineanalyysin tulokset. Alkuaineiden pitoisuudet on ilmoitettu yksikössä mg/kg kuivaa ainetta kohden. Alkuaine, mg/kg Sulfaatinpoistolaitoksen sakeuttimen alite Alumiini, Al Arseeni, As <100 Boori, B <50 Barium, Ba <20 Beryllium, Be <10 Kalsium, Ca Koboltti, Co <10 Kromi, Cr 80 Kupari, Cu 20 Rauta, Fe Kalium, K <500 Lantaani, La <20 Litium, Li <10 Magnesium, Mg Mangaani, Mn Molybdeeni, Mo <50 Nikkeli, Ni <50 Fosfori, P <50 Lyijy, Pb <100 Rikki, S Antimoni, Sb <100 Skandium, Sc <20 Pii, Si Strontium, Sr 150 Titaani, Ti 100 Vanadiini, V <50 Yttrium, Y <10 Sinkki, Zn <50 Elohopea, Hg 0,19

5 5 (8) 4. Tulosten arviointi Tulosten arviointi ei kuulu akkreditoinnin piiriin. VTT on edellä tutkinut Agnico Eagle Finland Oy:n sulfaatinpoistolaitokselta alitteena syntyvän, pääasiassa kipsiä ja magnesiumhydroksidia sisältävän sakan keskeisimpiä vaaraominaisuuksia sen jäteluonteen arvioimiseksi. Tulosten arvioinnin lähtökohtana on VTT:n jätteiden karakterisointimenetelmiin ja jäteluokitukseen liittyvä pitkäaikainen kokemus. Arvio ko. jätteen keskeisistä vaaraominaisuuksista perustuu jätteen syntytapaan. Ko. jäte syntyy, kun kaivoksen prosessivedestä poistetaan sulfaattia lisäämällä veteen kalkkimaitoa, jolloin sulfaatti saostuu kipsinä. Samalla saostuu veden sisältämä magnesium ja valtaosa muista metalleista hydroksideina. VTT on käynyt läpi Jätedirektiivin (2008/98/EY) liitteessä III (komission asetus (EU) N:o 1357/2014) mainitut ominaisuudet, jotka tekevät jätteestä vaarallista eli HP-luokat VTT:n käsityksen mukaan sulfaatinpoistolaitoksen sakeuttimen alitteen mahdollisia vaaraominaisuuksia ovat jätteen emäksiseen luonteeseen perustuen vaaraominaisuudet HP4 (ärsyttävä) ja HP8 (syövyttävä) sekä mahdollisesti prosessivedestä sulfaatin mukana sakkaan poistuvien epäorgaanisten haitta-aineiden johdosta vaaraominaisuus HP14 (ympäristölle vaarallinen). Näytteen ph:n ja haponneutralointikapasiteetin (alkalireservi) yhdistelmään perustuvan laskennan perusteella ko. jäte ei ilmennä vaaraominaisuuksia HP4 tai HP8. Tehtyjen alkuainekoostumusmääritysten perusteella näyte sisälsi lähinnä kalsiumin, rikin ja magnesiumin yhdisteitä (liite 1). Epäorgaanisten haitta-aineiden pitoisuudet näytteessä olivat alkuainemääritysten (taulukko 3) perusteella alhaisia, eikä näyte siten ilmennä myöskään vaaraominaisuutta HP14. Edellä esitetyn perusteella Agnico Eagle Finland Oy:n sulfaatinpoistolaitokselta alitteena syntyvän tutkitun näytteen kaltainen jäte ei tämän tutkimuksen perusteella ilmennä ko. jätevirran kannalta keskeisimmiksi katsomiamme vaaraominaisuuksia. Näin ollen ko. jäte voidaan VTT:n käsityksen mukaan luokitella tavanomaiseksi jätteeksi. Jäteviranomainen päättää jätteen luokituksesta, käsittelystä ja sijoituksesta.

6 6 (8) 5. Viitteet 1. Häkkinen, E.-L. (2016) Jätteen luokittelu vaaralliseksi jätteeksi. Ympäristöhallinnon ohjeita 1/ ECHA (2015) European Chemicals Agency, Classification & Labelling. Guidance on the Application of the CLP Criteria. Guidance to Regulation (EC) No 1272/2008 on classification, labelling and packaging (CLP) of substances and mixtures. Version 4.1. June Young J.R., How M.J., Walker A.P., Worth W.M.H., Classification as corrosive or irritant to skin of preparations containing acidic or alkaline substances, without test on animals. Toxicology in Vitro 2, Wahlstöm, Laine-Ylijoki J., Kaartinen T. Merta E. (2015) Energiatuotannon tuhkien, jätteenpolton tuhkan ja betonimurskeen jäteluokitus - menettely kriittisten vaaraominaisuuksien tutkimuksessa. VTT, FINHAZ-projektiraportti. VTT-R EN Characterization of waste - Leaching behaviour tests - Influence of ph on leaching with continuous ph-control, European Committee for Standardization (CEN), ph-static test. Granular waste materials. Testimenetelmä KET VTT, , 9 s. 7. Testausseloste S , Labtium Oy, Kuopio,

7 7 (8) LIITE 1 PUOLIKVANTITATIIVINEN RÖNTGENFLUORESENSSIANALYYSI XRF Alkuainekoostumus määritettiin puolikvantitatiivisella röntgenfluoresenssianalyysillä (XRF) käyttäen Panalytical Axios max 3 kw -röntgenspektrometriä ja puolikvantitatiivista Omnian-ohjelmaa. Tutkimusnäytteestä määritettiin fluori (F) ja sitä raskaammat alkuaineet lukuun ottamatta jalokaasuja, yhteensä 79 alkuainetta. Menetelmän määritysraja on tyypillisesti luokkaa 0,01 %, fluorille korkeampi. /1/ Taulukko 3. Puolikvantitatiivisen röntgenfluoresenssianalyysin (XRF) tulokset. Alkuaineiden pitoisuudet on ilmoitettu prosentteina kuiva-ainetta kohden. Alkuaine, % Sakeuttimen alite Natrium, Na 0,03 Magnesium, Mg 14 Alumiini, Al 0,14 Pii, Si 0,26 Rikki, S 12 Kloori, Cl 0,01 Kalium, K 0,02 Kalsium, Ca 16 Mangaani, Mn 0,09 Rauta, Fe 0,10 Strontium, Sr 0,01 Viitteet /1/ Tutkimusselostus VTT-S , VTT Expert Services Oy, Espoo

8 8 (8) LIITE 2 ph-staattinen TESTI Testimenetelmä Testin suoritus Testiolosuhteet EN 14997, akkreditoitu testimenetelmä KET Testissä kiinteää näytemateriaalia sekoitetaan 48 tuntia ionivaihdetun veden kanssa siten, että L/S-suhde, eli testissä käytettävän vesimäärän (L) suhde kiinteän materiaalin määrään (S), on 10. Seoksen ph pidetään halutussa arvossa happo- tai emäslisäyksellä (HNO 3/NaOH) automaattista ph-titrauslaitteistoa käyttäen. Sekoituksen jälkeen seos suodatetaan ja suodoksesta määritetään liuenneiden aineiden pitoisuudet. Näyte Sakeuttimen alite Tavoite-pH 10 Testin suoritus, pvm Kuiva-ainemääritys Kuiva-ainepitoisuus (105 C), % 85,99 (kylmäkuivattu) Kostean näytteen paino, g 69,78 Kuivaa näytettä, g 60,00 Ionivaihdettua vettä lisätty, ml 585,65 Seoksen lähtö-ph (t0) 11,5 Hapon/emäksen konsentraatio, mol/l 1,0 (HNO3) ph (t0 + 4 h) 10,0 ph (t h) 10,0 ph testin lopussa (t h) 10,0 Hapon/emäksen kulutus yhteensä, ml 14, h, kulutus kokonaismäärästä, % 0 Toteutunut L/S-suhde, l/kg kuivaa ainetta 10,2 Nesteen ja kiinteän aineen erotus Nylonmembraanisuodin (0,45 µm) Testisuodoksista mitatut parametrit Näyte Sakeuttimen alite Tavoite-pH 10 Suodoksen ph 9,9 Redox-potentiaali (EH), mv 481 Johtokyky, ms/m (25 C) 463 Poikkeamat Nollakoe Tekijä Tekninen tarkastaja Ei poikkeamia , ei poikkeamia Suvi Jokinen Tommi Kaartinen