|
|
Experimental and computational studies on sulphate removal from mine water by improved lime precipitation |
|---|---|
| Author: | Nurmesniemi, Emma-Tuulia1,2 |
| Organizations: |
1University of Oulu Graduate School 2University of Oulu, Faculty of Technology, Chemistry |
| Format: | ebook |
| Version: | published version |
| Access: | open |
| Online Access: | PDF Full Text (PDF, 1.5 MB) |
| Persistent link: | http://urn.fi/urn:isbn:9789526220635 |
| Language: | English |
| Published: |
Oulu : University of Oulu,
2018
|
| Publish Date: | 2018-11-16 |
| Thesis type: | Doctoral Dissertation |
| Defence Note: | Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Technology and Natural Sciences of the University of Oulu for public defence in the Arina auditorium (TA105), Linnanmaa, on 23 November 2018, at 12 noon |
| Tutor: |
Professor Ulla Lassi Docent Jaakko Rämö |
| Reviewer: |
Professor Anh Nguyen Professor Jannie Maree |
| Opponent: |
Associate Professor Mari Lundström |
| Description: |
AbstractLime precipitation has been used for the treatment of mine water for decades; however, the impact of precipitation conditions is not adequately known. In this thesis, four aspects related to the removal of sulphate from mine water by lime precipitation are considered: the effect of magnesium on lime precipitation, the utilisation of by-products in lime precipitation, enhancement of lime precipitation, and utilisation of the precipitate. Sulphate removal in the presence of magnesium at the commonly used lime precipitation treatment pH of 9.6 was found unefficient as magnesium was keeping the sulphate soluble in the form of magnesium sulphate. At higher treatment pH of 11.5, magnesium that was naturally present in the mine water was shown to precipitate as magnesium hydroxide, which could serve as seed crystals for gypsum or co-precipitate sulphate thus enhancing sulphate removal. Quicklime manufacturing generates by-products that, currently, have few applications. The by-products examined in this study were successfully applied for mine water neutralization replacing commercial lime products. These by-products were found to remove sulphate equally well from the mine water. However, differences between by-products were observed in the consumption, and produced sludge quantities and qualities. An enhanced lime precipitation method is the precipitation as ettringite, which was used to reduce the sulphate content in mine water to less than the value set as the drinking water guideline in Finland. Furthermore, the formed precipitate was found to remove arsenate from the model solution. see all
TiivistelmäVaikka kalkkisaostusta on käytetty kaivosten vesienkäsittelyyn useiden vuosikymmenten ajan, tieto olosuhteiden vaikutuksesta käsittelyn tehokkuuteen sulfaatin poiston osalta on puutteellista. Tämä väitöskirja käsittelee sulfaatinpoistoa kaivosvesistä kalkkisaostuksen avulla neljällä eri osa-alueella: magnesiumin vaikutus kalkkisaostukseen, kalkinpolton sivutuotteiden hyödyntäminen kalkkisaostuksessa, kalkkisaostuksen tehostaminen ja muodostuvan saostuman hyödyntäminen. Magnesiumin todettiin kokeellisesti ja laskennallisesti haittaavan sulfaatin poistoa kaivosvedestä kalkkisaostuksessa yleisesti käytetyssä pH:ssa 9.6 pitämällä sulfaattia liukoisessa muodossa magnesiumsulfaattina. Korkeammassa pH:ssa 11.5 puolestaan kaivosveden luontaisesti sisältämän magnesiumin havaittiin kokeellisesti ja laskennallisesti saostuvan magnesiumhydroksidina, joka voi toimia siemenkiteinä kipsille tai kerasaostaa sulfaattia ja siten tehostaa sulfaatin poistoa. Kalkinpolton sivutuotteina muodostuu jakeita, joille ei tällä hetkellä ole juurikaan käyttökohteita. Tässä työssä käytettiin kalkinpolton sivutuotteita korvaamaan kaupallista kalkkia kaivosveden neutraloinnissa. Sivutuotteet poistivat sulfaattia yhtä tehokkaasti kuin kaupalliset kalkkituotteet. Sivutuotteiden välillä havaittiin eroja niiden kulutuksessa sekä muodostuvan lietteen määrässä ja laadussa. Saostuksella ettringiittinä, joka on tehostettu versio perinteisestä kalkkisaostuksesta, saavutettiin sulfaattipitoisuuden lasku alle Suomessa juomavedelle käytetyn suositusarvon. Lisäksi havaittiin muodostuneen ettringiittisaostuman olevan potentiaalinen materiaali arsenaatin poistoon vedestä. see all
|
| Series: |
Acta Universitatis Ouluensis. A, Scientiae rerum naturalium |
| ISSN: | 0355-3191 |
| ISSN-E: | 1796-220X |
| ISSN-L: | 0355-3191 |
| ISBN: | 978-952-62-2063-5 |
| ISBN Print: | 978-952-62-2062-8 |
| Issue: | 724 |
| Subjects: | |
| Copyright information: |
© University of Oulu, 2018. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited. |