In dieser Karte wird das Risiko für die Verbreitung von potenziell sulfatsauren Böden unterhalb von 2 m Tiefe bis zur Basis der holozänen Sedimente dargestellt. Wichtig: Diese Karte wurde im Gegensatz zu der Karte für den Tiefenbereich 0-2 m in 2018 nicht neu überarbeitet, aber es werden auch hier die gleichen, neuen Legenden verwendet. Die erläuternden Geofakten 24 befinden sich derzeit noch in Überarbeitung. Für diese Karte gibt es keine Werte östlich von Cuxhaven und Bremerhaven, da deren Datengrundlage, die Geologische Küstenkarte von Niedersachsen, dort ebenfalls endet. Sogenannte „Sulfatsaure Böden“ kommen in Niedersachsen vor allem im Bereich der Küstengebiete vor. Diese Bezeichnung umfasst sowohl Böden als auch tiefergelegene Sedimente sowie Torfe. Charakteristisch für die verschiedenen sulfatsauren Materialien (SSM) sind hohe, geogen bedingte Gehalte an reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen. Ursprünglich gelangte der Schwefel in Form von Sulfationen aus dem Meerwasser in die holozänen Ablagerungen. Aufgrund wassergesättigter, anaerober Bedingungen wurden die Sulfationen zu Sulfid reduziert und vor allem als Pyrit und FeS über lange Zeit wegen konstant hoher Grundwasserstände konserviert. Typische SSM sind tonreiche Materialien mit höheren Gehalten an organischer Substanz und/oder groben Pflanzenresten sowie über- und durchschlickte Niedermoortorfe. Bei Entwässerung und Belüftung dieser Materialien kommt es zur Oxidation der Sulfide und zur Bildung von Schwefelsäure, wenn sie z. B. im Rahmen von Bauvorhaben entwässert oder aus dem natürlichen Verbund herausgenommen werden. Aus potenziell sulfatsauren Böden können so aktuell sulfatsaure Böden werden. Das hohe Gefährdungspotenzial ergibt sich durch: • extreme Versauerung (pH < 4,0) des Baggergutes mit der Folge von Pflanzenschäden, • deutlich erhöhte Sulfatkonzentrationen im Bodenwasser bzw. Sickerwasser, • erhöhte Schwermetallverfügbarkeit bzw. -löslichkeit und erhöhte Konzentrationen im Sickerwasser; • hohe Korrosionsgefahr für Beton- und Stahlkonstruktionen. Zur Gefahrenabwehr bzw. -minimierung bedürfen in den betroffenen Gebieten alle Baumaßnahmen mit Bodenaushub oder Grundwasserabsenkungen einer eingehenden fachlichen Planung und Begleitung. Dabei ist zu beachten, dass die Verbreitung der Eisensulfide in der Fläche und in der Tiefe oft eher fleckenhaft ist. Daher sollten die Identifikation von aktuell und potenziell SSM sowie Bauplanung und -begleitung nur durch qualifiziertes bodenkundliches Fachpersonal vorgenommen werden. Aufgrund der oft geringen Tragfähigkeit dieser Böden und insbesondere der Torfe müssen bei Baumaßnahmen relativ große Baugruben ausgehoben werden, so dass in kurzer Zeit viel SSM als Aushubmaterial anfällt. Zudem laufen Oxidation und Versauerung oft sehr schnell ab. Diese Auswertungskarte kann schon bei Planung und Ausweisung von Gebieten, z. B. im Rahmen von Trassenplanungen, Flächennutzungs- und Bebauungsplänen etc., genutzt werden. Konkrete Handlungsanweisungen zu Bauplanung und -begleitung sowie zu Beprobung und Laboranalyse des umzulagernden SSM finden sich in den Geofakten 25. Achtung: Die Karte ist nur die Grundlage für eine konkrete Erkundung am Ort der Baumaßnahme.
In dieser Karte wird das Risiko für die Verbreitung von aktuell und potenziell sulfatsauren Böden von 0 bis 2 m Tiefe dargestellt. Wichtig: Diese Karte wurde neu überarbeitet anhand der neuen Bodenkarte BK50, für deren Erstellung insbesondere auch die hier relevanten Küstengebiete neu kartiert wurden. Daher kann es deutlich andere Einschätzungen geben als in der vorherigen Karte der Sulfatsauren Böden (Tiefenbereich 0-2 m). Die erläuternden Geofakten 24 befinden sich derzeit noch in Überarbeitung. Sogenannte „Sulfatsaure Böden“ kommen in Niedersachsen vor allem im Bereich der Küstengebiete vor. Diese Bezeichnung umfasst sowohl Böden als auch tiefergelegene Sedimente sowie Torfe. Charakteristisch für die verschiedenen sulfatsauren Materialien (SSM) sind hohe, geogen bedingte Gehalte an reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen. Ursprünglich gelangte der Schwefel in Form von Sulfationen aus dem Meerwasser in die holozänen Ablagerungen. Aufgrund wassergesättigter, anaerober Bedingungen wurden die Sulfationen zu Sulfid reduziert und vor allem als Pyrit und FeS über lange Zeit wegen konstant hoher Grundwasserstände konserviert. Typische SSM sind tonreiche Materialien mit höheren Gehalten an organischer Substanz und/oder groben Pflanzenresten sowie über- und durchschlickte Niedermoortorfe. Bei Entwässerung und Belüftung dieser Materialien kommt es zur Oxidation der Sulfide und zur Bildung von Schwefelsäure, wenn sie z. B. im Rahmen von Bauvorhaben entwässert oder aus dem natürlichen Verbund herausgenommen werden. Aus potenziell sulfatsauren Böden können so aktuell sulfatsaure Böden werden. Das hohe Gefährdungspotenzial ergibt sich durch: • extreme Versauerung (pH < 4,0) des Baggergutes mit der Folge von Pflanzenschäden, • deutlich erhöhte Sulfatkonzentrationen im Bodenwasser bzw. Sickerwasser, • erhöhte Schwermetallverfügbarkeit bzw. -löslichkeit und erhöhte Konzentrationen im Sickerwasser; • hohe Korrosionsgefahr für Beton- und Stahlkonstruktionen. Zur Gefahrenabwehr bzw. -minimierung bedürfen in den betroffenen Gebieten alle Baumaßnahmen mit Bodenaushub oder Grundwasserabsenkungen einer eingehenden fachlichen Planung und Begleitung. Dabei ist zu beachten, dass die Verbreitung der Eisensulfide in der Fläche und in der Tiefe oft eher fleckenhaft ist. Daher sollten die Identifikation von aktuell und potenziell SSM sowie Bauplanung und -begleitung nur durch qualifiziertes bodenkundliches Fachpersonal vorgenommen werden. Aufgrund der oft geringen Tragfähigkeit dieser Böden und insbesondere der Torfe müssen bei Baumaßnahmen relativ große Baugruben ausgehoben werden, so dass in kurzer Zeit viel SSM als Aushubmaterial anfällt. Zudem laufen Oxidation und Versauerung oft sehr schnell ab. Diese Auswertungskarte kann schon bei Planung und Ausweisung von Gebieten, z. B. im Rahmen von Trassenplanungen, Flächennutzungs- und Bebauungsplänen etc., genutzt werden. Konkrete Handlungsanweisungen zu Bauplanung und -begleitung sowie zu Beprobung und Laboranalyse des umzulagernden SSM finden sich in den Geofakten 25. Achtung: Die Karte ist nur die Grundlage für eine konkrete Erkundung am Ort der Baumaßnahme.
In dieser Karte wird das Risiko für die Verbreitung von potenziell sulfatsauren Böden unterhalb von 2 m Tiefe bis zur Basis der holozänen Sedimente dargestellt. Wichtig: Diese Karte wurde im Gegensatz zu der Karte für den Tiefenbereich 0-2 m in 2018 nicht neu überarbeitet, aber es werden auch hier die gleichen, neuen Legenden verwendet. Die erläuternden Geofakten 24 befinden sich derzeit noch in Überarbeitung. Für diese Karte gibt es keine Werte östlich von Cuxhaven und Bremerhaven, da deren Datengrundlage, die Geologische Küstenkarte von Niedersachsen, dort ebenfalls endet. Sogenannte „Sulfatsaure Böden“ kommen in Niedersachsen vor allem im Bereich der Küstengebiete vor. Diese Bezeichnung umfasst sowohl Böden als auch tiefergelegene Sedimente sowie Torfe. Charakteristisch für die verschiedenen sulfatsauren Materialien (SSM) sind hohe, geogen bedingte Gehalte an reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen. Ursprünglich gelangte der Schwefel in Form von Sulfationen aus dem Meerwasser in die holozänen Ablagerungen. Aufgrund wassergesättigter, anaerober Bedingungen wurden die Sulfationen zu Sulfid reduziert und vor allem als Pyrit und FeS über lange Zeit wegen konstant hoher Grundwasserstände konserviert. Typische SSM sind tonreiche Materialien mit höheren Gehalten an organischer Substanz und/oder groben Pflanzenresten sowie über- und durchschlickte Niedermoortorfe. Bei Entwässerung und Belüftung dieser Materialien kommt es zur Oxidation der Sulfide und zur Bildung von Schwefelsäure, wenn sie z. B. im Rahmen von Bauvorhaben entwässert oder aus dem natürlichen Verbund herausgenommen werden. Aus potenziell sulfatsauren Böden können so aktuell sulfatsaure Böden werden. Das hohe Gefährdungspotenzial ergibt sich durch: • extreme Versauerung (pH < 4,0) des Baggergutes mit der Folge von Pflanzenschäden, • deutlich erhöhte Sulfatkonzentrationen im Bodenwasser bzw. Sickerwasser, • erhöhte Schwermetallverfügbarkeit bzw. -löslichkeit und erhöhte Konzentrationen im Sickerwasser; • hohe Korrosionsgefahr für Beton- und Stahlkonstruktionen. Zur Gefahrenabwehr bzw. -minimierung bedürfen in den betroffenen Gebieten alle Baumaßnahmen mit Bodenaushub oder Grundwasserabsenkungen einer eingehenden fachlichen Planung und Begleitung. Dabei ist zu beachten, dass die Verbreitung der Eisensulfide in der Fläche und in der Tiefe oft eher fleckenhaft ist. Daher sollten die Identifikation von aktuell und potenziell SSM sowie Bauplanung und -begleitung nur durch qualifiziertes bodenkundliches Fachpersonal vorgenommen werden. Aufgrund der oft geringen Tragfähigkeit dieser Böden und insbesondere der Torfe müssen bei Baumaßnahmen relativ große Baugruben ausgehoben werden, so dass in kurzer Zeit viel SSM als Aushubmaterial anfällt. Zudem laufen Oxidation und Versauerung oft sehr schnell ab. Diese Auswertungskarte kann schon bei Planung und Ausweisung von Gebieten, z. B. im Rahmen von Trassenplanungen, Flächennutzungs- und Bebauungsplänen etc., genutzt werden. Konkrete Handlungsanweisungen zu Bauplanung und -begleitung sowie zu Beprobung und Laboranalyse des umzulagernden SSM finden sich in den Geofakten 25. Achtung: Die Karte ist nur die Grundlage für eine konkrete Erkundung am Ort der Baumaßnahme.
In dieser Karte wird das Risiko für die Verbreitung von aktuell und potenziell sulfatsauren Böden von 0 bis 2 m Tiefe dargestellt. Wichtig: Diese Karte wurde neu überarbeitet anhand der neuen Bodenkarte BK50, für deren Erstellung insbesondere auch die hier relevanten Küstengebiete neu kartiert wurden. Daher kann es deutlich andere Einschätzungen geben als in der vorherigen Karte der Sulfatsauren Böden (Tiefenbereich 0-2 m). Die erläuternden Geofakten 24 befinden sich derzeit noch in Überarbeitung. Sogenannte „Sulfatsaure Böden“ kommen in Niedersachsen vor allem im Bereich der Küstengebiete vor. Diese Bezeichnung umfasst sowohl Böden als auch tiefergelegene Sedimente sowie Torfe. Charakteristisch für die verschiedenen sulfatsauren Materialien (SSM) sind hohe, geogen bedingte Gehalte an reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen. Ursprünglich gelangte der Schwefel in Form von Sulfationen aus dem Meerwasser in die holozänen Ablagerungen. Aufgrund wassergesättigter, anaerober Bedingungen wurden die Sulfationen zu Sulfid reduziert und vor allem als Pyrit und FeS über lange Zeit wegen konstant hoher Grundwasserstände konserviert. Typische SSM sind tonreiche Materialien mit höheren Gehalten an organischer Substanz und/oder groben Pflanzenresten sowie über- und durchschlickte Niedermoortorfe. Bei Entwässerung und Belüftung dieser Materialien kommt es zur Oxidation der Sulfide und zur Bildung von Schwefelsäure, wenn sie z. B. im Rahmen von Bauvorhaben entwässert oder aus dem natürlichen Verbund herausgenommen werden. Aus potenziell sulfatsauren Böden können so aktuell sulfatsaure Böden werden. Das hohe Gefährdungspotenzial ergibt sich durch: • extreme Versauerung (pH < 4,0) des Baggergutes mit der Folge von Pflanzenschäden, • deutlich erhöhte Sulfatkonzentrationen im Bodenwasser bzw. Sickerwasser, • erhöhte Schwermetallverfügbarkeit bzw. -löslichkeit und erhöhte Konzentrationen im Sickerwasser; • hohe Korrosionsgefahr für Beton- und Stahlkonstruktionen. Zur Gefahrenabwehr bzw. -minimierung bedürfen in den betroffenen Gebieten alle Baumaßnahmen mit Bodenaushub oder Grundwasserabsenkungen einer eingehenden fachlichen Planung und Begleitung. Dabei ist zu beachten, dass die Verbreitung der Eisensulfide in der Fläche und in der Tiefe oft eher fleckenhaft ist. Daher sollten die Identifikation von aktuell und potenziell SSM sowie Bauplanung und -begleitung nur durch qualifiziertes bodenkundliches Fachpersonal vorgenommen werden. Aufgrund der oft geringen Tragfähigkeit dieser Böden und insbesondere der Torfe müssen bei Baumaßnahmen relativ große Baugruben ausgehoben werden, so dass in kurzer Zeit viel SSM als Aushubmaterial anfällt. Zudem laufen Oxidation und Versauerung oft sehr schnell ab. Diese Auswertungskarte kann schon bei Planung und Ausweisung von Gebieten, z. B. im Rahmen von Trassenplanungen, Flächennutzungs- und Bebauungsplänen etc., genutzt werden. Konkrete Handlungsanweisungen zu Bauplanung und -begleitung sowie zu Beprobung und Laboranalyse des umzulagernden SSM finden sich in den Geofakten 25. Achtung: Die Karte ist nur die Grundlage für eine konkrete Erkundung am Ort der Baumaßnahme.
Die Hydrogeologische Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 500 000 - Grundwasserbeschaffenheit: Eisengehalt zeigt die Auswertung einer repräsentativen Auswahl von Eisenkonzentrationen aus der Labordatenbank des LBEG. Die über einen Zeitraum von 1967 bis 2000 erhobenen Daten wurden zweifach gemittelt. Bei Grundwasser-Messstellen mit Mehrfachanalysen wurden Mittelwerte der jeweils vorliegenden Untersuchungsergebnisse gebildet. Zusätzlich wurden die Werte aller Probenahmestellen in einem Radius von 2000 m einer weiteren Mittelwertbildung unterzogen. Die Einteilung der Klassen erfolgt unter Berücksichtigung des Grenzwertes der Trinkwasserverordnung (TVO) von 0,2 mg/l. Erhöhte Konzentrationen, die eindeutig auf punktförmige anthropogene Einträge (z.B. Altdeponien) zurückzuführen sind, werden im Rahmen dieser Übersichtskarte nicht wiedergegeben. Die Eisengehalte sind in Tiefenstufen ohne Bezug zur lokalen hydrogeologischen Situation dargestellt. Die Stabdiagramme im rechts gezeigten Beispiel spiegeln Ergebnisse für die Tiefenstufen bis 20 Meter, über 20 bis 50 Meter, über 50 bis 100 Meter und über 100 bis 200 Meter wieder. Ein Vergleich von Werten ist daher ohne Berücksichtigung der jeweiligen hydrogeologischen Situation (z.B. hydrogeologischer Stockwerksbau) ebenso wie die Heranziehung der Daten für Detailuntersuchungen nicht zulässig. Die Konzentration von Eisen im Grundwasser wird stark durch den pH-Wert und die Redoxverhältnisse beeinflusst. Die höchsten Eisengehalte Niedersachsens werden in saurem und/oder stark reduziertem Wasser erreicht. Andererseits bewirken hohe Konzentrationen von Karbonat- und Sulfid-Ionen die Ausfällung von Siderit bzw. Eisensulfiden und damit eine Begrenzung der Löslichkeit von Eisen. Bei hohen Konzentrationen von gelöstem organischen Kohlenstoff sind zudem große Anteile des Eisens an Organokomplexe gebunden. Generell sind die Eisengehalte in den Festgesteinsaquiferen des niedersächsischen Berglandes deutlich niedriger als in quartären Lockergesteinen. In mesozoischen Kalksteinen finden sich die niedrigsten Eisenkonzentrationen von 0,01 bis maximal 0,1 mg/l. Höhere Werte werden in mesozoischem Sandstein beobachtet. In den paläozoischen Gesteinen des Harzes gibt es Werte im Bereich von 0,1 – 0,5 mg/l. Das sauerstoffhaltige Grundwasser im nördlichen Niedersachsen (z.B. Lüneburger Heide) zeigt Eisenkonzentrationen, die im Bereich von 0,1 – 1 mg/l liegen. In seltenen Fällen werden bis zu 2 mg/l erreicht. In den Niederungsgebieten im nördlichen Niedersachsen wird der Grenzwert der TVO von 0,2 mg/l häufig überschritten. Eisenkonzentrationen von 2 – 10 mg/l sind im aufsteigenden Grundwasser mit längeren Fließwegen oft zu beobachten. Ebenfalls sehr hohe Eisengehalte zwischen 10 und 40 mg/l finden sich im Grundwasser, das durch Moore beeinflusst wird (z.B. Vehnemoor südwestlich von Oldenburg und Teufelsmoor nördlich von Bremen). Dagegen sind eisenhaltige Grundwässer im Norden von Hannover (Isernhagen, Langenhagen) mit Konzentrationen bis zu 40 mg/l wahrscheinlich auf die Oxidation von Pyrit aus Unterkreide-Tonstein zurück zu führen.
Die Hydrogeologische Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 500 000 - Grundwasserbeschaffenheit: Eisengehalt zeigt die Auswertung einer repräsentativen Auswahl von Eisenkonzentrationen aus der Labordatenbank des LBEG. Die über einen Zeitraum von 1967 bis 2000 erhobenen Daten wurden zweifach gemittelt. Bei Grundwasser-Messstellen mit Mehrfachanalysen wurden Mittelwerte der jeweils vorliegenden Untersuchungsergebnisse gebildet. Zusätzlich wurden die Werte aller Probenahmestellen in einem Radius von 2000 m einer weiteren Mittelwertbildung unterzogen. Die Einteilung der Klassen erfolgt unter Berücksichtigung des Grenzwertes der Trinkwasserverordnung (TVO) von 0,2 mg/l. Erhöhte Konzentrationen, die eindeutig auf punktförmige anthropogene Einträge (z.B. Altdeponien) zurückzuführen sind, werden im Rahmen dieser Übersichtskarte nicht wiedergegeben. Die Eisengehalte sind in Tiefenstufen ohne Bezug zur lokalen hydrogeologischen Situation dargestellt. Die Stabdiagramme im rechts gezeigten Beispiel spiegeln Ergebnisse für die Tiefenstufen bis 20 Meter, über 20 bis 50 Meter, über 50 bis 100 Meter und über 100 bis 200 Meter wieder. Ein Vergleich von Werten ist daher ohne Berücksichtigung der jeweiligen hydrogeologischen Situation (z.B. hydrogeologischer Stockwerksbau) ebenso wie die Heranziehung der Daten für Detailuntersuchungen nicht zulässig. Die Konzentration von Eisen im Grundwasser wird stark durch den pH-Wert und die Redoxverhältnisse beeinflusst. Die höchsten Eisengehalte Niedersachsens werden in saurem und/oder stark reduziertem Wasser erreicht. Andererseits bewirken hohe Konzentrationen von Karbonat- und Sulfid-Ionen die Ausfällung von Siderit bzw. Eisensulfiden und damit eine Begrenzung der Löslichkeit von Eisen. Bei hohen Konzentrationen von gelöstem organischen Kohlenstoff sind zudem große Anteile des Eisens an Organokomplexe gebunden. Generell sind die Eisengehalte in den Festgesteinsaquiferen des niedersächsischen Berglandes deutlich niedriger als in quartären Lockergesteinen. In mesozoischen Kalksteinen finden sich die niedrigsten Eisenkonzentrationen von 0,01 bis maximal 0,1 mg/l. Höhere Werte werden in mesozoischem Sandstein beobachtet. In den paläozoischen Gesteinen des Harzes gibt es Werte im Bereich von 0,1 – 0,5 mg/l. Das sauerstoffhaltige Grundwasser im nördlichen Niedersachsen (z.B. Lüneburger Heide) zeigt Eisenkonzentrationen, die im Bereich von 0,1 – 1 mg/l liegen. In seltenen Fällen werden bis zu 2 mg/l erreicht. In den Niederungsgebieten im nördlichen Niedersachsen wird der Grenzwert der TVO von 0,2 mg/l häufig überschritten. Eisenkonzentrationen von 2 – 10 mg/l sind im aufsteigenden Grundwasser mit längeren Fließwegen oft zu beobachten. Ebenfalls sehr hohe Eisengehalte zwischen 10 und 40 mg/l finden sich im Grundwasser, das durch Moore beeinflusst wird (z.B. Vehnemoor südwestlich von Oldenburg und Teufelsmoor nördlich von Bremen). Dagegen sind eisenhaltige Grundwässer im Norden von Hannover (Isernhagen, Langenhagen) mit Konzentrationen bis zu 40 mg/l wahrscheinlich auf die Oxidation von Pyrit aus Unterkreide-Tonstein zurück zu führen.
technologyComment of gold mine operation and refining (SE): OPEN PIT MINING: The ore is mined in four steps: drilling, blasting, loading and hauling. In the case of a surface mine, a pattern of holes is drilled in the pit and filled with explosives. The explosives are detonated in order to break up the ground so large shovels or front-end loaders can load it into haul trucks. ORE AND WASTE HAULAGE: The haul trucks transport the ore to various areas for processing. The grade and type of ore determine the processing method used. Higher-grade ores are taken to a mill. Lower grade ores are taken to leach pads. Some ores may be stockpiled for later processing. HEAP LEACHING: The ore is crushed or placed directly on lined leach pads where a dilute cyanide solution is applied to the surface of the heap. The solution percolates down through the ore, where it leaches the gold and flows to a central collection location. The solution is recovered in this closed system. The pregnant leach solution is fed to electrowinning cells and undergoes the same steps as described below from Electro-winning. ORE PROCESSING: Milling: The ore is fed into a series of grinding mills where steel balls grind the ore to a fine slurry or powder. Oxidization and leaching: Some types of ore require further processing before gold is recovered. In this case, the slurry is pressure-oxidized in an autoclave before going to the leaching tanks or a dry powder is fed through a roaster in which it is oxidized using heat before being sent to the leaching tanks as a slurry. The slurry is thickened and runs through a series of leaching tanks. The gold in the slurry adheres to carbon in the tanks. Stripping: The carbon is then moved into a stripping vessel where the gold is removed from the carbon by pumping a hot caustic solution through the carbon. The carbon is later recycled. Electro-winning: The gold-bearing solution is pumped through electro-winning cells or through a zinc precipitation circuit where the gold is recovered from the solution. Smelting: The gold is then melted in a furnace at about 1’064°C and poured into moulds, creating doré bars. Doré bars are unrefined gold bullion bars containing between 60% and 95% gold. References: Newmont (2004) How gold is mined. Newmont. Retrieved from http://www.newmont.com/en/gold/howmined/index.asp technologyComment of primary lead production from concentrate (GLO): There are two basic pyrometallurgical processes available for the production of lead from lead or mixed lead-zinc-sulphide concentrates: sinter oxidation / blast furnace reduction route or Direct Smelting Reduction Processes. Both processes are followed by a refining step to produce the final product with the required purity, and may also be used for concentrates mixed with secondary raw materials. SINTER OXIDATION / BLAST FURNACE REDUCTION: The sinter oxidation / blast furnace reduction involves two steps: 1) A sintering oxidative roast to remove sulphur with production of PbO; and 2) Blast furnace reduction of the sinter product. The objective of sintering lead concentrates is to remove as much sulphur as possible from the galena and the accompanying iron, zinc, and copper sulphides, while producing lump agglomerate with appropriate properties for subsequent reduction in the blast furnace (a type of a shaft furnace). As raw material feed, lead concentrates are blended with recycled sinter fines, secondary material and other process materials and pelletised in rotating drums. Pellets are fed onto sinter machine and ignited. The burning pellets are conveyed over a series of wind-boxes through which air is blown. Sulphur is oxidised to sulphur dioxide and the reaction generates enough heat to fuse and agglomerate the pellets. Sinter is charged to the blast furnace with metallurgical coke. Air and/or oxygen enriched air is injected and reacts with the coke to produce carbon monoxide. This generates sufficient heat to melt the charge. The gangue content of the furnace charge combines with the added fluxes or reagents to form a slag. For smelting bulk lead-zinc-concentrates and secondary material, frequently the Imperial Smelting Furnace is used. Here, hot sinter and pre-heated coke as well as hot briquettes are charged. Hot air is injected. The reduction of the metal oxides not only produces lead and slag but also zinc, which is volatile at the furnace operating temperature and passes out of the ISF with the furnace off-gases. The gases also contain some cadmium and lead. The furnace gases pass through a splash condenser in which a shower of molten lead quenches them and the metals are absorbed into the liquid lead, the zinc is refined by distillation. DIRECT SMELTING REDUCTION: The Direct Smelting Reduction Process does not carry out the sintering stage separately. Lead sulphide concentrates and secondary materials are charged directly to a furnace and are then melted and oxidised. Sulphur dioxide is formed and is collected, cleaned and converted to sulphuric acid. Carbon (coke or gas) and fluxing agents are added to the molten charge and lead oxide is reduced to lead, a slag is formed. Some zinc and cadmium are “fumed” off in the furnace, their oxides are captured in the abatement plant and recovered. Several processes are used for direct smelting of lead concentrates and some secondary material to produce crude lead and slag. Bath smelting processes are used: the ISA Smelt/Ausmelt furnaces (sometimes in combination with blast furnaces), Kaldo (TBRC) and QSL integrated processes are used in EU and Worldwide. The Kivcet integrated process is also used and is a flash smelting process. The ISA Smelt/Ausmelt furnaces and the QSL take moist, pelletised feed and the Kaldo and Kivcet use dried feed. REFINING: Lead bullion may contain varying amounts of copper, silver, bismuth, antimony, arsenic and tin. Lead recovered from secondary sources may contain similar impurities, but generally antimony and calcium dominate. There are two methods of refining crude lead: electrolytic refining and pyrometallurgical refining. Electrolytic refining uses anodes of de-copperised lead bullion and starter cathodes of pure lead. This is a high-cost process and is used infrequently. A pyrometallurgical refinery consists of a series of kettles, which are indirectly heated by oil or gas. Over a series of separation processes impurities and metal values are separated from the lead bouillon. Overall waste: The production of metals is related to the generation of several by-products, residues and wastes, which are also listed in the European Waste Catalogue (Council Decision 94/3/EEC). The ISF or direct smelting furnaces also are significant sources of solid slag. This slag has been subjected to high temperatures and generally contains low levels of leachable metals, consequently it may be used in construction. Solid residues also arise as the result of the treatment of liquid effluents. The main waste stream is gypsum waste (CaSO4) and metal hydroxides that are produced at the wastewater neutralisation plant. These wastes are considered to be a cross-media effect of these treatment techniques but many are recycled to pyrometallurgical process to recover the metals. Dust or sludge from the treatment of gases are used as raw materials for the production of other metals such as Ge, Ga, In and As, etc or can be returned to the smelter or into the leach circuit for the recovery of lead and zinc. Hg/Se residues arise at the pre-treatment of mercury or selenium streams from the gas cleaning stage. This solid waste stream amounts to approximately 40 - 120 t/y in a typical plant. Hg and Se can be recovered from these residues depending on the market for these metals. Overall emissions: The main emissions to air from zinc and lead production are sulphur dioxide, other sulphur compounds and acid mists; nitrogen oxides and other nitrogen compounds, metals and their compounds; dust; VOC and dioxins. Other pollutants are considered to be of negligible importance for the industry, partly because they are not present in the production process and partly because they are immediately neutralised (e.g. chlorine) or occur in very low concentrations. Emissions are to a large extent bound to dust (except cadmium, arsenic and mercury that can be present in the vapour phase). Metals and their compounds and materials in suspension are the main pollutants emitted to water. The metals concerned are Zn, Cd, Pb, Hg, Se, Cu, Ni, As, Co and Cr. Other significant substances are fluorides, chlorides and sulphates. Wastewater from the gas cleaning of the smelter and fluid-bed roasting stages are the most important sources. References: Sutherland C. A., Milner E. F., Kerby R. C., Teindl H. and Melin A. (1997) Lead. In: Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry (ed. Anonymous). 5th edition on CD-ROM Edition. Wiley & Sons, London. IPPC (2001) Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC); Reference Document on Best Available Techniques in the Non Ferrous Metals Industries. European Commission. Retrieved from http://www.jrc.es/pub/english.cgi/ 0/733169 technologyComment of primary zinc production from concentrate (RoW): The technological representativeness of this dataset is considered to be high as smelting methods for zinc are consistent in all regions. Refined zinc produced pyro-metallurgically represents less than 5% of global zinc production and less than 2% of this dataset. Electrometallurgical Smelting The main unit processes for electrometallurgical zinc smelting are roasting, leaching, purification, electrolysis, and melting. In both electrometallurgical and pyro-metallurgical zinc production routes, the first step is to remove the sulfur from the concentrate. Roasting or sintering achieves this. The concentrate is heated in a furnace with operating temperature above 900 °C (exothermic, autogenous process) to convert the zinc sulfide to calcine (zinc oxide). Simultaneously, sulfur reacts with oxygen to produce sulfur dioxide, which is subsequently converted to sulfuric acid in acid plants, usually located with zinc-smelting facilities. During the leaching process, the calcine is dissolved in dilute sulfuric acid solution (re-circulated back from the electrolysis cells) to produce aqueous zinc sulfate solution. The iron impurities dissolve as well and are precipitated out as jarosite or goethite in the presence of calcine and possibly ammonia. Jarosite and goethite are usually disposed of in tailing ponds. Adding zinc dust to the zinc sulfate solution facilitates purification. The purification of leachate leads to precipitation of cadmium, copper, and cobalt as metals. In electrolysis, the purified solution is electrolyzed between lead alloy anodes and aluminum cathodes. The high-purity zinc deposited on aluminum cathodes is stripped off, dried, melted, and cast into SHG zinc ingots (99.99 % zinc). Pyro-metallurgical Smelting The pyro-metallurgical smelting process is based on the reduction of zinc and lead oxides into metal with carbon in an imperial smelting furnace. The sinter, along with pre-heated coke, is charged from the top of the furnace and injected from below with pre-heated air. This ensures that temperature in the center of the furnace remains in the range of 1000-1500 °C. The coke is converted to carbon monoxide, and zinc and lead oxides are reduced to metallic zinc and lead. The liquid lead bullion is collected at the bottom of the furnace along with other metal impurities (copper, silver, and gold). Zinc in vapor form is collected from the top of the furnace along with other gases. Zinc vapor is then condensed into liquid zinc. The lead and cadmium impurities in zinc bullion are removed through a distillation process. The imperial smelting process is an energy-intensive process and produces zinc of lower purity than the electrometallurgical process. technologyComment of treatment of electronics scrap, metals recovery in copper smelter (SE, RoW): Conversion of Copper in a Kaldo Converter and treatment in converter aisle. technologyComment of treatment of scrap lead acid battery, remelting (RoW): The referred operation uses a shaft furnace with post combustion, which is the usual technology for secondary smelters. technologyComment of treatment of scrap lead acid battery, remelting (RER): The referred operation uses a shaft furnace with post combustion, which is the usual technology for secondary smelters. Typically this technology produces 5000 t / a sulphuric acid (15% concentration), 25’000 t lead bullion (98% Pb), 1200 t / a slags (1% Pb) and 3000 t / a raw lead matte (10% Pb) to be shipped to primary smelters. Overall Pb yield is typically 98.8% at the plant level and 99.8% after reworking the matte. The operation treats junk batteries and plates but also lead cable sheathing, drosses and sludges, leaded glass and balancing weights. From this feed it manufactures mainly antimonial lead up to 10% Sb, calcium-aluminium lead alloys with or without tin and soft lead with low and high copper content. All these products are the result of a refining and alloying step to meet the compliance with the designations desired. The following by products are reused in the process: fine dust, slag, and sulfuric acid. References: Quirijnen L. (1999) How to implement efficient local lead-acid battery recycling. In: Journal of Power Sources, 78(1-2), pp. 267-269.
technologyComment of cobalt production (GLO): Cobalt, as a co-product of nickel and copper production, is obtained using a wide range of technologies. The initial life cycle stage covers the mining of the ore through underground or open cast methods. The ore is further processed in beneficiation to produce a concentrate and/or raffinate solution. Metal selection and further concentration is initiated in primary extraction, which may involve calcining, smelting, high pressure leaching, and other processes. The final product is obtained through further refining, which may involve processes such as re-leaching, selective solvent / solution extraction, selective precipitation, electrowinning, and other treatments. Transport is reported separately and consists of only the internal movements of materials / intermediates, and not the movement of final product. Due to its intrinsic value, cobalt has a high recycling rate. However, much of this recycling takes place downstream through the recycling of alloy scrap into new alloy, or goes into the cobalt chemical sector as an intermediate requiring additional refinement. Secondary production, ie production from the recycling of cobalt-containing wastes, is considered in this study in so far as it occurs as part of the participating companies’ production. This was shown to be of very limited significance (less than 1% of cobalt inputs). The secondary materials used for producing cobalt are modelled as entering the system free of environmental burden. technologyComment of platinum group metal mine operation, ore with high palladium content (RU): imageUrlTagReplace6250302f-4c86-4605-a56f-03197a7811f2 technologyComment of platinum group metal, extraction and refinery operations (ZA): The ores from the different ore bodies are processed in concentrators where a PGM concentrate is produced with a tailing by product. The PGM base metal concentrate product from the different concentrators processing the different ores are blended during the smelting phase to balance the sulphur content in the final matte product. Smelter operators also carry out toll smelting from third part concentrators. The smelter product is send to the Base metal refinery where the PGMs are separated from the Base Metals. Precious metal refinery is carried out on PGM concentrate from the Base metal refinery to split the PGMs into individual metal products. Water analyses measurements for Anglo Platinum obtained from literature (Slatter et.al, 2009). Mudd, G., 2010. Platinum group metals: a unique case study in the sustainability of mineral resources, in: The 4th International Platinum Conference, Platinum in Transition “Boom or Bust.” Water share between MC and EC from Mudd (2010). Mudd, G., 2010. Platinum group metals: a unique case study in the sustainability of mineral resources, in: The 4th International Platinum Conference, Platinum in Transition “Boom or Bust.” technologyComment of processing of nickel-rich materials (GLO): Based on typical current technology. technologyComment of smelting and refining of nickel concentrate, 16% Ni (GLO): Extrapolated from a typical technology for smelting and refining of nickel ore. MINING: 95% of sulphidic nickel ores are mined underground in depths between 200m and 1800m, the ore is transferred to the beneficiation. Widening of the tunnels is mainly done by blasting. The overburden – material, which does not contain PGM-bearing ore – is deposed off-site and is partially refilled into the tunnels. Emissions: The major emissions are due to mineral born pollutants in the effluents. The underground mining operations generate roughly 80 % of the dust emissions from open pit operations, since the major dust sources do not take place underground. Rain percolate through overburden and accounts to metal emissions to groundwater. Waste: Overburden is deposed close to the mine. Acid rock drainage occurs over a long period of time. BENEFICIATION: After mining, the ore is first ground. In a next step it is subjected to gravity concentration to separate the metallic particles from the PGM-bearing minerals. After this first concentration step, flotation is carried out to remove the gangue from the sulphidic minerals. For neutralisation lime is added. In the flotation several organic chemicals are used as collector, frother, activator, depressor and flocculant. Sometimes cyanide is used as depressant for pyrite. Tailings usually are led to tailing heaps or ponds. As a result, nickel concentrates containing 7 - 25% Ni are produced. Emissions: Ore handling and processing produce large amounts of dust, containing PM10 and several metals from the ore itself. Flotation produce effluents containing several organic agents used. Some of these chemicals evaporate and account for VOC emissions to air. Namely xanthates decompose hydrolytically to release carbon disulphide. Tailings effluent contains additional sulphuric acid from acid rock drainage. Waste: Tailings are deposed as piles and in ponds. Acid rock drainage occurs over a long period of time. METALLURGY AND REFINING: There are many different process possibilities to win the metal. The chosen process depends on the composition of the ore, the local costs of energy carrier and the local legislation. Basically two different types can be distinguished: the hydrometallurgical and the pyrometallurgical process, which paired up with the refining processes, make up five major production routes (See Tab.1). All this routes are covered, aggregated according to their market share in 1994. imageUrlTagReplace00ebef53-ae97-400f-a602-7405e896cb76 Pyrometallurgy. The pyrometallurgical treatment of nickel concentrates includes three types of unit operation: roasting, smelting, and converting. In the roasting step sulphur is driven off as sulphur dioxide and part of the iron is oxidised. In smelting, the roaster product is melted with a siliceous flux which combines with the oxidised iron to produce two immiscible phases, a liquid silicate slag which can be discarded, and a solution of molten sulphides which contains the metal values. In the converting operation on the sulphide melt, more sulphur is driven off as sulphur dioxide, and the remaining iron is oxidised and fluxed for removal as silicate slag, leaving a high-grade nickel – copper sulphide matte. In several modern operations the roasting step has been eliminated, and the nickel sulphide concentrate is treated directly in the smelter. Hydrometallurgy: Several hydrometallurgical processes are in commercial operation for the treatment of nickel – copper mattes to produce separate nickel and copper products. In addition, the hydrometal-lurgical process developed by Sherritt Gordon in the early 1950s for the direct treatment of nickel sulphide concentrates, as an alternative to smelting, is still commercially viable and competitive, despite very significant improvements in the economics and energy efficiency of nickel smelting technology. In a typical hydrometallurgical process, the concentrate or matte is first leached in a sulphate or chloride solution to dissolve nickel, cobalt, and some of the copper, while the sulphide is oxidised to insoluble elemental sulphur or soluble sulphate. Frequently, leaching is carried out in a two-stage countercurrent system so that the matte can be used to partially purify the solution, for example, by precipitating copper by cementation. In this way a nickel – copper matte can be treated in a two-stage leach process to produce a copper-free nickel sulphate or nickel chloride solution, and a leach residue enriched in copper. Refining: In many applications, high-purity nickel is essential and Class I nickel products, which include electrolytic cathode, carbonyl powder, and hydrogen-reduced powder, are made by a variety of refining processes. The carbonyl refining process uses the property of nickel to form volatile nickel-carbonyl compounds from which elemental nickel subsides to form granules. Electrolytic nickel refineries treat cast raw nickel anodes in a electrolyte. Under current the anode dissolves and pure nickel deposits on the cathode. This electrorefining process is obsolete because of high energy demand and the necessity of building the crude nickel anode by reduction with coke. It is still practised in Russia. Most refineries recover electrolytic nickel by direct electrowinning from purified solutions produced by the leaching of nickel or nickel – copper mattes. Some companies recover refined nickel powder from purified ammoniacal solution by reduction with hydrogen. Emissions: In all of the metallurgical steps, sulphur dioxide is emitted to air. Recovery of sulphur dioxide is only economic for high concentrated off-gas. Given that In the beneficiation step, considerable amounts of lime are added to the ore for pH-stabilisation, lime forms later flux in the metallurgical step, and decomposes into CO2 to form calcite. Dust carry over from the roasting, smelting and converting processes. Particulate emissions to the air consist of metals and thus are often returned to the leaching process after treatment. Chlorine is used in some leaching stages and is produced during the subsequent electrolysis of chloride solution. The chlorine evolved is collected and re-used in the leach stage. The presence of chlorine in wastewater can lead to the formation of organic chlorine compounds (AOX) if solvents etc. are also present in a mixed wastewater. VOCs can be emitted from the solvent extraction stages. A variety of solvents are used an they contain various complexing agents to form complexes with the desired metal that are soluble in the organic layer. Metals and their compounds and substances in suspension are the main pollutants emitted to water. The metals concerned are Cu, Ni, Co, As and Cr. Other significant substances are chlorides and sulphates. Wastewater from wet gas cleaning (if used) of the different metallurgical stages are the most important sources. The leaching stages are usually operated on a closed circuit and drainage systems, and are therefore regarded as minor sources. In the refining step, the combustion of sulphur leads to emissions of SO2. Nitrogen oxides are produced in significant amounts during acid digestion using nitric acid. Chlorine and HCl can be formed during a number of digestion, electrolytic and purification processes. Chlorine is used extensively in the Miller process and in the dissolution stages using hydrochloric acid and chlorine mixtrues respectively. Dust and metals are generally emitted from incinerators and furnaces. VOC can be emitted from solvent extraction processes, while organic compounds, namely dioxins, can be emitted from smelting stages resulting from the poor combustion of oil and plastic in the feed material. All these emissions are subject to abatement technologies and controlling. Large quantities of effluents contain amounts of metals and organic substances. Waste: Regarding the metallurgical step, several co-products, residues and wastes, which are listed in the European Waste Catalogue, are generated. Some of the process specific residues can be reused or recovered in preliminary process steps (e. g. dross, filter dust) or construction (e. g. cleaned slag). Residues also arise from the treatment of liquid effluents, the main residue being gypsum waste and metal hydroxides from the wastewater neutralisation plant. These residuals have to be disposed, usually in lined ponds. In the refining step, quantities of solid residuals are also generated, which are mostly recycled within the process or sent to other specialists to recover any precious metals. Final residues generally comprise hydroxide filter cakes (ironhydroxide, 60% water, cat I industrial waste). References: Kerfoot D. G. E. (1997) Nickel. In: Ullmann's encyclopedia of industrial chemis-try (ed. Anonymous). 5th edition on CD-ROM Edition. Wiley & Sons, London. technologyComment of smelting and refining of nickel concentrate, 7% Ni (CN): The nickel concentrate (6.78% beneficiated - product of the mining and beneficiation processes) undergoes drying, melting in flash furnace and converting to produce high nickel matte. The nickel matte undergoes grinding-floating separation and is refined through anode plate casting and electrolysis in order to produce electrolytic nickel 99.98% pure. Deng, S. Y., & Gong, X. Z. (2018). Life Cycle Assessment of Nickel Production in China. Materials Science Forum, 913, 1004-1010. doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.913.1004 technologyComment of treatment of metal part of electronics scrap, in copper, anode, by electrolytic refining (SE, RoW): Production of cathode copper by electrolytic refining.
Secondary copper consists of various types of scrap. Prompt scrap is directly reused in foundries and is not further processed. Old scrap has to be treated in a secondary copper smelter, where a variety of metal values are recuperated. Depending on the chemical composition, the raw materials of a secondary copper smelter are processed in different types of furnaces, including: - blast furnaces (up to 30% of Cu in the average charge), - converters (about 75% Cu), and - anode furnaces (about 95% Cu). A scheme of the process considered is given in Fig 1. The blast furnace metal (“black copper”) is treated in a converter; then, the converter metal is refined in an anode furnace. In each step additional raw material with corresponding copper content is added. In the blast furnace, a mixture of raw materials, iron scrap, limestone and sand as well as coke is charged at the top. Air that can be enriched with oxygen is blown through the tuyeres. The coke is burnt and the charge materials are smelted under reducing conditions. Black copper and slag are discharged from tapholes. The converters used in primary copper smelting, working on mattes containing iron sulphide, generate surplus heat and additions of scrap copper are often used to control the temperature. The converter provides a convenient and cheap form of scrap treatment, but often with only moderately efficient gas cleaning. Alternatively, hydrometallurgical treatment of scrap, using ammonia leaching, yields to solutions which can be reduced by hydrogen to obtain copper powder. Alternatively, these solutions can be treated by solvent extraction to produce feed to a copper-winning cell. Converter copper is charged together with copper raw materials in anode furnace operation. For smelting the charge, oil or coal dust is used, mainly in reverberatory furnaces. After smelting, air is blown on the bath to oxidise the remaining impurities. Leaded brasses, containing as much as 3% of lead, are widely used in various applications and recycling of their scrap waste is an important activity. Such scrap contains usually much swarf and turnings coated with lubricant and cutting oils. Copper-containing cables and motors contain plastic or rubber insulants, varnishes, and lacquers. In such cases, scrap needs pre-treatment to remove these non-metallic materials. The smaller sizes of scrap can be pre-treated thermally in a rotary kiln provided with an after-burner to consume smoke and oil vapours (so-called Intal process). Emissions and waste: Elevated levels of halogenated organic compounds may arise, such as TCDD. Slags are usually used in construction. Waste water is led to a communal treatment plant. References: EEA, 1999. imageUrlTagReplacef2b602ec-dc47-48e3-88a7-ab8ec727bd33
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Geowissenschaften, Abteilung Geochemie und Lagerstättenkunde durchgeführt. Ziel des Teilprojektes ist es die Rolle von Eisensulfiden bei der Immobilisierung des Radionuklids Selen zu charakterisieren. Im Speziellen soll die Stabilität von Se-dotierten Eisensulfiden unter variablen Eh/pH-Bedingungen untersucht werden. Selen-dotierte Eisensulfide werden mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren synthetisiert (Batch, Durchflussreaktor, Dampftransport). Die Konzentration und Speziation von Se in den Eisensulfiden wird mit Synchrotronmethoden untersucht. In einer elektrochemischen Zelle werden die Sulfide variablen Eh/pH-Bedingungen ausgesetzt , die ein realistische Szenario bei der Migration aus anoxischen Porenwässern des Opalinustons in oxische Grundwasser widerspiegeln. Aus einem Vergleich der Konzentration und Speziation von Selen in den Sulfiden vor und nach dem Experiment können Erkenntnisse über die Stabilität von Se in den Eisensulfiden gewonnen werden.