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: Sulfatgehalt zeigt die Auswertung einer repräsentativen Auswahl von Sulfatkonzentrationen 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 Geringfügigkeitsschwellenwertes (GFS) bzw. des Grenzwertes der Trinkwasserverordnung (TVO) von 240 mg/l sowie des TVO-Wertes von 500 mg/l bei geogen bedingter Überschreitung. Erhöhte Konzentrationen, die eindeutig auf punktförmige anthropogene Einträge (z.B. Altdeponien) zurückzuführen sind, werden im Rahmen dieser Übersichtskarte nicht wiedergegeben. Die Sulfatgehalte 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. Sehr hohe Sulfatkonzentrationen sind z. T. auf geogene Einflüsse zurückzuführen: Die höchsten Konzentrationen für Sulfat finden sich in Niedersachsen im Bereich der Küstenversalzung (Ostfriesische Küste und nördlich des Jadebusens). Ebenfalls sehr hohe geogene Sulfatkonzentrationen gibt es im Verbreitungsgebiet gipshaltiger Gesteine (Oberer Buntsandstein, Mittlerer Muschelkalk, Mittlerer Keuper, Zechstein), wo im Grundwasser Sulfatkonzentrationen von mehr als 1000 mg/l erreicht werden. Die Oxidation von Sulfiden (z.B. Pyrit) führt ebenfalls zu hohen Sulfatgehalten. Im nördlichen Bereich von Hannover werden Konzentrationen von 100 – 400 mg/l erreicht. Eine Ursache dafür ist die Oxidation von Pyritmineralen aus Gesteinen der Kreidezeit. Erhöhte Eisengehalte und niedrige pH-Werte sind weitere Folgen dieser Reaktion. Sehr niedrige Sulfatgehalte mit wesentlich weniger als 10 mg/l sind meist auf Sulfatreduktion zurückzuführen, wobei bei dieser Reaktion häufig organisches Material im Gestein Oxidationsprozessen unterliegt. Das Grundwasser in den holozänen Ablagerungen östlich und südöstlich des Jadebusens ist zu einem großen Teil durch Sulfatreduktion verändert.
Die Hydrogeologische Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 500 000 - Grundwasserbeschaffenheit: Sulfatgehalt zeigt die Auswertung einer repräsentativen Auswahl von Sulfatkonzentrationen 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 Geringfügigkeitsschwellenwertes (GFS) bzw. des Grenzwertes der Trinkwasserverordnung (TVO) von 240 mg/l sowie des TVO-Wertes von 500 mg/l bei geogen bedingter Überschreitung. Erhöhte Konzentrationen, die eindeutig auf punktförmige anthropogene Einträge (z.B. Altdeponien) zurückzuführen sind, werden im Rahmen dieser Übersichtskarte nicht wiedergegeben. Die Sulfatgehalte 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. Sehr hohe Sulfatkonzentrationen sind z. T. auf geogene Einflüsse zurückzuführen: Die höchsten Konzentrationen für Sulfat finden sich in Niedersachsen im Bereich der Küstenversalzung (Ostfriesische Küste und nördlich des Jadebusens). Ebenfalls sehr hohe geogene Sulfatkonzentrationen gibt es im Verbreitungsgebiet gipshaltiger Gesteine (Oberer Buntsandstein, Mittlerer Muschelkalk, Mittlerer Keuper, Zechstein), wo im Grundwasser Sulfatkonzentrationen von mehr als 1000 mg/l erreicht werden. Die Oxidation von Sulfiden (z.B. Pyrit) führt ebenfalls zu hohen Sulfatgehalten. Im nördlichen Bereich von Hannover werden Konzentrationen von 100 – 400 mg/l erreicht. Eine Ursache dafür ist die Oxidation von Pyritmineralen aus Gesteinen der Kreidezeit. Erhöhte Eisengehalte und niedrige pH-Werte sind weitere Folgen dieser Reaktion. Sehr niedrige Sulfatgehalte mit wesentlich weniger als 10 mg/l sind meist auf Sulfatreduktion zurückzuführen, wobei bei dieser Reaktion häufig organisches Material im Gestein Oxidationsprozessen unterliegt. Das Grundwasser in den holozänen Ablagerungen östlich und südöstlich des Jadebusens ist zu einem großen Teil durch Sulfatreduktion verändert.
Wellpappenrohpapiererzeugung Europa (Brauner Kraftliner): Kiefern- oder Fichtenholz wird nach dem Kraft- (oder Sulfat)-Verfahren mit Natronlauge unter Zusatz von Sulfid aufgeschlossen. In manchen Fabriken wird der Sulfataufschluß nicht sehr weit getrieben und es wird eine Sauerstoffdelignifizierung angeschlossen. Die Aufschlußlauge wird zur Energiegewinnung und Chemikalienrückgewinnung reduzierend verbrannt, so daß Sulfide und Natronlauge (nach Kaustifizierung) zurückgewonnen werden. Der Zellstoff wird ungebleicht eingesetzt, woraus die typische braune Farbe und hohe Festigkeiten resultieren. Zellstoff- und Papiererzeugung sind in den Anlagen integriert, eine Zwischentrocknung des Zellstoffs entfällt dadurch. In Europa wird in den meisten Fabriken zusätzlich krafthaltiges Altpapier (aus Importen) als weiterer Einsatzstoff verwendet. Es wird in Wasser aufgeschlagen und durch mechanische Prozesse von Fremdstoffen befreit. Der Zellstoff wird in Refinern gemahlen und mit Zusätzen (Stärke) über ein Langsieb zu einer Papierbahn geformt. Durch Pressen wird sie auf 50 % TG gebracht und mit dampfbeheizten Trockenzylindern getrocknet (ca. 96 % TG). Die Oberfläche des Papiers wird in der Papiermaschine mit einer Stärkelösung geleimt. Die Daten gelten für Österreich, Finnland, Frankreich, Norwegen, Portugal und Schweden, prinzipiell in gleicher Form in USA und Canada. Allokation: keine Genese der Daten: Die Daten repräsentieren den Durchschnitt von 90 % der europäischen Kraftlinerproduktion und entsprechen dem Stand von 1994. Sie wurden durch ECOBILAN (Paris) im Auftrag dreier europäischer Verbände durch Befragung der Hersteller ermittelt und validiert. Systemgrenzen sind die Werke. Beim Energieverbrauch ist offensichtlich die Ablaugenverbrennung im Gegensatz zur Rindeverbrennung in den Werken nicht berücksichtigt worden. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 50% Produkt: Papier/Pappe
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 zinc production from concentrate (CA-QC): Hydrometallurgical process Sulphide concentrates are roasted first in fluidized bed roasters to produce zinc oxide (calcine) and sulphur dioxide. Roasting is an exothermic process and no additional fuel is used to sustain the reaction, the heat generated is recovered to produce steam. Calcine is then sent to the leaching step. Roaster gases are treated in hot electrostatics precipitators to remove dust. The remaining dust and volatile metals such as mercury and selenium are removed in the wet section of the acid plant through a cooling tour, a mist precipitator and a mercury tower (Boliden mercury removal processs). The sulphur dioxide is then converted to sulphuric acid in a conventional recovery system (converted and absorbing tower). Leaching of the calcine is carried out in a number of successive stages using a gradually increasing strength of hot sulphuric acid. The initial stages dissolve the major part of the zinc oxide and the other stages dissolve the zinc ferrite (ZnO.Fe2O3) and convert iron into Jarosite (sodium Jarosite). Zinc sulfate (ZnSO4) entering the electrolysis stage produce electrolyte (H2SO4) that is returned to leaching plant. Other metals are also dissolved during the process and are removed after leaching. Iron is the major impurity, which is precipitated in the form of Jarosite. Overall waste: The production of metals is related to the generation of several by-products, residues and wastes. Relatively large quantities of iron based solids, depending on the iron content, are generated by the leaching process (6.14E-1 kg Jarosite/kg zinc). Cement is added to the Jarosite to produce Jarofix (an inert waste). Solid residues also arise as the result of the liquid effluents treatment. The main waste stream is gypsum (CaSO4) and metal hydroxides that are produced at the wastewater neutralization plant. Mercury and selenium residues arise from the weak acid bleed treatment from the acid plant. Selenium can be recovered from these residues depending on the market demand for this metal. Overall emissions: The emissions to air can either be stack emissions or fugitive emissions. Stack emissions are normally monitored continuously (SO2) or periodically (other emissions) and reported. The main emissions to air from zinc production are sulphur dioxide (SO2) and particulate matters including metals. Main emissions to water are metals and their compounds. The monitored metals are zinc, cadmium, lead, mercury, selenium, copper and arsenic. 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 manganese production (RER): The metal is won by electrolysis (25%) and electrothermic processes (75%). ELECTROLYSIS OF AQUEOUS MANGANESE SALTS The production of manganese metal by the electrolysis of aqueous manganese salts requires at first a milling of the manganese ore. Milling increases the active surface and ensures sufficient reactivity in both the reduction and the subsequent leaching steps. After milling the manganese ore is fed to a rotary kiln where the reduction and calcination takes place. This process is carried out at about 850 - 1000 ºC in a reducing atmosphere. As a reducing agent, several carbon sources can be used e.g. anthracite, coal, charcoal and hydrocarbon oil or natural gas. The cal-cined ore needs to be cooled below 100 ºC to avoid a further re-oxidation. The subsequent leaching process is carried out with recycled electrolyte, mainly sulphuric acid. After leaching and filtration the iron content is removed from the solution by oxidative precipitation and the nickel and cobalt are removed by sulphide precipitation. The purified electrolyte is then treated with SO2 in order to ensure plating of γ-Mn during electrolysis. Electrolysis is carried out in diaphragm cells. The cathode is normally made of stainless steel or titanium. For the anode lead-calcium or lead-silver alloy can be used. After an appropriate reaction time the cathodes are removed from the electrolysis bath. The manganese that is deposited on the cathode starter-sheet is stripped off mechanically and then washed and dried. The metal is crushed to produce metal flakes or powder or granulated, depending on the end use. ELECTROTHERMAL DECOMPOSITION OF MANGANESE ORES The electrothermal process is the second important process to produce manganese metal in an industrial scale. The electrothermal process takes place as a multistage process. In the first stage manganese ore is smelted with only a small amount of reductant in order to reduce mostly the iron oxide. This produces a low-grade ferro-manganese and a slag that is rich in Mn-oxide. The slag is then smelted in the second stage with silicon to produce silicomanganese. The molten silicomanganese can be treated with liquid slag from the fist stage to obtain relatively pure manganese metal. For the last step a ladle or shaking ladle can be used. The manganese metal produced by the electrothermal process contains up to 98% of Mn. Overall emissions and waste: Emissions to air consist of dust and fume emissions from smelting, hard metal and carbide production; Other emissions to air are ammonia (NH3), acid fume (HCl), hydrogen fluoride (HF), VOC and heavy metals. Effluents are composed of overflow water from wet scrubbing systems, wastewater from slag and metal granulation, and blow down from cooling water cycles. Waste includes dust, fume, sludge and slag. References: Wellbeloved D. B., Craven P. M. and Waudby J. W. (1997) Manganese and Manganese Alloys. 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 manganese production (RoW): The metal is won by electrolysis (assumption: 25%) and electrothermic processes (assumption: 75%). No detailed information available, mainly based on rough estimates. technologyComment of treatment of non-Fe-Co-metals, from used Li-ion battery, hydrometallurgical processing (GLO): The technique SX-EW is used mainly for oxide ores and supergene sulphide ores (i.e. ores not containing iron). It is assumed to be used for the treatment of the non-Fe-Co-metals fraction. The process includes a leaching stage followed by cementation or electro-winning. A general description of the process steps is given below. In the dump leaching step, copper is recovered from large quantities (millions of tonnes) of strip oxide ores with a very low grade. Dilute sulphuric acid is trickled through the material. Once the process starts it continues naturally if water and air are circulated through the heap. The time required is typically measured in years. Sulphur dioxide is emitted during such operations. Soluble copper is then recovered from drainage tunnels and ponds. Copper recovery rates vary from 30% to 70%. Cconsiderable amounts of sulphuric acid and leaching agents emit into water and air. No figures are currently available on the dimension of such emissions. After the solvent-solvent extraction, considerable amounts of leaching residues remain, which consist of undissolved minerals and the remainders of leaching chemicals. In the solution cleaning step occur precipitation of impurities and filtration or selective enrichment of copper by solvent extraction or ion exchange. The solvent extraction process comprises two steps: selective extraction of copper from an aqueous leach solution into an organic phase (extraction circuit) and the re-extraction or stripping of the copper into dilute sulphuric acid to give a solution suitable for electro winning (stripping circuit). In the separation step occurs precipitation of copper metal or copper compounds such as Cu2O, CuS, CuCl, CuI, CuCN, or CuSO4 • 5 H2O (crystallisation) Waste: Like in the pyrometallurgical step, considerable quantities of solid residuals are 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 (iron hydroxide, 60% water, cat I industrial waste).
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.
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