Mineralogy and leachability of V, Cr, Cu, Mo, Ni and F from natural rocks : six examples from Austria

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Natürliche Gesteinskörnungen, die als Baumaterialien verwendet werden, können durch rezyklierte Materialien, u. a. Stahlwerksschlacken, ersetzt werden. Die Materialien unterliegen Grenzwerten der Recycling-Baustoffverordnung (RBV). Diese betrifft Gesamtgehalte von umweltrelevanten Elementen, so auch Schwermetalle, und deren Auslaugbarkeit. Natürliche Gesteine fallen nicht unter die Verordnung, obwohl sie erhöhte Gehalte an umweltrelevanten Elementen aufweisen können. In dieser Arbeit, als Teil des Projektes MiLeSlag (Mineralogy and Leachability of Steel Slags), werden sechs Österreichische Gesteine auf ihre Gesamtgehalte an V, Cr, Cu, Mo, Ni und F (ICP-MS, IC, Photometrie) und deren Mineralogie und Mineralchemie (EPMA) untersucht. Die Auslaugbarkeit von zwei Proben wurde durch pH-abhängige Auslaugversuche (EN 14429), sowie Perkolationsversuche (EN 14405) untersucht. Hydrogeochemische Modelle mittels LeachXS wurden erstellt, um die löslichkeitsbestimmenden Phasen zu ermitteln. Die Mischproben Diabas-Grauwacke und Amphibolit-Brekkzie, weisen erhöhte Vanadium-Gehalte von 60 bzw. 258 mg/kg TM auf. In der ersteren, ist Vanadium an Titanit, in der zweiten Probe, an Magnetit gebunden. Die Mo-vererzte Gneis-Probe weist einen Molybdän-Gehalt von 49500 mg/kg TM auf, welcher auf Molybdänit zurückzuführen ist. Von dem vorhandenden Molybdän konnten 2,5 mg/kg TM bei natürlichem pH aus der Probe gelaugt werden. Die Auslaugung überschreitet den Grenzwert für Schlacken im Straßenbau, um das Fünffache. Die Serpentinit-Probe enthält 3011 mg/kg TM Chrom, was einer Grenzwertüberschreitung für jegliche Klassen der RBV bedeuten würde. Chrom ist hauptsächlich an Chromit, jedoch auch an Chlorit und Serpentin gebunden. Ein geringer Anteil von 0,24 mg/kg TM liegt als Cr(VI) vor. Von dem vorhandenen Cr wurden lediglich 0,003 mg/kg TM bei natürlichem pH gelaugt, was auf die geringe Löslichkeit der Spinell-Phasen zurückzuführen ist. Die Probe weist zudem einen erhöhten Nickel-Gehalt von 2580 mg/kg TM auf. Nickel ist an Olivin und Serpentin gebunden. Der Nickel-Gesamtgehalt, sowie die Laugung bei natürlichem pH-Wert überschreiten die Grenzwerte für rezyklierte und industrielle Materialien. Im Gegensatz zum hydrogeochemischen Modell und den mineralogischen Beobachtungen, welche einen Einbau von Ni, Cr (Serpentinit) und Mo (Gneis) in Mineralphasen nahelegen, zeigt die zeitlich abnehmende Laugung während der Perkolationstests, dass diese eher durch Desorption, als durch Auflösung von Mineralphasen gesteuert wird. Insgesamt zeigt die Arbeit, dass sowohl Gesamtgehalte, als auch die Auslaugbarkeit von Schwermetallen aus natürlichen Gesteinen, Grenzwerte der RBV überschreiten können.

Details

Titel in ÜbersetzungMineralogie und Auslaugbarkeit von V, Cr, Cu, Mo, Ni und F aus natürlichen Gesteinen: sechs Beispiele aus Österreich
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung14 Dez. 2018
StatusVeröffentlicht - 2018