Teollisuusjätteen käyttö kiinteytys-stabiloinnin sideaineena ja haitta-aineiden stabiloinnin tehostamisessa

Abstract

Tässä kanditaatintyössä selvitettiin kuinka erilaiset sideaineseokset soveltuvat raskas-metallien sitomiseen 28 vuorokautta stabiloiduissa näytteistä. Työssä oletettiin teollisten jätefraktioiden käytön tehostavan eräiden metallien, kuten kupari ja sinkki, immobilisointia lievästi pilaantuneista maa-aineksista. Kokeellisessa osassa stabiloitiin Kokkolan satamasta ruopattua sedimenttiä, jonka sinkkipitoisuudet olivat ylittäneet saastuneen sedimentin ohjearvon (≥400 mg/kg). Sedimenttiin lisättiin eri sideaineseoksia ja näytteiden annettiin stabiloitua 28 vuorokautta, minkä jälkeen niistä testattiin liukenevat raskasmetallit muokatulla ravistelutestillä. Eri sideaineseoksilla saatuja tuloksia verrattiin pelkän yleissementin käyttöön. Lisäksi erillisistä näytteistä otettiin pyyhkäisyelektronimikros-koopilla (SEM) kuvia havainnollistamaan stabiloitumista. Näissä näytteissä käytettiin samoja sideaineita kuin tehdyissä kokeissa.

Liukoisuustestien tuloksista voidaan huomata näytteissä ongelmalliseksi raskasmetalliksi identifioidun sinkin sitoutuvan parhaiten sementin ja kipsin sekoituksella. Myös tuhkaa sisältävät sideainesekoitukset pienensivät sinkin liukoisuutta verrattuna pelkkään yleis-sementtiin. Jatkotutkimuksissa voitaisiin testata erilaisia sideainesekoituksia betonira-kentamisessa, joilla saadaan ainakin 25 MPa lujuusarvo, pilaantunutta sedimenttiä tai maa-ainesta käyttäen.

This bachelor’s thesis is a research on how different binder mixtures are applicable to bind heavy metals from solidified samples that have been stabilized for 28 days. It was assumed that the usage of industrial waste fractions would benefit the binding process of certain elements such as copper and zinc from contaminated soil. Contaminated sediment samples from Port of Kokkola were used in the experimental part of the thesis. These samples’ zinc levels exceeded upper guideline limit (≥400 mg/kg). The sediment samples were mixed with different binder materials and stabilized for 28 days. Heavy metal concentrations were analyzed from the stabilized samples that had been introduced to a modified leaching test. The results of different mixtures were compared to the use of plain Portland cement. In addition, scanning electron microscope (SEM) pictures were taken of different samples that contained the same binder materials to visualize the stabilization reactions.

There was a significant improvement to immobilization of zinc, the contaminant, when Portland cement with gypsum mixture was used. Oilshale ash and fly ash containing mixtures also worked better than the plain use of Portland cement as a binder. Further research should be made on how to apply different binder mixtures to concrete construction work to achieve compressive strength (28 days stabilization) of at least 25 MPa with the use of contaminated sediment or soil.