Μελέτη της έκπλυσης βαρέων μετάλλων από μίγματα ιπτάμενης τέφρας - ματγαϊκού ασβεστίλοθοθ- ζεολιθικού τόφφου τύπου HEU (καινοπτιθλόλιθος-ευλανδίτης) = Study of heavy metals leaching from mixtures of fly ash–marl–HEU-type (clinοptilolite- heulandite) zeolitic tuff.

Περίληψη

Μελετήθηκε η εκπλυσιμότητα μιγμάτων ιπτάμενης τέφρας+ μαργαϊκού ασβεστόλιθου (ΑΗΣ Αγίου Δημητρίου Πτολεμαΐδας) + ζεολιθικού τόφφου (ρέμα Ντρίστα Πετρωτών Έβρου). Η ιπτάμενη τέφρα περιέχει κυρίως άσβεστο(48% κ.β.), ανυδρίτη(13% κ.β.), άμορφα υλικά (13% κ.β.) και ασβεστίτη (10% κ.β.). Ο μαργαϊκός ασβεστόλιθος περιέχει κυρίως αραγωνίτη (47% κ.β.), μοσχοβίτη (16% κ.β.) και ασβεστίτη (11% κ.β.).Ο ζεολιθικός τόφφος περιέχει κυρίως κλινοπτιλόλιθο (85% κ.β.). Στα αρχικά υλικά η εκπλυσιμότητα είναι Fe <1,24 mg/L, Mn <0,14 mg/L, Mg <9,1 mg/L, Ca <902 mg/L, Na <12,2 mg/L, K <75,4 mg/L, Cu <0,05 mg/L, Sr <6,76 mg/L, Zn <0,08 mg/L, As <3,3 μg/L, Cd <0,1 μg/L, Co <1 μg/L, Cr 628 μg/L, Hg <0,2 μg/L, Mo <68 μg/L,Ni <8,3 μg/L, Pb <9,9μg/L, Sb <2,8 μg/L και Se <10,2 μg/L. Η εκπλυσιμότητα των ιχνοστοιχείων Sr, Cd, Co και Hg είναι μηδενική σε όλα τα μίγματα και του Ni στα μίγματα του ζεολιθικού τόφφου. Στα μίγματα ιπτάμενης τέφρας + μαργαϊκού ασβεστόλιθου, η εκπλυσιμότητα των ιχνοστοιχείων είναι, Sr 2,00-5,69 mg/L, Zn 0,24-0,71 mg/L, Cr 535-1279 μg/L, Mo 51,5-181 μg/L, Sb 2,6-19,9 μg/L, Pb έως 10,9 μg/L, As 4,6-10,8 μg/L, Se 4,0-6,8 μg/L και Ni έως 1,6 μg/L, ενώ στα μίγματα ιπτάμενης τέφρας + μαργαϊκού ασβεστόλιθου + ζεολιθικού τόφφου είναι, Sr 4,90-6,94 mg/L, Zn έως 0,64mg/L, Cr 430-570 μg/L, Mo 44-73 μg/L, Sb 2,0-2,9 μg/L, Pb έως 8,3 μg/L, As 1,3-3,7 μg/L και Se 8,3-9,2 μg/L. Στα μίγματα ιπτάμενης τέφρας + μαργαϊκού ασβεστόλιθου, με αυξανόμενο ποσοστό μαργαϊκού ασβεστόλιθου (από 25% κ.β. έως 75% κ.β.) μειώνεται η έκπλυση, του Sr (από 5,69 mg/L σε 2,00 mg/L), του Cr (από 1279 μg/L σε 535 μg/L) και του Se (από 6,8 μg/L σε 4,0 μg/L). Στα μίγματα ιπτάμενης τέφρας + μαργαϊκού ασβεστόλιθου + ζεολιθικού τόφφου, με αυξανόμενο ποσοστό ζεολιθικού τόφφου (από 5% κ.β. έως 25% κ.β.), μειώνεται η έκπλυση του Sr (από 6,94 mg/L σε 4,90 mg/L), του Cr (από 570 μg/L σε 430 μg/L) και του Se (από 9,2 μg/L σε 8,3 μg/L). Ιδιαίτερη περιβαλλοντική σημασία έχει η περαιτέρω μείωση της έκπλυσης του Cr με την προσθήκη του ζεολιθικού τόφφου. O πλούσιος σε κλινοπτιλόλιθο ζεολιθικός τόφφος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση της έκπλυσης των βαρέων μετάλλων και των τοξικών συγκεντρώσεων των ιχνοστοιχείων. Το βέλτιστο μίγμα που μπορεί να προταθεί για την περιβαλλοντική απόθεση της ιπτάμενης τέφρας είναι 75% κ.β. ιπτάμενη τέφρα + 25% κ.β. μαργαϊκός ασβεστόλιθος + 25% κ.β. πλούσιος σε κλινοπτιλόλιθο ζεολιθικός τόφφος.

The leachability of fly ash + marl mixtures (Agios Dimitrios power plant, Ptolemais) + zeolitic tuff (Ntrista stream, Petrota, Evros) was studied. The fly ash contains mainly, lime (48 wt%), anhydride (13 wt%), amorphous materials (13 wt%) and calcite (10 wt%). The marl contains mainly, aragonite (47 wt%), muscovite (16 wt%) and calcite (11 wt%). The zeolitic tuff contains mainly clinoptilolite (85 wt%).In the starting materials the leachability is Fe <1.24 mg/L, Mn <0.14 mg/L, Mg <9.1 mg/L, Ca <902 mg/L, Na <12.2 mg/L , K <75.4 mg/L, Cu <0.05 mg/L, Sr <6.76 mg/L, Zn <0.08 mg/L, As <3.3 µg/L, Cd <0.1 μg/L, Co <1 μg/L, Cr <628 µg/L,      Hg <0.2 μg/L, Mo <68 µg/L, Ni <8.3 µg/L, Pb <9.9 µg/L, Sb <2.8 µg/L and Se <10.2 µg/L. The leachability of the trace elements Sr, Cd, Co and Hg is zero in all mixtures and of Ni in the zeolitic tuff mixtures. In the fly ash + marl mixtures, the leachability of trace elements is, Sr 2.00-5.69 mg/L, Zn 0.24-0.71 mg/L, Cr 535-1279 µg/L, Mo 51.5-181 µg/L, Sb 2.6-19.9 µg/L, Pb up to 10.9 µg/L, As 4.6-10.8 µg/L, Se 4.0-6.8 µg/L and Ni up to 1.6 µg/L, while in the fly ash + marl + zeolitic tuff mixtures is, Sr 4.90-6.94 mg/L, Zn up to 0.64 mg/L, Cr 430-570 µg/L, Mo 44-73 µg/L, Sb 2.0-2.9 µg/L, Pb up to 8.3 µg/L, As 1.3-3.7 µg/L and Se 8.3-9.2 µg/L. In the fly ash + marl mixtures, with increasing percentage of marl (from 25 wt% to 75 wt%), the leaching decreases for Sr (from 5.69 mg/L to 2.00 mg/L), for Cr (from 1279 µg/L to 535 µg/L) and for Se (from 6.8 µg/L to 4.0 µg/L). In the fly ash + marl + zeolitic tuff mixtures, with increasing percentage of zeolitic tuff (from 5 wt% to 25 wt%), the leaching decreases for Sr (from 6.94 mg/L to 4.90 mg/L), for Cr (from 570 µg/L to 430 µg/L) and for Se (from 9.2 µg/L to 8.3 µg/L). Of particular environmental importance is the further reduction of Cr leaching with the addition of zeolitic tuff. The clinoptilolite rich zeolitic tuff, can be used to reduce the leaching of heavy metals and of toxic concentrations of trace elements. The optimum mixture that can be proposed for the environmental deposition of fly ash is, 75 wt% fly ash + 25 wt% marl + 25 wt% clinoptilolite rich zeolitic tuff.