89-014 (386kB)

K O P E R S L A K K E N
Variaties in samenstelling
en uitlooggedrag.
Ri jkswaterstaat
Dienst Binnenwateren/RIZA
Hoofdafdeling: RIZA
Afdeling
: Emissie onderzoek
Onderafdeling: Chemische technologie
Auteur
: Ir. A.C. de Waaij
Nota nr.
: 89.014
Lelystad, maart 1989
INHOUDSOPGAVE
SRMENVATTING
1.
INLEIDING
OPZET EN UITVOERING VAN HET ONDERZOEK
Uitloogonderzoek
Monstername
Veruerking van de monsters
Totaalanalyse
M w i m a l e uitloogbaarheid
Cascadetest
Standtest
Gegevensverwer king
3.
RESULTATEN
3.1
Totaalanalyses
3.2
Maximale uitloogbaarheid
3.3
Cascadetest
3.4
Standtest
4.
DISCUSSIE
5.
CONCLUSIES
6.
AANBEVELING
LITERATUURLIJST
BIJLAGE 1: Beschrijving van de standtest
SAMENVATTING
Naar a a n l e i d i n g van onderzoek i n 1979 n a a r h e t u i t l o o g g e d r a g van
a l t e r n a t i e v e m a t e r i a l e n i n d e waterbouw is h e t g e b r u i k van k o p e r s l a k ken door R i j k s w a t e r s t a a t b e e i n d i g d .
I n 1985 is h e t u i t l o o g g e d r a g van k o p e r s l a k k e n opnieuw o n d e r z o c h t . U i t
d i t o n d e r z o e k b l e e k d a t d e s a m e n s t e l l i n g en h e t g e d r a g van k o p e r s l a k ken van v e r s c h i l l e n d e herkomst s t e r k u i t e e n l o p e n . De r e s u l t a t e n waren
d u s d a n i g d a t e r a a n l e i d i n g zou kunnen z i j n o m voor b e p a a l d e k o p e r s l a k ken ( k o p e r s l a k k e n Hiittenwerke Kayser) h e t verbod op h e t g e b r u i k Op t e
h e f f e n . Nader onderzoek was gewenst. D i t v e r v o l g o n d e r z o e k h e e f t
p l a a t s g e v o n d e n g e r i c h t o p d e k o p e r s l a k k e n van Huttenwerke Kayser t e
Liinen.
De r e s u l t a t e n van d i t onderzoek z i j n evenwel van d i e n a a r d d a t e r geen
a a n l e i d i n g i s h e t verbod o p h e t g e b r u i k van k o p e r s l a k k e n o p t e h e f f e n .
1.
INLEIDING
~ij k s w a t e r s t a a t g e b r u i k t , a 1 geruime t i j d , a l t e r n a t i e v e m a t e r i a l e n ,
( 0 . a . s l a k k e n ) i n waterbouwkundige werken.
Naast a s p e k t e n a l s f y s i s c h e e i g e n s c h a p p e n , p r i j s e n b e s c h i k b a a r h e i d
wordt s t e e d s meer a a n d a c h t b e s t e e d a a n m i l i e u h y g i e n i s c h e e i g e n s c h a p
Pen.
Om. na t e g a a n i n h o e v e r r e b e l n v l o e d i n g van d e w a t e r k w a l i t e i t p l a a t s -
v i n d t d o o r u i t l o g i n g van s l a k k e n , wordt a1 s i n d s 1979 door D.B.W./RIZA
( v o o r h e e n h e t R i j k s i n s t i t u u t voor Z u i v e r i n g van ~ f v a l w a t e r )o p l a b o r a -
t o r i m s c h a a l ~ u i t l o o g o n d e r z o e k u i t g e v o e r d . Vanaf 1979 z i j n e r v e r s c h i l l e n d e r a p p o r t e n o v e r d i t onderwerp v e r s c h e n e n ( 1 t / m
6).
Na v e r s c h i j n i n g van h e t e e r s t e r a p p o r t ( 1 ) i s h e t g e b r u i k van koperen l o o d s l a k k e n aan banden g e l e g d . Koperslakken z i j n i n 1984/1985 opnieuw o n d e r z o c h t ( 5 ) . I n d i t l a a t s t e o n d e r z o e k z i j n k o p e r s l a k k e n van
twee v e r s c h i l l e n d e herkomsten b e t r o k k e n . U i t h e t o n d e r z o e k b l e e k d a t
d e s a m e n s t e l l i n g e n h e t g e d r a g van d e s l a k k e n met v e r s c h i l l e n d e h e r komst e r g van e l k a a r v e r s c h i l d e n .
Deze r e s u l t a t e n z i j n a a n l e i d i n g g e w e e s t om e e n v e r v o l g o n d e r z o e k n a a r
h e t g e d r a g van k o p e r s l a k k e n u i t t e v o e r e n . D i t r a p p o r t d o e t h i e r v a n
verslag
.
Het o n d e r z o e k h e e f t z i c h g e r i c h t o p k o p e r s l a k k e n v a n Hiittenwerke
Kayser t e Linen. Deze s l a k k e n v e r t o o n d e n b i j een e e r d e r o n d e r z o e k e e n
r e l a t i e f g u n s t i g u i t l o o g g e d r a g ( 5 ) . O n d e r z o c h t is i n h o e v e r r e d i t guns t i g e u i t l o o g g e d r a g e e n l n h e r e n t e e i g e n s c h a p van d e s l a k k e n is. D i t is
g e b e u r d door s l a k k e n van v e r s c h i l l e n d e l e e f t i j d e n u i t e r l i j k t e onderzoeken e n m e t e l k a a r te v e r g e l l j k e n .
2.
OPZET EN UITVOERING VAN HET ONDERZOEK
2.1
U i t l o o g o n d e r zoek
Laboratoriumonderzoek n a a r h e t u i t l o o g g e d r a g van m a t e r i a l e n wordt door
d i v e r s e i n s t i t u t e n e n b e d r i j v e n i n Nederland u i t g e v o e r d . Samenwerking
t u s s e n bovengenoemde i n s t e l l i n g e n i n d e S t u d i e g r o e p Ontwikkeling
S t a n d a a r d u i t l o o g t e s t e n V e r b r a n d i n g s r e s i d u e n (SOSW) h e e f t g e l e i d t o t
een s t a n d a a r d u i t l o o g t e s t .
Deze S O S W - t e s t is i n e e r s t e i n s t a n t i e o n t w i k k e l d voor v l i e g a s van
p o e d e r k o o l g e s t o o k t e electriciteitscentrales. De methode wordt evenwel
i n p r i n c i p e ook g e s c h i k t g e a c h t om h e t u i t l o o g g e d r a g van a n d e r e mater i a l e n t e bepalen.
De SOSUV-test
is opgebouwd u i t d e v o l g e n d e o n d e r d e l e n :
a. Totaalanalyse
b. B e p a l i n g van d e maximale u i t l o o g b a a r h e i d
c. Cascadetest
d . Kololntest
Deze o n d e r d e l e n , waarmee h e t u i t l o o g g e d r a g van a n o r g a n i s c h e component e n u i t poedervormige m a t e r i a l e n ( < 3 mm) kan worden b e s c h r e v e n z i j n
o n i a n g s door h e t :;:.I
gepii;;;.ieerd
a l s voornorm: NVN 2508 ( 7 ) .
Voor n i e t poedervormige m a t e r i a l e n ( > 40 mm) w o r d t e e n o n d e r d e e l toegevoegd :
e . S t a n d t e s t : NVN 5431 ( 8 ) .
Voor m a t e r i a l e n 2 , 3 nun e n 6 4 0 nun z i j n g e e n t e s t e n v w r h a n d e n .
ad a:
Een t o t a a l a n a l y s e is d e e e r s t e k a r a k t e r i s e r i n g v a n een m a t e r i a a l . Het
g e e f t aan hoeveel metalen beschikbaar k m e n a l s h e t m a t e r i a a l v o l l e d i g
i n oplossing gaat.
ad b:
-
De b e p a l i n g van d e maximale u i t l o o g b a a r h e i d d i e n t e r voor an v a s t t e
s t e l l e n welke f r a c t i e van e e n component i n n a t u u r l i j k e omgeving maximaal voor u i t l o g i n g t e r b e s c h i k k i n g s t a a t . H i e r t w wordt h e t u i t g a n g s m a t e r i a a l b i j e e n c o n s t a n t e l a g e pH (pH 4 ) g e d u r e n d e e n i g e t i j d met
e e n e x t r a c t i e m i d d e l (demi-water) i n c o n t a c t g e b r a c h t .
ad c:
C a s c a d e t e s t e n geven e e n i n d r u k van h e t u i t l o o g g e d r a g o p l a n g e t e r m i j n . Een c a s c a d e t e s t i s e e n s e r i e schudproeven, w a a r b i j h e t u i t g a n g s m a t e r i a a l gedurende een b e p a a l d e t i j d met s t e e d s v e r s e x t r a c t i e middel i n t e n s i e f i n c o n t a c t wordt g e b r a c h t .
Ook t o e g e p a s t w r d t e e n e n k e l v o u d i g e s c h u d t e s t , waarmee s n e l een g l o baa1 i n z i c h t i n h e t u i t l o o g g e d r a g wordt v e r k r e g e n .
Deze e n k e l v o u d i g e
s c h u d p r o e f i s g e e n o n d e r d e e l van NVN 2508.
De v e r h o u d i n g v l o e i s t o f / v a s t e s t o f (L/s-verhouding),
bedraagt enige
t i e n t a l l e n t o t honderden l / k g .
ad d:
Kolomtesten geven e e n i n d r u k van h e t u i t l o o g g e d r a g op k o r t e t e r m i j n .
Het e x t r a c t i e m i d d e l wordt door e e n kolom g e l e i d , d i e g e v u l d i s met h e t
t e o n d e r z o e k e n m a t e r i a a l . Door i n h e t b e g i n k l e i n e v o l m e - e e n h e d e n
p e r c o l a a t o p t e vangen, wordt i n z i c h t v e r k r e g e n i n d e s a m e n s t e l l i n g
van b i j v . h e t e e r s t e p e r c o l a a t van e e n s t o r t p l a a t s .
De o n d e r d e l e n a t / m d worden a l l e m a a l u i t g e v o e r d a a n gebroken f i j n k o r r c l i g m a t e r i a a l . A l s h e t m a t e r i a a l u i t g r o t e brokken b e s t a a t ( z o a l s
v e e l oeverbeschermingsmaterialen), moet h e t v e r k l e i n d worden t o t
de?:tjes
k l e i n e r dan 3 m v o o r d a t d e t e s t s kunnen worden u i t g e v o e r d .
ad e:
-
De s t a n d t e s t wordt u i t g e v o e r d met i n t a c t e g r o t e r e brokken, waardoor
e e n b e t e r e overeenkomst met d e p r a k t i j k v e r w a c h t ken worden. Het mater i a a l wordt i n c o n t a c t g e b r a c h t met e x t r a c t i e m i d d e l , waarvan d e pH o p
4 is g e b r a c h t . Na e n i g e t i j d wordt h e r e x t r a c t i e m i d d e l v e r v e r s t .
D e e e r s t e v e r v e r s i n g v i n d t s n e l p l a a t s ( n a 0 , s d a g e n ) d e v o l g e n d e na
e e n i e t s l a n g e r e t i j d , oplopend t o t e e n t i j d t u s s e n twee v e r v e r s i n g e n
van t i e n t a l l e n d a g e n .
De L/S-verhouding
bedraagt enige tot t i e n t a l l e n l/kg.
V ~ o rh e t t e s t e n van m a t e r i a l e n d i e a l s o e v e r b e s c h e r m i n g worden geb r u i k t , is e e n k o l o m t e s t w e i n i g z i n v o l , & a t
houdingen wer k t .
d e z e met l a g e L/S-ver-
Op het terrein van KAYSER te Liinen zijn op 15 mei 1986 ruwe koperslakken bemonsterd. Er zijn monsters van verschillende leeftijd en met
verschillende uiterlijk genomen. De bemonstering i s uitgevoerd samen
met de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijksweterstaat.
De monsters zijn als volgt gecodeerd:
-
T.J.
: 1 week oud (Tjong)
T. J. 1 : 8-16 mm
T.J.2
: 7 4 5 mm
-
TM
: 1 jaar oud (hidden)
-
TO
: 2 jaar oud
- U1
(Toud)
: or an jerood/gesloten/enkele
holen
(mate van voor komen 35-40%)
-
U2
: paars-blauw/gesloten
(mate van voor komen 3 5 4 0 % )
-
U3
: paars/poreus
(mate van voorkomen 10-20%)
-
U4
: paars/ruw/conglomeraat
(n~atevan v o o ~
nolnen ( 10%)
-
US
: staalblauw/half poreus
(mate van voorkomen ( 10%)
-
U6
:
roestbruin/poreus/conglomeraat
(mate van voorkomen ( 10%)
2.3
Verwerking van de monsters
2.3.1
Totaalanalyse
Een totaalanalyse is uitgevoerd van alle 10 monsters.
De materialen zijn ontsloten met behulp van een mengsel van sterke zuren volgens BEN 6447. In de destruaten zijn de gehalten aan metalen
bepaald met behulp van atomaire absorptie spectrornetrie (AAS).
2.3.2
Maximale u i t l o o g b a a r h e i d
De maximale u i t l o o g b a a r h e i d is bepaald van a l l e m o n s t e r s .
De m a t e r i a l e n z i j n v e r k l e i n d t o t d e e l t j e s met e e n d i a m e t e r k l e i n e r dan
3 mn. Van h e t v e r k l e i n d e m a t e r i a a l is c a . 10 gram, samen met 1 1 ged e s t i l l e e r d g e d e m i n e r a l i s e e r d w a t e r , d a t met s a l p e t e r z u u r o p pH 4 i s
g e b r a c h t , g e d u r e n d e 4 uur g e r o e r d i n g l a z e n f l e s s e n van 2 l i t e r ( 1 2 5
Met s a l p e t e r z u u r is d e pn op 4 gehouden. De h o e v e e l h e i d zuur
min-l).
d i e v e r b r u i k t i s , is g e n o t e e r d .
De b o v e n s t a a n d e v l o e i s t o f i s , na 15 min. b e z i n k e n , g e f i l t r e e r d o v e r
0 , 4 5 um, waarna met AAS d e g e h a l t e n a a n m e t a l e n b e p a a l d z i j n .
2.3.3
Cascadetest
Met de m o n s t e r s TJ2, TM, TO, U 3 en U 6 z i j n c a s c a d e t e s t e n u i t g e v o e r d
(allemaal i n duplo)
.
De m a t e r i a l e n z i j n v e r k l e i n d t o t d e e l t j e s met e e n d i a m e t e r k l e i n e r dan
3 nun. Van h e t v e r k l e i n d e m a t e r i a a l is 50 gram te zamen met 1 1 gedest i l l e e r d g e d e m i n e r a l i s e e r d water d a t met s a l p e t e r z u u r o p pH 4 i s geb r a c h t , g e d u r e n d e 24 u ~ gr e r o e r d . Na 15 min. b e z i n k e n is d e bovens t a a n d e v l o e i s t o f bemonsterd e n g e a n a l y s e e r d a l s b i j d e t e s t v o o r maximale u i t l o o g b a a r n ? i a . b e pH van d e b o v e n s t a a n d e v l o e i s t o f is gemeten.
De v a s t e s t o f is v e r v o l g e n s a f g e f i l t r e e r d e n opnieuw i n c o n t a c t geb r a c h t met 1 1 w a t e r van pH 4 . De h e l e p r o c e d u r e i s 5 maal h e r h a a l d .
2.3.4
Standtest
Er z i j n s t a n d t e s t e n u i t g e v o e r d met d e m o n s t e r s T J Z , TM e n TO i n
d u p l o , g e c o d e e r d met A e n B. I n b i j l a g e 1 wordt de methode b e s c h r e v e n .
2.4
Gegevensverwer king
T o t a a l g e h a l t e (Cs) = b l .v1 . I 0 0 0
m9 / kg
a
waarin a
= ingewogen h o e v e e l h e i d s l a k (gram)
bl = c o n c e n t r a t i e na d e s t r u k t i e (bg/l)
v l =' h o e v e e l h e i d v l o e i s t o f d i e toegevoegd i s (ml)
Maxirnale uitloogbaarheid
x loo%= f x 100%
( % )=
d.cs
b2 =
concentratie na afloop van de proef (ug/l)
v2 = hoeveelheld vloeistof (ml)
d
= ingewogen hoeveelheid slak (g)
Uitlqing in cascadetest ( 8 ) : e = b3.v3.1000
h.Cs
(per cascadestap)
. 100%
waarin: h = ingewgen hoeveelheid (g)
b3= concentratie na afloop van de proef (@g/l)
v3= hoeveelheid vloeistof (rnl)
Flux van rnetalen vanuit de slak near het water:
waarln: Ci = concentratie in oplor sing (rng/l)
V
= volume uitloogrnedium (1)
M
= atwrngewlcnK g/rnol
A
= oppervlakte v/h uit te logen produkt (cm2)
t
= kontakttijd (dagen)
n
= aantal tijdsintervallen
Effectieve diffusiecoefficient
waarin: t
= kontakttijd (dagen)
So = vaste stof concentratie = Ct.S/M
S = dichtheid (kg/dm3)
Ct = totaalconcentratie (hier g/kg)
(mmol/cm3)
3.
RESULTATEN
3.1
Totaalanalyses
De r e s u l t a t e n van de t o t a a l a n a l y s e s z i j n weergegeven i n t a b e l 1. D e
c i j f e r s i n t a b e l 1 z i j n gemiddelde c o n c e n t r a t i e s v a n a n a l y s e s van z e s
deelmonsters
T a b e l 1. R e s u l t a t e n van d e t o t a a l a n a l y s e s i n mg/kg-materiaal
I
I
12.560
9.210
TM
I
I1 296
211
1 428
TO
(
-l--iIt e r a t u u r * 1
Monster
2.900
309
1.500
23.200
2.860
212
1.270
17.400
9.230
3.280
247
888
21 .700
440
10.340
3.100
257
411
15.300
2.850
370
8 20
13.900
literatuurnn
43
2.780
17
500
8.220
literatuurw*
100
1.620
45
90
TJ1
TJ2
l
k o p e r s l a k Kayser
(5)
**
k o p e r s l a k N.A.
(5)
**+ k o p e r s l a k b l o k (gem.)
390
2.920
1.080
16.400
790
I
I
I
I
I
I
I
I
(6)
De s p r e i d i n g i n d e t o t a a l s a m e n s t e l l i n g i s n o g a l g c o o t . V o o r a l chroom
en n i k k e l b l i j k e n i n e r g v e r s c h i l l e n d e c o n c e n t r a t i e s voor t e komen. De
concentratieverschillen tussen d e slakken m e t verschillend u i t e r l i j k
z i j n h e r g r o o t s t . Er i s g e e n d u i d e l i j k e t r e n d a a n t e geven van b i j v o o r b e e l d jong n a a r oud o f andersom.
K l e i n e r e s l a k k e n (TJ1) b l i j k e n m e e r , v e r o n t r e i n i g i n g e n t e b e v a t t e n d a n
g r o t e r e ( T J 2 ) . D i t zou e r o p kunnen d u i d e n d a t een d e e l van d e v e r o n t r e i n i g i n g e n a a n h e t o p p e r v l a k g e h e c h t is.
U i t e e n v e r g e l i j k i n g met l i t e r a t u u r g e g e v e n s b l i j k t d a t d e k o p e r s l a k k e n
van Kayser u i t Liinen d e m e e s t e a n o r g a n i s c h e m i c r o v e r o n t r e i n i g i n g e n bevatten.
3.2
Maximale u i t l o o g b a a r h e i d
De r e s u l t a t e n van d e t e s t t e r b e p a l i n g van d e maximale u i t l o o g b a a r h e i d
z i j n omenomen i n t a b e l 2. Het b e t r e f t gemiddelde c o n c e n t r a t i e s van
zes deelmonsters.
T a b e l 2 . R e s u l t a t e n van d e m w i m a l e u i t l o o g b a a r h e i d (mg/kg d r o g e s t o f )
Element
Cu
Mn
Ni
Pb
zn
I
zuurverbruik ( m l )
TM
10.9
130
350
1,7
230
1550
TO
10.8
350
250
1,2
490
960
1
1
U 1
l0,6
290
340
0.7
320
920
I1
U 2
10,1
130
330
0,9
570
1100
U 3
(0,3
230
270
0,6
380
870
U 4
0t 4
140
170
1,3
530
990
280
260
1.0
490
1530
34 0
80
129
280
780
600
130
14
100
490
0,1
60
15
0,83
50
40
0,3
60
24
5
4
7
U 5
10.5
Y Kayser
6
O ( 5 ) P 0,42
N.A.
(5)
slakblok (6)
?
z u u r v e r b r u i k n i e t vermeld.
D e v e r w a c h t i n g is d a t h e t a c h t e r e e n v o l g e n s
geweest
.
i 20
1
1
1
1
1
1
30,s
23,O
I
I
26.1
29.0
24,2
16,6
26,s
19,l
7
7
0.5
en f 1 met z i j n
I1
I
1I
I
I
De maximale u i t l c m g b a a r h e i d b e d r a a g t e n k e l e t i e n d e n ( C r . N i ) t o t ruim
40 (Pb) p r o c e n t van h e t t o t a a l g e h a l t e . De v e r s c h i l l e n t u s s e n d e mon-
s t e r s z i j n i n h e t algemeen g e r i n g . Voor n i k k e l is e r w e 1 een g r o o t
v e r s c h l l t u s s e n d e maximaal u i t l o o g b a r e hoeveelheden. Opvallend hoog
is d e u i t l o o g b a a r h e i d van n i k k e l u i t monster U6 en i n i e t s mindere
mate u i t T J 1. U i t e e n v e r g e l i j k i n g met l i t e r a t u u r g e g e v e n s b l i j k t d a t
d e k o p e r s l a k k e n van Kayser r e l a t i e f v e e l u i t l o g e n .
Het z u u r v e r b r u i k t i j d e n s d e t e s t was hoog, h e t g e e n d u i d t Op e e n bas i s c h k a r a k t e r van d e s l a k k e n . V e r g e l e k e n m e t de k o p e r s l a k b l o k k e n
( 6 ) is h e t z u u r v e r b r u i k e x t r e e m hoog. Bet z u u r v e r b r u i k van v e r s c h i l l e n d e d e e l t j e s g r o o t t e s (TJ' 1 e n T J 2 ) v e r s c h i l t n i e t noemenswaardig.
Er b e s t a a t g e e n d u i d e l i j k e r e l a t i e t u s s e n d e u i t l o o g b a a r h e i d of h e t
z u u r v e r b r u i k en d e l e e f t i j d van d e s l a k .
3.3
Cascadetest
De r e s u l t a t e n van d e c a s c a d e t e s t e n z i j n weergegeven i n d e f i g u r e n 1
t / m 5. IDe f i g u r e n z i j n a l s b i j l a g e n b i j g e v o e g d ) . De tests z i j n i n
d u p l o u i t g e v o e r d . Tussen twee d u p l o ' s is vaak een g r o o t v e r s c h i l , mede
v e r o o r z a a k t door d e l a g e c o n c e n t r a t i e s . De u i t l o g i n g is e r g g e r i n g
De
t o t a l e u i t g e l o o g d e h o e v e e l h e i d ( n a 5 s t a p p e n ) is weergegeven i n t a b e l
3.
T a b e l 3: T o t a l e u i t g e l o o g d e h o e v e e l n e i d t i j d e n s d e c a s c a d e t e s t e n
(mg/kg u i t g a n g s m a t e r i a a l )
.
-= minder d a n 0.01 mg/kg u i t g e l o o g d
Het pH-verloop t i j d e n s d e c a s c a d e t e s t e n is weergegeven i n de f i g u u r
6. Ook h i e r u i t b l i j k t d a t d e s l a k k e n b a s i s c h r e a g e r e n . Ondanks h e t
f e i t d a t b i j pHs4 wordt begonnen, is d e pH n a 24 uur opgelopen t o t
soms boven 10.
Het pH-verloop t i j d e n s d e c a s c a d e t e s t e n l a a t een t r e n d z i e n van jong
n a a r Oud. V w r a l TO l a a t e e n k l e i n e r e p H - s t i j g i n g
z i e n , v w r a l b i j de
l a a t s t e twee s t a p p e n . D i t is n i e t i n overeenstemming met h e t g e d r a g
b i j d e t e s t voor maximale u i t l o o g b a a r h e i d , waar TJ j u i s t h e t l a a g s t e
z u u r v e r b r u i k h e e f t . Ook h e t v e r s c h i l t u s s e n U3 e n U6 (U3 l i j k t i n d e
c a s c a d e t e s t minder b a s i s c h e c a n p o n e n t e n t e b e v a t t e n ) s t r w k t n i e t m e t
h e t z u u r v e r b r u i k i n d e maximale u i t l w g b a a r h e i d s t e s t .
Een m o g e l i j k e v e r k l a r i n g voor bovengenoemde v e r s c h i j n s e l kan z i j n d a t
d e b a s i s c h e componenten b i j lU e n U 3 v e e l s n e l l e r v r i j k o m e n , h e t g e e n
u i t h e t t o t a l e z u u r v e r b r u i k n a t u u r l i j k n i e t af te l e z e n is. U i t h e t
v e r l o o p van h e t z u u r v e r b r u i k t e g e n d e t i j d v a l t e e n d e r g e l i j k mechanisme e c h t e r n i e t af t e l e i d e n .
V e r g e l i j k i n g van d e f i g u r e n 1 t / m
5 met 6 l e i d t tot d e c o n c l u s i e d a t
d e h o e v e e l h e i d d i e u i t l o o g t a f h a n k e l i j k i s van d e pH. D i t b l i j k t w k
u i t t a b e l 3: d e m o n s t e r s U3 en Toud geven d e h w g s t e u i t l o g i n g t e
zien.
3.4
Standtest
I n t a b e l 4 z i j n d e k a r a k t e r i s t i e k e n van d e i n de s t a n d t e s t g e b r u i k t e
m o n s t e r s weergegeven.
T a b e l 4: e i g e n s c h a p p e n m o n s t e r s s t a n d t e s t
monsternaam
TJ
TJ
2A
28
'IM A
TM B
TO A
TO B
massa
(kg)
2,113
1,405
1,993
1,945
1,665
1,772
volume
(1)
oppervlak
0,51
0,36
0,51
0,53
0,42
0.43
363
287'
3 28
299
31 1
263
(an2)
I n de figuren 7 t/m
12 wordt h e t c o n c e n t r a t i e v e r l o o p t i j d e n s d e s t a n d -
t e s t weergegeven. Opgemerkt d i e n t t e worden d a t d e c o n c e n t r a t i e - a s v a n
f iguur 7 ( T j 2A) e e n f a c t o r 10 k l e i n e r is dan de a n d e r e c o n c e n t r a t i e assen.
Omdat d e c o n c e n t r a t i e v e r l o p e n n i e t z i j n z o a l s v e r w a c h t ( n a m e l i j k e e n
v e r l o o p z o a l s i n f i g u u r 7 ) is i n f i g u u r 13 h e t pH-verloop t i j d e n s d e
s t a n d t e s t s weergegeven. Ook h i e r b l i j k t weer een r e l a t i e t e b e s t a a n
t u s s e n d e u i t g e l o o g d e h o e v e e l h e i d en d e pH.
Het pH-verloop b i j d e s t a n d t e s t g e e f t voor a l l e m o n s t e r s , b e h a l v e TJ
2A e e n z e l f d e b e e l d t e z i e n . B i j d e e e r s t e v e r v e r s i n g e n b l i j f t d e pH
l a a g , i n e e n l a t e r s t a d i u m wordt d e p H h o g e r .
De v o l g e n d e v e r k l a r i n g zou h i e r v o o r kunnen g e l d e n . Doordat g r o t e brokken s l a k z i j n g e b r u i k t , is d e s n e l h e i d waarmee b a s i s c h e componenten
vr i j komen v e e l l a g e r .
B i j de e e r s t e v e r v e r s i n g e n ( t / m 4 dagen) is de t i j d t e k o r t om a 1 h e t
water b a s i s c h t e maken. M i s s c h i e n w k d a t z i c h a a n h e t o p p e r v l a k proc e s s e n a f s p e l e n waardoor h e t b u i t e n s t e l a a g j e p r e u s genoeg w o r d t om
de b e t r e f f e n d e cmponenten door t e l a t e n .
Het jonge monster i s nog s t e r k r e d u c e r e n d , e r z i t nog g e e n a f s l u i t e n d
l a a g j e o p , z o d a t d e b a s i s c h e c a n p o n e n t e n m a k k e l i j k n a a r b u i t e n kunnen.
Het tweede monster (TJ 28) is m o g e l i j k i e t s ouder g e w e e s t , . D a t d e
a f g i f t e p a s na 8 dagen goed o p gang k o m t e n d a t d e pH p a s d a n g a a t
s t i j g e n wordt w a a r s c h i j n l i j k d w r h e t z e l f d e v e r s c h i j n s e l v e r w r z a a k t ,
n l . h e t "openen" van h e r o p p e r v l a k .
B i j XI k o m t d e u i t l o g i n g e e r d e r o p gang d a n b i j TM.
Aangezien u i t l o g i n g e e n p H - a f h a n k e l i j k p r o c e s is, is h e t o n m o g e l i j k om
u i t d e nu b e s c h i k b a r e g e g e v e n s h e t u i t l o o g g e d r a g i n d e p r a k t i j k kwant i t a t i e f te voorspellen.
H e t b e e l d d a t T J 2A g e e f t is zoals v e r w a c h t j e e r s t e e n i n i t i e l e a f g i f -
te e n d a a r n a e e n l a g e u i t l o g i n g d i e ( m i s s c h i e n ) d i f f u s i e - g e c o n t r o l e e r d
is. Of h e t c o n c e n t r a t i e - v e r l w p h e t z e l f d e was g e w e e s t b i j c o n s t a n t e
pH, i s u i t d e r e s u l t a t e n n i e t o p t e maken.
Vanwege d e s t e e d s doorgaande v a r i a t i e i n d e pH z i j n d i f f u s i e - c o e f f i c i e n t e n n i e t berekend. I n t a b e l 5 i s d e t o t a l e u i t l o g i n g t i j d e n s d e
s t a n d t e s t opgenomen.
T a b e l 5: T o t a a l u i t g e l o o g d e hoeveelheden t i j d e n s d e s t a n d t e s t (mg/kg
s l a k ) i n 72 dagen.
Omdat a f g i f t e p l a a t s v i n d t door h e t o p p e r v l a k van d e s l a k h e e n , i s
h i e r o n d e r ook d e t o t a l e a f g i f t e p e r m2 s l a k o p p e r v l a k weergegeven.
T a b e l 6: T o t a a l u i t g e l o o g d e h o e v e e l h e d e n t i j d e n s d e s t a n d t e s t (mg/m2
s l a k o p p e r v l a k ) i n 72 d a g e n .
lTJJ T J 282A
JTM A
lm
I*TO B
A
Cr
Cu
Ni
Pb
zn
10,03
15
On1
20
20
I
I
55
0,6
25
110
250
2
75
130
400
9
60
300
150
1
65
120
250
7
170
27 0
O
10.03
1
O
O
0
lo
35
45
lo
20
I
1
I
I
1
I
Er b l i j k e n f o r s e v e r s c h i l l e n t e b e s t a a n t u s s e n twee m o n s t e r s van g e l i j k e l e e f t i j d . Een t r e n d is d e r h a l v e n i e t a a n t e geven.
DISCUSSIE
Het zuur-base g e d r a g van d e s l a k k e n b l i j k t e e n g r o t e r o l t e s p e l e n b i j
h e t u i t l o o g g e d r a g . B i j d e u i t g e v o e r d e tests b l i j k t d a t d e s l a k k e n z e e r
basisch z i j n .
D e i n d i t r a p p o r t g e p r e s e n t e e r d e r e s u l t a t e n kunnen e e n ( g e d e e l t e l i j k e )
v e r k l a r i n g z i j n voor d e v e r s c h i l l e n d i e
i n e e n e e r d e r onderzoek ( 5 )
gevonden z i j n t u s s e n k o p e r s l a k k e n van v e r s c h i l l e n d e herkomst. Het u i t l o o g g e d r a g van d e s l a k van Kayser werd t o e n g u n s t i g e r genoemd. Deze
u i t s p r a a k was g e b a s e e r d op d e r e s u l t a t e n van
a ) d e maximale u i t l o o g b a a r h e i d s t e s t kn
b) van een e n k e l v o u d i g e s c h u d p r w f b i j L/S=100 ( b e g i n pH 4 ) .
De maximale u i t l o o g b a a r h e i d , u i t g e d r u k t i n 0 van d e t o t a a l g e h a l t e n ,
van d e s l a k van Kayser was l a g e r dan van d e s l a k v a n NA u i t Hamburg.
Zoals i n hoofdstuk 3 i s vermeld, is d e a b s o l u t e u i t l o o g b a r e hoeveelheid e c h t e r v e e l g r o t e r .
I n d e e n k e l v o u d i g e s c h u d t e s t u i t ( 5 ) l o o g d e d e s l a k van Kayser minder
u i t . De e i n d pH was d a a r e c h t e r 9.4 t e g e n 5 , 3 voor d e s l a k van NA. Ook
d a a r d u s e e n pH e f f e c t , h e t g e e n w a a r s c h i j n l i j k een d e e l van h e t v e r schil verklaart.
~ l kso p e r s l a k k e n i n o p p e r v l a k t e w a t e r worden g e b r a c h t , kunnen e r twee
s i t u a t i e s ontstaan:
bf d e pH van h e t o p p e r v l a k t e w a t e r s t i j g t ( t i j d e l i j k ) , h e t g e e n b e t e kent d a t de l a b o r a t o r i u m r e s u l t a t e n overdraagbaar z i j n naar d e praktijk,
bf d e pH van h e t o p p e r v l a k t e w a t e r s t i j g t n i e t , h e t g e e n i n h o u d t d a t m e t
d e nu u i t g e v o e r d e proeven g e e n v o o r s p e l l i n g van h e t u i t l o o g g e d r a g
kan worden gedaan.
Het is o p d i t moment n i e t bekend wat er z a l g e b e u r e n . Het moge we1
d u i d e l i j k z i j n d a t d i t e e n b e l a n g r i j k a a n d a c h t s p u n t moet z i j n b i j e e n
e v e n t u e l e t o e l a t i n g van m a t e r i a l e n a l s o e v e r b e s c h e r m i n g .
U i t l i t e r a t u u r ( 5 ) b l i j k t d a t o o k hocqovenslakken,
silicomangaanslak-
ken en s t a a l s l a k k e n z e e r b a s i s c h z i j n .
A l s b l i j k t d a t d e pH van o p p e r v l a k t e w a t e r n i e t noemenswaardig door d e
s l a k k e n beynvloed w o r d t , geven d e r e s u l t a t e n van m e t name enkel- en
meervoudige ( c a s c a d e ) s c h u d t e s t s geen goed b e e l d v a n h e t u i t l o c q g e d r a g
van d e s l a k k e n . Het u i t l o o g g e d r a g is d a n w a a r s c h i j n l i j k g u n s t i g e r
b e o o r d e e l d dan h e t i n w e r k e l i j k is. Er z u l l e n voor d e r g e l i j k e m a t e r i a l e n a n d e r e o f a a n g e p a s t e tests o n t w i k k e l d moeten worden.
Op b a s i s van de s t a n d t e s t r e s u l t a t e n u i t d i t o n d e r z o e k , kan e e n g l o b a l e
i n d r u k worden v e r k r e g e n van d e minimale h o e v e e l h e i d m e t a l e n d i e z a l
u i t l o g e n b i j h e t g e b r u i k van d e o n d e r h a v i g e k o p e r s l a k k e n .
U i t g e g a a n wordt van h e t v o l g e n d e , n i e t o n g e b r u i k e l i j k e , werk:
massa
m = 50.000 t o n
lengte
1=
4.000 m
dikte
d =
1 m
breedte
b =
5 m
uitloogdiepte
r =
0,l m
Voor d e s l a k k e n is aangenomen:
brokdiameter
Dp =
35 mm
s t o r t d i c h t h e i d f s = 2.500 kg/m3
= 3.900 kg/m3
dichtheid
H i e r u i t v o l g t e e n u i t l o o g o p p e r v l a k van:
Berekend o p b a s i s van gemiddelde waarden u i t t a b e l 6 v i n d t d a n 7 2
d a g e n e e n emissie p l a a t s van:
Cr
90
cu
1.710
kilogram
Ni
30
kilogram
Pb
630
kilogram
zn
1.440
kilogram
~n
180
gram
kilogram
Geconstateerd kan worden d a t de omvang van de e m i s s i e a a n z i e n l i j k kan
z i j n i n r e l a t i e t o t andere d i f i u s e bronnen ( 9 ) , zeker a l s i n beschouwing wordt gencmen d a t de berekening is uitgevoerd voor s l e c h t s 66n
werk ( d e p o t e n t i e l e markt wordt g e s c h a t op tenminste 150.000 ton per
j a a r ) en ondanks de kanttekeningen d i e gemaakt z i j n ten aanzien van
h e t f e i t d a t h e t g a a t om laboratoriumonderzoek.
CONCLUSIES
1. De onderzochte koperslakken (afkomstig van Xayser uit Liinen)
vertonen aanmerkelijke variatie in samenstelling (3.1).
2. Kleine stukken koperslak bezitten een hoger gehalte (mg/kg) aan
anorganische verontreinigingen dan grote stukken (3.1).
3. De ouderdom van koperslak is niet van invloed o p de samenstelling
(3.1).
4. De maximale uitloogbaarheid (mg/kg) van de onderzochte koperslak
is groter dan die van eerder (5,6) onderzochte koperslakken (3.2).
5. De uitlocqbaarheid o p lange termljn, zoals wordt bepaald in de
meervoudige schudtest (cascadetest), is gering in vergelijking met
eerder onderzochte (5,6) koperslakken (3.3).
6. Het concentratieverloop tijdens de standtest geeft een (vergeleken
met betonachtige materialen) afwijkend beeld te zien. Dit wordt
waarschijnlijk gedeeltelijk veroorzaakt door pH effecten, gedeeltelijk door processen die zich aan he:
spelen
oppervlak van de slak af-
.
7. De onderzochte koperslakken logen aanmerkelijk minder uit bij
hogere p H in het uitloogmedium. De slakken drijven door hun zeer
basische karakter de p H in cascade- en standtest op. H i e r d m r
wordt d e uitloging van verschillende tijdstippen niet meer vergelijkbaar e n wordt over het geheel een t e gunstig beeld van het
uitlooggedrag verkregen.
8. Het in eerder onderzoek geconstateerde verschil in uitlooggedrag
tussen koperslakken van verschillende herkonst (5) kan worden
geeffend d x r :
a) keuze van een andere berekeningsgrondslag voor d e maximale uitloogbaarheid (mg/kg)
b) inachtneming van pH-effecten als beschreven in conclusie 7 (4).
9 . Voor z e e r b a s i s c h e s l a k k e n kan h e t u i t l o o g g e d r a g met d e t h a n s
v o o r l i g g e n d e cascade-
en s t a n d t e s t n i e t a d e q u a a t worden b e p a a l d .
(4)
10. U i t g a a n d e van d e s t a n d t e s t r e s u l t a t e n u i t d i t o n d e r z o e k e n d e v e r o n d e r s t e l l i n g d a t d e f l u x u i t h e t m a t e r i a a l i n kg/m2 i n l a b o r a t o rium e n p r a k t i j k g e l i j k i s , kan e e n emissie v a n u i t e e n o e v e r beschermingswerk van 50.000 t o n vorden berekend van: 90 gram
chroom, 1.710 kg k o p e r , ,
.
.
30 kg n i k k e l , 630 kg l o o d , 1.440 kg z i n k
en 180 kg mangaan. Deze emissie v i n d t p l a a t s i n ongeveer 72 dagen.
I n r e l a t i e t o t a n d e r e d i f f u s e bronnen van w a t e r v e r o n t r e i n i g i n g kan
d i t e e n a a n z i e n l i j k e emissie betekenen.
1 1 . Op d i t moment g e l d t i n f e i t e e e n verbod o p h e t g e b r u i k van koper-
s l a k k e n a l s oeverbeschermingsmateriaal. De r e s u l t a t e n van d l t
o n d e r z o e k geven g e e n a a n l e i d i n g om d i t verbod op t e h e f f e n .
AANBEVELING
G e z i e n h e t f e i t d a t d e pH e e n g r o t e i n v l o e d b l i j k t t e hebben o p d e
u i t l o o g b a a r h e i d e n g e z i e n d e g e r i n g e v w r s p e l l e n d e waarde d i e d e u i t g e v o e r d e t e s t s d a a r d w r h e b b e n , l i j k t h e t v e r s t a n d i g om t e s t e n t e o n t wikkelen d i e d e u i t l o g i n g i n o p p e r v l a k t e w a t e r (pH 6 - 8 ) nauwkeuriger
verandert.
LITERATUURLIJST
1. A . H . J .
Dijkzeul
D e a f y i f t e van zware m e t a l e n e n f l u o r i d e door d i v e r s e o e v e r b e s c h e r -
mingsmater i a l e n
R I Z A n o t a 79-025
2 . A.B.
van L u i n , F. V i j v e r b e r g , A. van d e Akker, P. F r i n t r o p
D e u i t l o o g b a a r h e i d van vuilverbrandingsvliegas, alsmede v u l s t o f e n
a s f a l t w a a r i n v u i l v e r b r a n d i n g s v l i e g a s is v e r w e r k t
R I Z A n o t a 84.092
van L u i n , F. V i j v e r b e r g , A. van d e Akker, P . F r i n t r o p
3. A.B.
De u i t l o o g b a a r h e i d van vuilverbrandingsresiduen
R I Z A nOta 8 4 . 0 9 5
4 . A.B.
van L u i n , F. V i j v e r b e r g
De u i t l o o g b a a r h e i d van v a s i l - g r i t
K I Z A n o t a 84.096
5. A
.
van L u i n , D . J .
Gaastra
De u i t l o o g b a a r h e i d van metalen e n s u l f a a t u i t b a s a l t en s l a k k e n
D.B.W./RIZA
6 . A.C.
n o t a 86.015
d e W a a i j , A.H.
van d e A k k e r , D.J.
Gaastra
De s a m e n s t e l l i n g e n h e t u i t l o o g g e d r a g van k o p e r s l a k b l o k k e n ( T e x e l )
D.B.W./RIZA
n o t i t i e 87.055X.
7. N e d e r l a n d s e voornorm 2508
"net b e p a l e n van d e u i t l o o g k a r a k t e r i s t i e k e n van k o l e n r e s t s t o f f e n " door
Nederlands Normalisatie I n s t i t u u t .
8. N e d e r l a n d s e voornorm 5431, N e d e r l a n d s N o r m a l i s r c i e I n s t i t u u t .
9. J.F.
F e e n s t r a , P.F.J.
van d e r Most
D i f f u s e bronnen van w a t e r v e r o n t r e i n i g i n g .
CuWVO, j a n u a r i 1986.
BIJLAGE 1
BESCHRIJVING VAN D E STANDTEST
-Weeg het produkt: G gram en neem de maten o p om volume en oppervlak t e
bepalen.
-Hang het produkt o p of zet het produkt met een driepunts ondersteuning
in een afsluitbare polythene bak o f emmer. De afmetingen dienen zodanig te zijn dat een vloeistof/produkt
verhouding van 5 (vol./vol)
kan
worden toegepast. Als contact-vloeistof wordt in eerste instantie
demiwater gebruikt, tenzij er duidelijke redenen zijn om een ander
medium t e kiezen. Cmk kan indien gewenst de temperatuur aangepast worden aan meer op de praktijk gelijkende condities. Verrekening voor
temperatuur effecten is overigens w k mogelijk.
-De eerste verversing van de contactvloeistof wordt gekozen afhankelijk
van de snelheid waarmee de concentratie in de contactvloeistof wordt
opgebouwd. iiet extract wordt door een 0.45 w membraanfilter gefiltreerd, waarna pH en geleidbaarheid worden gemeten en vervolgens wordt
aangezuurd met HND3 tot pH2.
-De volgende verversingen vinden plaats o p tijdstippen volgens tn= .Zt,
tot een totale contacttijd van 72 dagen is verkregen. Daarbij is tl
het tijdstip voor de eerste verversingen en n het aantal vervangingsstappen. Evenals hiervoor worden pH en geleidbaarheid gemeten, waarna
t
extract wordt aangezuurd met HNO3 tot pH2.
Indien een produkt t e groot is v w r de aangegeven proefopzet kan zonder dat dit wezenlijk effect heeft een kleiner deel van het totale
p r d u k t worden bemonsterd (diamantzaag), tenzij het materiaal een
oppervlaktebewerking heeft ondergaan, die een aantoonbaar effect heeft
o p d e diffusiesnelheid. Minimaal is een totaal volume van 100 cm3 vereist, eventueel verdeeld over meerdere blokjes, die dan w e 1 volledig
vrij met oplossing in contact moeten zijn. Indien informatie gewenst
is over traag uitlogende componenten kan overvogen worden het contactoppervlak drastisch te vergroten om zodoende voldoende signaal t e
verkri jgen. De aldus verkregen extracten mogen
niet
gebruikt worden
voor schattingen van d e effectieve diffusie-coefficient ven snel uitlogende componenten.

Download Report