MIJNAFVALRESIDU BETON

(Voor meer gedetailleerde informatie, gelieve contact op te nemen met ons kantoor)

Het gebruik van industrieel afval of bijproducten is een cruciaal ingrediënt van onze weerbaarheid als zorgverleners van ons milieu. De mentaliteit van sommige mijneigenaars is om te doen wat noodzakelijk is; wat wettelijk verplicht is, ongeacht de milieu-impact. Zelfs bij een lage tot geen economische impact op de portemonnee van "sommige" Eigenaars, is zelfs het overwegen van het idee om iets anders of beter te doen met afvalmateriaal, te vergelijken met het slepen van een boze kat aan de achterpoten over een zachte sofa met klauwen erin en de stof helemaal verscheurend. In dit geval zijn de bank en de stof een metafoor voor "hoe we het altijd hebben gedaan". Dit feit wordt in dit document op transparante wijze aangetoond en geeft een aantal sterke en zwakke punten aan in onze huidige inspanningen, en bedreigingen in onze inspanningen met betrekking tot de winning en verwerking van metalen. Afvalhydroxiden, sulfieten/sulfaten, silica en andere materialen kunnen worden gebruikt zoals hierin beschreven.

De United States Environmental Protection Agency (EPA) heeft iets dat "Superfund" heet. Op de website van de EPA staat dat een Superfund-programma "verantwoordelijk is voor het schoonmaken van de meest vervuilde grond in het land en voor het reageren op milieurampen, olielekken en natuurrampen. Om de volksgezondheid en het milieu te beschermen, richt het Superfund-programma zich op het maken van een zichtbaar en blijvend verschil in gemeenschappen, zodat mensen kunnen leven en werken in gezonde, levendige plaatsen."

Zoals vermeld op de Superfund-website van de EPA, zijn er momenteel ongeveer 1400 Superfund-locaties, en een paar honderd voorgestelde locaties. Daar is de overheid verantwoordelijk voor het toezicht op en de sanering van de terreinen, waarbij de eigenaars meestal moeten betalen voor het toezicht en de sanering, maar vaak gebeurt dat met geld van de belastingbetaler. Veel van deze locaties zijn metaalmijnen waar proceschemicaliën en zware metalen uitspoelen in de wateren van de Verenigde Staten. Vaak blijft de sanering beperkt tot het afdekken van materialen ter plaatse en de bouw van ondergrondse insluitingsmuren en extractieputten om verontreinigende stoffen te isoleren en uit het water van de Verenigde Staten te verwijderen. Bij elk voorval waarbij chemicaliën en zware metalen vrijkomen, worden peilbuizen geïnstalleerd om ervoor te zorgen dat de beperkende maatregelen doeltreffend zijn, en vanwege het risico van lekkage is er voortdurend toezicht. In het geval van muren, bekledingen en afdekkingen voor definitieve verwijdering ter plaatse, is deze grond effectief en onherroepelijk verloren voor het publiek en is verder gebruik niet meer mogelijk. Met betrekking tot niet-Superfund- en Superfund-locaties waar de overheid permanente afvalverwijdering heeft toegestaan, zijn duizenden acres land in de Verenigde Staten permanent verloren gegaan. Hoewel mijnbouw een noodzakelijk onderdeel is van het leven op deze planeet, is het een probleem om land permanent verloren te laten gaan voor de opslag van mijnafval wanneer dit verlies niet nodig is.

In het Periodiek Systeem der Elementen worden metalen onderverdeeld in Alkalimetalen, Aardalkalimetalen, Overgangsmetalen en Andere Metalen. Ongeacht de karakterisering en los van de primaire classificatie, bevatten de meeste dezelfde of soortgelijke bijproducten, zoals silica (SiO2), calcium (Ca), natrium (Na) en waterstof (H), om er maar een paar te noemen. Dit blijkt uit de winning van aluminium, lithium, goud, koper, uranium en vele andere metalen, waar de bijproducten op de een of andere manier worden opgeslagen in de buurt van de plaats waar ze worden gewonnen en nadat het primaire metaal is verwijderd. Met uitzondering van de winning van mineralen voor bouwmateriaalaggregaten, vereist alle winning van metalen een aanzienlijke verwerking. Bij een deel van de verwerking blijven gevaarlijke materialen over, waaronder zware metalen, radioactiviteit en ongewenste chemische residuen. Als dit correct gebeurt, worden alle risico's beperkt en wordt het afval omgezet in nuttige en waardevolle producten.

Het gebruik van elektrische voertuigen en vrachtwagens is een geweldige manier om de koolstofvoetafdruk van een organisatie te verkleinen, zolang de stroom voor het opladen van de voertuigen op verantwoorde wijze is opgewekt en zolang het afval van de lithiumproductie dat in de batterij wordt gebruikt, op constructieve wijze wordt gebruikt. Anders zal het rijden met je elektrische auto door of rond bergen afvalmateriaal van de mijnbouw en raffinage niet noodzakelijk aangenaam of mogelijk zijn. Ook de computer waarmee dit document is geschreven, bevat veel aluminium, lithium en andere metalen componenten die het schrijven mogelijk maken, maar het afval dat bij de productie ontstaat, is in veel gemeenschappen meer dan een doorn in het oog. Het is een gevaar geworden en is decennia lang doelbewust over het hoofd gezien.

De aluminiumoxideproductie is een immense industrie en aluminium wordt gebruikt in duizenden producten, waaronder drankverpakkingen, de luchtvaart, elektronica, bouwmaterialen, de ruimtevaart, elektrische en koolwaterstofmotoren, chemische processen, en vele andere producten. Aluminium is een van de vele strategische materialen die worden genoemd door het ministerie van Defensie, Defense Logistics Agency. Hoewel aluminium op grote schaal wordt gerecycleerd, wordt jaarlijks ongeveer 130 miljoen ton geproduceerd, waardoor jaarlijks ongeveer 240 miljoen ton bauxietresidu in opslagplaatsen terechtkomt. Bauxietresidu bevat een overvloed aan natriumhydroxide, metalen en andere bestanddelen, en soms ioniserende straling.

Het natriumhydroxide in het bauxietresidu is een gevaarlijk product. De gevaren bestaan uit het vermogen van natriumhydroxide om eiwitten te verteren (schadelijk voor de mens), een verhoogde pH, corrosie in metalen, en natriumhydroxide is corrosief voor Portland Cement. Het National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) en de Occupational Safety and Health Administration (OSHA) hebben maximaal toelaatbare blootstellingsgrenzen voor natriumhydroxide. Het New Jersey Department of Health - Hazardous Substance Fact Sheet geeft aan dat "blootstelling aan 10 milligram per kubieke meter onmiddellijk gevaarlijk is voor leven en gezondheid".

Miljarden tonnen residuen worden nog steeds opgeslagen in tienduizenden hectaren opslagplaatsen, zonder dat er momenteel een grootschalig plan bestaat voor een ander gebruik dan het permanent afdekken van de opslagplaatsen of het dumpen van het afval in grote watermassa's. Het lijdt geen twijfel dat natriumhydroxide en TENORM in het residu een onmiddellijk en langetermijnrisico vormen voor de mens en onze planeet. Alle scenario's voor een nuttig gebruik moeten worden uitgevoerd.

NORM is een acroniem voor Naturally Occurring Radioactive Materials (natuurlijk voorkomend radioactief materiaal). NORM is aanwezig in diverse producten, waaronder aardolie, steenkool en diverse mineralen, waaronder sommige bronnen van bauxiet. TENORM is een acroniem voor Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Materials (technologisch verbeterde natuurlijk voorkomende radioactieve materialen). TENORM ontstaat wanneer NORM bevattend materiaal wordt verwerkt en het NORM verder wordt geconcentreerd in het verwerkte product, of het afval daarvan. In de gevallen waarin NORM in het bauxieterts aanwezig is, wordt de TENORM in de rode modder verhoogd. TENORM is het resultaat van verschillende natuurlijk voorkomende radioactieve materialen die "soms" in bauxiet voorkomen, waaronder kalium 40, thorium, cesium, radium en uranium om de bredere types te noemen. Het zijn allemaal ioniserende radioactieve materialen, ze hebben allemaal een relatief lange halveringstijd, en ze hebben allemaal geen positieve invloed op de blootstelling van de mens, zeer vergelijkbaar met en geassocieerd met RADON.

Producenten van aluminiumoxide kopen niet altijd bauxieterts dat NORM bevat. Veel van deze aluminiumoxideproducenten vinden echter bauxieterts op basis van de prijs en importeren het materiaal van over de hele wereld. De meeste zeer grote ophopingen hebben een willekeurig aantal verschillende bauxietbronnen, en sommige bevatten waarschijnlijk NORM.

Het Bayer-proces bestaat voornamelijk uit het gebruik van natriumhydroxide (natronloog) als ontsluitingsmechanisme om aluminiumoxide uit het bauxietmineraal te winnen. Het natriumhydroxide en andere producten die uit het verteerde aluminiumoxide kunnen worden geëxtraheerd, worden verwijderd, en de overblijvende bestanddelen worden in opslagplaatsen achtergelaten. Het overblijvende residu bestaat uit een combinatie van natriumhydroxide, ijzeroxide, siliciumdioxide, aluminiumoxide, calciumhydroxide, titanium en andere sporenmaterialen, soms radioactief.

De meeste, zo niet alle, aluminiumoxidefabrieken hebben een register van de herkomst van het bauxiet, en de meeste fabrieken hebben informatie over de verschillende bestanddelen van het bauxiet, waaronder aluminium, calcium, siliciumdioxide, ijzer, magnesium en andere stoffen die van invloed zijn. Evenzo zijn de meeste bauxietmaterialen met een verhoogd NORM-gehalte in de loop der jaren gedocumenteerd. Hoewel de beïnvloedende bestanddelen van de verschillende bauxietbronnen niet variabel genoeg zijn om het uiteindelijke betonrecept te veranderen, moet het bestaan van verhoogde TENORM en andere rode modderkenmerken worden vastgesteld voordat de rode modder wordt teruggehaald. De studie van de locatie wordt in drie pogingen uitgevoerd, bestaande uit een onderzoek van documenten, een bemonsterings- en testprogramma ter plaatse, en de ontwikkeling van een 3-dimensionaal model dat het mengen van variabele materialen omvat om een lage stralingsemissie en een consistent beton/cementprodukt te bereiken.

Typische andere geopolymeermaterialen dan Cold Fusion Concrete worden geproduceerd met vloeibare hydroxide en/of vloeibaar silicaat als pozzolan-activators. Cold Fusion Concrete maakt gebruik van alle droge materialen, inclusief natrium- of kaliummetasilicaat en/of natrium- of kaliummetasilicaat-pentahydraat als activator. Natrium- of kaliummetasilicaat/pentahydraat zijn alkalimetaalzouten, hebben een verhoogde pH, en zijn watervrije of pentahydraat versies van silicaten. Natrium- of kaliumhydroxide en/of vloeibare silicaten zijn niet nodig, maar kunnen wel worden gebruikt in combinatie met de Cold Fusion Concrete-technologie en zoals hier wordt aangetoond, zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit.

In het algemeen is Cold Fusion Concrete een primaire siliciumdioxide-chemie die steunt op de glasachtige bestanddelen van direct geïnstalleerd siliciumdioxide, verschillende mineralen en afvalmaterialen om een SiO2-gehalte van ongeveer 70% te bereiken, wat sterk lijkt op glaschemie. De siliciumdioxide-, aluminium- en calciumbestanddelen in rode modder, of lithium-, goud-, koper-, zilver-, of ander mijnbouwafval zijn ofwel primaire of hoofdbestanddelen in Cold Fusion Concrete. De synergie tussen Cold Fusion Concrete en mijnafval is dan ook groot. De ijzerhoudende en andere metaalcomponenten van het afval vertonen geen schadelijke reacties in het eindproduct en de zware metalen worden veilig ingekapseld.

Natriumhydroxide dat wordt aangetroffen in het bauxietresidu is corrosief voor glas, of SiO2-materialen. Natriumhydroxide wordt echter gebruikt in het proces om natriummetasilicaat te maken. Natriummetasilicaat is de primaire activator die wordt gebruikt in Cold Fusion Concrete en terwijl het natriumhydroxide de glasachtige componenten verteert om natriummetasilicaat te maken, resulteert de reformatie van SiO2 tijdens de reactie met water, calcium en aluminium in Cold Fusion Concrete in weerstand tegen verdere natriumhydroxide-corrosie. Terwijl natriumhydroxide dus corrosief is voor glas, is de reformatie van de cementgebonden structuur duurzaam en niet vatbaar voor verdere degradatie door natriumhydroxide; dat is gunstig.

Kooldioxide-sequestratie is een belangrijk aandachtspunt geworden dat wereldwijd de aandacht trekt. Helaas is de technologie voor het vastleggen van kooldioxide doorgaans gebaseerd op de meest simplistische en technologisch elementaire benadering die mogelijk is, inclusief het toevoegen van kooldioxide aan portlandbeton en het omzetten van calciumhydroxide in carbonaten. Het proces heeft positieve en negatieve kanten.

Het toevoegen van kooldioxide aan betonmaterialen als uithardings- en sekwestratiemechanisme kan op lange termijn voordelen opleveren. Met betrekking tot calciumhydroxide carbonatatie, indien de calciumcarbonaat molecule aan een glasachtig siliciumdioxide molecule wordt gehecht, wordt het calciumcarbonaat veredeld tot een vocht- en chemisch resistent materiaal. Hetzelfde geldt voor metaaloxidemoleculen die door kooldioxide-uitharding in carbonaten worden omgezet. Het siliciumdioxide bevattende molecuul met lange ketens dat calcium-, ijzer-, magnesium-, aluminium-, mangaan-, en andere metaalcarbonaten bevat, is van aanzienlijk hogere kwaliteit door de aanwezigheid van de silicium/siliciumverbinding. Dit proces komt in overvloed voor in de Cold Fusion Concrete-technologie, wat simplistisch gezegd gewoon het veranderen van korte-keten moleculen in lange-keten moleculen door covalente binding is.

De koolstofvastlegging in Bauxiet Residu Beton is met onze technologie niet beperkt tot de calciumcomponenten. De ijzer-, aluminium- en magnesiumoxiden in het natriumhydroxiderijke residu worden gedeeltelijk opgelost wanneer ze worden blootgesteld aan een milieuvriendelijke oplossing, waardoor de oxiden worden omgezet in vloeibare hydroxiden en kooldioxide kan reageren en ijzer-, aluminium- en magnesiumcarbonaten worden gevormd. De oplossing wordt aanzienlijk verbeterd als het residu wordt blootgesteld aan andere processen waarop momenteel octrooi is aangevraagd. Het kooldioxide in om het even welk sekwestratieproces wordt het doeltreffendst ingebracht in de vorm van een celvormige bel, door vloeibaar kooldioxide in het mengsel te gieten, of door kooldioxidegas in te spuiten dat zich gelijkmatig over het mengsel verdeelt.

Voor de productie van een droog cementmateriaal voor levering aan betonmortelcentrales en verwerking in mineraal aggregaat en water voor betonmengsels, worden droge Cold Fusion Concrete-materialen gecombineerd nadat de rode modder is afgezonderd, gedehydrateerd en verkleind tot ongeveer 1 tot 20 micron.

Na het mengen en het plaatsen van het beton in het voor de bouw bestemde element, wordt het normaal uitgehard gedurende één tot achtentwintig dagen, uitgehard met toepassing van ongeveer 140°F warmte of infrarood, of, uitharden door een gelijk- of wisselstroom door het beton te laten lopen gedurende minimaal 30 seconden. Wanneer voor elektrische verharding wordt gekozen, moet aanvankelijk een zeer lage spanning worden toegepast totdat het materiaal zijn cohesie verliest (dit duurt gewoonlijk ongeveer 5 tot 15 seconden) en moet vervolgens de spanning worden verhoogd totdat het materiaal een inwendige temperatuur van ongeveer 190°F.

In het algemeen bereikt het resulterende beton een druksterkte van 4.000 tot 10.000 pond per vierkante inch (psi), vergelijkbare modulus-eigenschappen als Portland-mengsels, lage permeabiliteit, en verhoogde weerstand tegen vries- en dooicycli en chemische aantasting.