Fra at lave vin til at håndtere mineaffald, ler er vigtigt for mange industrier

Opdagelsen og brugen af ​​ler går tilbage til 30, 000 år siden, gør ler til et af de ældste materialer, der bruges i samfundet. Ler er naturligt forekommende materialer, der først blev brugt til at fremstille keramik og nu bruges i stor udstrækning til fremstilling af varer, herunder keramik, kosmetik og byggematerialer. Ler spiller også en vigtig rolle i "terroiret, "De egenskaber en vin udvikler baseret på hvor druerne dyrkes.

Ler har unikke egenskaber, der er nyttige i industrier lige fra fremstilling til byggeri. Men disse egenskaber kan også udgøre en udfordring i håndteringen af ​​mineaffald.

Ler og lermineraler er bittesmå partikler med en unik pladelignende struktur på mindre end to mikrometer (til sammenligning, den gennemsnitlige tykkelse af et hårstrå er omkring 70 mikron). Den lille størrelse af lermineraler og deres distinkte struktur giver dem unikke egenskaber, og forskellige typer lermineraler kan udvise forskellige egenskaber.

Egenskaber af ler

Der er fire hovedgrupper af lermineral:kaolinit, analfabet, vermiculit og smectit.

Smectit-ler f.eks. har den største evne til at svulme, ofte udvider flere gange deres oprindelige volumen. bentonit ler, en smectit, kan svulme op til 18 gange dets oprindelige volumen ved at tage vand ind i dets mellemlag, afstanden mellem to lag ler. Denne egenskab gør den anvendelig som spildabsorberende, men betyder også, at det er meget svært at fjerne vand fra ler i afvandingsprocesser, som i tilfældet med mineaffaldshåndtering.

I modsætning, kaolin, eller kina ler, svulmer ikke og har lav permeabilitet, hvilket gør det at foretrække til fremstilling af porcelæn eller forbedring af papirets printbarhed.

Ler udvikler også plasticitet, når det er vådt, giver dem evnen til at strække sig uden at gå i stykker eller rives - en kritisk egenskab for keramikskulptur. Tørrings- og brændingsprocesserne får vandmolekylerne til at undslippe mellem lerpladerne, og irreversibelt ændre den kemiske struktur af leret, gør stykket til et hårdt og langtidsholdbart keramikstykke.

Ler og vin

Vingårdsejere bruger deres viden om lerindholdet i jorden til at hjælpe dem med at træffe beslutninger om plantning og kunstvanding, så de kan forbedre kvaliteten af ​​den vin, de producerer. Jordsammensætningen i vinmarker påvirker dræningsniveauet og optagelsen af ​​mineraler og næringsstoffer til rødderne. Sandjord er fantastisk til dræning, og ler, som har en netto negativ ladning, hjælpe med at bevare positivt ladede næringsstoffer, herunder calcium, magnesium og kalium.

Ler holder også vand ret godt, hvilket kan være nyttigt i tørt klima for at holde jorden køligere og vådere. Visse vinstoksorter giver de bedste resultater i en bestemt jordtype. For eksempel, lerjord har en tendens til at producere dristige og muskuløse rødvine som sangiovese og merlot og hvidvine som chardonnay.

Ler i mineaffald

Mens ler kan være værdifulde materialer i visse industrielle processer, de kan også forårsage problemer i håndteringen af ​​mineaffald. For eksempel, oliesands tailings - produceret fra overflademinedrift af oliesand - består af en blanding af vand, sand, fine partikler, ler og restbitumen.

Disse tailings opbevares i damme, hvor det tungere sand sætter sig hurtigt til bunds, og de fine partikler og ler bliver suspenderet. Den vandelskende natur af ler betyder, at meget vand er fanget i tailings, gør konsolidering og efterfølgende genvinding meget udfordrende.

Fra 2018, der er mere end 1,2 billioner liter væskeaffald samlet i disse damme i Alberta.

Dette problem med væskeaffald er ikke eksklusivt for oliesand, da alle former for minedrift - såsom kobber, potaske og diamant - producerer tailings. Efterhånden som den globale produktion af mineraler og metaller fortsætter med at stige, det samme gør produktionen af ​​tailings.

Lermålemetoder vil blive stadig vigtigere for at overvåge og optimere tailingshåndteringsstrategier.

Behandlingsmetoder

Mange tailingsbehandlingsløsninger ændrer lerets egenskaber for at fremskynde afvanding og konsolidering, og derfor er det afgørende at forstå de tilstedeværende lertyper, for at enhver behandlingsmetoder kan fungere.

Ler kan karakteriseres ud fra partikelstørrelse, mineraltype, overfladeareal, kationbytterkapacitet, plasticitet og flowadfærd. I et laboratoriemiljø, der har været brugt i oliesandsindustrien i årtier, methylenblåt farvestof kan hjælpe med at bestemme nogle af disse vigtige egenskaber.

Northern Alberta Institute of Technology og dets partnere er ved at udvikle en automatiseret leranalysator baseret på methylenblåt-indeksmetoden, der ville gøre det muligt for lermålinger i marken. Dette vil optimere behandlingsprocesser, oversættelse til omkostningsbesparelser og hurtigere indvinding af tailingsdammene.

Fra at hjælpe med at skabe genanvendelige tailings til at producere en flaske kvalitetsvin, fremskridt inden for lermåling kan medføre mange økonomiske og miljømæssige fordele.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.