Lysimeter study of water and salt dynamics in a saline metallurgical waste

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In Germany, mounds of solid wastes (mainly rock salt, NaCl) from potash mining produce large amounts of briny runoff which are frequently conveyed into surface waters. This study was conducted to evaluate a saline, fine-grained aluminum recycling by-product as soil substitute in a surface barrier over potash mining waste mounds. Four free-drainage lysimeters were monitored for three years under field conditions. Two lysimeters were filled with a by-product from aluminum recycling, and the other two with a mixture of this by-product and a coal combustion waste. Precipitation, evaporation, discharge, as well as pressure head in three depths were measured continuously. Electrical conductivity in the discharge and in suction cup solutions from four depths was used to monitor desalinization. It was found that mean annual discharge from the pure metallurgical waste and from the mixture was 39% and 24% of rainfall. Materials were sufficiently leached to support growth of ryegrass (Lolium perenne, L.) after 444 (pure metallurgical waste) and 281 mm (mix) of seepage, or 28 months of lysimeter operation. We conclude that the mix seems the better material for an engineered mine-waste surface barrier. Lysimeterstudie uber die Wasser- und Salzdynamik eines salzhaltigen metallurgischen Abfallproduktes Ruckstandshalden des Kalibergbaus in Deutschland bestehen vielfach uberwiegend aus Steinsalz (NaCl). Von solchen Halden gehen grose Mengen salzbelasteter Abflusse aus, die haufig in Fliesgewasser eingeleitet werden. Die vorliegende Studie wurde durchgefuhrt, um die Eignung eines salzhaltigen, feinkornigen Abfallproduktes der Aluminium-Ruckgewinnung als Bodenersatzmaterial zum Aufbau einer Deckschicht fur derartige Kali-Ruckstandshalden bewerten zu konnen. Vier frei drainende Lysimeter wurden drei Jahre beobachtet. Zwei Behalter waren mit dem Abfallprodukt der Al-Ruckgewinnung gefullt, die ubrigen beiden mit einer Mischung aus diesem Material und einem Ruckstandsprodukt der Steinkohleverstromung. Die Wasserspannung in beiden Materialien in drei Tiefen, der Niederschlag, die Verdunstung und der Sickerwasserstrom wurden kontinuierlich erfasst. Die elektrische Leitfahigkeit im Sickerwasser sowie in Sauglosungen aus vier Tiefen wurde zur Beobachtung der Auswaschung leicht loslicher Salze verwendet. Die mittlere jahrliche Sickerwassermenge aus dem unvermischten Ruckstand der Al-Ruckgewinnung betrug 39%, die aus der Mischung 24% des wahrend des Versuchs gefallenen Niederschlags. Die Materialien waren nach einer Sickerwasserbildung von 444 mm (unvermischter Ruckstand), bzw. 281 mm (Mischung) ausreichend entsalzen, um das Wachstum von Weidelgras (Lolium perenne, L.) zu ermoglichen. Fur den Aufbau einer Deckschicht fur eine Kali-Ruckstandshalde scheint die Mischung das besser geeignete Material zu sein.