زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

ارزیابی پتانسیل تولید زهاب اسیدی توسط باطله‌های زغال‌شویی: مطالعه موردی کارخانه زغال‌شویی شمال شرق دامغان

نویسندگان
دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
زهاب اسیدی معدن یکی از مهم­‌ترین مشکلات زیست‌­محیطی مرتبط با معدنکاری و از مهم‌­ترین منابع آلوده­‌ کننده محیط زیست می‌­باشد که بر اثر اکسایش کانی‌­های سولفیدی به ویژه پیریت تولید می­‌شود. در این پژوهش، پتانسیل تولید اسید باطله‌های کارخانه زغال­‌شویی مهماندوست واقع در شمال شرق دامغان مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور، مطالعات کانی­‌شناسی، ژئوشیمیایی و آزمون­‌های استاتیک بر روی 7 نمونه معرف انجام شد. نتایج به دست آمده نشان می‌­دهد که باطله‌های زغال­‌شویی نسبت به عناصر مس و منگنز بدون غنی‌­شدگی، نسبت به نیکل و کبالت دارای غنی­‌شدگی متوسط، نسبت به کروم، روی و آنتیموان دارای غنی­‌شدگی قابل ملاحظه، نسبت به کادمیم و آرسنیک و سرب دارای غنی‌­شدگی شدید و نسبت به سرب و مولیبدن دارای غنی‌­شدگی بسیار شدید هستند. کانی‌­های موجود در باطله‌ها شامل کوارتز، موسکویت، کلینوکلر، کائولینیت، ایلیت، مونت­موریلونیت، کلسیت و پیریت می‌­باشد. در بیشتر باطله‌های مورد مطالعه، pH گل اشباع کمتر از 3 و هدایت الکتریکی گل اشباع بیشتر از 2000 میکروموس بر سانتی­متر می‌­باشد و پتانسیل خنثی­‌سازی خالص (NNP) کمتر از 20- است. همچنین در بیشتر نمونه­‌ها پتانسیل تولید اسید خالص (NAPP) مثبت است و نسبت پتانسیل خنثی‌­سازی (NPR) کمتر از 1 می‌­باشد. pH تشکیل اسید خالص (NAG pH) این نمونه­‌ها کمتر از 5/4 و نسبت ظرفیت خنثی‌­سازی اسید به حداکثر پتانسیل تولید اسید (ANC/MPA) کمتر از 1 است. با توجه به نتایج آزمون‌­های استاتیک، احتمال تولید زهاب اسیدی توسط باطله‌­های مورد مطالعه وجود دارد، بنابراین اعمال تمهیدات مدیریتی به منظور کنترل تولید اسید در منطقه ضروری است.
کلیدواژه‌ها

Balci, N., Demirel, C., 2018. Prediction of Acid Mine Drainage (AMD) and Metal Release Sources at the Küre Copper Mine Site, Kastamonu, NW Turkey. Mine Water and the Environment, 37, 56-74.
Banerjee, D., 2014. Acid drainage potential from coal mine wastes environmental assessment through static and kinetic tests. International Journal of Environmental Science and Technology, 11, 1365–1378.
Banks S.B., Banks D., 2001. Abandoned mines drainage: Impact assessment and mitigation of discharges from coal mines in the UK. Engineering Geology, 60, 31-37.
Chen, L., Zhang, H., Ding, M., Devlin, A.Th., Wang, P., Nie, M., Xie, K., 2021. Exploration of the variations and relationships between trace metal enrichment in dust and ecological risks associated with rapid urban expansion. Ecotoxicology and Environmental Safety, 212, 111944.
Elghali, A., Benzaazoua, M., Taha, Y., Amar, H., Ait-khouia, Y., Bouzahzah, H., Hakkou, R., 2023. Prediction of acid mine drainage: Where we are. Earth-Science Reviews, 241, 104421.
Johnson D.B., Hallberg K.B., 2005. Acid mine drainage remediation options: a review. Science of the Total Environment, 338, 3– 14.
Hajizadeh Namaghi, H., Li, Sh., 2016. Acid-Generating and Leaching Potential of Soils in a Coal Waste Rock Pile in Northeastern China. Soil and Sediment Contamination: An International Journal, 25 (7), 776–791.
Lapakko, K., Lawrence, R.W., 1993. Modification of the Net Acid Production (NAP) Test. Proceedings of the 17 Th Annual British Columbia Mine Reclamation Symposium in Port Hardy, BC, 1993.
Lawrence, R.W., Wang, Y., 1996. Determination of neutralizing potential for acid rock drainage prediction. Canadian Centre for Mineral and Energy Technology, Ottawa, Canada. MEND/NEDEM Report 1.16.3.
Lawrence, R.W., Wang, Y., 1997, Determination of neutralization potential of acid rock drainage, in Proceedings from the Fourth International Conference on Acid Rock Drainage, May 31-June 6, 1997, Vancouver, B.C.: Vancouver, B.C., American Society of Surface Mining and Reclamation, 449-464 p.
Li, W., Feng, Q., Southam, G., Jin, T., Li, Z., 2023. Changes in microbial community structure during the biooxidation of iron and inorganic/organic sulfur provide prediction of acid mine drainage from coal spoil. Science of the Total Environment, 894, 164945.
Lopez, I.C., Ward, C.R., 2008. Composition and mode of occurrence of mineral matter in some Colombian coals. International Journal of Coal Geology, 73, 3–18.
Lottermoser, B.G., 2010. Mine Wastes: Characterization, treatment and environmental impacts, (Third Edition). Springer Heidelberg Dordrecht London New York. 410p.
Luo, J.Zh., Cai, Y., Tang, H., Yu, J., Zhen, L, Li, H., 2024. Mechanism of the pore and molecular structure evolution of coal exposed to acid mine drainage (AMD). Science of the Total Environment, 906, 167836.
Mafra, C., Bouzahzah, H., Stamenov, L., Gaydardzhiev, S., 2022. An integrated management strategy for acid mine drainage control of sulfidic tailings. Minerals Engineering, 185, 107709.
Mason, B., Moore, C.B., 1982. Principles of Geochemistry (4th ed., 344 p.). New York: John Wiley and Sons.
Méndez-Ortiz, A., Carrillo-Chávez A., Monroy-Fernández, M.G., 2007. Acid rock drainage and metal leaching from mine waste material (tailings) of a Pb-Zn-Ag skarn deposit: environmental assessment through static and kinetic laboratory test. Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, 24, 161-169.
Plante, B., Bussière, B., Benzaazoua, M., 2012. Static tests response on 5 Canadian hard rock mine tailings with low net acid-generating potentials. Journal of Geochemical Exploration, 114, 57–69.
Qureshi, A., Maurice, Ch., Öhlander, B., 2016. Potential of coal mine waste rock for generating acid mine drainage. Journal of Geochemical Exploration, 160, 44-54.
Raisanen, M.L., Kauppil, A.P.M., Myohanen T., 2010. Suitability of static tests for acid rock drainage assessment of mine waste rock. Bulletin of the Geological Society of Finland, 82, 101–111.
Ravengai S., Owen R., Love D., 2004. Evaluation of seepage and acid generation potential from evaporation ponds, Iron Duke Pyrite Mine, Mazowe Valley, Zimbabwe. Physics and Chemistry of the Earth, 29 (15-18), 1129–1134.
Ren, Y., Cao, X., Wu, P., Li., L., 2023. Experimental insights into the formation of secondary minerals in acid mine drainage-polluted karst rivers and their effects on element migration. Science of the Total Environment, 858, 160076.
Rose, A.W., Cravotta, C.A., 1999. Geochemistry of coal mine drainage. In: Coal mine drainage prediction and pollution prevention in Pennsylvania. The Pennsylvania Department of Environmental Protection, 1-22.
Sayoga Gautama, R., Jalu Kusuma, G., 2008. Evaluation of Geochemical Tests in Predicting Acid Mine Drainage Potential in Coal Surface Mine. Mine Water and the Environment, 271-274.
Sharma, Bh., Kharel, G., 2020. Acid Mine Drainage from Coal Mining in the United States – An Overview. Journal of Hydrology, 588, 125061.
Sobek, A.A., Schuller, W.A., Freeman, J.R., Smith, R.M., 1978. Field and laboratory methods applicable to overburdens and mine soils. Report EPA-600/z-78-054, US Environmental Protection Agency, Cincinnati.
Sun, W., Xiao, E., Krumins, V., Dong, Y., Li, B., Deng, J., Wang, Q., Xiao, T., Liu, J., 2019. Comparative Analyses of the Microbial Communities Inhabiting Coal Mining Waste Dump and an Adjacent Acid Mine Drainage Creek. Microbial Ecology, 78, 651–664.
Tang, H., Lou, J.Zh., Zheng, L., Liu, Ch.Y., Li, H.H., Wu, G.N., Zeng, M.L., Bai, X.S., 2021. Characteristics of pores in coals exposed to acid mine drainage. Energy Reports, 7و 8772–8783.
Widodo, S., Oschmann, W., Bechtel, A., Sachsenhofer, R.F., Anggayana, K., Puettmann, W., 2010. Distribution of sulfur and pyrite in coal seams from Kutai Basin (East Kalimantan, Indonesia): Implications for paleo-environmental conditions. International Journal of Coal Geology, 81 (3), 151-162.
Yang, Y., Li, B., Li, T., Liu, P., Zhang, B., Che., L., 2023. A review of treatment technologies for acid mine drainage and sustainability assessment. Journal of Water Process Engineering, 55, 104213.
Yusel, D.S., Baba A., 2016. Prediction of acid mine drainage generation potential of various lithologies using static tests: Etili coal mine (NW Turkey) as a case study. Environmental Monitoring and Assessment 188 (473), 1-16.
Zilberchmidt, M., Shpirt, M., Komnitsas, K., Paspaliaris, I., 2004. Feasibility of thermal treatment of high sulfur coal wastes. Minerals Engineering, 17, 175–182.
Zwahlen, C., Rehn, A., Aiglsperger, Th., Dold, B., 2023. Geochemical and mineralogical aspects of acid mine drainage associated with 100 years of coal mining in the arctic, Svalbard (78◦N). Journal of Geochemical Exploration, 252, 107266.