Hulladéktudomány és részletes irodalom a statikus tesztelésről és a kinetikai vizsgálatokról, mint pl
összefoglaló
Absztrakt
Index bejegyzések
Kulcsszavak: savbánya-vízelvezetés, előrejelzés, statikus vizsgálatok, kinetikai vizsgálatok, ASTM nedves sejtek, ásványtan
Kulcsszavak: savbánya-vízelvezetés, előrejelzés, statikus tesztek, kinetikai vizsgálatok, ASTM páratartalom, ásványtan
Teljes szöveg
A bányaipar által kibocsátott kibocsátások gyakran a környezeti szennyezés forrását jelentik. Ez utóbbiak fizikai instabilitásukhoz kapcsolódnak (hulladék kőhalmok és zagytárolóban lévő visszatartó gátak esete), de mindenekelőtt a légkörrel, különösen a vízzel és a vízzel való kölcsönhatásukat követő kémiai instabilitással. A szilárd bányászati hulladékok néha nem elhanyagolható mennyiségben tartalmazhatnak nem hasznosítható fémásványokat, például Fe-szulfidokat, amelyek természetes módon levegő (oxigén) és páratartalom (víz) hatására oxidálódva savasságot eredményeznek. Ezt a jelenséget savakna-elvezetésnek (AMD) nevezik.
Ez a cikk a savas bányák elvezetésének, kialakulásának és semlegesítésének folyamatainak tömör meghatározásával kezdődik. Ezután bemutatjuk a statikus tesztek és a DMA előrejelzésére szolgáló kinetikai tesztek szintetikus leírását (táblázatokkal), azok korlátaival és előnyeivel. Az olvasó nagyon gazdag szakirodalmat talál, amely a DMA-val foglalkozik a savas bányák vízelvezetésével kapcsolatos nemzetközi konferencia (ICARD) és a kanadai MEND program, valamint számos folyóiratcikk révén, többek között Blowes és Ptacek (1994), Evangelou (1995), Nicholson és Scharer (1994), Nordstrom és Alpers (1999).
1. táblázat: A fő szulfidásványok oxigénnel és vasval történő oxidációs reakciói (Walder és Schuster 1998; Bussière et al. 2005 de Rimstidt 1994)
A kénásványok oxidációja oxigén hatására (semleges pH)
Szulfidásványok oxidációja Fe 3+ (savas pH) hatására
FeAsS + 11Fe 3+ + 7H2O 12Fe 2+ + H3AsO3 + 11H + + SO4 2-
CuFeS2 + 16Fe 3+ + 8H2O Cu 2+ + 17Fe 2+ + 2SO4 2- + 16H +
ZnS + 8Fe 3+ + 4H2O Zn 2+ + 8Fe 2+ + SO4 2- + 8H +
PbS + 8Fe 3+ + 4H2O Pb 2+ + 8Fe 2+ + SO4 2- + 8H +
A bányadarabokban a két szulfidásvány leggyakrabban a pirit és a pirrhotit. A pirit víz és oxigén hatására történő oxidációjának általános egyenletét a DMA előállításához az 1. egyenlet mutatja be, és három szakaszban zajlik, amelyek részletei megtalálhatók Evangelou 1995-ben; Blowes és mtsai. 1998; Mylona és mtsai. 2000; Nicholson és mtsai. 1988.
A pirrhotit szerepe a DMA kialakulásában hasonló a pirit szerepéhez, de nagyobb nagyságrendű. Valójában a pirrhotit oxidációs sebessége 20–100-szor nagyobb, mint a szabadban levő pirité (Nicholson és Scharer 1994). A bányahulladékokban a pirit és a pirrhotit néha jelentős mennyiségű arzenopirittel társulhat, különösen az aranybetéteknél (ahol Au gyakran As-val társul). A kalkopirit, a szfalerit és a galena valószínűleg megtalálható a bányahulladékokban is, de az alapfémek koncentrációja után jóval alacsonyabb maradék mennyiségben. Az 1. táblázat bemutatja oxigénnel és Fe 3+ -val történő oxidációs reakcióikat. A semlegesség közelében a kalkopirit, a szfalerit (nem vas) és a galena elvileg nem hoz létre savasságot (2–6. Egyenlet). Azonban oxidációjuk Fe 3+ hatására savasságot eredményez, amint azt a 7–11. Egyenlet mutatja.
7), a hidrogén-karbonát-ion (HCO3-) dominál, de amikor a pH csökken (pH + (Dold 2005; MEND 2009).
CaCO3 + H + Ca 2+ + HCO3 (12)
CaCO3 + 2H + Ca 2+ + H2CO3 (13)
A pirit oxidációjának kalcittal és dolomittal történő kénsav-semlegesítési reakcióit globálisan a 14. és a 15. egyenlet szemlélteti. A 14. egyenlet sztöchiometriai szempontból azt mutatja, hogy két mol kalcit kell egy mol semlegesítéséhez. kénsav, míg csak egy mol dolomitra van szükség egy mol kénsav semlegesítéséhez (15. egyenlet), ami nagyobb semlegesítési potenciált ad.
Azonban nem minden karbonátnak ugyanaz a reaktivitási kinetikája és ugyanaz a képessége a szulfidok oxidációjával keletkező sav semlegesítésére (Bouzahzah 2013). Blowes és Ptacek (1994) reaktivitási sebességük szerint osztályozzák a karbonátokat a következő csökkenő sorrendben: kalcit> dolomit> Mg-ankerit> ankerit> sziderit. A kalcit oldódásának kinetikája a leggyorsabb, ez adja a legjobb semlegesítő erőt, és lehetővé teszi a közeg semleges pH-körülmények közötti fenntartását (6,5 és 7,5 között). Számos tanulmány szerint a szideritnek nincs semlegesítő ereje (Paktunc 1999b; Frostad et al. 2003; Barnes et al. 2009). Valójában a savnak a sziderit által semlegesített és az oldott vas hidrolízise során keletkező savtartalmával törölt része; amelyet később elmagyarázunk. A semlegesítő potenciállal rendelkező ásványok másik fő osztálya a szilikátok, de részvételük a karbonátokhoz képest meglehetősen alacsony, alacsony oldódási kinetikájuk miatt (Frostad et al. 2003). A szilikátok azonban néha önmagukban is képesek biztosítani a savtartalom teljes semlegesítését (Pépin 2009; Plante et al. 2010).