نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی شاهرود

2 دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

عملیات معدنکاری اغلب سبب آلودگی زیست محیطی طولانی مدت شده و مشکلات زیادی را به بار می‌آورد. از جمله این اثرات می‌توان تولید زهاب اسیدی و تخلیه فلزات سنگین به داخل آب‌های سطحی و زیرزمینی را نام برد. این مسایل در نتیجه اکسید شدن پیریت و دیگر کانی‌های سولفیدی در مجاورت آب و اکسیژن هوا رخ می‌دهند و سبب تولید زهاب اسیدی می‌شوند. اکسیژن طی مکانیزم‌های مختلفی می‌تواند وارد دمپ‌های باطله شده و با کانی‌های سولفیدی تماس حاصل نماید که غالبترین آن‌ها مکانیزم نفوذ اکسیژن در فازهای گازی و آبی از طریق منافذ موجود در دمپ است. در این تحقیق سعی شد تا میزان نفوذ اکسیژن و اکسسیداسیون پیریت در دمپ‌های باطله معدن مس سرچشمه مورد بررسی و مدل سازی قرار گیرد. مدل سازی عددی با استفاده از نرم افزار PHOENICS انجام شد. نتایج حاصل از مدل سازی عددی با استفاده از روش‌های تحلیلی مقایسه گردید و مشخص شد که در هر دو روش تحلیلی و عددی، ضریب نفوذ اکسیژن می‌تواند نقش مهمی‌در فرآیند اکسیداسیون و تولید آلودگی داشته باشد. بعلاوه، نتایج به دست آمده از مدل سازی نشان می‌دهد که پس از 4 سال از آغاز فرآیند اکسیداسیون، درصد پیریت باقیمانده در نمونه‌های سطحی به 8/13 درصد می‌رسد. این درصد با افزایش عمق به صورت تدریجی افزایش یافته تا اینکه در عمق تقریبی 5/2 متر به مقدار اولیه پیریت در باطله‌ها یعنی حدود 5/18 درصد می‌رسد. نتایج به دست آمده از چنین مطالعاتی می‌تواند در طراحی روش‌هایی مناسب جهت به حداقل رساندن آلودگی‌های زیست محیطی و اثرات آنها روی منابع آب مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Prediction of Oxygen Concentration and Pyrite Remained within the Mine Waste Dumps in Sarcheshmeh Copper Mine based on Numerical Finite Volume Modeling

نویسندگان [English]

  • A Baniasadi 1
  • F Doulati 1
  • Gh Karami 1
  • M Baniasadi 2

1 Shahrood University of Technology

2 Shahid BahonarUniversity

چکیده [English]

   Mining activities often produce long-term environmental pollution and create many problems comprising acid drainage generation and discharging heavy metals to the surface and groundwater resources. The principal environmental concerns associated with waste rock dumps result from the oxidation of sulfide minerals, mainly pyrite within the from dwaste materials, when such minerals are exposed to atmospheric oxygen and/or water, they undergo rapid oxidation that produces acid waters. There are many mechanisms to make available oxygen within the waste dumps. Diffusion in the gaseous and aqueous phase through pores in the waste materials is the dominant mechanism for transporting the atmospheric oxygen from surface to the depth where the oxidation takes place. In this paper, oxygen diffusion and pyrite oxidation processes within the dump materials has been modeled using a finite volume code called PHEONICS in Sarcheshmeh copper mine. The analytical solution has been used to calibrate the numerical model. Both analytical and numerical methods show that the diffusion coefficient has an important role in pyrite oxidation and pollution generation. The results obtained from the numerical modeling further show that the pyrite reached to 13.8 % in surface samples of waste dumps after 4 years of the beginning of the oxidation process. It increased gradually with depth and reached to its initial percent (18.5 %) at a depth of 2.5 m within the dump where no oxygen is available to oxidize pyrite. The results obtained from such studies can be used in designing appropriate methods in order to minimize environmental pollution and their impacts to water resources.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sarcheshmeh Copper Mine
  • Numerical Modeling
  • oxygen diffusion
  • analytical solution
  • waste dump
  • PHOENICS software