نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران

2 دانشگاه تهران

3 مجتمع مس شهربابک، واحد تحقیق و توسعه

4 واحد لیچینگ، مجتمع مس شهربابک، معدن مس میدوک، کرمان

چکیده

اکسایش کانی‌های سولفیدی به خصوص پیریت مهمترین منبع تولید کننده اسید در باطله‌های معدنی به شمار می‌رود. علاوه بر پیریت، اکسایش سایر کانی‌های سولفیدی مانند کوولیت، کالکوپیریت و گالن نیز منجر به تولید اسید می‌شود. انباشته‌های باطله معادن با مقادیر بالای کانی‌های سولفیدی ممکن است در نتیجه فرآیندهای اکسایش و در ادامه هیدرولیز، زهاب اسیدی تولید نمایند. بنابراین میزان تولید و خنثی‌سازی باطله-های انباشته شماره 7 معدن میدوک با استفاده از آزمون‌های استاتیک متداول از جمله اسید-باز محاسباتی (ABA) و تولید اسید خالص (NAG) تعیین شد. همچنین، جهت اعتبارسنجی آزمون‌های استاتیک، مطالعات کانی‌شناسی بر روی سولفیدهای اولیه و کانی‌های ثانویه با استفاده از روش‌های میکروسکوپ نوری، پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز میکروسکوپ کاوشگر الکترونی (EPMA) صورت گرفت. استخراج انتخابی جهت شناسایی کمّی فازهای گوگرد همراه با سولفیدهای اولیه و کانی‌های ثانویه نیز به کار گرفته شد. قابلیت تشکیل زهاب اسیدی معدن با محتوای فلزی خیلی زیاد در انباشته شماره 7 وجود دارد. بر مبنای مقایسه مقادیر NAG pH با NAPP، همه نمونه-های باطله قابلیت تولید اسید (PAF) را دارند. کمترین و بیشترین میزان NAPP در نمونه‌های HB1 و HC1S به ترتیب با مقادیر 08/200 و 1/654 kg H2SO4/ ton تعیین شد. بر اساس مقادیر NAG pH و pH گل اشباع، همه نمونه‌های باطله در محدوده تولید کننده اسید تا فوق‌العاده تولید کننده اسید قرار گرفتند. به علت شدت اکسایش پیریت، میزان گوگرد فاز سولفاتی در محدوده 2/1 تا 2/7 درصد وزنی برآورد شد. بر اساس تحلیل سلسله مراتبی خوشه‌ای و تحلیل مولفه‌های اصلی، پارامتر pH مهمترین نقش در انحلال مواد باطله را دارد. همچنین، عناصر Fe، Pb و As همبستگی مثبت و قوی نشان دادند که بیانگر منشاء یکسان آنها در فاز محلول در آب است. نتایج تحقیق حاضر در پیش‌بینی تولید زهاب اسیدی معدن و مدیریت باطله‌های معدنی کاربرد دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of acid mine drainage forming potential of a low-grade copper waste dump of Miduk mine according to chemical static methods, mineralogical studies and multivariate statistical analyses

نویسندگان [English]

  • Majid Shahhosseini 1
  • Faramarz Doulati Ardejani 2
  • Mehdi Amini 2
  • Luna Ebrahimi 3
  • Abbas Mohebi 4

1 School of Mining, College of Engineering, University of Tehran

2 school of mining, college of engineering, university of tehran

3 Hydrometallurgy Research and Development Centre, Share Babak Copper Complex, Miduk Copper Mine, Kerman, Iran

4 Leaching Division, Share Babak Copper Complex, Miduk Copper Mine, Kerman, Iran

چکیده [English]

The oxidation of sulphide minerals especially pyrite is the main source of acid production in mine waste rocks. Other sulphide minerals including chalcopyrite, covellite, and galena may be also responsible for acid production. Huge waste rock dumps with high sulphide content may generate acidic drainages as a result of oxidation and hydrolysis processes. Accordingly, acid production and neutralization potential of waste rocks were evaluated based on common Acid-Base Accounting (ABA) and Net Acid Generation (NAG) methods at dump No.7 from Miduk Mine. The results of chemical methods were compared with the mineralogical studies. Mineralogical analyses including X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and electron probe micro analysis (EPMA) were employed to comprehensively study primary sulphides and secondary minerals. There was a strong possibility to generate acid mine drainage (AMD) with very high metal content in dump No. 7. According to the results of NAPP and NAG pH, all samples were classified as potential acid forming (PAF). The lowest and the highest NAPP were determined in samples HB1 and HC1S with values 200.08 and 654.14 kgH2SO4/t. Regarding paste pH and NAG pH classification, all samples were categorised as extremely acid forming (EAF) and acid forming (AF) groups. Due to high pyrite oxidation, the portion of sulphate sulphur was ranged between 1.28 and 7.28 wt. According to both hierarchical cluster analysis (HCA) and principal component analysis (PCA), pH has an important role in the dissolution of waste materials. In addition, there was a strong positive correlation between Fe, Pb and As indicating the fact that they may have the same secondary mineral source in the soluble phase of the wastes. The results of the present study could be applied in the prediction of AMD generation and mine waste management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • static tests
  • Acid mine drainage (AMD)
  • SEM
  • EPMA
  • Multivariate statistical analysis

منابع
1 . دولتی اردهجانی، فرامرز؛ شفائی سید ضیاالدین؛ میر
حبیبی علی؛ بدیعی خشایار؛ 1384 ؛ “بیوتکنولوژی،
ژئوشیمی زیستمحیطی و مدیریت پسابها”،
پژوهشکده صنایع رنگ، تهران، جلد اول.
2. Nordstrom D. K.; 2011; “Mine waters: acidic to circumneutral”, Elements, 7, 393-398.
3. Manchisi J. ; Hansford G. S.; Gaylard P.; Simukanga S.; Nyirenda R. L.; Sichalwe A.; 2012; “Potential for bioleaching copper sulphide rougher concentrates of Nchanga Mine, Chingola, Zambia”, The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 112, 1051-1058.
4. Dold B.; 2017; “Acid rock drainage prediction: A critical review”, Journal of Geochemical Exploration 172, 120–132.
5. Jamieson H. E.; Walker S. R.; Parsons M. B.; 2015; “Mineralogical characterization of mine waste”, Applied Geochemistry, 57, 85-105.
6. Chopard A., Benzaazoua M., Bouzahzah H., Plante B., Marion P.; 2017; “A contribution to improve the calculation of the acid generating potential of mining wastes”, Chemosphere, 175, 97-107.
7. Tremblay G. A.; Hogan C. M.; 2001; “Mine environment neutral drainage (MEND) manual 5.4.2d: prevention and control”, Natural Resources Canada, Ottawa.
8. Bouzahzah H.; Benzaazoua M.; Bussiere B.; Plante B.; “Prediction of acid mine drainage: Importance of mineralogy and the test protocols for static and kinetic tests”, Mine Water and the Environment 33, 54-65.
9. Shahhoseiny, M.; Doulati Ardejani, F.; Shafaei, S.Z.; Noaparast, M.; Hamidi, D.; 2013; “Geochemical and Mineralogical Characterization of a Pyritic Waste Pile at the Anjir Tangeh Coal Washing Plant, Zirab, Northern Iran”,. Mine Water and the Environment, 32, 84–96.
10. Sobek, A.A.; Schuller, W.A.; Freeman, J.R.; Smith, R.M.; 1978; “Field and Laboratory Methods Applicable to Overburdens and Minesoils”, Environmental Protection Technology Series EPA-6002-78-054.
11. Stewart, W.S.; Miller, S.D.; Smart, R.; 2006; “Advances in acid rock drainage (ARD)characterisation of mine wastes”, In: Proceedings of the 7th International Conference on Acid Rock Drainage, pp. 2098-2119.
12. Plante, B.; Bussiere, 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.
13. Abrosimova N.; Gaskova O.; Loshkareva A.; Edelev A,; Bortnikova S.; 2015; “Assessment of the acid mine drainage potential of waste rocks at the Ak-Sug porphyry Cu-Mo deposit”, Journal of Geochemical Exploration 157, 1-14.
14. Çelebi, E. E.; Oncel, M. S.; 2016; “Determination of acid forming potential of massive sulfide minerals and the tailings situated in lead/zinc mining district of Balya (NW Turkey)”, Journal of African Earth Sciences, 124, 487-496.
15. Vithana, C. L.; Sullivan, L. A.; Bush, R. T.; Burton, E. D.; 2014; “Jarosite quantification in soils: An enhanced sequential extraction procedure”, Applied Geochemistry, 51, 130–138.
16. INAP; 2009; The International Network for Acid Prevention. Global Acid Rock Drainage Guide (GARD Guide). <http://www.gardguide.com/>.
17. Price, W. A.; 2009; “Prediction Manual for Drainage Chemistry from Sulphidic Geologic Materials: Mine Environment Neutral
» مهندسی معدن « ارزیابی پتانسیل تولید زهاب اسیدی بر اساس روشهای استاتیک در یکی از انباشتههای… نشریه علمی پژوهشی
81