پیش بینی اکسایش پیریت در انباشتگاه باطله های زغال سنگ البرز مرکزی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی

2 هیئت علمی دانشگاه صنعتی همدان

3 گروه مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی همدان

4 دانشگاه تهران

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

چکیده

طول 22 سال گذشته، بیش از 21 مگا تن باطله زغال در کارخانه زغالشویی انجیر تنگه واقع در شمال ایران، تولید شده است. باطله‌های زغال، بدون درنظرگرفتن هرگونه ملاحظات محیط زیستی در طبیعت بکر محیط رها شده است. از طرفی، بررسی‌های پیشین، حاکی از تولید زهاب اسیدی معدن در این باطله‌ها است. از اینرو، بررسی ریسک احتمالانی ناشی از تولید زهاب اسیدی معدن، امری ضروری است. برای این منظور در این مقاله، از روش پیش‌بینی احتمالاتی برای تخمین فرآیند اکسایش پیریت در محل انباشت باطله‌های زغال البرز مرکزی، استفاده شده است. برای این منظور، ابتدا پارامترهای عمق، فرکشن اکسیژن و غلظت کربنات به عنوان ورودی و میزان pH و پیریت باقیمانده به عنوان پارامترهای خروجی انتخاب شدند. سپس، توابع توزیع احتمالاتی بر روی پارامترهای ورودی برازش شدند. در ادامه پس از پیدا کردن بهترین روابط آماری خطی بین هر یک از پارامترهای هدف و پارامترهای ورودی و جایگذاری توابع توزیع احتمالاتی، به کمک شبیه‌سازی مونت‌کارلو میزان پیریت باقیمانده و pH تخمین زده شدند. نتایج حاکی از آن است که به احتمال 5% میزان pH و پیریت باقیمانده در محل انباشت باطله‌ها به ترتیب کم‌تر از 6/4 و 894/0 بوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Probabilistic prediction of pyrite oxidation process within Anjir Tangeh coal wastes pile

نویسندگان [English]

  • Behshad Jodeiri Shokri 1
  • Masoud Zare Naghadehi 2
  • Foroud Hadadi 3
  • Faramarz Doulati Ardejani 4
  • Majid Shahhosseini 5
1 Faculty Member, Department of Mining Engineering
2 Department of Mining Eng., Hamedan University of Technology
3 Department of Mining Eng., Hamedan University of Technology (HUT)
4 School of Mining Eng., University of Tehran
5 School of Mining, College of Engineering, University of Tehran
چکیده [English]

More than 21 Mt of coal wastes is being produced by Anjir Tangeh coal washing plant during 22 years. Wastes have been deposited in the area without considering of environmental regulations in such an unspoiled area. Moreover, the pervious researches revealed that the pile has a potential of acid mine drainage generation. Therefore, it is essential to present a model for investigating risk of acid mine drainage generation in this pile. This paper presents a probabilistic method to prediction of acid mine drainage is being generated within Anjir Tangeh coal wastes pile. After building a database, pyrite remaining fraction and pH were considered as output data while depth of the wastes, bicarbonate concentration and oxygen fraction were input parameters. Then, the best probability distribution functions were presented on each of input parameters applying Monte Carlo simulation. Also, the best linear statistical relationships between input data and output data were presented. Afterward, the best probability distribution functions of input parameters were inserted to the relationships to find the probability distribution functions of output data. Eventually, the results revealed that the remaining pyrite fraction and pH values were lower than 0.894 and 4.6 at a 5% probability level, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acid mine drainage
  • Monte Carlo Simulation
  • Statistical analyses
  • Coal Wastes
منابع
1. Gary NF. Environmental Impact and Remediation of Acid Mine Drainage: a Management Problem. Environmental Geology 1997; (30), p: 62-71.
2. Kleinmann RLP, Crerar DA, Pacelli RR. Biogeochemistry of Acid Mine Drainage and a Method to Control Acid Formation. Mining Engineering, March 1981, 33(3): 300-305
3. Doulati Ardejani F, et al. Investigation of Pyrite Oxidation and Acid Mine Drainage Characterization Associated with Razi Active Coal Mine and Coal Washing Waste Dumps in the Azad Shahr-Ramian Region, Northeast Iran, Environ Earth Sci. 2010, 61(8): 1547-1560
4. Evangelou VP, Zhang YL. A Review, Pyrite Oxidation Mechanisms and Acid Mine Drainage Prevention. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 1995; 25(2): 141-199.
5. Dold B. Basic Concepts in Environmental Geochemistry of Sulfidic Mine-Waste Management. Institute of Applied Economic Geology (GEA), University of Concepcion Chile 2010 March, 173-198
6. Nordstrom DK. Aqueous Pyrite Oxidation and the Consequent Formation of Secondary Iron Minerals. In: Acid Sulfate Weathering. Soil Science Society of America Special Publication 1979; (10): 37-56.
7. Blowes DW, Ptacek CJ. Acid - Neutralization Mechanisms in Inactive mine Tailings 1994. In: Jambor JL, Blowes DW (Editors), Short Course Handbook on Environmental Geochemistry of Sulfide Mine-Waste. Mineralogical Association of Canada, Nepean, 27:1-291.
8. Fala O, et al. Numerical Modelling of Unsaturated Flow in Uniform and Heterogeneous Waste Rock Piles. 6th International Conference on Acid Rock Drainage (ICARD), 2003: 895-902
.3 جدیری شکری ب؛ دولتی ارده جانی ف؛ کریم پولی ص؛
پیش بینی میزان پیریت باقیمانده در دمپ باطله های
فرآوری زغال با استفاده از روش آماری رگرسیون چند
متغیره، فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره
- .37 62:)3(11
10. Khandelwal M, Singh TN. Prediction of Mine
Water Quality by Physical Parameters. Journal of Scientific and Industrial Research, 2005: 564-570.
11. Molson JW, et al. Numerical Simulations of Pyrite Oxidation and Acid Mine Drainage in Nnsaturated Waste Rock Piles. Journal of
Contaminant Hydrology, 2005, 78: 343 – 371
12. Doulati Ardejani F, et al. A Combined Mathematical Geophysical Model for Prediction of Ppyrite Oxidation and Pollutant Leaching Associated with a Coal Washing
Waste Dump. Int J Environ. Sci Tech, 2008, 5 (4): 517-526.
13. Sadeghiamirshahidi M, Eslam Kish T, Doulati Ardejani F. Application of Image Processing for Modelling Pyrite Oxidation in a Coal Washing Waste Pile. Environ Model Assess, 2013, 18: 365–376
14. Jodeiri Shokri B, et al. Prediction of Pyrite Oxidation in a Coal Washing Waste Pile
Applying Artificial Neural Networks (ANNs) and Adaptive Neuro-fuzzy Inference Systems (ANFIS) Mine Water Environ 2014, 33: 146–156
15. Doulati Ardejanii F, et al. A Numerical multi - component reactive model for pyrite oxidation and pollutant transportation in a pyritic, carbonate-rich coal waste pile in northern Iran. Mine Water Environ 2014, 33: 121–132
16. Jannesar Malakooti et al. Pyrite oxidation in the Sarcheshmeh copper mine tailing dam, Kerman, Iran. IMWA 2011, pp: 59-63
17. Parbhakar – Fox A, Lottermoser ABG. A Critical Review of Acid Rock Drainage Prediction Methods and Practices. Minerals Engineering 2015, 82: 107–124
18. Shafaei et al., Detecting the source of contaminant zones down-gradient of the Alborz Sharghi coal washing plant using Geo-electrical Methods, Northeastern Iran. Mine Water and the Environment 2015, 34 (4): 1-8
19. Aryafar A, et al. Application of non-linear regression and soft computing techniques for modeling process of pollutant adsorption from industrial wastewaters. Journal of Mining and Environment 2019, 10 (2): 327-337
20. Betrie GD, et al. Predicting copper concentrations in acid mine drainage: a comparative analysis of five machine learning techniques. Environmental Monitoring and Assessments 2013, 185: 4171-4182