بررسی اثرهای زیست محیطی زهاب اسیدی معدن در باطله‌های کارخانه زغالشویی زیرآب، استان مازندران

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد

2 انشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

این کار پژوهشی به بررسی اثرهای زیست محیطی زهاب اسیدی معدن در باطله­های کارخانه زغالشویی زیرآب در استان مازندران می­پردازد. این کارخانه به عنوان یکی از بزرگترین و قدیمی­ترین مناطق تولید کننده کنسانتره زغال در حوزه زغالی البرز مرکزی مطرح است که سالانه مقادیر زیادی باطله تولید می­کند. نمونه برداری از زغالسنگ، باطله­های زغالی، آب­های زهکش شده از باطله­ها، پساب کارخانه، کانی­های ثانویه سطحی و آب رودخانه در تابستان 84 انجام شد. بر اساس نتایج بررسی­های ژئوشیمی و کانی شناسی، کاهش شدید اکسیدهای Fe2O3 و SO3 و فلزات سنگین در انبارهای باطله در مقایسه با زغالسنگ خوراک کارخانه بیانگر فرایندهای اکسایش پیریت و تشکیل محیط­های اسیدی است. واکنش اسید با کانی­های کلسیت و دولومیت منجر به کاهش شدید اکسیدهایCaO, MgO  و MnO در باطله­ها و افزاش pH زهاب­ها شده است. بر اساس نتایج هیدروژئوشیمی، آب­های زهکشی و تراوش شده از انبارهای باطله از نوع SO4–(Na-Ca-Mg) است. در فصول خشک در اثر تبخیر هیدروسولفات­های محلول، کانی­های ثانویه بلودیت به طور گسترده­ای در سطح انبارهای باطله تشکیل شده است. ورود این زهاب­ها به رودخانه سبب ته­نشینی گئوتیت، هیدروکسیدهای آمورف آهن و کلسیت می­شود. بر پایه مدل­سازی هیدروژئوشیمیایی معلوم شد که گئوتیت و هیدروکسیدهای آهن همراه با کانی­های کربناته (کلسیت، دولومیت و آراگونیت) در حال تشکیل است. بنا بر نمودارهای گیبس، لیتولوژی پدیده غالب و مهمترین عامل افزایش غلظت یونی در آب­های تراوش شده از باطله­ها و آب رودخانه است. میزان SO4, PO4, Sr, Ca, Sb وBi   در آب­های تراوش شده از باطله­ها و پساب کارخانه زغالشویی بیشتر از حد استاندارد بوده که می­تواند منجر به آلودگی آب­های سطحی و زیرزمینی منطقه شود. با توجه به تخلیه باطله­ها در حریم رودخانه برای جلوگیری از آلودگی، انتقال باطله­ها به مکانی با سیستم زهکشی و تصفیه مناسب ضروری به نظر می­رسد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of environmental impacts of acid mine drainage (AMD) on coal tailing in Zirab coal cleaning factory, Mazandran Province.

چکیده [English]

This study mostly investigated the environmental impact of acid mine drainage (AMD) on the tailing of coal cleaning factory in Mazandaran province. This factory is one of the largest and the oldest in the coal concentration in Central Alborze Coal Basin. So, annually huge amounts of coal tailing will be left. The sampling of coal, coal tailing, drainage water from coal tailing, factory's waste water, secondary surface minerals and river water have been carried out in summer in 2005. On the basis of geochemistry and mineralogy  results indicate that the amount of Fe2O3, SO3 and heavy metal have decreased strongly in coal tailing of Zirab coal cleaning factory compare to homogenate coals. This is an indication of oxidation of pyrite and acidic environment formation. This acid reacts with calcite and dolomite and increase the value of pH. The process also decreases the amount of CaO, MgO and MnO in coal tailing. Hydrogeochemical studies demonstrate that drainage and seepaged water from tail dumps are of (Na-Ca-Mg)-SO4 type. In arid seasons, due to evaporation of hydro-sulfates solution, blodite and secondary minerals are formed on the tailing dump surfaces. This drainage water from tailing and Zirab coal cleaning factory into adjacent river has caused the precipitation of hematite, calcite, amorphous iron oxide.  Hydrogeochemical modeling proved that hematite goethite and iron hydroxides along with carbonate minerals (cacite, dolomite and aragonite) are forming. According to Gibbs diagram, indicates that lithology is the most important factor in increasing the ionic concentration in drained and seepage water from tailing and river water. The rate of SO4, PO4, Ca, Sr, Sb, and Bi in seepage water from tailing and coal cleaning factory are more than the standard value, which can cause the surfaces and groundwater pollution in this region. By keeping the coal waste material in vicinity of the river, so for prevention of pollution, it is necessary to collect and transform the tailing to a place with a sufficient drainage and treatment systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acid mine drainage
  • Coal tailing
  • Coal cleaning factory
  • Mazandran Province

مراجع

[1] Kambole M.S., "Managing the water quality of the Kafue River", Phys, Chem. Earth 28 (2003) 1105-1109.

[2] Lupankwa K., Love D., Mapani B.S., Mseka S., "Impact of a base metal slimes dam on water systems, Madziwa Mine, Zimbabwe", Phys, Chem. Earth 29(2004) 1145-1151.

[3] Gary N.F., "Environmental impact and remediation of acid mine drainage: A management problem", Environ. Geol. 30(1997) 62-71.

[4] Kelly M., "Mining and the freshwater Environment", Elsivier pub (1991) 33-99.

[5] James G., "Environmental Technology", Handbook, Applied Engg, Tech Series, (2000) 71- 104.

[6] Thomas L., "Coal geology", John Wiley 8 Sons Ltd (2002) 285-311.

[7] Bigham J.M., Schwertmann U., Traina S.J., Winland R.L., Wolf M., "Schwertmannite and the chemical modeling of iron in acid sulfate waters", Geochemical et Cosmochimica Acta, 60 (1996) 2111-2121.

[8] Chon H.T., Hwang J. H., "Geochemical characteristics of the acid mine drainage in the water system the vicinity of the Dogye coal mine of Korea", Environmental Geology and Health, 22(2000) 155-172.

[9] Banks S.B., Banks D., "Abandoned mines drainage: Impact assessment and mitigation of discharges from coal mines in the UK", Engineering Geology. 60 (2001). 31-37.

[10] Kim J.J., Kim S.J., Tazaki K., "Mineralogical characterization of microbial ferrihydrite and schwertmannite, and mon- biogenic AL- sulfate precipitates from acid mine drainge in the Donghae mine area, Korea", Environmental Geology, 42(2002.) 19-31.

[11] Gragar T., Dedecek J., Kruiver P. P., Dekkers M. J., Bezdicka P., SchneeWiss O., "Iron oxid mineralogy in late Miocene red beds from La Gloria", Spain: rock-magnetic Volta metric and Vis spectroscopy analyses, Catena. 53(2003) 115-132.

[12] Ravengai D., Love D., Love I., Gratwicke B., Mandingaisa O., Owen R.J.S., "Impact of iron Duke pyrite mine on water chemistry aquatic Life- Mazowe Vally, Zimbabwe", (2005) 219-228.

[13] Dold B., "Basic concepts in environmental geochemistry of sulfide mine- wast", UNESCOY Society of Economic Geology (SEG) (2000)

[14] رضایی ب.، "تکنولوژی زغالشویی"، مرکز نشر دانشگاه صنعتی امیر کبیر(1381).

[15] رضایی ب.، مهردادی ن.، "مطالعه و بررسی کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از پساب کارخانه زغالشویی زیرآب"، مجله محیط شناسی شماره 25 (1379) ص 23-28.

[16] شرکت زغالسنگ البرز مرکزی.، "گزارش مربوط به عملیات اکتشاف زمین‌شناسی در محدوده زیرآب- کارمزد" وزارت معادن فلزات، شرکت ملی فولاد ایران (1970-1969) ص 193.

[17] Bullock J.H., Cathcart J.D., Betterton W.J., "Analytical methods utilized by the united states Geological Survey for the analysis of coal and coal combustion by- products". Open- File Report 02-389(2002) 14.

[18] Damage Aktiongeselischaft, "The coal deposits of Zirab- Karmozd Iran. Part 1", Geology and coal Reserves.(1962) 181.

[19] Chadha D.K., "Proposed new diagram for geochemical classification of natural waters and interpretation of chemical data", Hydrogeology Journal, 7(1999) 431-439.

[20] Gibbs R.J., "Mechanisms controlling world water chemistry", science 17(1970)1088-1090.

[21] Parkhurst D.L., Thorstenson D.C., Plummer L.N., "PHREEQE a computer program for geochemical calculations", U. S. Geological Survey(1980).

[22] قلی پور م.، مظاهری الف.، رقیمی م.، شمعانیان غ.م.، "بررسی نحوه پراکندگی اکسیدهای اصلی و عناصر جزئی و نادر در زغالسنگ های کارمزد-استان مازندران"، مجموعه مقالات چهاردهمین همایش بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، جلد 1 (1385) ص 262-253.

[23] رضوی ارمغانی م.، معین السادات ح.، "زمین شنای ایران: زغالسنگ"، سازمان زمین شناسی ایران،(1372)280 ص.

[24] Zilberchmidt M., shpirt M., Kominitsas K., paspaliaris I., "Feasility of thermal treatment of high sulfur coal wastes", Minerals Engineering, 17(2004)175-182.

[25] Nordstorm D. K., Alpers CN., "Negative pH, effloreseent mineralogy and consguences for environmenain Superfund site", California. Proc Natl Acad Sci USA 96(1999) 3455-3462.

[26] Musiva K., Love D., Owen R., "Impact of a gold mine on water system- Athens mine, Mvuma, Zimbabwe", In: Proc. 1st Santren Conference and Exhibition. Gaborone, Botswana, (2004).

[27] Plumlee G.S., Smith K.S., Montour M.R., Ficklin W.H., Mosier E.L., "Geologic controlse on the composition of nutural waters and mine waters draning diverse mineral-deposit types", In: Filipeek, L.H., Plumlee (Eds) the Environmental Geochemistry of Minral Deposits. Reviews in Economic Geoldgy, 6(3) (1995)373-407.

[28] Bortnikova S.B., Smolyakov B.S., Sidenko N.V., Kolonin G.R., Bessonova E.P., Androsova N.V., "Geochemical consequences of acid mine drainage into a natural reservoir: Inorganic precipitation and effects on plankton activity". J. Geochem. Explor. 74(2001) 127-139.

[29] Bigham J. M., Fitzptrick R. W., Schalze D. C., "Iron oxides", Soil Science Soc & Am(2002) 323-365.

[30] Michaud L.H., "Recent technology relate to the treatment of acid drainage", Earth Miner Sci. 63(1995) 53-55.

[31] Foos A., "Geochemical modeling of coal mine drainage, summit county", Ohio Environmental Geology, 31(1998) 205-210.

[32] Swayze G.A. "Using imaging spectroscopy to map acidic mine waste", Environmental Science and Technology, 34(2000) 47-54.

[33] Parks G.A., "Surface energy and adsorption at mineral-water interfaces: an introduction", in: Hochella, M.F. and White, A.F. (Eds.) Mineral-Water Interface Geochemistry, Reviews in Mineralogy, 23(1990) 133-175.

[33] Smith G.V., Liu J.H., "Mossbaur Speciesian Coal", Fuel.66 (1998) 57-562.

[34] Rose S., Ghazi A.M., "Experimental study of the stability of metals associated with iron oxyhdroxides precipitated in acid mine drainage", Environ. Geol. 36(1998) 364-370.

[35] Zanker H., Moll H., Richter W., Brendler V., Hennig C., Reich T., Kluge A., Hutting G., "The colloid chemistry of acid rock drainage solution from an abandoned Zn-Pb-Ag mine", Appl. Geochem. 17(2001)633-648.

[36] Lee C.H., Lee H.K., Lee J.S. Zoo l., "Hydrogeochemistry of mine, surface and ground waters from the sanggok mine creek in the upper Chungju Lake, Republic of Korea", Environmental Geology. 40(2001) 482-495.







[37] ناصری ح.ل.، "بررسی هیدروشیمیایی آبخوان حوزه قره

سو در دشت گرگان"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهد چمران اهواز، دانشکده علوم (1380) ص 119.

[38] سازمان حفاظت محیط زیست.، "ضوابط و استانداردهای زیست محیطی"، انتشارات دایره سبز (1382) ص

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 15 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش: 11 تیر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار