ژئوشیمی، کانی‌شناسی و گونه‌سازی فلزات سنگین در باطله‌های زغال‌سنگ کارخانه زغال شویی شرکت البرز شرقی (استان سمنان)

نویسندگان

1 کارشناس‌ارشد زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 استادیار گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

در این پژوهش غلظت فلزات سنگین، گونه‌سازی ژئوشیمیایی و میزان تحرک­پذیری آن‌ها به همراه کانی‌شناسی غیرآلی باطله‌های کارخانه زغال‌سنگ البرز شرقی مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده این باطله‌ها نسبت به زغال‌سنگ‌های جهانی از سرب و آرسنیک دارای غنی‌شدگی نرمال، از مس، نیکل و کروم دارای غنی‌شدگی اندک و از کادمیم و روی دچار تهی­شدگی شده‌اند. از نظر کانی‌شناسی و بر اساس مطالعات اشعه­ایکس، کانی‌های کوارتز، ایلیت، کائولینیت، سیدریت، کلسیت، ژیپس و پیریت در نمونه‌های باطله مشاهده گردید. نتایج آنالیز گونه‌سازی با استفاده از روش استخراج ترتیبی 6 مرحله‌ای نشان داد که سرب، نیکل، مس و آرسنیک عمدتاً با فاز ششم (فاصل متصل به سولفیدها)، کروم با فاز پنجم (فاز متصل به سیلیکات‌ها) و کادمیم و روی با فاز اول (فاز انحلال‌پذیر) همراه هستند. محاسبه ضریب تحرک­پذیری نیز مؤید این مسئله است که کادمیم و روی با 32/53 و 12/44 درصد بیشترین میزان تحرک­پذیری را بین فلزات مورد مطالعه دارا هستند. این روند به‌ویژه برای نمونه‌های باطله قدیمی‌تر (30 ساله) مشخص‌تر است. تحرک­پذیری بالای روی و کادمیم نشان می‌دهد که این فلزات به‌ویژه دارای پتانسیل بالایی برای ورود و آلوده کردن محیط‌های پیرامونی (آب و خاک) هستند و این مسئله می‌باید در ارزیابی‌ها و مدیریت پسماندها و باطله‌های زغال‌سنگ در منطقه مورد مطالعه مدنظر قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Geochemistry, mineralogy and speciation of heavy metals in wastes of coal washing plant of Alborz-e- Shargi Company (Semnan province)

نویسندگان [English]

  • M. Rahmati 1
  • A. Qishlaqi 2
1 M. Sc. of Geology, Earth Sciences Faculty, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Assist. Prof., Dept., of Geology, Earth Sciences Faculty, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده [English]

This study aims to investigate the content, geochemical speciation and mobility of heavy metals as well as mineralogical characteristics of wastes in a coal washing plant (Alborz-e-Sharghi Company). The obtained results revealed that coal wastes as compared to world coal mean are normal to enriched in terms of Pb, Cu, Ni, Cr and As while are depleted with respect to Cd and Zn. XRD analysis indicated that quartz, kaolinite, illite, calcite, calcite, siderite, gypsum and pyrite are present in the studied samples. The results obtained from speciation analysis showed that Pb, As, Cu, Ni and Cr were mainly associated with phases 6 and 5 (sulfide and silicate bound fractions) while Zn and Cd were mostly retrieved from phase 1 (water soluble fraction). The mobility factors also confirms that Zn and Cd with 53.32 and 44.12 % are the most mobilizable elements. This is particularly prominent for 30 years aged coal wastes. This study generally concludes that most mobilized metals such as Zn and Cd have the high potential to find their ways into the surrounding environments and this should be considered in future assessments and management of coal waste produced in the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coal washing wastes
  • heavy metals
  • speciation
  • mineralogy
  • Alborz–e-Sharghi

مراجع

امامعلی‌پور، ع.، نظری، ح.، اسمعیل­زاده، م (1399) مروری بر توزیع ژئوشیمیایی عناصر کمیاب و نادر خاکی در زغال‌سنگ‌ها، با نگرشی بر زغال‌سنگ‌های ایران. نشریه یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی، دوره 14، شماره 28، ص 69-62 .
دولتی اردجانی، ف.، زارع، م.، مرادزاده، ع (1389) استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و روش ژئوفیزیکی VLF در مدل‌سازی دوبعدی اکسایش پیریت و تولید زهاب اسیدی در باطله‌های زغال­شویی. نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر، دوره 40، شماره 2، ص 42-33.
محمدی، ن (1396) بررسی پتانسیل تولید زهاب اسیدی توسط باطله‌های کارخانه زغال­شویی مهمان‌دوست، شمال شرق دامغان، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، 198 ص.
گزارش شرکت معادن زغال‌سنگ البرز شرقی (1396) بررسی زیست‌محیطی تجهیز و نوسازی کارخانه زغال‌شویی مهمان‌دوست. مهندسین مشاور ارزیاب محیط نوین. 190 ص.
Dai, S., Liu, J., Ward, C. R., Hower, J. C., French, D., Jia, S., Hood, M. M., Garrison, T. M (2016) Mineralogical and geochemical compositions of Late Permian coals and host rocks from the Guxu Coalfield, Sichuan Province, China, with emphasis on enrichment of rare metals. International Journal of Coal Geology, 166: 71-95.
Dai, S., Ren, D., Chou, C., Finkelman, B., Seredin, V. V., Zhou, Y (2012) Geochemistry of trace elements in Chinese coals: a review of abundances, genetic types, impacts on human health, and industrial utilization. International Journal of Coal Geology, 94: 3-21.
Dang, Z., Liu, C., and Haigh, M. J (2002) Mobility of heavy metals associated with the natural weathering of coal mine spoils. Environmental Pollution, 118: 419–426.
Eby, G. N (2016) Principles of environmental geochemistry, Waveland Press, Illinois, 514 p.
Finkelman, B., Palmer, C. A., Wang, P (2018) Quantification of modes of occurrence of 42 elements in coal. International Journal of Coal Geology, 185: 138-160.
Finkelman, R. B (1981) Modes of occurrence of trace elements in coal. U.S. Geological Survey Open-File Report, pp. 81-99.
Finkelman, R. B., Gross, P. M (1999) The types of data needed for assessing the environmental and human health impacts of coal. International Journal of Coal Geology, 40: 91-101.
Fu, B., Hower, J. C., Zhang, W., Luo, G., Hu, H., Yao, H (2022) A Review of Rare Earth Elements and Yttrium in Coal Ash: Content, Modes of Occurrences, Combustion Behavior, and Extraction Methods. Progress in Energy and Combustion Science, 88: 100954.
Islam, N., Rabha, S., Subramanyam, K. S. V., Saikia, B. K (2021) Geochemistry and mineralogy of coal mine overburden (waste): a study towards their environmental implications Chemosphere, 274: 129736.
Ketris, M. P., Yudovich, Y. E (2009) Estimations of clarkes for carbonaceous biolithes: world average for trace element contents in black shales and coals. International Journal of Coal Geology, 78: 135–148.
Mketo, N., Nomngongo, P. N (2020) An improved microwave assisted sequential extraction method followed by spectrometric analysis for metal distribution determination in South African coal samples. Scientific Report, 10: 1–11
Moore, F., Esmaeili, A (2012) Mineralogy and geochemistry of the coals from the Karmozd and Kiasar coal mines, Mazandaran province, Iran. International Journal of Coal Geology, 96: 9–21.
Narwal, R. P., Singh, B. R (1998) Effect of organic materials on partitioning, extractability and plant uptake of metals in an alum shale soil. Water, Air, and Soil Pollution, 103: 405-421.
Song, X., Hongtao M., Benjamin M., Kaijie, L (2021) Petrography, Mineralogy, and Geochemistry of Thermally Altered Coal in the Tashan Coal Mine, Datong Coalfield, China. Minerals, 119: 1024-1033.
Spears, D. A (2013) The determination of trace element distributions in coals using sequential chemical leaching-A new approach to an old method” Fuel, 114: 31–37.
Swaine, D. J (1995) The contents and some related aspects of trace elements in coals. In Environmental aspects of trace elements in coal. Springer, Dordrecht, 523 p.
Tessier, A., Campbell, P., Bisson, M (1979) Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Analytical Chemistry, 51: 844–851.
Zheng, L., Liu, G., Qi, C., Zhang, Y., Wong, M (2008) The use of sequential extraction to determine the distribution and modes of occurrence of mercury in Permian Huaibei coal, Anhui Province, China. International Journal of Coal Geology, 73: 139–155.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 31 فروردین 1401
  • تاریخ بازنگری: 03 تیر 1401
  • تاریخ پذیرش: 11 تیر 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار