ارزیابی پتانسیل تولید زهاب اسیدی توسط باطله­ های معدن طزره، شمال شرق ایران

ربیعی, ابراهیم; فرقانی تهرانی, گیتی; زارعی دودجی, سمیه

doi:10.22084/nfag.2024.29747.1627

ارزیابی پتانسیل تولید زهاب اسیدی توسط باطله های معدن طزره، شمال شرق ایران

نویسندگان

ابراهیم ربیعی ¹

گیتی فرقانی تهرانی ²

سمیه زارعی دودجی ³

¹ دانشجوی کارشناسی‌ارشد زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

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

³ دانشیار گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

10.22084/nfag.2024.29747.1627

چکیده

معدن زغالسنگ طزره در زون ساختاری البرز شرقی، شمال شرق ایران، واقع شده است. هدف از این تحقیق، بررسی ویژگیهای کانیشناسی و ژئوشیمیایی باطلههای حاصل از استخراج معدن زغالسنگ طزره و ارزیابی قابلیت تشکیل زهاب اسیدی در اثر اکسیداسیون باطلههای معدنی است. به این منظور 8 نمونه معرف برداشت شد و نمونهها توسط مطالعات میکروسکپی، ژئوشیمیایی و آزمونهای استاتیک پیشبینی پتانسیل تولید اسید، مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات کانی‌شناسی نشان‌دهنده حضور پیریت، کالکوپیریت، آرسنوپیریت، کالکوزیت، مارکاسیت، آلبیت، کائولینیت و کوارتز در نمونه‌ها است. کانی پیریت به صورت ذرات بلوری گوشهدار، کروی، تجمعات فرامبوئیدی یا پرکننده درز و شکافها حضور دارد. نمونهها نسبت به عناصر منگنز و آهن بدون غنیشدگی، نسبت به عناصر نیکل، کروم، مس و سرب دارای غنیشدگی قابل توجه و نسبت به عناصر آرسنیک و روی دارای غنیشدگی خیلی زیاد میباشند. بیشترین غلظت عناصر در نمونه شماره 6 مشاهده میشود. بر اساس نتایج آزمایشهای استاتیک پیشبینی تولید زهاب اسیدی معدن، pH گل اشباع نمونهها بیشتر از 4 و هدایت الکتریکی گل اشباع 6 نمونه بیشتر از 2000 μS/cm میباشد. نمونه شماره 6 و نمونه شماره 2 دارای پتانسیل تولید اسید بیشتری در مقایسه با سایر نمونهها هستند، و مشاهدات صحرایی شامل اندازه‌گیری pH و هدایت الکتریکی آبهای معدنی، مؤید این نتیجه‌گیری است. نتایج این پژوهش بیانگر ضرورت انجام اقدامات مدیریتی زیست‌محیطی باطله‌های حاصل از استخراج معدن زغال‌سنگ طزره است.

کلیدواژه‌ها

زهاب اسیدی معدن

آزمون استاتیک

باطله زغالسنگ

طزره

عناصر سمّی

عنوان مقاله English

Evaluation of the acid mine drainage potential from the spoils of the Tazare Coal Mine, NE Iran

نویسندگان English

E. Rabiee ¹

G. Forghani Tehrani ²

S. Zarei Doudeji ³

¹ M. Sc. student of Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

² Assist. Prof., Dept., of Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

³ Assoc. Prof., Dept., of Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

چکیده English

The Tazare Coal Mine is located in the Eastern Alborz structural zone, NE Iran. The present study aims to investigate the mineralogical and geochemical characteristics of spoils produced in Tazareh coal mine, and to evaluate the potential of the waste materials to produce acid mine drainage as a result of oxidation processes. For these purposes, 8 representative spoil samples were collected, and the mineralogy, geochemistry, and static geochemical tests were carried out. Mineralogical studies indicate the presence of pyrite, chalcopyrite, arsenopyrite, chalcocite, marcasite, albite, kaolinite and quartz in the studied samples. Pyrite presented as angular, spherical fragments and framboidal aggregates, or as filling the fissure. The studied samples were not enriched in Mn and Fe, whereas they were significantly enriched in Ni, Cr, Cu, Pb, highly enriched in as and Zn. The highest concentration of elements was recorded in sample no. 6. On the basis of the results of static tests of acid mine drainage prediction, the pH of saturated paste was higher than 4 and the electrical conductivity of saturated paste of 6 samples was higher than 2000 µs/cm. According to static test results, the studied samples, especially samples no. 3 and 6, were of acid producing potential. This conclusion was confirmed by field observations. The obtained results in this study show the necessity of tackling the environmental management measures in the Tazare Coal Mine district.

کلیدواژه‌ها English

Acid Mine Drainage

Static Tests

Spoil

Tazare

Toxic Elements

Abrosimova, N., Gaskova, O., Loshkareva, A., Edelev, A., Bornikova, 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.

Banerjee, D (2014) Acid drainage potential from coal mine wastes: environmental assessment through static and kinetic tests. International Journal of Environmental Science and Technology, 11: 1365–1378.

Canadian Mine Environment Neutral Drainage (MEND) (2001) MEND manual, 2, Sampling and analysis. MEND 5.4.2b: 111.

Çelebi, E. E., Riberio, J (2023) Prediction of acid production potential of self-combusted coal mining wastes from Douro Coalfield (Portugal) with integration of mineralogical and chemical data. International Journal of Coal Geology, 265: 104152.

Dold, B (2017) Acid rock drainage prediction: A critical review. Journal of Geochemical Exploration, 172: 120–132.

Dontala, S. P., Byragi Reddy, T., Vadde, R (2015) Environmental Aspects and Impacts its Mitigation Measures of Corporate Coal Mining. Procedia Earth and Planetary Science, 11: 2 – 7.

Eftekhari, N., Kargar, M., Rokhbakhsh Zamin, F., Rastakhiz, N., Manafi, Z (2020) Annales de Chimie - Science des Matériaux, 44: 43-52.

Erguler, Z. A., Erguler, G. K (2015) the effect of particle size on acid mine drainage generation: Kinetic column tests. Minerals Engineering, 76: 154-167.

Leiva, E., Cayazzo, M., Torres, M (2021) Real-Time Electrical Conductivity Monitoring and Correlation with Sulfate Release and Acid Mine Drainage Potential from a Gold/Silver Paste Tailing Storage. Minerals, 11: 1436.

Lopez, I. C., Ward, C. R (2008) Composition and mode of occurrence of mineral matter in some Colombian coals, International Journal of Coal Geology, 73: 3–18.

Lottermoser, B. G (2010) Mine Waste, Characterization, Treatment and invironmental and impact. Springer Berlin, Heidelberg, 404p.

Mahanta, A., Sarmah, D., Bhuyan, N., Saikia, M., Phukan, S., Subramanyam, K. S. V., Singh, A., Saikia, M. K., Saikia, B. K (2024) Geochemical and petrological studies of high sulfur coal and overburden from Makum coalfeld (Northeast India) towards understanding and mitigation of acid mine drainage International Journal of Coal Science & Technology, 11: 7.

Mason, B., Moore, C. B (1982) Principles of Geochemistry (4th ed.), John Wiley and Sons, New York, 344 p.

McCarthy, T. S (2011) the impact of acid mine drainage in South Africa. South African Journal of Science, 107: 1-7.

Moyo, A., Amaral Filho, J. R. D., Harrison, S.T.L., Broadhurts, J (2024) Acid mine drainage and metal (loid) risk potential of South African coal processing wastes. Minerals Engineering, 215: 108825.

Nugraha, C., Shimada, H., Sasaoka, T., Ichinose, M., Matsui, K (2009) Waste rock characteristics at tropical coal mine area: a case study of PT. Kaltim Prima Coal, Indonesia. International Journal of JCRM, 5: 77–82.

Nwamahoza Mdumela, M., Sengani, F (2021) Analysis of the potential of acid mine drainage generation from the neutralized coal mining tailings. Journal of Degraded and Mining Lands Management, 8: 2925-2930.

Rinder, T. H., Dietzel, M., Stammeier, J. A., Leis, A., Bedoya-Gonz´ alez, D., Hilberg, S (2020) Geochemistry of coal mine drainage, groundwater, and brines from the Ibbenbüren mine, Germany: A coupled elemental-isotopic approach. Applied Geochemistry, 121: 104693.

Sharma Acharya, B., Kharel, G (2020) Acid Mine Drainage from Coal Mining in the UnitedStates – An Overview, Journal of Hydrology, 588: 125061.

Sobek, A. A (1978) Field and Laboratory Methods Applicable to Overburdens and Minesoils; Industrial Environmental Research Laboratory, Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency: Washington, DC, USA.

Sonny Abfertiawan, M., Palinggi, Y., Handajani, M., Pranoto, K., Atmaj, A (2020) Evaluation of Non-Acid-Forming material layering for the prevention of acid mine drainage of pyrite and jarosite. Helyon, 6 (11): e05590.

Sutherland, R. A (2000) Bed sediment-associated trace metals in an urban stream, Oahu, Hawaii. Environmental Geology, 39(6): 611-627.

Tang, H., Luo, J, Z., Zheng, L.W., Liu, Ch. Y., Li, H., Wu, G., Zeng, M., Bai, X (2021) Characteristics of pores in coals exposed to acidmine drainage. Energy Reports, 7: 8772-8783.

Weiler, J., Capoani da Silva, A., Firpo, B. A., Fernandes, E. Z., Homrich Schneider, I. A (2020) using static, kinetic and metal mobility procedures to evaluate possibilities of coal waste land disposal at Moatize Mine, Mozambique. International Engineering Journal, 73: 587-596.

Zwahlen, C., Rehn, A., Aiglsperger, T. H., Dold, B (2023) Geochemical and mineralogical aspects of acid mine drainage associated with 100 years of coal mining in the arctic, Svalbard (78◦ N). Journal of Geochemical Exploration, 252: 107266.