زمین شیمی و کانی شناسی باطله‌ های استخراج زغال‌ سنگ: بررسی موردی معدن تخت، استان گلستان

زمین شناسی اقتصادی

دوره 15، شماره 4 - شماره پیاپی 39، 1402، صفحه 31-53   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/econg.2023.82856.1080

نویسندگان

آرین یدالهی زاده¹؛ گیتی فرقانی تهرانی^{* 2}

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی زیست‌ محیطی و آب‌ شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

²دانشیار، گروه زمین‌ شناسی زیست محیطی و آب شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

در این پژوهش، ویژگی­ های زمین ­شیمیایی و کانی ­شناسی باطله‌های معدن زغال ­سنگ تخت واقع در شهرستان مینودشت استان گلستان مورد بررسی قرار‌گرفته است. برای این منظور، 6 نمونه‌ معرف برداشت شد و بررسی‌های زمین ­شیمیایی و کانی ­شناسی شامل آنالیزهای XRF، ICP، بررسی مقاطع میکروسکوپی و طیف های XRD و SEM-EDX انجام‌شد. برای ارزیابی پتانسیل تولید زهاب اسیدی معدن توسط باطله ­های معدنی، آزمایش­ های استاتیک (شامل اندازه­ گیری pH وEC گل اشباع، آزمون ­های محاسبه اسید- باز (ABA) و آزمایش­ های تشکیل اسید خالص (NAG) و پتانسیل اسید خالص (NAP)) انجام‌شد. بر اساس داده ­های زمین­ شیمیایی، باطله‌های معدن تخت نسبت به Fe، Mn، Ni و Zn بدون غنی‌شدگی، نسبت به Cu و Cd دارای غنی ­شدگی اندک، نسبت به Mo دارای غنی­ شدگی متوسط، نسبت به Sb و Pb دارای غنی‌شدگی نسبتاً شدید و نسبت به As دارای غنی‌شدگی شدید هستند. کانی‌های موجود در باطله ­ها شامل کوارتز، مسکویت، کلینوکلر و کائولینیت است. نتایج آزمایش­ های استاتیک نشان‌داد که pH گل اشباع همه نمونه ­ها کمتر از 5/5، pH NAG  بیشتر نمونه ­ها کمتر از 5/4، مقدار NAG همه نمونه ­ها مثبت و مقدار پتانسیل خنثی ­سازی اسید (NNP) آنها منفی است. مقادیر پتانسیل اسید خالص (NAP) و تشکیل اسید خالص (NAP) و همچنین موقعیت نمونه ­ها بر روی نمودارهای زمین­ شیمیایی بیانگر احتمال تشکیل زهاب در اثر اکسایش باطله­ های دورریزی شده در پیرامون معدن است. با توجه به خطرهای زیست­ محیطی ناشی از تشکیل زهاب اسیدی معدن در محدوده مورد بررسی، مدیریت زیست­ محیطی باطله ­ها ضروری است.

کلیدواژه‌ها

عناصر سمی؛ زهاب اسیدی؛ باطله؛ معدن تخت؛ البرز شرقی

مراجع

Abfertiawan, M.S., Palinggi, Y., Handajani, M., Pranoto, K. and Atmaja, A., 2020. Evaluation of Non-Acid-Forming material layering for the prevention of acid mine drainage of pyrite and jarosite. Heliyon, 6(11): e05590. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e05590

Acharya, B.S. and Kharel, G., 2020. Acid Mine Drainage from Coal Mining in the United States – An Overview. Journal of Hydrology, 588: 125061. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125061

Albert, R.P., Pinto, L.F.S., Miguel, P., Stumpf, L. and Leidemer, J.D., 2022. Acidification potential of geological materials in a coal mining area in southern Brazil. Journal of South American Earth Sciences, 120: 104103. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2022.104103

Balci, N. and Demirel, C., 2018. Prediction of Acid Mine Drainage (AMD) and Metal Release Sources at the Küre Copper Mine Site, Kastamonu, NW Turkey. Mine Water and the Environment, 37: 56-74. https://doi.org/10.1007/s10230-017-0470-4

Banerjee, D., 2013. Acid drainage potential from coal mine wastes environmental assessment through static and kinetic tests. International Journal of Environmental Science and Technology, 11: 1365–1378. https://doi.org/10.1007/s13762-013-0292-2

Çelebi, E.E. and Ribeiro, 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. https://doi.org/10.1016/j.coal.2022.104152

Chen, C.W., Kao, C.M., Chen, C.F. and Dong, C.D., 2007. Distribution and accumulation of heavy metal in the sediments of Kaohsiung. Chemosphere, 66 (8): 1431–1440. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2006.09.030

Elghali, A., Benzaazoua, M., Taha, Y., Amar, H., Ait-khouia, Y. Bouzahzah, H. and Hakkou. R., 2023. Prediction of acid mine drainage: Where we are. Earth-Science Reviews, 241: 104421. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104421

Hajizadeh Namaghi H. and Li Sh., 2016. Acid-Generating and Leaching Potential of Soils in a Coal Waste Rock Pile in Northeastern China. Soil and Sediment Contamination: An International Journal, 25 (7): 776-791. https://doi.org/10.1080/15320383.2016.1213701

Kavehei, A., Hose, G.C. and Gore, D.B., 2021. History of environmental contamination at Sunny Corner Ag Pb Zn mine, eastern Australia: A meta-analysis approach. Environmental Pollution, 273: 115752. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115742

Lawrence, R.W. and Wang, Y., 1996. Determination of neutralizing potential for acid rock drainage prediction. Canadian Centre for Mineral and Energy Technology, Ottawa, Canada. MEND/NEDEM Report 1.16.3. Retrived August 20, 2023 from https://mend-nedem.org/wp-content/uploads/2013/01/1.16.3.pdf

Lottermoser, B.G., 2010. Mine Wastes: Characterization, treatment and environmental impacts, (Third Edition). Springer Heidelberg Dordrecht London New York. 410 pp. Retrived August 28, 2023 from https://www.usb.ac.ir/FileStaff/1623_2019-6-10-1-6-29.pdf

Mason, B. and Moore, C.B., 1982. Principles of Geochemistry (4th ed., 344 p.). New York, John Wiley and Sons. Retrived August 20, 2023 from https://www.scirp.org/(S(i43dyn45teexjx455qlt3d2q))/reference/referencespapers.aspx?referenceid=2789297

Mohanty, A., Lingaswamy, M., Rao, G. and Sankaran, S., 2018. Impact of acid mine drainage and hydrogeochemical studies in a part of Rajrappa coal mining area of Ramgarh District, Jharkhand State of India. Groundwater for Sustainable Development, 7: 164–175. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2018.05.005

Moyo, A., Parbhakar-Fox, A., Meffre, S. and Cooke, D.R., 2023. Alkaline industrial wastes – Characteristics, environmental risks, and potential for mine waste management. Environmental Pollution, 323: 121292. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.121292

Munksgaard, N.C., Lottermoser, B.G. and Blake, K., 2012. Prolonged testing of metal mobility in mining-impacted soils amended with phosphate fertilisers. Water, Air, and Soil Pollution, 223(5): 2237-2255. https://doi.org/10.1007/s11270-011-1019-y

Nugraha, C., Shimada, H., Sasaoka, T., Ichinose, M., Matsui, K. and Manege, I., 2009. Waste rock characteristics at tropical coal mine area: a case study of PT. Kaltim Prima Coal, Indonesia. International Journal of JCRM, 5(2): 77–82. https://doi.org/10.11187/ijjcrm.5.77

Pan, Y., Ye. H., Li, X., Yi, X., Wen, Z., Wang, H., Lu, G. and Dang, G., 2021. Spatial distribution characteristics of the microbial community and multi-phase distribution of toxic metals in the geochemical gradients caused by acid mine drainage, South China. Science of The Total Environment, 774: 145660. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145660

Rezaie, B. and Anderson, A., 2020. Sustainable resolutions for environmental threat of the acid mine drainage. Science of The Total Environment, 717: 137211. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137211

Sanliyuksel Yucel, D. and Baba A., 2016. Prediction of acid mine drainage generation potential of various lithologies using static tests: Etili coal mine (NW Turkey) as a case study. Environmental Monitoring and Assessment, 188: 1–16. https://doi.org/10.1007/s10661-016-5462-5

Tang, H., Lou, J.Zh., Zheng, L., Liu, Ch.Y., Li, H.H., Wu, G.N., Zeng, M.L. and Bai, X.S., 2021. Characteristics of pores in coals exposed to acid mine drainage. Energy Reports, 7: 8772–8783. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.11.055

Whitney, D.L. and Evans, B.W., 2010. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist, 95(1): 185–187. http://0003-004X/10/0001–185$05.00/DOI: 10.2138/am.2010.3371

Zwahlen, C., Rehn, A., Aiglsperger, Th. and 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. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2023.107266