بخشی از مقاله
چکیده :
منطقهی کوه زر در بخش مرکزی کمربند ولکانیکی -پلوتونیکی خواف -بردسکن واقع در 35کیلومتری غرب تربت حیدریه در استان خراسان رضوی قرار دارد. درمعدن زرمهر، جهت استخراج طلا از سنگ معدن، از فرآیند سیانوراسیون - cyanidation - استفاده می شود. وجود سیانور در منطقه یک مسئلهی مهم زیست محیطی است. در این پژوهش به منظور ارزیابی کلی از غلظت سیانید، تعداد 7 نمونه خاک و رسوب از اطراف سدباطله و پاییندست آن و حوضچه باطله و همچنین پایین دست کارخانهیفرآوری معدن به منظور آنالیز سیانیدکل و کمپلکسهای قابلحل سیانید در اسیدضعیف - waeak acid dissociable cyanide - مورد بررسی قرار گرفت.
همچنین غلظت گونههای مختلف سیانید در پساب سدباطله مورد بررسی قرار گرفت و گونهی غالب سیانید در نمونههای پساب سیانید آزاد تعیین شد. غلظت سیانید در نمونههای اطراف سد باطله بسیار بالا و به تدریج به سمت پاییندست غلظت آن کاهش می یابد که نشان دهندهی تاثیر فرآیندهای تجزیهی طبیعی سیانید از قبیل تبخیر در طول زمان است، بطوریکه گسترش آلودگی سیانید در منابع آب و خاک منطقه را کاهش میدهد اما این فرآیندها قادر به حذف کامل سیانید نیستند.
مقدمه :
سیانید به آنیونی با بار الکتریکی منفی گفته میشود که از یک اتم کربن و یک اتم نیتروژن تشکیل شده است که در آن کربن و نیتروژن با یک پیوند سه گانه به هم متصل شدهاند. سیانید میتواند به فرمهای مختلف آلی و غیرآلی وجود داشته باشد. فرمهای غیرآلی سیانید معمولا به 3گروه تقسیم می شوند که شامل سیانید آزاد، کمپلکسهای فلزی ضعیف سیانید - weak-metal cyanide complex - و کمپلکس های فلزی قوی سیانید strong- - - metal cyanide complex میباشد - . - Dzombak et al., 2006 سادهترین و واکنشپذیرترین گونهی سیانید، سیانید آزاد است که شامل آنیون سیانید و گاز هیدروژن سیانید میباشد. در یک محلول یون سیانید و مولکول هیدروژن سیانید در تعادل اند و نسبت آنها به pH و دمای محلول بستگی دارد.
- زاده بافقی و همکاران، . - 1384 گونههای واکنشپذیر بعدی، کمپلکسهای قابلحل یون سیانید با فلزاتی مثل مس، روی، کادمیم، نیکل و نقره است که با فرمول A - CN - X نشان داده می شود که در آن A گروه آمونیوم یا یک فلز قلیایی، قلیاییخاکی و یا سنگین و X ظرفیت آن است.این گروه از کمپلکسهای فلزی سیانید به علت توانایی که در آزاد کردن یون سیانید در محلولهای آبی تحت شرایط اسیدی ضعیف - 4<pH<6 - به عنوان کمپلکسهای فلزی ضعیف سیانید یا WAD_CN شناخته میشوند. نهایتا کمپلکسهای فلزی قوی سیانید با فلزاتی مثل طلا، پلاتین، کبالت و آهن نیز وجود دارد که این کمپلکسها به علت پیوند قوی سیانید -فلز برای اینکه بتوانند تجزیه شوند و یون سیانید را آزاد کنند به شرایط اسیدی قوی - pH<2 - و گرما نیاز دارند.
در نتیجه این کمپلکسها معمولا به عنوان کمپلکسهای فلزی قوی سیانید یا سیانید قابل حل در اسید قوی - strong acid dissociable cyanide=SAD CN - نامیده میشوند و با فرمول AyM - CN - x نشان داده میشوند که در آن A عنصرقلیایی، M فلزسنگین، X تعداد گروههایCN و y تعداد عنصر قلیایی - - A است. فرمهای دیگر سیانید که گاهی در آب وجود دارند شامل تیوسیانات، سیانات و هالیدهای سیانوژن مثل کلریدسیانوژن - CNCL - میباشد. - Dzombak et al., 2006، - Duffield and May 2003 سمیت ترکیبات سیانید به فرم شیمیایی و ثابت پایداری آن بستگی دارد، از اینرو پایداری کمتر ترکیبات سیانید باعث سمیت بیشتر آنها میشود . - Dzombak et al.,2006 - سیانید در حالت کمپلکس با سایر فلزات خطرناک نیست اما هنگامی که تجزیه شده و به سیانید آزاد تبدیل شود،از نظر زیستمحیطی خطرساز است.
سیانید در حالت سمیاش سریع عمل میکند زیرا به آنزیمهای دارای آهن که برای فراهم کردن اکسیژن موردنیاز سلول کاربرد دارند، متصل میشود و درنتیجه سلولها نمی توانند اکسیژن را از خون بگیرند. در صورت نبود کمکهایاولیه، سم حاصل از استنشاق گاز و یا جذب از طریق پوست می تواند در عرض چند دقیقه موجب مرگ افراد شود. اثرات غیرقابل بازگشت سیانید در دوزهای بالا و یاقرارگیری طولانی مدت در برابر دوزهای پایین آن ناشی میشود.
برخلاف بعضی موادشیمیایی مصنوعی، سیانید به فرم دردسترس زیستی - و از اینرو سمیاش - زیاد پایدار نیست و از طریق فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی به مواد با سمیت کمتر تبدیل میشود، ازاینرو در طول زنجیرهغذایی تجمع پیدا نمیکند و وقتی در غلظتهای پایین باشدمشکلات زیست محیطی مزمنی ایجاد نمیکند Duffield and May 2003 - ،. - Kjeldsen,1998 . حدود 90درصد معادن طلا در جهان برای استخراج طلا از سدیمسیانید استفاده میکنند. سدیمسیانید برای استخراج فلزاتی مثل نقره، مس و روی کاربرد دارند.
جایگزین هایی برای استخراج طلا و نقره وجود دارند،اما اینها معمولا هزینهی بیشتر و تاثیر و توانایی کمتری برای فرآوری سنگ معدن با عیار کم دارند و در صورت نبود سیانید بسیاری از معادن طلای امروزی از نظر اقتصادی قابل توجیه نیستند. دربسیاری از سنگمعدنهای طلا، طلا به صورت دانهریز در بین کانیهای دیگر قفل شده است. فرآیند استخراج طلا باید طلا را جداسازی و تغلیظ کند، اما به علت غلظت کم و ماهیت دانه ریز بودن آن، فرآیندهای استحصال فیزیکی از نظر اقتصادی به صرفه نمیباشد، بنابراین طلا به روش شیمیایی و از طریق انحلال از سنگمعدن جدا میشود.
زمینشناسی منطقه:
منطقهی مورد مطالعه منطقهی کوه زر در بخش مرکزی کمربند ولکانیکی-پلوتونیکی خواف- بردسکن واقع در 35 کیلومتری غرب تربت حیدیه در استان خراسان رضوی قرار دارد. راه دسترسی به منطقه جادهی آسفالتهی تربتحیدریه_بایگ_فدیهه میباشد - شکل . - 1روستاهای قلعه جوق و فدیهه در پایین دست این معدن قرار دارند. پی جوییهای گستردهی اخیر در کمربند یادشده موجب شناسایی ذخایر مختلف مس_ طلای نوع غنی از اکسید آهن از جمله در کوه زر شده است.
میانگین عیار طلا 3.02گرم در تن و ذخیرهی سنگ معدن با احتساب عیار کمینه 0.7گرم در تن، معادل 3 میلیون تن است. کانیهای اصلی تشکیل دهندهی مناطق کانیسازی کوارتز و اسپیکیولاریت - بیش از 30درصد - بوده است ولی انواع سولفیدها در سطح زمین اندک است. طلا به صورت آزاد و همراه با کوارتز و اسپیکیولاریت مشاهده میشود. - مظلومی و همکاران، - 1387 با توجه به اینکه در معدن زرمهر جهت فرآوری طلا از روش سیانوراسیون - cyanidation - استفاده میشود و نیز با توجه به پتانسیل سمیت بالای سیانید, در این مقاله توزیع و پراکنش آن در پساب معدنی و خاک منطقه مورد بررسی قرار گرفته است، همچنین در صورت پرشدن حجم سدباطله و بارندگی در منطقه احتمال سرریز شدن سدباطله و ورود ترکیبات مختلف سیانید به پاییندست وجود دارد که میتواند منابع آب و خاک منطقه را تحت تاثیر قرار دهد.
نمونهبرداری:
در این مطالعه به منظور بررسی توزیع سیانید در منابع آب و خاک منطقه تعداد 7نمونه خاک و رسوب از اطراف سد باطله و پایین دست آن و همچنین از اطراف حوضچهی باطله و پاییندست کارخانهی فرآوری برداشت شد. نمونههایss1و ss2از اطراف حوضچه باطله - - tailing impoundment و نمونههای ss3،ss4 وss5 از اطراف سد باطله - tailing impoundment - ، نمونهی ss6از پایین دست سدباطله و نمونهی ss7 از پایین دست کارخانهی فرآوری معدن برداشت شدند.
همچنین تعداد 5 نمونه از پساب کارخانه در مراحل زمانی مختلف - قبل از ورودبه سد باطله - و همچنین ورودی و خروجی سد باطله و نیز از نقاط مختلف سد باطله و از اعماق مختلف - 0-20 و - 50-40برداشت شد. جدول 2نتایج آنالیز نمونه های پساب را نشان میدهد. سدباطله و حوضچهها به منظور جلوگیری از گسترش آلودگی سیانید به آب زیرزمینی و محیط اطراف توسط لایه های ژئوممبرین نفوذناپذیر شده است. کیسههای پلاستیکی غیرقابل نفوذ جهت جمع آوری رسوبات مورد استفاده قرار گرفتند و درمورد پساب نیز از بطریهای پلاستیکی تیره رنگ استفاده شد. همچنین نمونهها در مکان تاریک و خنک - کمتر از 4درجه - نگهداری شدند.
آمادهسازی نمونهها و روشهای آنالیز:
نمونه های پساب سد باطله همگی به حالت دوغاب بودند، بنابراین ابتدا نمونهها به منظور جداسازی فاز مایع و جامد سانتریفیوژ شده و سپس فاز مایع جداشده توسط فیلتر0.45میکرون فیلتر شد و جهت بررسی حضور عوامل اکسیدکننده و سولفیدی به ترتیب توسط کاغذ تست نشاستهای یدید پتاسیم - مرطوب شده با بافر استات - و کاغذ تست استات سرب - مرطوب شده با بافر استات - تست شد و هیچگونه عامل اکسیدکننده و یا سولفیدی در نمونه شناسایی نشد.
