بخشی از مقاله
چکیده
شناسایی گونههای مختلف موجود در پساب معادن امکان اتخاذ راهحلهای مناسب جهت خنثی نمودن پساب یا حذفگونههای مضر موجود در آن را فراهم میکند. با استفاده از نرم افزار Minteq و رسم دیاگرامهای توزیع گونههای مختلف از نظر ماهیت کمپلکسها و بار آن تحلیل میشود. از این رو هدف از این تحقیق شبیه سازی رفتار این مواد و فلزات سنگین موجود در فاز محلول پساب معادن البرز شرقی با استفاده از نر افزار Minteq است. در نهایت اکسیداسیون پیریت رخ داده و پساب حاوی غلظتهای بالای عناصر مختلف از جمله سولفات، آهن و غیره تشکیل شده است که به واسطه کربنات موجود در منطقه اسیدیته پساب تقریبا خنثی میشود.
کلمات کلیدی:گونه های یونی پساب اسیدی معدن
-1مقدمه
یکی از مهمترین مسائل دنیای امروز، آلودگی محیط زیست به فلزات سنگین و خطرناک می باشد. استخراج فلزات از معادن وکاربرد گسترده فلزات سنگین در صنایع باعث شده است که غلظت این فلزات در آب، فاضلاب، هوا وخاک بیشتراز مقادیر زمینه ای افزایش پیدا کند. مکانیزم اثر فلزات سنگین، ناشی از تمایل شدید کاتیونهای این فلزات به گوگرد و بدین طریق مختل کردن فعالیت آنزیمهای حیاتی در موجودات زنده می باشد .[1] در این میان معدن کاری و استخراج از منابع طبیعی نیز مشکلات زیست محیطی متعددی را به همراه دارد که از آن جمله انباشت باطلههای معدنی است که به طور نمونه می توان باطلههای کارخانه فرآوری زغال سنگ را نام برد .
این باطللهها در بردارنده مواد و کانیهای سولفیدی مانند پیریت می باشند و در اطراف کارخانههای زغال به طریق مختلف روی هم انباشته می شوند. این انباشتها در شرایطی می توانند به تولید زهاب اسیدی در محدوده pH بین 2تا 5/4 که ناشی از اکسایش کانیهای سولفیدی، منجر شود .[2] از جمله آثار مخرب آن، آب های اسیدی شست و شوی برخی فلزات از باطلهها و در نتیجه آلودگی محیط زیست، آب و خاک در اطراف مناطق معدنی و انباشتهای باطله می باشد. فرآیند اکسیداسیون کانیهای سولفیدی، شامل چندین واکنش است که هر کانی سولفیدی نرخ اکسیداسیون مربوط به خود را دارد. از جمله مهمترین کانی سولفیدی در امر تولید زهاب اسیدی، پیریت می باشد .[3]
مهمترین واکنش اکسایش پیریت به صورت زیر است : [4]بایستی متذکر شد که غلظت کل عنصر در خاک معمولا شاخص خوبی از تحرک آن عنصر در خاک و یا جذب آن عنصر بوسیله گیاه نیست، زیرا تنها بخشی از غلظت کل عناصر برای گیاه قابل دسترس بوده و یا می تواند آلودگی زیست محیطی را به همراه داشته باشد. تحرک و قابلیت دسترسی و بالطبع پتانسیل سمیت عناصر سنگین به غلظت آن عنصر در محلول خاک، تاثیر گونه های دیگر محلول در حلالیت آن و توانایی خاک در ازاد کردن آن عنصر از فاز جامد به فاز محلول بستگی زیادی دارد .[5]امروزه تلاش زیادی برای حذف و یا کاهش اثرات مخرب این مواد بر روی محیط زیست انجام میشود که لازمه انجام این موارد شناسایی نحوه توزیع گونههای محلول در آبها و پسابهای معادن مورد نظر است.
روشهای گوناگونی برای انجام این کار وجود دارد که در این مقاله از نرم افزار Minteq استفاده شده است. این نرم افزار در عین سادگی، دادههای ورودی را که شامل پارامترهای آب معدنی میباشد، دریافت میکند و با دقت بالایی در کمترین زمان توزیع گونههای محلول در پساب را در اختیار ما قرار میدهد .[6]هدف از این مطالعه، بررسی نتایج مربوط به یکی از معادن حوزه زغالی البرز شرقی است، که نشان دهنده اکسایش پیریت و تشکیل پساب حاوی غلظتهای بالای عناصر مختلف میباشد. غلظت بالای سولفات و آهن در پساب خروجی، حاکی از تشکیل پساب اسیدی در معدن بوده است.
-2 مطالعه موردی : معدن البرز شرقی
عملیات اکتشافی مناطق معدنی شاهرود توسط شرکت زغال سنگ البرز شرقی از سال 1348 انجام می شود. امروزه این فعالیتهای معدنی علاوه بر شاهرود منطقه دامغان، آزاد شهر، رامیان و مینودشت در استان گلستان را شامل می شود و عمده فعالیت معدنی در استخراج زیرزمینی معادن زغال سنگ و زغال شویی متمرکز می باشد. در حال حاضر توان تولید سالانه شرکت 300 هزار تن زغال سنگ کنسانتره است که از فرآوری 600 هزار تن زغال سنگ تولیدی بدست می آید. عمده فعالیت شرکت در سه منطقه معدنی طزره، تخت و رضی و کارخانه زغال شویی متمرکز می باشد..[6]
معدن قشلاق در 35 کیلومتری جاده آزاد شهر، شاهرود و در 6 کیلومتری جاده فرعی قرار دارد که به دو روستای رودبار و قشلاق منتهی می شود. فاصله هر دو روستا از معدن 3 کیلومتر است و رود خانه قشلاق که از غرب به طرف شرق جریان دارد، از کنار معدن عبور می کند.منطقه رضی در فاصله 95 کیلومتری شهرستان شاهرود و 30 کیلومتری شهرستان رامیان واقع شده است. این معدن در دامنه شمالی رشته کوه البرز بوده و پوشش گیاهی جنگلی و منطقه ای کوهستانی است و مردم منطقه به کشاورزی و کار در معادن اشتغال دارند. زغال سنگ تولیدی در این معادن جهت فرآوری به کارخانه زغال شویی واقع در 60 کیلومتری شهرستان شاهرود حمل می گردد.
-3روش کار
نمونه برداریهای آب از نقاط مختلف انجام گرفت، سپس نمونهها را برای آنالیز به آزمایشگاه انتقال داده شد. طی این آنالیزها پارامترهای آب را مورد بررسی قرار داده و میتوان اطلاعات لازم از جمله غلظت برخی از فلزات سنگین موجود در آب را به دست آورد. اطلاعات بدست آمده در جدول شماره 1 مشاهده میشود. سختی و هدایت الکتریکی هر یک از این نمونهها در دمای 25 درجه سانتی گراد در جدول یاداشت شده است، pH نمونههای برداشتی 7/5 می باشد. قدرت یونی نیز از روی غلظت جامدات محلول در آب مشخص میشود.حال اطلاعات لازم برای استفاده از نرم افزار Minteq را در دسترس داریم و کافی است این اطلاعات را به عنوان داده های ورودی به نرم افزار بدهیم تا با آنالیز داده ها، خروجی مورد نظر را به ما بدهد. در نهایت توزیع گونه های محلول در آبها و پسابهای معادن موردنظر را به همراه غلظت هر یک از آنها بر حسب درصد در اختیار خواهیم داشت.
