بخشی از مقاله
چکیده
محیط زیست از ارکان توسعه پایدار در هر کشوری است. وجود مشکلات جدید در محیط زیست بخصوص در مورد منابع آب زیرزمینی، نیاز به راه کارهایی برای جلوگیری از این مشکلات دارد. با توجه به اینکه راهکارهای بسیاری در این مورد پیشنهاد شده است، وجود یک راه کار جامع و کاربردی کارگشای بسیاری از این مشکلات خواهد بود. یکی از راه کارهای جلوگیری و بازیابی آلودگی های منابع آبی روش بازسازی الکتروکینتیک است. در روش الکتروکینتیک با قرار دادن دو الکترود داخل خاک و برقراری جریان برق مستقیم یون های فلزات سنگین که تحت میدان الکتریکی قرار گرفته اند به سمت قطب مثبت مهاجرت کرده و خاک پالایش میشود. در این روش الکترودها در جهت جریان آب زیرزمینی قرار گرفته و آب پس از عبور از الکترودها به صورت کامل تصویه میگردد. در این مطالعه به بررسی عوامل آلوده کنندهی آب و سپس جزییات روش و عوامل اصلی پرداخته شده است.
کلمات کلیدی: محیط زیست، سد باطله، دمپ باطله، بازسازی، الکتروکینتیک
.1 مقدمه
محیط زیست از ارکان توسعه پایدار در هر کشوری است. بدون توجه به مسئله محیط زیست منابع طبیعی و انسانی دچار نقصان شده و پیامدهای ناگواری را بر کره خاکی و حتی جوامع انسانی خواهد گذاشت. معدنکاری مواد لازم برای حیات و پیشرفت بشر را فراهم می کند و از طرفی با افزایش آلودگیها امکان حیات و استفاده از محیط زیست سالم را از بشر سلب میکند. به همین جهت در بسیاری از کشورها، تأثیرات محیط زیستی عملیات معدنکاری مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت استانداردهایی در این زمینه برای فعالیتهای معدنی و حدود آلودگی های مختلف حاصل از این صنعت در نظر گرفته شده است. با توجه به اینکه ایران یک کشور در حال توسعه است و برای پیشرفت خود ناچار به توسعه معادن است، بنابراین برای توسعه پایدار صنعت معدن کشور لازم است تا جنبههای محیط زیستی صنایع معدنی کشور - با توجه به اقلیم کشور - مورد شناسایی قرار گیرد.
نظر به اینکه اطلاعات محیط زیستی مناسبی در ارتباط با صنعت معدن در کشور وجود ندارد، لذا در نخستین گام وجود اطلاعات جامع در از موارد آلوده کنندهی محیط زیست در صنایع معدنی لازم است. باطلههای معدنی و فرآوری یکی از منابع اصلی مشکلات محیط زیستی صنعت معدن است، لذا بیان کلیاتی تحت عنوان تاثیرات و عوامل آلوده کننده ی زیست محیطی و به طور خاص عوامل آلوده کنندهی آبهای زیرزمینی الزامی میباشد که اطلاعات جامع در مورد انواع باطلهها، تاثیرات زیست محیطی معادن بر آب و خاک، مختصری در مورد فلزات سنگین موجود در باطلههای کم عیار، تاثیر فلزات سنگین در آبهای زیرزمینی و روشهای نوین حذف ورود فلزات سنگین موجود در آبهای زیرزمینی و پس از آن معرفی روش الکتروکینتیک از موضوعات مهم قابل بحث میباشند.
.1 .1 مسئله مورد بررسی
در دنیای پیچیده کنونی که شاهد پیشرفت در تکنولوژیهای مختلف علی الخصوص در صنایع معدنی هستیم، وجود روشها و تکنولوژیهای جدید در بازسازی آلودگیهای محیط زیستی ایجاد شده در حین استخراج و بعد از فرآوری لازم و ضروری به نظر میرسد. جهت پیشبرد هر چه بهتر مسئلهی باید محیط زیست شناخته شود و پس از شناخت کامل این محیط باید به بررسی فرضیهی ذیل پرداخت: »در محیطی که بیشترین رشد آلودگی وجود دارد، مستلزم روش و تکنولوژی هستیم که - 1 تمام نیازهای رفع آلودگی را بر طرف کند و - 2 کاملا اقتصادی باشد.«
.2 .1 هدف
از جمله عواملی که به عنوان مسائل ضروری مورد پیگیری بوده اند، عبارتند از: -1 نبود راهکارهای کاربردی که در تمام معادن قابل استفاده باشند.
-2 عدم پیگیری مسائل محیط زیستی در برخی معادن به دلیل نبود راهکارهای اقتصادی بازسازی در آن معادن
.3 .1 پیشینه
لیجمن و سفینگا از شرکت Geokinetics در طی اواسط و اواخر دهه ی 1980 پیشگام این رویکرد تجاری در عرصهی معادن شدند. آنها در اصول مهاجرت الکتریکی متمرکز و مخترع استفاده از الکترولیت در گردش و استفاده از یون نفوذ به آنولیت و کاتولیت در سال 1987 بودند. به طور خاص، آکار و گیل و همکاران در ایالت لوئیزیانا مقالات توصیفی بر مبنای دو روش الکترو اسمز و مهاجرت الکتریکی نوشته اند که عنوان آن ها در طول 20 سال گذشته تاثیرات زیادی بر گسترش الکتروکینتیک داشته است.
در طول نیمه اول دهه ی 1990، گروه لازاگنا از مونسانتو و شرکتهای جنرال الکتریک و دوپانت استفاده از الکترو اسمز به عنوان حمل و نقل و جمع آوری مکانیسم از بین بردن مواد آلی از زمینهای آلوده را دنبال کردند، اما نتوانستند آن را به عنوان یک روش عملی تجاری توسعه دهند. هماکنون در معادن مس هلند این طرح در حال انجام فرآیندهای پیش بهره برداری میباشد. در سال 1389 در ایران به بررسی الکتروکینتیک در حوزهی حذف فلزات سنگین در معدن طلا پرداخته شد، اما هنوز به مرحلهی بهره برداری نرسیده است.
2. کلیات و روش های جلوگیری از آلودگی فلزات سنگین
2. .1 انواع باطلهها
ضایعات معدنی را می توان به عنوان مواد باقیمانده، باطلهها و یا مواد بی ارزشی که بعد از استخراج و فرآوری مواد برای تولید محصول با ارزش بوجود میآیند در نظر گرفت. انواع باطلهها به پنج نوع روباره، کانسنگ بیارزش، باطله حاصل از کارخانه فرآوری، کانسنگ به جا مانده از فروشوئی توده ای و سرباره تقسیم میشوند. تاکنون هیچگونه معیار واحد و مشخصی برای طبقه بندی باطله های معدنی ارائه نشده است. معیار ارائه شده بایستی مشخصات کامل اقتصادی و امکان استفاده نهایی از آن و میزان فرآیند مورد نیاز برای تبدیل را در نظر بگیرد. معیار ساده ای توسط Harrison و همکاران ارائه شده است که در جدول 1 آمده است. تاکنون مطالعات زیادی در مورد استفاده از باطلههای کانیهای صنعتی صورت نگرفته است. در صورتیکه کاربردهای صنعتی برای این باطلهها ارائه شود، سوددهی اقتصادی فرآیندهای استخراج آنها افزایش خواهد یافت.
.2 .2 بررسی اثرات زیست محیطی زهابهای اسیدی در پروژههای معدنی
در دو دهه اخیر به طور تدریجی توجه مردم به حفظ کیفیت محیط زیست افزایش یافته است و این پدیده، طراحی و فعالیتهای معدنکاری را تحت تأثیر قرار داده است. در گذشته چون بازسازی در برنامه ریزی معدن گنجانده نمیشد و توجه به محیط زیست همچون امروز مطرح نبود، به نقش تخریبی فعالیتهای معدنی بر روی محیط زیست نیز توجه نمیشد - آریافر و همکاران، . - 1385 بسیاری از مشکلات هیدروژئولوژیکی ناشی از عملیات معدنکاری به علت تغییر در وضع موجود شبکه جریان آب زیرزمینی و یا ایجاد شبکه جریان جدید میباشد. سرعت اکسیداسیون کانیهای سولفیدی در طی فرآیند هوازدگی به علت فعالیتهای معدنکاری شتاب میگیرد و به دنبال آن هرگونه جریان خروجی به شدت اسیدی خواهد شد. آبهای اسیدی معادن میتوانند اثرات زیست محیطی زیان باری را بر آبهای دریافتی بگذراند - کریمی نسب و صحرایی پاریزی، . - 1379 زهابهای اسیدی معادن یکی از عوامل آلودگی ناشی از معدنکاری هستند که به شرح در مورد آنها پرداخته میشود:
زهاب اسیدی معدن - AMD - ، یکی از منابع آلوده کننده محیط زیست است که در نتیجه اکسیداسیون کانیهای سولفید آهن موجود در معدن و باطلههای معدنی بوجود میآید. شدت و مدت زمان تشکیل AMD بستگی به فاکتورهایی چون زمین شناسی ذخیره، کانی شناسی و تأثیرات آب و هوایی دارد. زهابهای اسیدی معادن هنگامی که کانیهای سولفیدی - خصوصا پیریت - در معرض هوا و آب در محیط اکسیدی و غیر قلیایی معادن روباز یا زیرزمینی قرار بگیرند تولید میشود. هوازدگی و اکسیداسیون و در نهایت انحلال کانیهای سولفیدی در آّب سبب ایجاد سولفوریک و فلزات سنگین می شود که باعث کاهش کیفیت آبهای سطحی و زیرزمینی میگردد. در حالی که پیریت به عنوان اصلی ترین عامل تولید AMD گزارش شده است، دیگر انواع کانیهای سولفیدی مثل مارکازیت و کانیهای سولفاته مثل جاروسیت و آلونیت قابلیت تولید زهابهای اسیدی در معادن روباز و زیرزمینی و همچنین در باطله ها را دارا میباشند. منشأ تشکیل اسید در معادن و باطلههای معدنی در نتیجه اکسیداسیون کانیهای سولفید فلزی تولید میشود.
کانیهای سولفید فلزی در سنگ میزبان بسیاری از کانههای فلزی و زغال سنگ وجود دارد. قبل از عملیات معدنکاری، اکسیداسیون این کانیها و نرخ تشکیل اسید، تابعی از فرآیندهای هوازدگی طبیعی میباشد. اکسیداسیون در توده کانساری که تحت عملیات معدنکاری و فرآیندهای هوازدگی طبیعی میباشد. اکسیداسیون در توده کانساری که تحت عملیات معدنکاری و فرآیندهای فرآوری قرار نگرفته باشد بسیار کند است و در نتیجه تولید اسید نیز آهسته است. تخلیه حاصل از اینگونه کانسارها خطر بسیار کمی برای اکوسیستم طبیعی دارد. شکل 1 به بررسی نوسانات بلند مدت آلودگی معدن آب زیرزمینی در یک منطقه استخراج معدن سولفید در آب و هوای گرم و مدیترانه ای میپردازد: شکل فوق به بررسی مستمر حداقل 5 سال از AMD بر روی معادن شبه جزیره ایبری پیریت در کمربند SW اسپانیا قبل از طراحی سیستم اصلاح AMD آب و هوای گرم و مدیترانه ای پرداخته است. این موضوع در سه عنوان کانی شناسی، ژئوشیمی و ژئومورفولوژی منطقه مورد بررسی قرار گرفته است. سه فرآیند زیر را برای مراحلی که بیش ترین زهابها را دارند پیشنهاد میکند:
1. پیریت و سنگهای تجزیه شده متصل به آن ، مسئول غلظت فلز در زمینه هستند.
2. نمک تبخیری دوباره تجزیه شدهی بارش، پاسخگو برای ذخیره سازی و انتشار آلودگی فلز در آبهای زیزمینی در طول دوره های خشک و مرطوب بین سالانه میباشد.
3. باران سنجی نوسانات بلند مدت، کنترل کننده مهمی از نرخ جریان های متنوع AMD خواهد بود.
