بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این پژوهش بررسی عوامل مؤثر بر رفتار ژئوشیمیایی عناصر جزئی در باطلههای فرآوری معدن کوشک میباشد. به این منظور، تعداد 30 نمونه - سطحی و زیرسطحی - از زون اکسیدی برداشت شد. ویژگیهای فیزیکی- شیمیایی نمونهها و ضرایب غنیشدگی و زمینانباشت عناصر مختلف در دو زون سطحی و زیرسطحی محاسبه گردید . همچنین غلظت عناصر اصلی و جزئی، توسط دستگاه ICP-MS اندازهگیری شد. نتایج بهدست آمده نشان میداد مقادیر pH در نمونههای باطله در محدودهی اسیدی تا خنثی 1/2 - تا - 7/6 متغیر میباشد.
همبستگی مثبتی بین pH، هدایت الکتریکی و درصد کربناتکلسیم در نمونههای مطالعه شده وجود دارد. همچنین نتایج بهدست آمده بیانگر غلظت بالای عناصر جزئی و غنیشدگی این عناصر نسبت به ترکیب پوسته میانگین میباشد. ضرایب غنیشدگی و زمینانباشت عناصر جزئی در لایه-های سطحی در مقایسه با لایههای عمقی بالاتر است که ناشی از تشکیل شورههای ثانویه در سطح سدهای باطله میباشد. با توجه به ضرایب همبستگی بالا سرب، روی، آرسنیک، کادمیم و آنتیموان با آهن، غنیشدگی بالای این عناصر احتمالاً در ارتباط با اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن است.
مقدمه
معدنکاری و فرآوری مواد معدنی، به ویژه کانسنگهای سولفیدی حاوی فلزات پایه، با تولید حجم زیادی از باطلههای معدنی همراه است و از زمان انقلاب صنعتی و افزایش استخراج کانسارها میلیونها تن باطله معدنی حاوی عناصر بالقوه سمّی در سراسر جهان تولید شده است . - Pavoni et al., 2018 - مهمترین عناصر جزئی موجود در باطلههای حاصل از فرآوری کانسنگهای سولفید سرب و روی عبارتند از آرسنیک، کادمیم، مس، جیوه، سرب، روی و نیکل . - Anju and Banerjee, 2010 - فرایندهای هوازدگی شیمیایی و اکسیداسیون کانیهای سولفیدی موجود در باطلهها تاثیر قابل ملاحظهای بر تحرک و دسترسپذیری ژئوشیمیایی عناصر بالقوه سمّی دارد. به عبارت بهتر، اکسیداسیون سولفیدها سبب آزادی این عناصر و تمرکز آنها در لایههای سطحی باطلههای معدنی میشود.
- Lindsay et al., 2015 - از سوی دیگر، آب و هوا بر نوع محصولات حاصل از هوازدگی باطلهها و میزان تحرک عناصر جزئی تأثیرگذار است. در اقلیمهای گرم و خشک، کانیهای ژیپس، ملانتریت و روزنیت به صورت شورههای نمکی سفید در لایههای سطحی سدهای باطله تشکیل میشوند . - Wang et al ., 2017 - هدف از این پژوهش بررسی رفتار ژئوشیمیایی برخی عناصر جزئی در زون اکسیدی سد باطله فرآوری و عوامل مؤثر بر تمرکز عناصر میباشد.
مواد و روشها
معدن سرب و روی کوشک در بخش مرکزی ایران و در فاصله 165 کیلومتری شرق یزد و در 45 کیلومتری شمالشرق بافق قرار دارد. این کانسار بین طول جغرافیایی 3526000 تا 3536000 شرقی و 388000 تا 40000 عرض شمالی قرار میگیرد. در منطقه معدنی بافق، توالیهای سنگی و چینهای از پیسنگ قدیمی پرکامبرین تا رسوبات کواترنر رخنمون دارند - شکل . - 1 پیریت - FeS2 - فراونترین کانی سولفیدی، و اسفالریت - ZnS - و سپس گالن - PbS - اصلیترین و اقتصادیترین کانهها در کانسار کوشک میباشند. در معدن سرب و روی کوشک، کانسنگ به روش فلوتاسیون تغلیظ می-شود. سد باطله معدن در نزدیکی کارخانه فرآوری قرار دارد و باطلهها در معرض اکسیژن جوی و هوازدگی قرار دارند.
شکل 1 نقشه زمین شناسی منطقه مورد مطالعه بر گرفته از نقشه 1/100000 کوشک برای انجام پژوهش با استفاده از برنامه Google earth، 15 ایستگاه نمونهبرداری در سد باطله مشخص گردید - شکل . - 2 از هر سایت دو نمونه - یک نمونه از پوشش بالایی باطلهها یا همان شورههای نمکی و نمونه دیگر از عمق 15 سانتیمتری - برداشت شد. جهت جمعآوری نمونهها از بیلچه فولادی ضد زنگ استفاده گردید و بلافاصله پس از برداشت، نمونهها درون پاکتهای پلاستیکی مهر و موم گردید. نمونهها پس از انتقال به آزمایشگاه و آمادهسازی اولیه، جهت آنالیز عناصر به مرکز تحقیقات فرآوری مواد معدنی ایران در کرج ارسال گردید.
غلظت عناصر اصلی و جزئی توسط دستگاه ICP-MS مدل Agilent-7900 اندازهگیری شد. همچنین پارامترهای فیزیکوشیمیایی pH، هدایت الکتریکی و درصد کربناتکلسیم نمونهها در آزمایشگاه دانشگاه صنعتی شاهرود اندازهگیری گردید. به منظور تعیین pH و هدایت الکتریکی نمونهها، مقدار 20 گرم نمونه که از الک 10 مش عبور داده شده با 20 میلیلیتر آب مقطر مخلوط شد و به مدت 10 دقیقه روی دستگاه شیکر قرار داده شد. پس از گذشت 1 ساعت و تهنشینی ذرات معلق، pH توسط دستگاه pH متر مدل AZ-8601 اندازهگیری شد.
جهت تعیین هدایت الکتریکی، سوسپانسیون تهیه شده، توسط کاغذ صافی 0/45 میکرون فیلتر شد و پس از گذشت 24 ساعت هدایت الکتریکی توسط دستگاه EC متر مدل HANNA-HI8633 اندازهگیری شد. همچنین جهت تعیین درصد کربناتکلسیم نمونهها از روش استاندارد سازمان حفاظت محیطزیست آمریکا - USEPA - استفاده شد. به منظور بررسی تفاوت تمرکز عناصر در لایههای سطحی و عمقی باطلهها، از ضرایب غنیشدگی و زمین انباشت استفاده شد. همچنین از ضرایب همبستگی پیرسون برای تعیین منشأ و نحوه تمرکز عناصر استفاده گردید.
نتایج و بحث
رابطه pH، هدایت الکتریکی و درصد کربناتکلسیم نتایج حاصل نشان میدهد که در نمونههای سطحی و زیرسطحی، مقادیر pH بین 1/2 تا 7/6 متغیر بوده و متوسط مقدار این پارامتر 5/6 میباشد. pH اسیدی نمونههای مطالعه شده ناشی از اکسیداسیون کانی پیریت در شرایط هوازی میباشد .
