Evaluation of the Possibility of Using Post-Production Waste from Zn-Pb Ores as a Material for Natural Land Reclamation

• Autorzy: Śliwka Małgorzata , Kępys Waldemar , Pawul Małgorzata

Warianty tytułu

PL

Ocena możliwości wykorzystania odpadów poflotacyjnych z rud Zn-Pb jako materiału do naturalnej rekultywacji gruntów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Rapid technological development in the second half of the 20th century has led to the production of large amounts of waste, which have been collected for years in landfills. The municipal solid waste deposited in landfills and waste from the mining and metallurgical industries constitutes a major environmental problem, but on the other hand these types of waste serve as a reservoir of raw materials, therefore, they are becoming more and more popular as a source of raw materials. Obtaining raw materials from landfills of waste requires technological operations, mainly known from open cast mining, and the application of processing technologies. As a result of landfill mining metal concentrates, construction materials or fuel are obtained; on the other hand often post-processing waste can be formed, which should be utilized, to reduce their nuisance to the environment. Depending on their physicochemical properties, they can be used, e.g. in construction, road engineering, mining or land reclamation. This paper presents research on the possibilities of using postflotation waste from zinc and lead ores, deposited in old repositories, for land reclamation after waste reflotation. For this purpose, the physical and chemical properties of waste were examined, such as: grain composition, chemical composition, content of radioactive isotopes and leaching. To determine the ecotoxicity of the investigated wastes, vegetative experiments were carried out. These studies allowed the assessment of the impact of the tested wastes on selected test plant species. Among other things, the impact of waste on such physiological processes as germination of seeds and the growth of plants (roots and above-ground parts) were investigated. Despite relatively high metal concentration levels in waste and a high leachability of sulphate ions, a small dose of waste, which will be added to soil will stimulate plant growth. It was found, that the addition of waste to the substrate in quantities of 10-30% have accelerated germination of plants compared to control objects. In the case of higher waste content (over 30%) germination inhibition was observed. Similar reactions were observed for both test plant species. It was found that it is possible to select such a dose of waste for release to the ground, which will stimulate plant development. So, there is a possibility of using the tested waste to produce material (substrate) for natural land reclamation. The natural use of industrial waste can substantially contribute to solving the problem of the negative impact of deposited waste on natural environment.

PL

Szybki rozwój technologiczny, który nastąpił w drugiej połowie XX wieku, doprowadził do powstania dużych ilości odpadów, które gromadzone były przez lata na składowiskach. Stałe odpady komunalne, odpady z przemysłu wydobywczego i metalurgicznego zdeponowane na składowiskach stanowią poważny problem środowiskowy, ale jednocześnie są także istotnym rezerwuarem surowców i cieszą się coraz większym zainteresowaniem. Pozyskanie surowców ze składowisk wymaga stosowania operacji technologicznych z zakresu górnictwa odkrywkowego, a także zastosowania procesów przeróbczych. W efekcie tych procesów otrzymywane są koncentraty metali, materiały budowlane lub paliwo. Niestety, w procesach tych mogą także powstawać odpady przeróbcze, które należy w odpowiedni sposób zagospodarować, tak, żeby zmniejszyć ich uciążliwość dla środowiska. W zależności od właściwości fizykochemicznych odpadów wydobywczychi przeróbczych, można je stosować, np. w budownictwie, drogownictwie, górnictwie lub rekultywacji gruntów. W pracy przedstawione zostały wyniki badań związanych z oceną możliwości przyrodniczego wykorzystania odpadów poflotacyjnych z rud cynku i ołowiu, zdeponowanych na starych składowiskach, po poddaniu ich przeróbce w celu odzysku z nich metali. Zbadano właściwości fizyczne i chemiczne odpadów, takie jak: skład ziarnowy, skład chemiczny w tym zawartość izotopów promieniotwórczych oraz wymywalność. W celu określenia ekotoksyczności badanych odpadów przeprowadzono doświadczenia wegetacyjne, które pozwoliły na ocenę wpływu badanych odpadów na wybrane gatunki roślin testowych. Badano między innymi wpływ odpadów na takie procesy fizjologiczne jak kiełkowanie nasion oraz wzrost roślin (korzeni i części nadziemnych). Wyniki przeprowadzonych doświadczeń wykazały, że pomimo stosunkowo wysokich poziomów stężenia metali w odpadach oraz wysokiej wymywalności jonów siarczanowych, niewielki dodatek odpadów do podłoża, na którym uprawiane były rośliny, miał korzystny wpływ na kiełkowanie roślin i przyrost ich biomasy. Stwierdzono, między innymi, że dodatek do podłoża odpadów w ilości 10-30% stymulował kiełkowanie roślin w porównaniu z obiektami kontrolnymi. W przypadku większej zawartości odpadów zaobserwowano zahamowanie kiełkowania. Podobne reakcje obserwowano w przypadku obu gatunków roślin testowych. Stwierdzono, że możliwe, jest dobranie takiej dawki odpadów w podłożu, która nie spowoduje wprowadzenia do gleby nadmiernych ilości zanieczyszczeń, natomiast korzystnie wpłynie na rozwój roślin. Istnieje więc możliwość wykorzystania badanych odpadów do produkcji materiału (podłoża) do naturalnej rekultywacji gruntów. Naturalne wykorzystanie odpadów przemysłowych może znacząco przyczynić się do rozwiązania problemu negatywnego wpływu składowanych odpadów przemysłowych, po przeróbce rud metali, na środowisko.

Słowa kluczowe

EN

ore processing waste; post-flotation waste; reclamation; raw material recovery; phytotoxicity; waste utilization

PL

odpady z przeróbki rud metali; odpady poflotacyjne; rekultywacja; odzyskiwanie surowców; fitotoksyczność; utylizacja odpadów

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 2
• Strony: 1343--1365
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Śliwka Małgorzata

• AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland

autor

Kępys Waldemar

• AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland

autor

Pawul Małgorzata

• AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. Argane, R., Benzaazoua, M., Hakkou, R., Bouamrane, A. (2015). Reuse of base-metal tailings as aggregates for rendering mortars: Assessment of immobilization performances and environmental behavior. Construct. Build. Mater. 96, 296-306, (DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.029).
• 2. Baas, L., Krook, J., Eklund, M., Svensson, N. (2010). Industrial ecology looks at landfills from another perspective. Regional Development Dialogue, 31, 169-183, (DOI:10.1111/jiec.12039).
• 3. Baran, A., Śliwka, M., Lis, M. (2015). Selected properties of flotation tailings wastes deposited in the Gilów and Żelazny Most waste reservoirs regarding their potential environmental management. Arch. Min. Sci., 58, 969–978, (DOI: 10.2478/amsc- 2013-0068).
• 4. Edraki, M., Baumgartl, T., Manlapig, E., Bradshaw, D., Franks, D.M., Moran, Ch.J.
• 5. (2014) Designing mine tailings for better environmental, social and economic outcomes: a review of alternative approaches. J. Clean. Prod., 84, 411-420, (DOI: 10.1016/j.jclepro.2014.04.079).
• 6. EN ISO 14688-1:2018. Geotechnical investigation and testing - Identification and classification of soil – Part 1: Identification and description.
• 7. EN ISO 14688-2:2018 Geotechnical investigation and testing – Identification and classification of soil – Part 2: Principles for a classification.
• 8. European Commission, Brussels, 26.1.2017, COM (2017) 33 final. Availablenmonline:http://ec.europa.eu/environment/circular-economy/implementation_ report.pdf (accessed 1.07.2018).
• 9. Kępys, W. (2017). Residues from landfill mining as a component of waste-water suspensions. Chemical Industry, 96, 1680-1683, (DOI: 10.15199/62.2017.8.10).
• 10. Kieckhäfer, K., Breitenstein, A., Spengler, T.S. (2017) Material flow-based economic assessment of landfill mining processes. Waste Manage, 60, 748-764, (DOI: 10.1016/j.wasman.2016.06.012).
• 11. Klojzy-Karczmarczyk, B., Mazurek, J. (2015). Legal and environmental conditions for the reclamation of opencast mines using coal mining waste or gangue-based raw materials. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, 90, 67-78.
• 12. Krook, J., Svensson, N., Eklund, M. (2012) Landfill mining: A critical review of two decades of research. Waste Manage, 32, 513-520, (DOI: 10.1016/j.wasman. 2011.10.015).
• 13. Kudełko, J., Nitek, D. (2011). Using waste from mining activity as a substitute for raw materials. Cuprum, 3, 61-63.
• 14. Lottermoser, B.G. (2011) Recycling, reuse and rehabilitation of mine wastes. Elements, 7, 405-410. (DOI: 10.2113/gselements.7.6.405).
• 15. Matusiak, P., Kowol D.(2016). Application of the jug beneficiation operation for minerals recovery from mining waste deposits. Mining Science – Mineral Aggregates, 23, 115-125.
• 16. Onuaguluchi, O., Eren, Ö. (2016). Reusing copper tailings in concrete: corrosion performance and socioeconomic implications for the Lefke-Xeros area of Cyprus. J. Clean. Prod., 112, 420-429, (DOI: 10.1016/j.jclepro.2015.09.036).
• 17. Polish legal act: Ordinance of the Council of Ministers of 2 January 2007, concerning the content of natural radioactive isotopes of potassium K40, radium Ra226 and thorium Th228 in raw materials and materials used in buildings designed to accommodate people and livestock, as well as in industrial waste used in construction industry, and the procedures for controlling the content of these isotopes (Journal of Laws of 2007, item 29). Available online:http://isap.sejm.gov.pl/ isap.nsf/DocDetails.xsp?id=W-DU20070040029 (accessed 25.06.2018).
• 18. Polish legal act: Ordinance of the Minister of Environment of 18 November 2014 regarding conditions to be met when putting sewage into water or to the ground and regarding substances particulary harmful to the aquatic environment (Journal of Laws of 2014, item 1800). Available online: http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20140001800 (accessed 25.06.2018).
• 19. Polish legal act: Ordinance of the Minister of Environment of 1st September 2016 on the manner of conducting soil surface pollution assessments (Journal of Laws of 2016, item 1395). Available online: http://prawo.sejm.gov.pl/isap. nsf/download. xsp/WDU20160001395/O/D20161395.pdf (accessed 20.05.2018).
• 20. Quaghebeur, M., Laenen, B., Geysen, D., Nielsen, P., Pontikes, Y., Van Gerven, T., Spooren, J. (2013). Characterization of landfilled materials: screening of the enhanced landfill mining potential. J. Clean. Prod., 55, 72-83, (DOI: 10.1016/ j.jclepro. 2012.06.012).
• 21. Rotheut, M., Quicker, P. (2017). Energetic utilisation of refuse derived fuels from landfill mining. Waste Manage., 62, 101–117, (DOI: 10.1016/j.wasman.2017.02.002).
• 22. Svetlov, A., Potapov, S., Potapov, D. Erokhin, Y., Usov, A., Potokin, A., Suvorova, O.,
• 23. Kumarova, V., Makarov, D. (2015). Extraction of Nonferrous Metals and Production of Building Materials from Copper-Nickel Smelting Slags. Journal of the Polish Mineral Engineering Society, 2, 243-248.
• 24. Śliwka, M., Pawul, M., Kępys, W., Pomykała, R. A (2017).Waste management options for the combustion by-products in the context of the retardation of soil resources' depletion. Journal of Ecological Engineering, 18, 216-225, DOI:10.12911/2299 8993/76213.a
• 25. Śliwka, M., Uliasz-Bocheńczyk, A., Pawul, M. (2017). An appraisal of the properties of bottom waste obtained from bio-mass congestion to estimate the ways of its environmental use. Pol. J. Chem Technol., 19, 33-37, DOI: 10.1515/pjct-2017-0024. b
• 26. Thomas, B.S., Damare, A., Gupta, R.C. (2013). Strength and durability characteristics of copper tailing concrete. Construct. Build. Mater., 48, 894-900.
• 27. Traczewska, T.M. (2011). Biological methods for assessing environmental pollution. Wrocław, Poland, Ed. Oficyna Wydawnicza PWroc.
• 28. Wanka, S., Münnich, K., Fricke, K. (2017). Landfill Mining - Wet mechanical treatment of fine MSW with a wet jigger. Waste Manage., 59, 316-323, (DOI:10.1016/ j.wasman. 2016.10.050).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).