Efektywność stosowania powszechnie dostępnych materiałów odpadowych jako barier ochronnych środowiska wodnego w składowiskach siarczkowych odpadów metali nieżelaznych

• Autorzy: Miszczak E. , Twardowska I. , Kmiecik E. , Szczepańska-Plewa J.

Warianty tytułu

EN

Efficiency of the application of abundant waste materials as protective barriers of the aquatic environment in disposal sites with sulfide waste of non-ferrous metal ores

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem przedstawionych badań było określenie efektywności barier/warstw ochronnych z materiałów odpadowych (popiołów elektrownianych i komunalnych osadów ściekowych) jako sorbentów metali z kwaśnych wycieków infiltrujących przez warstwę siarczkowych odpadów z flotacyjnego wzbogacania rud metali nieżelaznych (na przykładzie odpadów z flotacji rud miedzi). Doświadczenia prowadzono jako porównawcze badania przepływowe w symulowanym cyklu 4-letnim na dwóch kolumnach wypełnionych odpadami pomiedziowymi o miąższości 1m – referencyjnej R oraz doświadczalnej z barierami d. Kolumny zasilano porcjowo symulowanym polimetalicznym roztworem ARD (Acid Rock Drainage) o pH 1,5 i najwyższych stwierdzonych stężeniach metali. Badane bariery wykazały wysoką efektywność sorpcji kationów mobilnych metali (Mn, Ni, Zn, Cd), wspomagającą naturalną zdolność krzemianowych odpadów pomiedziowych do wiązania metali o niskiej ruchliwości – Cu, Cr, Pb i Fe. Zastosowanie barier spowodowało również obniżenie dolnych granicznych wartości pH dla fazy sorpcji całkowitej metali mobilnych oraz dla sorpcji w fazie przejścia wszystkich metali. Stwierdzono, że przy zastosowaniu barier przy powszechnie występujących niższych stężeniach metali śladowych i pH>4 w ARD i wodach porowych składowisk odpadów rud metali nieżelaznych oraz znaczącej zdolności wiązania metali o niskiej mobilności przez te odpady, zagrożenie uwalniania metali śladowych z tych składowisk praktycznie nie będzie występowało.

EN

This study was performed to assess the efficiency of barriers/protective layers of waste materials (power-plant fly ash and municipal sewage sludge) as metal sorbents from acid solutions infiltrating the layer of sulfide wastes from flotation dressing of non-ferrous metal ores, on the basis of wastes from copper ore flotation. The study was carried out as comparative flow-through experiments in a simulated 4-year cycle on two columns filled with flotation wastes in the layers of 1m thick – reference column R and experimental column with barriers d. The barriers showed high-efficiency sorption of labile metal cations (Mn, Ni, Zn, Cd), supporting the natural ability of silicate wastes from flotation of copper ores to bind metals of low mobility (Cu, Cr, Pb, Fe). In addition, the application of barriers caused a decrease in the lower limit of pH values for the full sorption phase of labile metals as well as for a break-through phase of all of the tested metals. At commonly lower metal concentrations and pH>4 in ARD and pore waters in disposal sites of non-ferrous ore wastes, as well as significant binding capacity of the low mobility metals by these wastes, the application of protective barriers would practically eliminate the hazard of trace metals release from disposal sites.

Słowa kluczowe

PL

ochrona wód podziemnych; odpady z flotacji rud metali nieżelaznych; siarczkowe odpady pomiedziowe; uwalnianie metali; właściwości sorpcyjne barier ochronnych; efektywność barier

EN

ground water protection; wastes from flotation of non-ferrous ores; sulfide waste from copper ores; metal release; sorption properties of protective barriers; barrier efficiency

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 69, nr 4
• Strony: 91--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Miszczak E.

• Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN, Zabrze

autor

Twardowska I.

• Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN, Zabrze

autor

Kmiecik E.

• AGH w Krakowie

autor

Szczepańska-Plewa J.

• AGH w Krakowie

Bibliografia

• 1. Appelo C.A.J., Postma D.: Geochemistry, Groundwater and Pollution. 2nd edition. A.A. Balkema Publishers, Leiden, The Netherlands, 2007.
• 2. Brown T. J., Idoine N. E., Bide T., Mills A. J., Hobbs S. F.: European mineral statistics 2004–08. British Geological Survey, UK, 2010.
• 3. USGS - US Geological Survey: Mineral Commodity Summaries 2011. US Geological Survey, 2012.
• 4. GUS – Główny Urząd Statystyczny: Rocznik Statystyczny Rzeczypospolitej Polskiej (Statistical Yearbook of the Republic of Poland), Rok LXXII, Zakład Wydawnictw Statystycznych, Warszawa 2012
• 5. GUS – Główny Urząd Statystyczny: Ochrona Środowiska – Environment 2012. Informacje i Opracowania Statystyczne, Zakład Wydawnictw Statystycznych, Warszawa 2012.
• 6. Szczepańska J., Twardowska I.: III.6 Mining waste. W: Solid Waste: Assessment, Monitoring and Remediation (red. I. Twardowska, H.E. Allen, A.A.F. Kettrup, W.J. Lacy). Waste Manag. Ser., 4 (C), Elsevier, Amsterdam, s. 319÷385, 2004.
• 7. Syposz-Łuczak B.: Ocena zagrożenia jakości wód podziemnych w otoczeniu likwidowanych kopalń rud cynku i ołowiu na przykładzie regionów Chrzanowskiego i Olkuskiego. [Rozprawa doktorska]. Akademia Górniczo-Hutnicza , Kraków 2007.
• 8. Nordsrom D.K.: Hydrogeochemical processes governing the origin, transport and fate of major and trace elements from mine wastes and mineralized rock to surface waters. Applied Geochemistry, 26:1777÷1791, 2011.
• 9. Davies H., Weber P., Lindsay Ph., Craw D., Pope J.: Characterization of acid mine drainage in a high raimfall mountain environment, New Zealand. Science of the Total Environment, 409:2971÷2980, 2011.
• 10. Cheong Y.-W., Ji S.-W., Ahn J.-S., Yim G.-J., Min D.-S., McDonald L.M.: Seasonal effects of rainwater infiltration on volumetric water content and water quality in mine wastes at the Gyoping mine, South Korea. Journal of Geochemical Exploration, 116-117:8-16, 2012.
• 11. Szczepańska-Plewa J., Twardowska I., Miszczak E.: Wiązanie potencjalnie toksycznych pierwiastków (PTP) w składowiskach odpadów górnictwa węgla kamiennego jako czynnik ochrony środowiska wodnego. Przegląd Górniczy 68:117÷124, 2012.
• 12. Szczepańska-Plewa J., Twardowska I., Stefaniak S., Miszczak E.: Opóźnienie migracji potencjalnie toksycznych pierwiastków (PTP) jako wynik ochrony środowiska wodnego w rejonach deponowania odpadów rud metali. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 445:661÷670, 2011.
• 13. Twardowska I., Kyzioł J., Avnimelech Y., Stefaniak S., Janta-Koszuta K.: Using abundant waste and natural materials for soil and groundwater protection against contamination with heavy metals: Prospects and areas of application. W: Soil and Water Pollution Monitoring (red. I. Twardowska, H.E. Allen, M.M. Häggblom), NATO Science Series, IV. Earth and Environmental Sciences, Vol. 69, Springer, Dordrecht (The Netherlands), s. 231÷248, 2006.
• 14. Twardowska I., Janta-Koszuta K., Miszczak E., Stefaniak S.: Occurrence and binding strength of metals in composted bio-waste and sewage sludge. [W:] Environmental Engineering III (Red. L. Pawłowski, M. Dudzińska, A. Pawłowski), CRC Press, Taylor and Francis Group, London, UK, s. 339÷350, 2010.
• 15. Héquet V., Rico P., Lecuyer I., Le Cloirec P.: Removal of Cu2+and Zn2+in aqueous solutions by sorption onto mixed fly ash. Fuel, 80:851÷856, 2001.
• 16. Shaheen S.M., Tsadilas C.D.: Influence of fly ash and sewage sludge application on cadmium and lead sorption by an acidic Alfisol. Pedosphere, 20:436÷445, 2010.
• 17. Vega F.A., Covelo E.F., Andrade M.L.: Effects of sewage sludge and barley straw treatment on the sorption and retention of Cu, Cd and Pb by coppermine Anthrropic Regosols. Journal of Hazardous Materials, 169:36÷45, 2009.
• 18. Garrido T., Mendoza J., Arriagada F.: Changes in the sorption, desorption, distribution and availability of copper, induced by application of sewage sludge on Chilean soils contaminated by mine tailings. Journal of Environmental Sciences, 24:912÷918, 2012.