Combination of Chemical and Biological-Chemical Methods for Elimination of Metals from Acid Mine Drainage

• Autorzy: Luptakova Alena , Macingova Eva , Ubaldini Stefano , Luptak Miloslav

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2020-01-45

Warianty tytułu

PL

Połączenie chemicznych i biologiczno-chemicznych metod eliminacji metali z kwaśnego drenażu kopalnianego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Each acid mine drainage has a specific composition, but always contains sulphuric acid, dissolved heavy metals, sulphates, iron precipitates and their pH can be very low. The elimination of metals form the acid mine drainage is a severe environmental problem and has been a long-standing major concern to scientists, engineers, industry and governments. Various methods are used for the metals removal from waters, but any of them have been applied under commercial-scale conditions. Mostly studied are chemical and biological-chemical methods. Main aim of the paper was to interpret the combination of chemical and biological-chemical methods for the heavy metals elimination from the synthetic solution of acid mine drainage, coming from the zinc mine located in Tùnel Kingsmill outlet of the Rio Yaulì (district of Yauli – Perù). The metals selective precipitation as hydroxides (chemical method) and sulphides (biological-chemical method) at the various values of pH acid mine drainage is the fundamental of the examined process. For the hydrogen sulphide production the sulphate-reducing bacteria of genus Desulfovibrio was used. The selective sequential precipitation process reaches the selective precipitation of chosen metals with 97–99% efficiency – Fe, As, Al and Mn in the form of metal hydroxides, Cu and Zn as metal sulphides.

PL

Każdy kwaśny drenaż kopalniany ma określony skład, ale zawsze zawiera kwas siarkowy, rozpuszczone metale ciężkie, siarczany, osady żelaza, a jego pH może być bardzo niskie. Eliminacja metali z kwaśnego drenażu kopalnianego jest poważnym problemem środowiskowym i od dawna stanowi poważny problem dla naukowców, inżynierów, przemysłu i rządów. Różne metody są stosowane do usuwania metali z wód, ale żadna z nich została zastosowana w warunkach komercyjnych. Przeważnie badane są metody chemiczne i biologiczno-chemiczne. Głównym celem pracy była interpretacja połączenia chemicznych i biologiczno-chemicznych metod eliminacji metali ciężkich z syntetycznego roztworu kwaśnego drenażu kopalnianego pochodzącego z kopalni cynku zlokalizowanej w wylocie Tùnel Kingsmill w Rio Yaulì (dzielnica Yauli – Peru). Podstawą badanego procesu jest selektywne wytrącanie metali w postaci wodorotlenków (metoda chemiczna) i siarczków (metoda biologiczno-chemiczna) przy różnych wartościach pH kwaśnego drenażu kopalnianego. Do produkcji siarkowodoru wykorzystano bakterie redukujące siarczany z rodzaju Desulfovibrio. Proces selektywnego sekwencyjnego wytrącania osiąga selektywne wytrącanie wybranych metali z wydajnością 97–99% – Fe, As, Al i Mn w postaci wodorotlenków metali, Cu i Zn jako siarczków metali.

Słowa kluczowe

EN

acid mine drainage; sulphate-reducing bacteria; metal sulphides; selective sequential precipitation

PL

kwaśny drenaż kopalniany; bakterie redukujące siarczany; siarczki metali; selektywne sekwencyjne wytrącanie

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2020
• Tom: no. 1, vol. 2
• Strony: 83--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Luptakova Alena

• Slovak Academy of Sciences, Institute of Geotechnics, Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovak Republic

autor

Macingova Eva

• Slovak Academy of Sciences, Institute of Geotechnics, Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovak Republic

autor

Ubaldini Stefano

• Institute of Environmental Geology and Geoengineering, CNR, Area della Ricerca di Roma RM 1 – Montelibretti, Via Salaria Km 29 300, Roma, Italy

autor

Luptak Miloslav

• Technical University of Košice, Faculty of Materials, Metallurgy and Recycling, Letná 9, 042 00 Košice, Slovak Republic

Bibliografia

• 1. COSTA, Maria Clara et al. Treatment of Acid Mine Drainage by Sulphate-reducing Bacteria Using Low Cost Matrices. Water Air Soil Pollution, 189, 1, 2008, pp. 149, ISSN: 0049-6979.
• 2. JOHNSON, Barrie, and Hallberg, Kevin. The microbiology of acidic mine waters. Research in Microbiology 154, 7, 2003, p. 466-473, ISSN: 0923-2508.
• 3. KAKSONEN, Anna and PUHAKKA, Jaakko. Sulfate reduction based bioprocesses for the treatment of acid mine drainage and the recovery of metals. Engineering in Life Sciences, 7, 2007, pp. 541–564, ISSN: 8-2863.
• 4. KALIN, Margarete et al. The chemistry of conventional and alternative treatment systems for the neutralization of acid mine drainage. Science of the Total Environment, 366, 2 – 3, 2006, pp. 395–408, ISSN
• 5. LUPTAKOVA, Alena et al. Application of Physical-chemical and Biological-chemical Methods for Heavy Metals Removal from Acid Mine Drainage. Process Biochemistry, 47, 11, 2011, p. 1633-1639, ISSN 1359-5113.
• 6. LUPTAKOVA, Alena et al. Mineral biotechnology II. – Sulfuretum in nature and industry. Ostrava : Publishing services department VŠB-TU Ostrava, 2002, p. 152, ISBN 80-248-0114-0. (in Slovak).
• 7. ODOM, J.M., SINGLETON, R. The Sulfate-reducing Bacteria: Contemporary Perspectives. Springer-Verlag, New York, 1993, p. 249. ISBN 387978658.
• 8. POSTGATE, John Raymond. The sulphate-reducing bacteria. 2nd edition. Cambridge : Cambridge University Press , 1984, p. 208, ISBN 0521257913.
• 9. SKOUSEN, Jeffrey et al. A Handbook of Technologies for Avoidance and Remediation of Acid Mine Drainage. West Virginia: The National Mine Land Reclamation Center at West Virginia University in Morgantown, 1998, p. 130.
• 10. TABAK, H.H. et al. Advances in biotreatment of acid mine drainage and biorecovery of metals: 1. Metal precipitation for recovery and recycle. Biodegradation, 14, 6, 2003, p. 423-436, ISSN: 0923-9820.
• 11. TOTSCHE, Oliver et al. Titration Curves, A Useful Instrument for Assessing the Buffer Systems of Acidic Mining Waters. Environmental Science and Pollution Research, 13, 4, 2006, p. 215 – 224, ISSN: 0944-1344.

Uwagi

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