Evaluation of Acid Mine Drainage Characterization for Predicting Post Drainage Water Quality in Coal Mines

• Autorzy: Dwiki S. , Shimada H. , Gautama R. S. , Kusuma G. J. , Sasaoka T. , Koten F. , Matsumoto S.

Warianty tytułu

PL

Ocena właściwości kwaśnego odcieku kopalnianego na potrzeby prognozy jakości wody po drenażu w kopalniach węglowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the surface coal mine, coal is extracted by removing topsoil and overburden above the coal seam layer. The thickness of the coal seam is various, depending on the geological formation of coal sedimentation. In most cases, more than several meters of the seams could exist on the sedimentation of coal. Therefore, during the extraction of coal, the reduction of surface level is unavoidable. As the consequences, a vast hole in the surface, usually called as a void, is formed and develops into a water body to the surrounding environment. Acid mine drainage (AMD) is extremely dangerous because of its low pH (usually below 5) and high concentration of heavy metals, sulfate and salinity. When the disturbed surfaces, such as pit walls and front mining, are exposed to the air and leached by water, AMD will occur due to the abundant availability of sulfide minerals. Accumulation of acidic water in the void could happen. Thus, the study about the assessment of water quality post-mining drainage along with the impact of surface change to the ecosystem, is prominent to be conducted. This paper evaluates AMD characterization of rock samples by using static test, consists of paste pH, Acid Base Accounting (ABA) method of balancing the value of acid capacity from Total Sulfur test and neutralization capacity from Acid Neutralizing Capacity (ANC) test and Net Acid Generating (NAG) test for predicting the water quality of post drainage in the void. XRD analysis was also conducted to discuss mineralogy of the samples. Kinetic test was carried out to assess the final acidity production of rock samples. Validation of the predicted result was performed by simulating the leachate water mixing from the result of kinetic test in the PHREEQC Interactive software.

PL

W kopalni odkrywkowej węgla węgiel wydobywany jest przez usunięcie nadkładu oraz wierzchniej warstwy ziemi znad warstwy pokładu węgla. Grubość pokładu węgla jest zróżnicowana zależnie od geologicznej formacji, w której zaszła sedymentacja węgla. W większości przypadków, ponad kilka metrów nadkładu może znajdować się nad warstwami węgla. Zatem, podczas procesu wydobycia węgla, strata na poziomie powierzchni jest nieunikniona. W rezultacie powstaje szerokie wyrobisko w powierzchni, zwykle zwane odkrywką kopalni, która następnie zasila otaczające ją środowisko w wodę. Kwaśny Drenaż Kopalniany (ang. skrót AMD) jest ekstremalnie niebezpieczny ze względu na niski poziom pH (zazwyczaj poniżej 5), wysokie zasolenie i wysokie stężenie metali ciężkich oraz siarczków. Gdy powierzchnie, takie jak po urabianiu ścianowym oraz czołowym, są narażone na działanie powietrza oraz ługowanie wodą, powstaje kwaśny drenaż kopalniany o pH wynikającym z występowania dużej ilości minerałów siarczkowych. Następuje nagromadzenie kwaśnej wody w wyrobisku. Dlatego bardzo ważne jest przeprowadzenie badań nad oceną jakości wody po drenażu kopalnianym wraz z wpływem zmian powierzchniowych na ekosystem. Niniejsza praca określa charakterystykę kwaśnego drenażu kopalnianego z próbek skały przy użyciu testu statycznego, składającego się z testu odczynu pH, metod obliczania bilansu kwasowego (ang. skrót ABA) w celu kontroli kwasowości przy określaniu poziomu siarki całkowitej oraz zdolności zobojętniania podczas testu sprawdzającego Zdolność do Zobojętniania Kwasu (ang. skrót ANC), a także przeprowadzono test sprawdzający Ilość Netto Kwasu Wytwarzanego(ang. skrót NAG), aby móc określać jakość wody po drenażu w odkrywce. Przeprowadzono również analizę dyfrakcji rentgenowskiej na potrzeby omówienia składu mineralogicznego próbek. Wykonano też test kinetyczny, aby określić końcową ilość kwasu w próbkach skały. Następnie zestawiono przewidywane wyniki, potwierdzone przez symulację mieszania się odcieków wodnych, wraz z wynikami testu kinetycznego przeprowadzonego za pomocą oprogramowania PHREEQC Interactive.

Słowa kluczowe

EN

Acid Mine Drainage (AMD); open-pit coal mine; geochemical characterization

PL

Kwaśny Drenaż Kopalniany (AMD); kopalnia odkrywkowa węgla; określenie właściwości geochemicznych

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 23--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dwiki S.

• Department of Earth Resources Engineering, Faculty of Engineering, Kyushu University, Fukuoka 819-0395, Japan

autor

Shimada H.

• Department of Earth Resources Engineering, Faculty of Engineering, Kyushu University, Fukuoka 819-0395, Japan

autor

Gautama R. S.

• Department of Mining Engineering, Institut Teknologi Bandung, Bandung 40132, Indonesia

autor

Kusuma G. J.

• Department of Mining Engineering, Institut Teknologi Bandung, Bandung 40132, Indonesia

autor

Sasaoka T.

• Department of Earth Resources Engineering, Faculty of Engineering, Kyushu University, Fukuoka 819-0395, Japan

autor

Koten F.

• Environment Department, PT Arutmin Indonesia, Indonesia

autor

Matsumoto S.

• Department of Earth Resources Engineering, Faculty of Engineering, Kyushu University, Fukuoka 819-0395, Japan

Bibliografia

• 1. AMIRA International. 2002. ARD test handbook Project P387A Prediction & kinetic control of acid mine drainage. [viewed 2 April 2012] Ian Wark Research Institute Australia. Available online: <http://www.amira.com.au/documents/downloads/P387AProtocolBooklet.pdf>
• 2. CASTRO, J.M. and MOORE, J.N. 2000. "Pit lakes: Their characteristics and the potential for their remediation." Journal of Environmental Geology 39.
• 3. MERKEL, B.J. and BRITTA P. 2008. Groundwater geochemistry: A practical guide to modeling of natural and contaminated aquatic systems. Berlin: Springer-Verlag.
• 4. PARKUST, D. L., and APPELO, C. A. J. 1999. User’s guide to PHREEQC – A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations. U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 95-4227.
• 5. RAHMAWATI, A.F. 2002. Analisis pembentukan air asam tambang pada kolam bekas tambang dengan “Inverse Geochemical Modeling”. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
• 6. YOUNGER, P.L. et al. 2002. Mine water: Hydrology, pollution and remediation. Netherlands: Kluwer Academic Publisher.