Oxidation and dissolution of metal in circulating water - the fate of sulfide sulfur

• Autorzy: Nowak P. , Socha R. P.

Warianty tytułu

PL

Utlenianie minerałów siarczkowych w odpadach flotacyjnych – przemiany siarki siarczkowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Dissolution of Zn, Pb, and sulfate ions in water from flotation lead-zinc ore tailings was investigated by passing water through columns filled with the waste. Conductivity, pH and concentration of selected ions in the effluent were measured and expressed as a function of exchange ratio of pore water (ER). Samples collected from the tailing after the experiments were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Due to high concentration of carbonate minerals, which saturate the flowing water with hydrocarbonate ions, the concentration of both lead and zinc ions in the effluent is very low, below the standard for industrial waste water (except the very initial period). At the same time sulfide sulfur oxidizes partially to elemental sulfur, not to sulfates. For that reason the transfer of sulfates from the flotation wastes is rather limited.

PL

Badano rozpuszczalność jonów Zn i Pb oraz siarczanowych z odpadów flotacyjnych rud cynkowoołowiowych przepuszczając wodę przez kolumny wypełnione odpadami. Odcieki z kolumn badano oznaczając ich pH, przewodnictwo oraz stężenia wybranych jonów jako funkcję krotności wymiany wody porowej (ER) w odpadach. Z odpadów po doświadczeniu pobrano próbki, które badano metodą spektroskopii fotoelektronów generowanych promieniowaniem X (spektroskopia XPS). Stwierdzono, że dzięki dużej zawartości minerałów węglanowych, które nasycają przepływającą wodę jonami wodorowęglanowymi stężenia jonów cynku i ołowiu, poza początkowym okresem, są znacznie poniżej normy dla ścieków przemysłowych. Równocześnie siarczkowa siarka w znacznej części utlenia się do siarki pierwiastkowej a nie do siarczanów, co powoduje, że emisja siarczanów z odpadów jest stosunkowo niewielka.

Słowa kluczowe

EN

flotation waste; sulfide oxidation; pyrite oxidation; sulfide minerals

PL

odpady flotacyjne; utlenianie siarczków; siarczkowa siarka; utlenianie

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 40
• Strony: 134--148
• Opis fizyczny: bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Nowak P.

autor

Socha R. P.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Catalysis and Surface Chemistry, Kraków, Poland

Bibliografia

• BANKS D., YOUNGER P.L., ARNESON R.-T., IVERSON E.R. AND BANKS S.B., 1997, Mine-water chemistry: the good, the bad and the ugly, Environmental Geology, 32, 157 - 174.
• BUBAN K.R., COLLINS M.J., MASTERS I.M. AND TRYTTEN L.C., 2000, Comparison of direct pressure leaching with atmospheric leaching of zinc concentrates, in: Lead-zinc 2000, Proceedings of the Lead-Zinc Symposium, Pittsburgh, USA, (J.E. Dutrizac, J.A. Gonzalez, D.M. Henke, S.E. James and A.H-J. Siegmund, editors), The Minerals, Metals and Materials Society, Warrendale, 727 - 738.
• BYERLEY J.J. AND SCHARER J.M., 1992, Natural release of copper and zinc into the aquatic environment, Hydrometallurgy, 30, 107 – 126.
• CRAIG J.R. AND VAUGHAN D.J., 1990, Compositional and textural variations of the major iron and base-metal sulfide minerals, in: Sulfide deposits – their origin and processing (P.M.J. Gray, G.J. Bowyer, J.F. Castle, D.J. Vaughan and .A. Warner - editors), The Institution of Mining and Metallurgy, London, 1 - 16.
• F.M. DOYLE, 1990, Acid mine drainage from sulfide ore deposits, w: Sulfide deposits – their origin and processing (wydawcy - P.M.J. Gray, G.J. Bowyer, J.F. Castle, D.J. Vaughan i N.A. Warner), The Institution of Mining and Metallurgy, Londyn, 301 - 310.
• DYER J.A., SCRIVNER N.C. AND DENTEL S.K., 1998, A practical guide for determining the solubility of metal hydroxides and oxides in water, Environmental Progress, 17, 1 - 8.
• EVANGELOU V.P., 1995, Pyrite Oxidation and Its Control, CRC Press, Boca Raton, USA.
• EVANGELOU V.P., 1998, Environmental Soil and Water Chemistry. Principles and Application, J. Wiley&Sons, Noy Jork
• GLEISNER M. AND HERBERT R.B. JR., 2002, Sulfide mineral oxidation in freshly processed tailings batch experiments, Journal of Geochemical Exploration, 76, 139 - 153.
• HELIOS-RYBICKA E., 1996, Impact of mining and metallurgical industries on the environment in Poland, Applied Geochemistry, 11, 3 – 11.
• GODELITSAS A., ASTILLEROS J.M., HALLAM K., HARISSOPOULOS S., PUTNIS A., 2003, Interaction of calcium carbonates with lead in aqueous solutions, Environ.Sci.Techl., 37, 3351-3360.
• LAAJALEHTO K., KARTIO I. AND NOWAK P., 1994, XPS Study of Clean Metal Sulfide Surfaces, Applied Surface Science, 81, 11-15.
• LEJA J., 1982, Surface Chemistry of Froth Flotation, Plenum Press, Nowy Jork.
• ŁUSZCZKIEWICZ A., 2000, Koncepcja wykorzystania odpadów flotacyjnych z przeróbki rud miedzi w regionie Legnicko-Głogowskim, Inżynieria Mineralna, 1, 25 – 35.
• MOORE J.N. AND LUOMA S.N., 1990, Hazardous wastes from large-scale metal extraction, Environmental Science and Technology, 24, 1278 - 1285.
• MOSES C.O. AND HERMAN J.S., 1991, Pyrite oxidation at circumneutral pH, Geochimica et Cosmochimica Acta, 55, 471 – 482.
• MOULDER J.F., STICKLE W.F., SOBOL P.E. AND BOMBEN K.D., 1992, Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy, Perkin Elmer, Eden Prairie, USA.
• NICHOLSON R.V., GILLHAM R.W. AND REARDON E.J., 1988, 1990, Pyrite oxidation in carbonatebuffered solutions: 1. Experimental kinetics. 2. Rate control by oxide coatings, Geochimica et Cosmochimica Acta, 52, 1077-1085, 54, 395-402.
• NOWAK P. AND LAAJALEHTO K., 2000a, Oxidation of Galena Surface – an XPS Study of the Formation of Sulfoxy Species, Applied Surface Science, 157, 101-111
• NOWAK P., LAAJALEHTO K. AND KARTIO I., 2000b, A Flotation Related X-Ray Photoelectron Study of the Oxidation of Galena Surface, Colloids and Surfaces A, 161, 147-160
• RIMSTIDT J.D., BALOG A.AND WEBB J., 1998, Distribution of trace elements between carbonate minerals and aqueous solutions, Geochimica et Cosmochimica Acta, 62, 1851-1863.
• ROUFF A.A., ELZINGA E.J., REEDER R.J. AND FISHER N.S., 2004, X-ray absorption spectroscopic evidence for the formation of Pb(II) inner-sphere adsorption complexes and precipitates at the calcite - water interface, Environ. Sci. Technol., 38, 1700 - 17007.
• SALTER J.D. AND JONES M.P., 1986, Galena alteration in bicarbonate environment, Trans. Inst. Min. Metal., 95, C95 - C106.
• SCHWARTZ M.O., PLOETHNER D., 1999, Removal of heavy metals from mine water by carbonate precipitation in the Grootfontein-Omatako canal, Namibia, Environmental Geology, 39, 1117 - 1126.
• SIMÓN M., MARTIN F., GARCIA I., BOUZA P., DORRONSORO C. AND AGUILAR J., 2005, Interaction of limestone grains and acid solutions from the oxidation of pyrite tailings, Environmental Pollution, 135, 65 – 72.
• ZACHARA J.M., COWAN C.E. AND RESCH C.T., 1991, Sorption of divalent metals on calcite, Geochimica et Cosmochimica Acta, 55, 1549 – 1562.