Migration of Cadmium and Antimony from Zinc Oxide Emitted from a Sintering Machine in Zn and Pb Pyrometallurgical Process into Environment

• Autorzy: Adamczyk Zdzisław , Nowińska Katarzyna

Warianty tytułu

PL

Możliwość migracji kadmu i antymonu z tlenku cynku pochodzącego z maszyny spiekalniczej pyrometalurgicznego otrzymywania Zn i Pb do środowiska

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The pyrometallurgical process of production of zinc and lead realized in The Zinc Smelting Plant "Miasteczko Śląskie" S.A. poses a potential threat to the natural environment. Technologies applied in the process produce toxic pollutants, among which one of the most important is dust which contains Pb, Zn, Cd, As, Sb, Tl, etc. The detailed determination of chemical and mineral compositions of the dust allows to understand its behaviour in the environment and observe migration pathways. The paper presents results of investigations of the migration possibility to the soil and water environment of trace elements cadmium and antimony present in one of the main phases, zinc oxide, emitted with dusts from various operations of pyrometallurgical extraction of Zn and Pb at the Miasteczko Slaskie Zinc Smelting Plant, Poland. The quantity of elements was estimated on the basis of: (i) dust fall, (ii) zinc oxide content in dust, (iii) element content in zinc oxide, and (iv) mobility of zinc oxide under the hypergenic conditions of the soil and water environment of the Smelting Plant area. Among the elements considered, cadmium and antimony emitted with zinc oxide contained in dusts from the Sintering Machine will pose a potential hazard for the soil and water environment of the Miasteczko Slaskie Zinc Smelting Plant area.

PL

Proces pirometalurgicznego otrzymywania cynku i ołowiu metodą Imperial Smelting Process (ISP) stwarza potencjalne zagrożenie dla środowiska naturalnego. Proces technologiczny ISP jest źródłem toksycznych zanieczyszczeń, spośród których jednymi z najważniejszych są pyły zawierające w swym składzie między innymi takie pierwiastki jak Pb, Zn, Cd, As, Sb, Tl. Dokładne poznanie składu chemicznego i mineralnego zanieczyszczeń pyłowych pozwala na określenie ich zachowania się w środowisku, prześledzienie drogi migracji. W pracy przedstawiono wyniki badań możliwości migracji do środowiska gruntowo-wodnego pierwiastków śladowych występujących w jednej z głównych faz – siarczku cynku – emitowanej z pyłami pochodzącymi z różnych odcinków technologicznych pyrometalurgicznego otrzymywania Zn i Pb w Hucie Cynku Miasteczko Śląskie S.A., Polska. Ilość pierwiastków została oszacowana na podstawie: (i) opadu pyłu, (ii) udziału siarczku cynku w pyle, (iii) zawartości pierwiastka w siarczku cynku oraz (iii) mobilności siarczku cynku w warunkach hipergenicznych środowiska gruntowo-wodnego rejonu huty. Potencjalne zagrożenie dla środowiska gruntowo-wodnego rejonu Huty Cynku „Miasteczko Śląskie” S.A., spośród rozpatrywanych pierwiastków, będą stanowić kadm oraz antymon emitowane wraz z siarczkiem cynku zawartym w pyłach Maszyny Spiekalniczej

Słowa kluczowe

EN

pyrometallurgy; zinc; lead; zinc oxide; cadmium; antimony; Eh-pH diagrams; ground-water environment

PL

pirometalurgia; cynk; ołów; tlenek cynku; kadm; antymon; diagramy Eh-pH; środowisko gruntowo-wodne

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 2
• Strony: 1307--1317
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Adamczyk Zdzisław

• Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

autor

Nowińska Katarzyna

• Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

Bibliografia

• 1. Adamczyk, Z., Melaniuk-Wolny, E., Nowińsk,a K. (2010). The mineralogical and chemical study of feedstock mixtures and by-products from pyrometallurgical process of zinc and lead production. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• 2. Adamczyk, Z., Nowińska, K. (2015). Accompanying elements in zinc oxide emitted from a sintering machine into the environment in pyrometallurgical process of zinc and lead production. Proceedings of the World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering, Barcelona, 334, 1-7.
• 3. Barakat, M. A. (2003). Pyrometallurgical processing of zinc ash and flue dust. Acta Montanistica Slovaca, 9(4), 259-269.
• 4. Borch, T., Kretzschmar, R., Kappler, A., Van Cappelen, P., Ginder-Vogel, M., Voegelin A., Campbell K. (2010), Biogeochemical redox processes and their impact on contaminant dynamics. Environ Sci Technol, 44, 15-23.
• 5. Cabała, J. (2009). Metale ciężkie w środowisku glebowym olkuskiego rejonu eksploatacji złóż Zn-Pb. Katowice: Prace Naukowe Uniwersytetu Śląskiego.
• 6. Cabała, J., Smieja-Król, B., Jabłońska, M., Chrost, L. (2013). Mineral components in a peat deposit - looking for signs of early mining and smelting activities in Silesia – Cracow region (Southern Poland). Environmental Earth Sciences, 69(8), 2559-2568.
• 7. Diatta, J. B.; Chudzińska, E.; Wirth, S. (2008). Assessment of heavy metal contamination of soils impacted by a zinc smelter activity. Journal of Elementology, 13(1), 5.
• 8. Gregurek, D., Zhiwei, P., Wenzl, C. (2015). Lead and zinc metallurgy. The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society (TMS). 67(9), 1986-1987.
• 9. Guo, X.Y., Xiao, S.W., Xiao, X., Li, Q.H., Ryoichi, Y. (2002). LCA case study for lead and zinc production by an Imperial Smelting Process in China - A brief presentation, International Journal of Life Cycle Assessment, 5, 276-276.
• 10. Habashi, F. (1986). Principles of extractive metallurgy, Pirometallurgy, 3. New York: Taylor and Francis Group.
• 11. Kaczyńska, A., Zajączkowski, M., Grzybiak, M. (2015). Toksyczny wpływ kadmu na rośliny i człowieka. Annales Academiae medicae gedanensis, 45, 65-70.
• 12. Kicińska, A. (2011). Formy występowania oraz mobilność cynku, ołowiu i kadmu w glebach zanieczyszczonych przez przemysł wydobywczo-metalurgiczny. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 49, 152-162.
• 13. Kitamura, O., Kubota, H. (2000). Impurity Distribution in the ISP Process at the Harima Works of Sumitomo Metal Mining CO., LTD, Lead-Zinc Conference 2000, 467-479.
• 14. Krupka, K.M., Serne, R. J. (2002). Geochemical Factors Affecting the Behavior of Antimony, Cobalt, Europium, Technetium, and Uranium in Vadose Sediments, Prepared for CH2M HILL Hanford Group, Inc., and the U.S. Department of Energy under Contract DE-AC06-76RL01830.
• 15. Melaniuk-Wolny, E. (2001). Właściwości pyłu emitowanego w hutnictwie cynku i ołowiu, PhD Thesis, Politechnika Śląska, Gliwice.
• 16. Melniuk-Wolny, E., Widziewicz, K., Adamczyk, Z., Nowińska, K., Żak, M. (2014) Single- stage extraction to assess metals bioavailability from smelting dust. Polish Journal of Environmental Studies, 23(6), 2117-2124.
• 17. Filella M., Williams P.A., Belzile N. (2009). Antimony in the environment: knowns and unknowns. Environ. Chem., 6, 95-105.
• 18. Nadgórska-Socha A., Kandziora-Ciupa M., Ciepał, R., Musialik D., Barczyk G. (2013). The Activity of Selected Soil Enzymes, and Soil Contamination with Zinc, Cadmium and Lead in the Vicinity of The Zinc Smelter “Miasteczko Slaskie”. Ecological Chemistry and Engineering, 20(1), 123-131.
• 19. Nowińska K., Adamczyk Z., Melaniuk-Wolny E. (2015). Accompanying elements in zinc oxide emitted from a sintering machine into the environment in pyrometallurgical process of zinc and lead production. Materials and Manufacturing Processes, 30(12), 1457-1464.
• 20. Niedzielski, P., Siepak, M., Siepak J. (2000). Występowanie i zawartości arsenu, antymonu i selenu w wodach i innych elementach środowiska, Rocznik Ochrona Środowiska, 2, 317-341.
• 21. Rao, S. (2006). Resource Recovery and Recycling from Metallurgical Wastes, Elsevier.
• 22. Ruetten, J. (2009). The Waelz Process for the Treatment of EAF Dust 2004-2008 – 2012, presented at GDMB – Zinc Experts Meeting, Kokkola, ValoRes GmbH.
• 23. Voliante, A., Cozzolino, V., Perelomov, L., Caporale, A. G., Pigna, M. (2010). Mobility and bioavailability of heavy metals and metalloids in soil environments. J Soil Sci Plant Nutr, 10(3), 268-292.
• 24. Zhao, B. (2013). Lead and zinc sintering. Rijeka: InTech, 165-199.

Uwagi

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