Application of Geochemical Barriers for Purification of Industrial Waters from Non-Ferrous Metals

• Autorzy: Bajurova J. , Makarov D.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie barier geochemicznych w celu oczyszczania ścieków przemysłowych z metali nieżelaznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article shows the possibility of using as artificial geochemical barriers various reactive minerals and waste tailings copper-nickel ores of the Pechenga ore field of the Murmansk region. We investigated the sorption of ions nickel by natural magnesium-containing hydrosilicates such as: serpophite Mg5Fe(OH)8[Si4O10], talc Mg2.5Fe0.5(OH)2[Si4O10] and biotite KMgFe2(OH)2[AlSi3O10]. The greatest pH growth was observed when serpophite was used. Extraction of nickel increases with increasing ratio of mineral/solution. The diffraction patterns of minerals significantly change in the crystal lattice, manifested in the broadening and strengthening of asymmetry of basal reflections. Interaction of nickel sulfate solutions at pH 1-3 with serpentine minerals leads to the formation of pimelites (Ni3Si4O10(OH)2.4H2O) and when the acidity of the solutions is less minerals of garnierity type Ni6Si4O10(OH)8 are formed. The interaction of nickel sulphate solution with talc leads to the formation of villemseites (Ni3Si4O10(OH)2). During the interaction of the nickel sulphate solution with biotite the formation of minerals of pimelite type (Ni3Si4O10(OH)2.4H2O) is observed. Also, experiments were conducted on the sorption of iron, copper, nickel by granulated tailings copper-nickel ores thermally activated at 650°C (barrier №1) and 700°C (barrier № 2). The compressive strength of the obtained granules 2.19 (650°С) and 1.92 (700°С) MPa. For the experiments under dynamic conditions granules was wetted with a sulphate solution containing 0.1 g/L of Ni2+, 0.05 g/L Cu2+ and 0.1 g/L Fe2+. After 30 days the residual concentration to the ions of non-ferrous metals for the barrier №1 and barrier №2 after filtration through barriers for iron ions was 85.2% and 93.2%, 74.4% of the copper ions and 65.2%, 53.7% of nickel ions and 63.3%, respectively. Interaction sulfate solutions, containing with ions non-ferrous metals, with minerals leads to their deposition as a result of isomorphic substitution of isovalent. Experiments in dynamic conditions, shown perceptivity of using thermally activated tailings copper-nickel ores as material for creating geochemical barriers.

PL

Artykuł przedstawia możliwość zastosowania różnych reaktywnych metali i odpadów końcowych z rud niklowo-miedzianych z rud Penchenga z regionu Murmańsk jako sztucznych barier geochemicznych. Zbadano sorpcję jonów niklu za pomocą naturalnych hydrosilikatów zawierających magnez takich jak: serpofity Mg5Fe(OH)8[Si4O10], talk Mg2.5Fe0.5(OH)2[Si4O10] i biotyt KMgFe2(OH)2[AlSi3O10]. Największy wzrost pH zaobserwowano gdy użyty był serpofit. Ekstrakcja niklu zwiększa się wraz ze wzrastającym stosunkiem minerał/roztwór. Obraz dyfrakcyjny minerałów zmienia się znacznie w sieci krystalicznej, okazując się w poszerzaniu i wzmacnianiu asymetrii odbicia podstawowego. Interakcja roztworu siarczanu niklu z minerałem serpentynowym przy pH 1-3 prowadzi do powstawania pimelitów (Ni3Si4O10(OH)2.4H2O), a gdy kwasowość roztworu jest mniejsza tworzą się minerały typu garnierytu Ni6Si4O10(OH)8. Interakcja roztworu siarczanu niklu z talkiem prowadzi do powstawania villemseitów (Ni3Si4O10(OH)2). Podczas interakcji roztworu siarczanu niklu z biotytem obserwuje się powstawanie minerałów typu pimelitu (Ni3Si4O10(OH)2.4H2O). Przeprowadzono również eksperymenty sorpcji żelaza, miedzi i niklu za pomocą odpadów rud miedziowo-niklowych aktywowanych termicznie w 650°C (bariera nr 1) i 700°C (bariera nr 2). Wytrzymałość na ściskanie uzyskanych granulek wyniosła 2,19 (650°C) i 1,92 (700°C) MPa. W przypadku eksperymentów w warunkach dynamicznych granulki były zwilżone roztworem siarczanu zawierającym 0,1 g/L Ni2+, 0,05 g/L Cu2+ oraz 0,1 g/L Fe2+. Po 30 dniach stężenie resztkowe jonów metali nieżelaznych dla bariery nr 1 i bariery nr 2 po filtracji przez bariery dla jonów żelaza wynosiło odpowiednio 85,2% i 93,2%, dla jonów miedzi 74,4% i 65,2% oraz dla jonów niklu 53,7% i 63,3%. Interakcja roztworu siarczanu, zawierającego jony metali nieżelaznych, z minerałami prowadzi do ich depozycji w rezultacie izomorficznej substytucji izowalentu. Eksperymenty w warunkach dynamicznych pomogły dostrzec możliwość użycia aktywowanych termicznie odpadów z rud niklowo-miedzianowych jako materiału do tworzenia barier geochemicznych.

Słowa kluczowe

EN

geochemical barriers; physicochemical geotechnologies; management of natural and waste water; non-ferrous metal reduction; serpophite; talc; biotite; copper-nickel tailings

PL

bariera geochemiczna; fizykochemiczne geotechnologie; zarządzanie wodą i ściekami; redukcja metali nieżelaznych; serpofit; talk; biotyt; odpady miedzowo-niklowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 15, nr 2
• Strony: 95--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bajurova J.

• Murmansk Technical State University, Sportivnaya St.13, Murmansk Region, 183071, Russia

autor

Makarov D.

• Institute of Industrial North Ecology Problems of the Kola Science Centre of RAS, Fersman St., 14a, Apatity, Murmansk Region, 184209, Russia

Bibliografia

• 1. Perelman, A I.: Geochemistry. Moscow, Russia. 1989; pp. 528
• 2. Makarov, V N; Makarov, D V; Vasilyeva, T N; Kremenetskaya, I P.: Interaction of natural serpentines with dilute sulfate solutions containing nickel ions. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2005, vol. 50, no. 9, pp. 1315-1325
• 3. Makarov, V N; Kremenetskaya, I P; Makarov, D V; Korytnaya, O P; Vasilyeva, T N.: Interaction of micas with nickel sulfate solutions. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2008, vol. 53, no.1, pp. 11–21