Оценка экологической опасности условий хранения отходов добычи и переработки арсенопиритных минералов

Ле Тху Тхуи1, *, Чан Хонг Кон2, Нгуен Чонг Хиеп3, Ву Тхи Минь Чау3, Ле Минь Туан4, До Хоанг Линь2

1 Ханойcкий университет природных ресурсов и окружающей среды, Ханой, Вьетнам

2 Ханойский университет естественных наук, Ханой, Вьетнам

3 Южное отделение Совместного российско-вьетнамского тропического научно-исследовательского и технологического центра, Хошимин, Вьетнам

4 Институт экологических технологий, Вьетнамская академия наук и технологий, Хошимин, Вьетнам

* e-mail: ltthuy.mt@hunre.edu.vn

Аннотация

Арсенопирит – распространенный минерал класса сульфидов, относящийся к минералам гидротермального происхождения. На техногенных отвалах арсенопирит подвергается воздействию агентов выветривания и выделяет мышьяк в окружающую среду. В районах, где разрабатываются минералы Cu, Pb, Zn, загрязнение окружающей среды мышьяком является серьезной проблемой. Результаты настоящего исследования показывают, что при выветривании на отвалах в условиях просачивания и затопления арсенопиритные руды способны выделять мышьяк и тяжелые металлы. Представлены результаты лабораторного эксперимента на разработанной имитационной модели изменения вещества в рудных отвалах шахт при двух условиях: при просачивании (моделирование открытых отвалов руды, через которые просачивается дождевая вода) и затоплении (моделирование отвалов руды, хранящихся в затопленных низинных районах). Модельные условия соответствуют реальным. Соотношение арсенопирита и песка 1:20. Продолжительность эксперимента составляет 60 сут, что позволяет определить мышьяк в различных химических веществах. В ходе эксперимента в условиях инфильтрации воды рН снижается, а кислительно-восстановительный потенциал варьирует от 5 до 50 мВ, при снижении рН выделение металлов и мышьяка в окружающую среду с течением времени увеличивается. По достижении рН значений, характеризующих кислую среду (2.0–4.5), выветривание заметно ускоряется. В условиях избытка воды при высоком содержании растворенного кислорода металлы высвобождаются быстрее. Когда pH находится в диапазоне от 5.5 до 6.0, скорость высвобождения металлов снижается. При окислении руды железо в двухвалентной форме Fe(II) медленно окисляется до Fe(III) при pH, указанном выше. В этих условиях Fe(III) гидролизуется в колонке. Таким образом, выделяющийся мышьяк адсорбируется на Fe(III), а образующийся гидроксид железа Fe(OH)3 покрывает частицы руды. Благодаря уменьшению контакта отработанной руды с водной средой концентрация мышьяка продолжает снижаться. Как в случае просачивания, так и в случае затопления As(III) преобладает над As(V) в потоке, выходящем из рудной колонки. As(III) может быть высокотоксичным для окружающей среды, поэтому следует обратить внимание на обеспечение условий его перехода в менее токсичный As(V).

Ключевые слова

загрязнение мышьяком, трансформация мышьяка, арсенопирит, добыча руды, токсичные отходы, промышленные отходы, антропогенное загрязнение

Благодарности

Авторы выражают искреннюю благодарность Ханойскому университету природных ресурсов и окружающей среды, Ханойскому университету естественных наук, Южному отделению Совместного российско-вьетнамского тропического научно-исследовательского и технологического центра и Институту экологических технологий, Вьетнамской академии наук и технологий, которые создали условия для проведения исследования и помогли исследовательской группе в его реализации.

Для цитирования

Оценка экологической опасности условий хранения отходов добычи и переработки арсенопиритных минералов / Ле Тху Тхуи [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2024. № 2. С. 107–121. EDN WCMKJB.

Le Thu Thuy, Tran Hong Con, Nguyen Trong Hiep, Vu Thi Minh Chau, Le Minh Tuan and Do Hoang Linh, 2024. Environmental Hazard Assessment of Storage Conditions of Wastes from Mining and Processing of Arsenopyrite Minerals. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (2), pp. 107–121.

Список литературы

  1. Burnol A., Garrido F., Charlet L. Release of As(III) in the groundwater: An energy driven model tested synthetic ferrihydrite and on Bengan delta sediments // Proceedings of As 2008 : Arsenic in the Environment, Arsenic from Nature to Humans, the 2nd International Congress, Valencia, Spain. 2008. P. 19–20.
  2. Dang Van Can Đ. N. P. Assessment of the arsenic impact on the environment and human health in hydrothermal deposits with high arsenic content // Geology and Minerals Journal (Institute of Engineering and Technology, Hanoi). 2000. Vol. VII. P. 199–204.
  3. Sherwood Lollar B. Environmental Geochemistry. Elsevier, 2005. 648 p.
  4. Characterisation of a mining-related arsenic-contaminated site, Cornwall, UK / G. S. Camm [et al.] // Journal of Geochemical Exploration. 2004. Vol. 82, iss. 1–3. P. 1–15. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2004.01.004
  5. Arsenic mobilization within tailings of two historical Mexican mining zone / M. A. Armienta [et al.] // Proceedings of As 2008 : Arsenic in the Environment, Arsenic from Nature to Humans, the 2nd International Congress, Valencia, Spain. 2008. P. 45–46.
  6. Bobos I., Durães N., Noronha F. Mineralogy and geochemistry of mill tailings impoundments from Algares (Aljustrel), Portugal: Implication for acid sulfate mine water formation // Journal of Geochemical Exploration. 2006. Vol. 88, iss. 1–3. P. 1–5. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2005.08.004
  7. Impact of tallings on arsenic and heavy metal contaminated of a Mexican river / N. Ceniceros [et al.] // Proceedings of As 2008 : Arsenic in the Environment, Arsenic from Nature to Humans, the 2nd International Congress, Valencia, Spain. 2008. P. 149–150.
  8. Conversion, sorption, and transport of arsenic species in geological media / Q. H. Hu [et al.] // Applied Geochemistry. 2012. Vol. 27, iss. 11. P. 2197–2203. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2012.01.012
  9. Hu G. P., Balasubramanian R., Wu C. D. Chemical characterization of rainwater at Singapore // Chemosphere. 2003. Vol. 51, iss. 8. P. 747–755. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(03)00028-6
  10. Bui Xuan Dung. The water infiltration under some types of land use in Luot mountain, Xuan Mai, Hanoi // Journal of Forestry Science and Technology. 2016. Vol. 4. P. 47–58.
  11. Le Tu Hai, Tran Hong Con, Pham Hong Chuyen. Investigation of retention and separation of As(III) away from As(V) in the same water solution bay anionic exchange resin // VNU Journal of Science, Natural Science and Technology. 2014. Vol. 30(5S). P. 190–195.
  12. Expertise method in analysis of chemical and micro-biological / Tran Cao Son [et al.]. Science and Technics Publishing House, 2010. P. 32–48.
  13. Arsenic leaching in the tailing materials of Vale das Gatas abandoned mine (Northern Portugal) – a case study / A. Silva [et al.] // Proceedings of As 2008 : Arsenic in the Environment, Arsenic from Nature to Humans, the 2nd International Congress, Valencia, Spain. 2008. P. 145–146.
  14. Ho Si Giao, Mai The Toan. Pollution point in mining of Vietnam International Cooperation. Vietnam Mining Science and Technology Association (VMSTA), 2010.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)