Mineralogie důlních odpadů a strategie remediace

Podobné dokumenty
Hlavní parametry přírodního prostředí ph a Eh

3. SULFIDICKÉ DŮLNÍ ODPADY

Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)

Ing. Jan Kotris Z 10 ČIŠTĚNÍ DŮLNÍCH VOD VE ZLATOHORSKÉM RUDNÍM REVÍRU

Oxidace a redukce. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2. Redukce = odebrání kyslíku

INTERAKCE NULMOCNÉHO NANOŽELEZA SE SÍRANY. Pavla Filipská, Josef Zeman, Miroslav Černík. Ústav geologických věd Masarykova Univerzita

Environmentální geomorfologie

SEKUNDÁRNÍ MINERÁLY VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ

DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY. Jaké je nejnižší ph zjištěné v přírodních vodách?

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

Doc. RNDr. Josef Zeman, CSc., Doc. Dr. Ing. Miroslav Černík, CSc., Z 17 Ing. Irena Šupíková ODHAD DLOUHODOBÉHO VÝVOJE SLOŽENÍ DŮLNÍCH VOD

Koncepční model hydrogeochemických procesů v důlních odvalech

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti

Ukázky z pracovních listů 1) Vyber, který ion je: a) ve vodném roztoku barevný b) nejstabilnější c) nejlépe oxidovatelný

GALAVANICKÝ ČLÁNEK. V běžné životě používáme název baterie. Odborné pojmenování pro baterii je galvanický článek.

Pedogeochemie. Sorpce fosforečnanů FOSFOR V PŮDĚ. 11. přednáška. Formy P v půdě v závislosti na ph. Koloběh P v půdě Přeměny P v půdě.

CHO cvičení, FSv, ČVUT v Praze

Hydrochemie Oxid uhličitý a jeho iontové formy, ph, NK

KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA (70 BODŮ)

Gymnázium Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace Mgr. Monika ŠLÉGLOVÁ VY_32_INOVACE_06B_05_Vlastnosti kovů, hliník_test ANOTACE

Laboratorní práce č. 8: Elektrochemické metody stanovení korozní rychlosti

NÁZVOSLOVÍ SOLÍ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Typy chemických reakcí

Galvanický článek. Li Rb K Na Be Sr Ca Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As CU Hg Ag Pt Au

12. Elektrochemie základní pojmy

Úpravy povrchu. Pozinkovaný materiál. Zinkový povlak - záruka elektrochemického ochranného působení 1 / 16

Koroze kovových materiálů. Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí

Elektrochemie. Koroze kovových materiálů. Kovy. Kovy. Kovy. Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí 1. Kovy Polokovy Nekovy

POKYNY FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ RYCHLOST REAKCÍ

J. Kubíček FSI Brno 2018

SOLI. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

SHRNUTÍ A ZÁKLADNÍ POJMY chemie 8.ročník ZŠ

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 08

4. CHEMICKÉ ROVNICE. A. Vyčíslování chemických rovnic

Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály

Ing. Milan Vodehnal, AITEC s.r.o., Ledeč nad Sázavou

Modul 02 - Přírodovědné předměty

OPTIMALIZACE CHEMICKY PODPOROVANÝCH METOD IN SITU REDUKTIVNÍ DEHALOGENACE CHLOROVANÝCH ETHYLENŮ.

ÚPRAVA VODY V ENERGETICE. Ing. Jiří Tomčala

ELEKTROLÝZA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Reakčně transportní modelování podmínek v horninovém prostředí. Die reaktive Transportmodellierung in Bedingungen des Grundgesteins

METODY ODHADU VZNIKU AMD

THE IMPACT OF PROCESSING STEEL GRADE ON CORROSIVE DEGRADATION VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ OCELI NA KOROZNÍ DEGRADACI

Chemie životního prostředí III Hydrosféra (03) Sedimenty

10. Minerální výživa rostlin na extrémních půdách

Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Ročník: 1.

Přechodné prvky, jejich vlastnosti a sloučeniny

Sekundární elektrochemické články

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

DUM VY_52_INOVACE_12CH11

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH

Autorem materiálu je Ing. Dagmar Berková, Waldorfská škola Příbram, Hornická 327, Příbram, okres Příbram Inovace školy Příbram, EUpenizeskolam.

VYHLÁŠKA. Ministerstva životního prostředí. ze dne 17. října 2001,

HYDROXIDY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Koroze kovů. Koroze lat. corode = rozhlodávat

Chemie životního prostředí III Pedosféra (03) Půdotvorné procesy - zvětrávání

1234,93 K, 961,78 C teplota varu 2435 K, 2162 C Skupina

1 mol (ideálního) plynu, zaujímá za normálních podmínek objem 22,4 litru. , Cl 2 , O 2

Kovy a metody jejich výroby

Koroze obecn Koroze chemická Koroze elektrochemická Koroze atmosférická

TECHNOLOGIE POVRCHOVÝCH ÚPRAV. 1. Definice koroze. Soli, oxidy. 2.Rozdělení koroze. Obsah: Činitelé ovlivňující korozi H 2 O, O 2

Sbírka zákonů ČR Předpis č. 381/2001 Sb.

Sešit pro laboratorní práci z chemie

DUM VY_52_INOVACE_12CH01

Eva Benešová. Dýchací řetězec

BIOLOGICKÉ LOUŽENÍ KAMÍNKU Z VÝROBY OLOVA

CHEMIE. Pracovní list č. 7 - žákovská verze Téma: ph. Mgr. Lenka Horutová. Projekt: Student a konkurenceschopnost Reg. číslo: CZ.1.07/1.1.07/03.

ANODA KATODA elektrolyt:

2.10 Pomědění hřebíků. Projekt Trojlístek

Nejdůležitější kationty ve vodách

2 Cu + S Cu 2 S n(cu)=2mol n(cu 2 S)=1mol M(Cu)=63,5 g mol M(Cu 2 S)=159 g mol

Acidobazické reakce. 1. Arrheniova teorie. 2. Neutralizace

II. Chemické názvosloví

H - -I (hydridy kovů) vlastnosti: plyn - nekov 14x lehčí než vzduch bez barvy, chuti, zápachu se vzduchem tvoří výbušnou směs redukční činidlo

Kyselé deště, rozpouštění CO 2 ve vodě

volumetrie (odměrná analýza)

Transportně-reakční model vývoje důlních vod na uranovém ložisku

Teorie kyselin a zásad poznámky 5.A GVN

KOROZE. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

MINERALOGICKÉ A GEOCHEMICKÉ ZHODNOCENÍ KOROZIVNÍCH PRODUKTŮ POZINKOVANÝCH ŽELEZNÝCH TRUBEK

KOROZE KONSTRUKCÍ. Ing. Zdeněk Vávra

3.4. Chemické vlastnosti

Potenciál vyuţití ferrátů v sanačních technologiích

Metody gravimetrické

ANODA KATODA elektrolyt:

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 07

Minerální výživa na extrémních půdách. Půdy silně kyselé, alkalické, zasolené a s vysokou koncentrací těžkých kovů

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Biologické odstraňování nutrientů

Transkript:

Mineralogie důlních odpadů a strategie remediace

Acid rock drainage V přírodě vzniká i bez lidského zásahu gossany, zářezy řečišť v sulfidy bohatých horninách Častěji vzniká v důsledku lidské činnosti - povrchová těžba v sulfidy bohatých horninách (černé břidlice, sulfidické rudy, hnědé uhlí aj.) -zářezy komunikací v takovýchto horninách

Přírodní ARD

Faktory způsobující vznik ARD Umožnění přístupu kyslíku a vody k zrnům sulfidů Zvětšení měrného povrchu

Faktory způsobující vznik ARD Příznivý poměr hlavních komponent: Kyselost produkující fáze > kyselost konzumující fáze V aridním prostředí mohou být kyselost produkující fáze primárním zdrojem jako je oxidace sulfidů, a sekundárními zdroji, jako je rozpouštění sulfátů

Oxidační reakce sulfidů železa a síranů produkující kyselost Reakce 1 a) FeS 2 +7/2O 2 + H 2 O = Fe 2+ +2SO 2-4 +2H + b) 2FeS 2 +7O 2 + 2H 2 O = 2FeSO 4 +2H 2 SO 4 Reakce 2 a) Fe 2+ + H 2 O + O 2 = Fe(OH) 3 + 2H + b) 2FeSO 4 +H 2 SO 4 +1/2O 2 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O Reakce 3 Fe 2+ + 1/4O 2 +H+ = Fe 3+ + 1/4H 2 O Reakce 4 FeS 2 +14Fe 3+ + 8H 2 O = 15Fe 2+ +2SO 2-4 +16H + Stádium 1 Reakce 1: probíhá abioticky a/nebo bakteriální oxidací (Reakce b) častěji při bakteriální oxidaci) Reakce 2: probíhá abioticky, s klesajícím ph se zpomaluje (Reakce b) častěji při bakteriální oxidaci) Celková charakteristika: ph okolo 4.5 nebo vyšší, vysoká koncentrace sulfátů, nízká koncentrace Fe, nízké ph

Stádium 2 Reakce 1: probíhá probíhá abioticky a bakteriální oxidací (Reakce b) častěji při bakteriální oxidaci) Reakce 2: probíhá rychlostí určovanou primárně aktivitou baktérií jako je T. ferrooxidans Celková charakteristika: ph okolo 2.5-4.5, vysoká koncentrace sulfátů, Fe a nízké ph. Nízký poměr Fe 3+ /Fe 2+ Stádium 3 Reakce 3: probíhá rychlostí určovanou aktivitou T.ferrooxidans Reakce 4: probíhá rychlostí určovanou rychlostí Reakce 3 ph obvykle pod 2.5, vysoká koncentrace sulfátů, celkového Fe a nízké ph. Vysoký poměr Fe 3+ /Fe 2+

Existence galvanické koroze byla potvrzena četnými experimentálními studiemi (Thornber, 1975a; 1983; Bailey & Peters, 1976; McKibben & Barnes, 1986). Kromě toho ionty vodíku jsou uvolňovány v procesu hydrolýzy kovů; tento jev je nejvýraznější, když tímto kationtem je železo díky další oxidaci Fe2+ na Fe3+ a hydrolýze vedoucí ke vzniku Fe(OH)3. Je třeba poznamenat, že ne všechny sulfidy při oxidaci produkují kyselost (Thornber, 1992). Sulfidy typu M2S jako např. chalkosín Cu2S ve skutečnosti při oxidaci spotřebovávají H+. Rychlost oxidace sulfidů může být řízena rychlostí s jakou je kyslík dodáván a redukován na rozhraní katoda roztok. Oddělení katodické kyslík spotřebující, alkálie produkující reakce od anodické, oxidující, kyselost produkující reakce má rozhodující vliv na mineralogii vznikající asociace. Čím větší je vzdálenost mezi katodou a anodou, tím větší je vodivá oblast a v důsledku toho tím větší je rozsah oxidace sulfidů. Anodické reakce mohou probíhat uvnitř hlubokou uvnitř trhlin a podél hranic zrn, kam mohou roztoky pronikat aniž by musely obsahovat rozpuštěný kyslík (Lowson, 1982; Thornber, 1975a,b; 1992).

SEKUNDÁRNÍ ZDROJE KYSELOSTI Při zvětrávání mohou sulfidy uvolňovat celý kyselinotvorný potenciál, produkující řadu hydroxidů a oxidů jako např. goethit. Nebo mohou uvolňovat jen část celkové acidity a uložit část kyselosti do sekundárních solí, které jsou stabilní pouze v oxidačním kyselém prostředí, např. tvorbou jarositu: 3FeS 2 + 9/2O 2 + 15/2H 2 O + K + = KFe 3+ 3 (SO 4 ) 2.(OH) 6 + 4SO 4 2- + 9H + Na každý mol oxidovaného pyritu je uvolněna pouze jedna třetina síranu a vodíku. Zbytek je uložen jako nehydrolyzované, částečně oxidované sírany železa. Ne všechny tyto sírany při rozpouštění uvolňují vodík a sírany, avšak všechny uvolňují síranový ion. Tyto minerály jsou velmi rozpustné a mohou tedy představovat pohotový zdroj kyselých síranových vod při svém rozpouštění a hydrolýze.

Rozpouštění jarositu: KFe 3+ 3 (SO 4 ) 2.(OH) 6 + 3/2O 2 = 3FeO.OH + K+ + 2SO 4 2- + 3H + + 3/2H 2 O Následná oxidace iontů Fe2+ a hydrolýza trojmocného železa při ph > 2 představuje dodatečný zdroj kyselosti. Tyto minerály jsou tudíž důležité jak coby propady, tak coby zdroje kyselosti, sulfátů a možná i iontů kovů při precipitaci a rychlém uvolňování při vystavení se vlhkosti (Nordstrom, 1982; Fillipek et al., 1988; Cravotta, 1991, 1994).

Použití magnetického průzkumu při predikci ARD v superskupině Meguma, Nova Scotia (Kanada) Skupina Halifax ze superskupiny Meguma v provincii Nova Scotia obsahuje sulfidy bohaté metasedimentární horniny, které způsobují vznik ARD, když jsou mechanicky narušeny a vystaveny oxidačním podmínkám. Vznikající kyselé povrchové vody představují vážný problém již od počátku 60. let a objevily se při budování mezinárodního letiště v Halifaxu. Následkem toho dochází k úhynu ryb a degradaci kvality vody a vodního prostředí v tocích, do kterých tyto kyselé vody vtékají.

Zářez silnice na halifaxské letiště

Geologická situace

Mapa magnetické susceptibility: fialové odstíny odpovídají horninám bohatým na monoklinický pyrhotin

Radiometrická mapa okolí letiště: pozice granitoidních těles

Jiné příklady ARD v Kanadě Fe sraženiny v pankejtu silnice poblíž Petpeswick Lake ARD z lomu poblíž Mount Uniacke - ph okolo 2.7