Ανάσχεση προόδου όξινης απορροής σε θειούχα ορυκτά με χρήση φωσφορικών και πυριτικών επικαλύψεων

Abstract

Acid mine drainage is one of the major environmental problems faced by the mining industry. The generation of acidity is related to the oxidation of sulphides (mainly pyrite, FeS2) in both underground operations and mine waste disposal sites. One of the technologies proposed for the inhibition of oxidation is based on the formation of a protective surface layer around the sulphide particles (known as microencapsulation technique), using appropriate chemical additives. In the present Ph.D. thesis, the technology of microencapsulation was studied using phosphate and silicate oxyanions, as the main factors for the development of coating, simultaneously with the presence of an oxidizing agent (H2O2). The effectiveness of this technology was investigated in a pyrite concentrate (Py) as well as an arsenopyrite concentrate (AsPy) from the Kassandra Mines. The research included: (i) the systematic monitoring of the aqueous phase during the coating treatment (coating stage), (ii) the investigation of coated grains with wet-chemistry methods as well as microscopic/spectroscopic techniques, (iii) the leaching of samples with H2O2-solution to investigate the stability under oxidizing conditions (oxidative leaching stage). The more effective coatings, obtained by previous stages, were subjected to humidity cell tests.

Η όξινη απορροή μεταλλείων είναι ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήματα της μεταλλευτικής βιομηχανίας και σχετίζεται με την οξείδωση θειούχων ορυκτών (κυρίως σιδηροπυρίτη, FeS2) σε ενεργές και εγκαταλελειμμένες μεταλλευτικές θέσεις. Μια από τις τεχνολογίες που έχουν προταθεί για την ανάσχεση του φαινομένου της οξείδωσης στηρίζεται στη δημιουργία προστατευτικού επιφανειακού στρώματος γύρω από τους κόκκους των θειούχων ορυκτών (γνωστή ως τεχνική μικροεγκλωβισμού) με τη χρήση κατάλληλων χημικών προσθέτων. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε ο σχηματισμός τεχνητών επικαλύψεων για την ανάσχεση της οξείδωσης θειούχων ορυκτών, χρησιμοποιώντας ως κύριους παράγοντες ανάπτυξης επικαλύψεων άλατα φωσφορικών και πυριτικών οξυανιόντων με την ταυτόχρονη παρουσία οξειδωτικού μέσου (Η2Ο2). Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε συμπυκνώματα σιδηροπυρίτη (Py) και αρσενοπυρίτη (AsPy) από την περιοχή των Μεταλλείων Κασσάνδρας. Η μελέτη των επιστρώσεων βασίστηκε στην: (i) κατεργασία σχηματισμού επίστρωσης με συστηματική παρακολούθηση της ποιότητας της υδατικής φάσης (στάδιο σχηματισμού επίστρωσης), (ii) παρατήρηση/ανάλυση των κόκκων με υγρές χημικές μεθόδους και μικροσκοπικές/φασματοσκοπικές τεχνικές (στάδιο εξέτασης επίστρωσης), (iii) έκπλυση των κόκκων με διάλυμα H2O2 για να ελεγχθεί η σταθερότητά τους υπό οξειδωτικές συνθήκες (στάδιο οξειδωτικής έκπλυσης). Οι αποτελεσματικότερες επιστρώσεις, που προέκυψαν κατά τα προηγούμενα στάδια, αξιολογήθηκαν με δοκιμές σε κελιά υγρασίας.