Maden yataklarında bulunan sülfürlü minerallerin asitli maden drenajlarına etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of sulphide minerals on acid mine drainage in mine deposits
Yazar: EMİN ENDER ÇELEBİ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET SALİM ÖNCEL
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Maden yataklarında bulunan sülfürlü cevherlerin (pirit, galenit, sfalerit vb.) doğal ya da antropojenik etkenlerle oksidasyona uğramaları neticesinde asitli drenajlar oluşabilmektedir. Madencilik faaliyetlerinin yoğun olarak sürdürüldüğü bölgelerde ise bu oksidasyon süreci çok daha hızlı olmakta ve asit maden drenajları (AMD) oluşabilmektedir.AMD, yüksek oranda sülfat, hidrojen ve metal iyonları barındıran, pH mertebesi 5,65 değerinden daha düşük (asidik) olan bir atık sudur. Gerekli önlemler ve arıtma teknikleri uygulanmadığı takdirde, alıcı ortam üzerinde geri dönülemez hasarlar meydana gelebilmektedir. Bu açıdan, yöredeki sülfürlü ve alkali karakterli minerallerin maksimum asit üretme ve tüketme kapasitelerinin, statik testler ile önceden belirlenmesi büyük önem arzetmektedir. Bu çalışmada, Asit ? Baz Hesaplama (ABH) ve Net Asit Üretimi (NAG)testleri uygulanarak, Balıkesir ? Balya yöresinden sağlanan, pirit, galenit, sfalerit, kalkopirit, kuvars ve kalsit mineralleri ile beydellit kil mineralinin asit ve nötralizasyon kapasiteleri belirlenmiştir. En yüksek net asit üretme potansiyeline (NAPP) sahip mineral kalkopirit (617,44 kg H2SO4/ton) olsada, en düşük NAG pH değeri beklendiği gibi pirit (1,91) mineraline aittir. En yüksek nötralizasyon kapasitesine sahip mineral ise açık ara kalsit minerali (NAG pH=11,66) olmuştur. Beydellit minerali de -174,44 kg H2SO4/ton gibi çok düşük NAPP ve yüksek NAG pH (7,32) değerleri ile AMD problemine çözüm olabilmektedir. Sfalerit cevheri için NAG pH değeri 6,73 çıkarken, vNAPP değerinden (329,94 kg H2SO4/ton) asit üretebilir sonucu çıkmakta ve belirsizlik durumu oluşmaktadır.Atık barajlarında, kayaç ve atık yığınlarındaki meydana gelebilecek sıcaklık değişimleri, oksidasyon sürecinin başladığının habercisidir. Bu amaçla, pirit, galenit ve sfalerit minerallerinin %5, %10, % 20 ve %30?luk hidrojen peroksit çözeltileri ile ekzotermik reaksiyonları sonucu oluşan sıcaklık değişimleri saptanmıştır. Reaksiyonlar sonucu tüm mineraller için, sıcaklık değerleri 800C?nin üzerine kadar çıkmıştır. Reaksiyonlar süresince sfalerit oksidasyonu, pirit ve galenite göre çok daha yavaş gerçekleşmiştir.vi

Abstract:
Acidic drainage may occur as a results weathering of the sulphide ores, (pyrite, galena, sphalerite etc.) situated in mine sites, by natural or anthropogenic factors. The oxidation process becomes much faster and acid mine drainage (AMD) occurs in the territories with intensive mining activities.AMD is a wastewater that contains high sulfate, hydrogen and metal ions with low pH values under 5.65. Irreversable damages may occur on the receiving environment unless the necessary precautions and the treatment techniques are applied. Therefore, determination of the maximum acid production and consumption potentials of the sulphide and alkaline minerals in a mine site with static tests is of great importance.In this study, acid and neutralizing capacities of pyrite, galena, sphalerite, chalcopyrite, quartz and calcit minerals, obtained from BalıkesirBalya region, and the mineral of beidellite have been determined by applied Acid-Base Accounting (ABA) and Net Acid Generation (NAG) tests. Although the chalcopyrite has the most net acid production potential (NAPP) with 617.44 kg H2SO4/tonne among all, pyrite had the lowest NAG pH value of 1.91 as expected. The mineral of calcit had the most neutralizing potential (NAG pH=11.66). The beidellite with the low NAPP of -174.44 kg H2SO4/tonne and the high NAG pH value of 7.32 can be a solution for AMD problems. For the sphalerite ore, the NAG pH value was measured as 6.73 but the NAPP value of -329.94 kg H2SO4/tonne showed that it had also acid potential and uncertain conditions emerged.viiThe temperature changes in tailings dams and rock piles that may occur is the indication of the oxidation processes. For this purpose, the temperature changes due to exothermic reactions of pyrite, galena and sphalerite ores with the hydrogen peroxide of 5, 10, 20 and 30 % solutions by volume have been determined. The temperature values reached over 80 0C degrees in all minerals. During the reactions, oxidation rate of the sphalerite was much slower than that of pyrite and galena weathering.