نشریه محیط زیست طبیعی

تعیین عناصر دارای پتانسیل غنی شدگی در باطله های کانه آرایی معدن مس سرچشمه رفسنجان، استان کرمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 رئیس واحد تحقیقات آب و محیط زیست امور تحقیق و توسعه مجتمع مس سرچشمه

چکیده

باطله‌های کانه آرایی مهم‌ترین نوع باطله معدنی می باشند که در طی فرایند فرآوری کانسنگ‌های سولفیدی؛ بویژه باطله‌های کانه آرایی مهم‌ترین نوع باطله معدنی می باشند که در طی فرایند فرآوری کانسنگ‌های سولفیدی؛ به ویژه مس پورفیری در حجم بسیار زیادی تولید می‌گردند. هدف اصلی از انجام این پژوهش تعیین عناصر دارای غنی‌شدگی در باطله‌های کانه آرایی معدن مس سرچشمه، به عنوان یکی از بزرگترین معادن مس پورفیری دنیا می‌باشد. برای این منظور تعداد 90 نمونه سطحی و عمقی (تا عمق تقریبا 10 متر) از باطله‌های تازه و همچنین از باطله‌های غیر هوازده در بخش‌های قابل دسترس سد باطله نمونه‌برداری شدند. از این تعداد، 14 نمونه مرکب برای انجام آنالیز چند عنصری به روش طیف سنجی جرمی با پلاسمای جفت شده القائی (ICP-MS) و تهیه مقاطع صیقلی آماده گردید. مطالعه میکروسکوپی مقاطع صیقلی نشان داد که باطله‌ها اغلب حاوی کانی سولفیدی پیریت و در مواردی حاوی کالکوپیریت و کالکوسیت می‌باشند. از مجموع بیش از 60 عنصر بررسی شده نتایج حاصل از شاخص نرمال شده غنی شدگی نشان می‌دهد که در مقایسه با غلظت متوسط پوسته‌ای عناصر و همچنین غلظت آنها در سنگ گرانودیوریت غیرکانه‌زا (1) عناصر آنتیموان (mg/kg 1/1 ± 9/3)، تنگستن(mg/kg 8/8 ± 4/21)، آرسنیک (mg/kg 3/2 ± 4/21)، بیسموت (µg/kg 10 ± 33)، طلا (µg/kg 10 ± 33) و نقره (mg/kg 15/0 ± 02/1) دارای غنی‌شدگی با اهمیت، (2) عناصر مس (mg/kg 478 ±1350) و آهن (%52/0 ± 4) دارای غنی‌شدگی خیلی زیاد و (3) عناصر گوگرد (%6/0±75/2)، رنیُم (mg/kg 07/0 ± 21)، تلوریم (mg/kg 23/0 ± 38/0)، سلنیم (mg/kg 95/0 ± 81/4) و مولیبدن (mg/kg 7/18 ± 91) دارای غنی‌شدگی بی نهایت زیاد می‌باشند (میانگین غلظت ± انحراف معیار). این عناصر یا کالکوفیل بوده و یا پتانسیل بالایی برای حضور در فازهای سولفیدی مانند پیریت و کالکوپیریت را دارند. نتایج بدست آمده به خوبی با علائم ژئوشیمایی عناصر در کانسارهای مس پورفیری همخوانی داشته و به خوبی مبین عناصر دارای پتانسیل اقتصادی-زیست محیطی در باطله‌های کانه‌آرایی معدن مس سرچشمه می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Determination of enriched elements in the Sarcheshmeh Cu mine tailings, Rafsanjan, Kerman province

چکیده [English]

Tailings are the most important mine waste which are produced in enormous mass during the mineral processing of the sulfide ores, especially Cu-porphyry type. The main object of this study is to determine the enriched elements in the tailings of the Sarcheshmeh mine; as one of the biggest Cu-porphyry mines in the world. For this purpose, 90 surface and subsurface samples (to about 10 m depth) were collected from fresh and un-oxidized tailings in the available parts of the tailings dam. Fourteen composite samples were prepared for multi-elemental geochemical analysis using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) method and preparation of polished sections. Microscopic studies showed that pyrite is the main sulfide mineral in tailings, but chalcopyrite and chalcocite also were found in some samples. According to the normalized enrichment factor, among the more than 60 investigated element (1) Sb (3.9 ± 1.1 mg/kg), W (21.4±8.8 mg/kg), As (21.4 ± 2.3 mg/kg), Bi (33 ± 10 mg/kg), Au (33 ± 10 µg/kg) and Ag (1.02 ± 0.15 mg/kg) have significant enrichment; (2) Cu (1350 ± 478 mg/kg), Fe (4 ± 0.52 %) have high enrichment and (3) S (2.75 ± 0.6 %), Re (21 ± 0.07 mg/kg), Te (0.38 ± 0.23 mg/kg), Se (4.81 ± 0.95 mg/kg) and Mo (91 ± 18.7 mg/kg) have extremely high enrichment compare with the crustal abundance and normal values in un-mineralized granodiorite rock (mean ± standard deviation). These elements are chalcophile or have high potential for presence in sulfide minerals such as pyrite and chalcopyrite. The obtained results well consistent with the geochemical signatures of elements in the Cu-porphyry deposits and determine the elements that have economical/environmental importance in the Sarcheshmeh mine tailings.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Tailings"
  • "geochemistry"
  • "sulfide minerals"
  • "Sarcheshmeh industrial complex"
Albers P. H. 2003. Petroleum and individual polycyclic aromatic hydrocarbons In: Hoffman, D.J., Rattner,B.A. Burton,G.A., Cairns, J. (Eds). Handbook Of Ecotoxicology, pp. 342-360.
Barron, M.G. 2003. Bioaccumulation and bioconcentration in aquatic Organisms In: Hoffman, D.J., Rattner,B.A. Burton,G.A., Cairns,J. (Eds). Handbook of Ecotoxicology, 887-892.
Baumard, P., Buzinski, H., Michon, Q., Garrigues, P., Burgeot Tand Bellocq, J., 1998a. Origin and bioavailibility of PAHs in the Mediterranea Sea from mussul and sediment records, Estuarine Coastal and Shelf Science 47, 77-90.
Baumards, P., Budzinski, H., Garrigues, P., Sorbe, J.C., Burgeot, T., Belloca, J.و 1998b. Concentration of PAH in various marine organisms in relation to those in sediments to throphic level. Marin Pollution Bulletin 36, 951-960.
Bervoets, L., Voets, J., Covaci, A., Chu, S., Qadah, D., Smolders, R., Schepens, P., Blust, R., 2005. Use of transplanted zebra mussels (Dreissena polymorpha) to assess the bioavailability of micro contaminants in Flemish surface waters. Environmental Science and Technology 39, 1492–1505.
Bruggeman, W.A., Van der Steen, J., Hutzinger, O., 1982. Reversed-phase thin-layer chromatography of polynuclear aromatic hydrocarbons and chlorinated biphenyls Relationship with hydrophobicity as measured by aqueous solubility and octanol-water partition coefficient. Chromatography  238, 335-346.
Chiou, C.T., 2002, Bio concentration of organic contaminants, in Partition and Adsorption of Organic Contaminants in Environmental Systems: Hoboken, NJ, John Wiley and Sons, Inc., p. 257.
Cortazar, E., Bartolomé, L.,  Arrasate, S., Usobiaga, A., Raposo, J.C., Zuloaga,O., Etxebarria, N., 2008. Distribution and bioaccumulation of PAHs in the UNESCO protected natural reserve of Urdaibai, Bay of Biscay. Chemosphere 72, 1467–1474.
Eisler, R. 1987. Polycyclic aromatic hydrocarbon hazards to fish, wildlife, and invertebrates: a synoptic review. U.S. Fish and Wild life Service.Biological Reports 85, 1-11.
EPA, US environmental protection agency. 1996. Method 3540C, Soxhlet Extraction. 8pp.
Fossi, C., Marsili, L., 2003. Effects of endocrine disruptors in aquatic mammals. Pure and Applied  Chemistry. 75, 2235–2247.
Hass, G., Murphy, L., 2003. Massachusetts Monitoring Progrom, Massachusetts Water Resources Authority, permit number MA0103284,1-5.
Karcher, W. 1988. Spectral atlas of polycyclic aromatic compounds, Vol. 2. kluwer, dordrecht, the netherlands. In: Baumard, P., Budzinski, H., Garrigues, P., Sorbe, J.C., Burgeot, T., Belloca, J., 1998. Concentration of PAH in various marine organisms in relation to those in sediments to throphic level. Marin Pollution Bulletin 36, 951-960.
Karickhoff, S.W., Brown, D.S., Scott, T.A., 1979. Sorption of hydrophobic pollutants on natural sediments. Water Research  13, 241-248.
Leo, A., Hansch, C., Elkins, D., 1971. Partition coefficients and their uses. Chemical Reviews 71, 525-616.
Mahmoudi, M., Safahieh, A.R., Nikpour, Y., Ghanemi, K., 2011. Evaluation of ark clam (Barbatia helblingii) as biomonitor agent for PAHs contamination in coastal area of Bushehr. Journal of Environmental Science Vol. 37, No. 58. 141-148. In Persian.
Means, J.C., Wood, S.G., Hassett, J.J., Banwart, W.L., 1980. Sorption of polynuclear aromatic hydrocarbons by sediments and soils. Environmental Science and Technology 14, 1524-1528.
MOOPAM,1999. Standard methods for chemical analysis of petroleum hydrocarbons, regional organization for the protection of marine environment. third addition. kuwait.
Ruppert, E.E., Fox, R., Barnes, R.D., 2004. Invertebrate Zoology. Chapter 12. pp. 367-402.
Tsapakis, M., Stephanou, E.G., Karakassis, I., 2003. Evaluation of atmospheric transport as a nonpoint source of polycyclic aromatic hydrocarbons in marine sediments of the eastern Mediterranean. Marine Chemistry 80 , 283– 298.
Varanasi, U., Stein, J.E., Nishimato, M., 1989. Biotransformation and disposition of PAH in Fish. In: Varanasi, U. (Ed.), Metabolism of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Environment. CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida, pp. 93-15.
Zeeman M .1995. Ecotoxicity testing and estimation methods developed under Sect. 5 of the Toxic Substances Control Act (TSCA). In: Rand G (ed) Fundamentals of Aquatic Toxicology: Effects, Environmental Fate, and Risk Assessment, Taylor&Francis, Washington, D.C,  pp. 703–715.
نشریه محیط زیست طبیعی
دوره 71، شماره 2
شهریور 1397
صفحه 151-167