Chování, mobilita a environmentální dopad manganu na odkališti v Kanye, jihovýchodní Botswana

Bc. Dmitrii LISOVOI

Master's thesis

Behavior, mobility and environmental impact of manganese on a tailings dump in Kanye, South-Eastern Botswana

Abstract:

Tato práce je zaměřena na studium mobility a chovaní manganu a dalších kontaminantů v odkališti flotačních Mn-rud ložiska Kanye, jihovýchodní Botswana. Geochemie manganu je silně závislá na pH a Eh podmínkách a řada minerálů manganu se vyskytuje v amorfním nebo špatně krystalickém stavu. Jsou schopny adsorbovat kontaminanty jako jsou arzen, olovo a další stopové prvky. Z odkaliště a z přilehlého potoku byla odebrána řada vzorků pro stanovení celkových obsahů prvků. Vzorky z odkaliště byly také zkoumány za pomoci RTG-difrakce a analýzy na mikrosondě pro určení mineralogického složení a stupňů krystaličnosti minerálů. Dosažené výsledky byly zpracovány statistickými metodami, jako jsou faktorová analýza a shluková analýza. Výsledky studia ukázaly, že hlavními prvky v odkališti a potoku jsou Mn, Fe a Al. Oxi-hydroxidy Mn a Fe mají rozměry n10 m. Nejvyšší koncentrace prvků v odkališti odpovídá hloubkám 0,2 a 0,9-1,2 m. Na mangan v odkališti se vážou převážně Co, Sr, Ba, Cu a Pb, na železo se vážou As, V a Ni a na hliník se vážou Cr, Mg a Rb. V potoku ve vzdálenosti cca 600 m od odkaliště dochází k nárůstu koncentrací Mn, Fe a prvků na ně vázaných. V potoku se akumulují rezistentní ilmenit a rutil. Malé rozměry oxihydroxidů Mn a Fe jim dovolují migrovat v roztoku společně s adsorbovanými kovy a polokovy v podobě suspenze, přičemž sorpce je závislá na hodnotě pH roztoku, která podmiňuje povrchový náboj sorbentu. Na základě dosažených výsledků byla dána doporučení ohledně dekontaminace životního prostředí v okolí odkaliště, která spočívají v přidávání koagulačních činidel do suspenze a tím navýšení její zásaditosti a také v zakrytí odkaliště štěrkem, aby se omezila jeho eroze.

Abstract:

This work aimed at the studying of the mobility and behavior of manganese and other contaminants in the flotation manganese mine tailings from the Kwakgwe Deposit near Kanye, Southeastern Botswana. The geochemistry of manganese is highly dependent on pH and Eh conditions, and some manganese minerals are in an amorphous or poorly crystalline state. They can adsorb pollutants such as arsenic, lead, and some other trace elements. Samples were taken from the mine tailings pond and the adjacent stream sediments to determine the total content of elements. Also, samples of sludge were studied using X-ray diffraction and microprobe microanalysis to determine the mineralogical composition and degree of crystallinity of minerals. The results were processed using statistical methods such as factor analysis and cluster analysis. The results of the study showed that the main elements in the mine tailings and stream are Mn, Fe and Al. The oxy-hydroxides Mn and Fe have dimensions n 10 microns. High concentrations of elements in the mine tailings correspond to depths of 0.2 and 0.9-1.2 m. Manganese is mainly associated with Co, Sr, Ba, Cu and Pb, iron is associated with As, V, and Ni, Cr, Mg, and Rb are associated with aluminum. In the stream at about 600 m from the tailings pond, there is an increase in concentrations of Mn, Fe, and associated elements. Stable ilmenite and rutile accumulate in the stream. Due to their small size, oxides and hydroxides of Mn and Fe can migrate in solution together with the adsorbed metals and semimetals in the form of suspension, and sorption depends on the pH value of the solution and, thus on surface charge of the adsorbent. Based on the results obtained, recommendations were made for decontamination of the environment in the vicinity of the mine tailings, which consist in adding coagulants to the suspension, to increase its alkalinity, and in implementation of gravel layer on the surface of mine tailings to limit erosion.

Keywords

mangan, geochemie manganu, oxi-hydroxidy manganu, manganová odkaliště, sorpce těžkých kovů, Kanye, geologie Botswany

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 5. 2020

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Ondřej Šráček, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Geology / Environmental Geology