Petrographic And Physico-Chemical Characterisation Of Tailings Dump And Soils Around A Nickel-Copper Mining And Smelting Environment
Description
Recent concerns of mining and smelting of nickel-copper (Ni-Cu) in Selebi Phikwe, Botswana possibly affecting the environmental physico-chemistry motivated this study. Physico-chemical analyses which included particle size distribution (PSD), pH, electrical conductivity (EC), cation exchange capacity (CEC), color and descriptive petrography on samples of tailings dump and soils were performed in order to understand the significance of these properties on the surrounding physical environment. The PSD of soil samples revealed the average wt % of the < 2 μ m fraction (clay fraction) was between 3 and 9 wt %, the > 2 μ m to < 50 μ m fraction (silt fraction) was between 34 and 44 wt %, and the > 50 μ m to < 250 μ m fraction (sand fraction) was between 47 and 63 wt %. Soil pH ranged from 3.5 to 6.0. Electrical conductivity values were significantly low, and the range was from 50 μS/cm to 250 μS/cm. Soils with low pH correspondingly had low EC and were close to the mine. The CEC values occurred between 2 meq/100 g and 20 meq/100 g. Hand specimens of tailings dump viewed with a microscope and physical tests performed on the samples for hardness, cleavage, fracture, colour, streak, lustre, and crystal appearance depict albite, cristobalite, chalcopyrite, pyrrhotite, tremolite, and pentlandite to be contained in them. Soil colour varied from pale yellow, reddish yellow to dark reddish brown. Grains were poorly sorted, with subangular grains located further from the plant, which is indicative of windblown particles transported at a short distance. Reddish brown soils were closer to the tailings dump, mining areas and the smelter/concentrator plant. The observation is indicative of both Fe and Cu containing minerals enriching the soils of the study area. The findings of this study are indicative of increase in soil acidity due to mining and smelting of Ni-Cu at Selebi Phikwe area. High acidity favoured the leaching of heavy ions from tailings dump and related mining waste to the soils. Fewer exchange sites have resulted in a low CEC for ions adsorbed on the sediment surfaces, consequently they remain in solution and are bioavailabe for plant uptake. KEY WORDS: tailings dump; soils; physico-chemistry; particle size distribution; petrography; environment Global Journal of Environmental Sciences Vol.4(1) 2005: 31-39
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
وقد حفزت المخاوف الأخيرة من تعدين وصهر النحاس والنيكل (Ni - Cu) في سيليبي فيكوي، بوتسوانا، والتي ربما تؤثر على الكيمياء الفيزيائية البيئية، هذه الدراسة. تم إجراء التحليلات الفيزيائية والكيميائية التي شملت توزيع حجم الجسيمات (PSD)، ودرجة الحموضة، والتوصيل الكهربائي (EC)، وقدرة التبادل الكاتيوني (CEC)، واللون والتصوير الصخري الوصفي على عينات من تفريغ المخلفات والتربة من أجل فهم أهمية هذه الخصائص على البيئة المادية المحيطة. كشف PSD لعينات التربة أن متوسط النسبة المئوية بالوزن للجزء < 2 ميكرومتر (جزء الطين) كان بين 3 و 9 ٪ بالوزن، وكان الجزء > 2 ميكرومتر إلى < 50 ميكرومتر (جزء الطمي) بين 34 و 44 ٪ بالوزن، وكان الجزء > 50 ميكرومتر إلى < 250 ميكرومتر (جزء الرمل) بين 47 و 63 ٪ بالوزن. تراوحت درجة حموضة التربة من 3.5 إلى 6.0. كانت قيم الموصلية الكهربائية منخفضة بشكل كبير، وكان النطاق من 50 ميكرو ثانية/سم إلى 250 ميكرو ثانية/سم. في المقابل، كانت التربة ذات درجة الحموضة المنخفضة ذات درجة حرارة منخفضة وكانت قريبة من المنجم. حدثت قيم CEC بين 2 ميكروغرام/100 غرام و 20 ميكروغرام/100 غرام. عينات يدوية من المخلفات التي يتم تفريغها بمجهر والاختبارات الفيزيائية التي يتم إجراؤها على العينات من أجل الصلابة والانقسام والكسر واللون والخط واللمعان ومظهر الكريستال تصور الألبيت والكريستوباليت والكالكوبيرايت والبيروتيت والتريموليت والبنتلانديت ليتم احتواؤها فيها. تباين لون التربة من الأصفر الشاحب والأصفر المحمر إلى البني المحمر الداكن. تم فرز الحبوب بشكل سيئ، حيث تقع الحبوب تحت الزاوية بعيدًا عن النبات، مما يدل على الجسيمات التي تهبها الرياح المنقولة على مسافة قصيرة. كانت التربة البنية المحمرة أقرب إلى مكب النفايات ومناطق التعدين ومصنع الصهر/المكثف. تشير الملاحظة إلى احتواء كل من الحديد والنحاس على معادن تثري تربة منطقة الدراسة. تشير نتائج هذه الدراسة إلى زيادة حموضة التربة بسبب تعدين وصهر النيكل- النحاس في منطقة سيليبي فيكوي. فضلت الحموضة العالية ترشيح الأيونات الثقيلة من مخلفات النفايات ونفايات التعدين ذات الصلة إلى التربة. أدى عدد أقل من مواقع التبادل إلى انخفاض CEC للأيونات الممتزة على أسطح الرواسب، وبالتالي تظل في المحلول وهي متوفرة بيولوجيًا لامتصاص النبات. الكلمات المفتاحية: تفريغ المخلفات ؛ التربة ؛ الكيمياء الفيزيائية ؛ توزيع حجم الجسيمات ؛ التصوير الصخري ؛ مجلة البيئة العالمية للعلوم البيئية المجلد .4 (1) 2005: 31-39Translated Description (French)
Les préoccupations récentes concernant l'extraction et la fusion du nickel-cuivre (Ni-Cu) à Selebi Phikwe, au Botswana, qui pourraient affecter la physico-chimie environnementale, ont motivé cette étude. Des analyses physico-chimiques comprenant la distribution granulométrique (PSD), le pH, la conductivité électrique (EC), la capacité d'échange cationique (CEC), la couleur et la pétrographie descriptive sur des échantillons de décharge de résidus et de sols ont été effectuées afin de comprendre l'importance de ces propriétés sur l'environnement physique environnant. La PSD des échantillons de sol a révélé que le % en poids moyen de la fraction < 2 μm (fraction d'argile) se situait entre 3 et 9 % en poids, la fraction > 2 μm à < 50 μm (fraction de limon) se situait entre 34 et 44 % en poids et la fraction > 50 μm à < 250 μm (fraction de sable) se situait entre 47 et 63 % en poids. Le pH du sol variait de 3,5 à 6,0. Les valeurs de conductivité électrique étaient significativement faibles, et la plage allait de 50 μS/cm à 250 μS/cm. Les sols à faible pH avaient en conséquence une faible CE et étaient proches de la mine. Les valeurs CEC se sont produites entre 2 meq/100 g et 20 meq/100 g. Les échantillons à la main de décharge de résidus observés au microscope et les tests physiques effectués sur les échantillons pour la dureté, le clivage, la fracture, la couleur, la strie, l'éclat et l'aspect cristallin représentent l'albite, la cristobalite, la chalcopyrite, la pyrrhotite, la trémolite et la pentlandite qui y sont contenus. La couleur du sol variait du jaune pâle au jaune rougeâtre au brun rougeâtre foncé. Les grains ont été mal triés, avec des grains subangulaires situés plus loin de la plante, ce qui indique que les particules soufflées par le vent ont été transportées à une courte distance. Les sols brun rougeâtre étaient plus proches de la décharge de résidus, des zones minières et de l'usine de fusion/concentrateur. L'observation indique que les minéraux contenant du Fe et du Cu enrichissent les sols de la zone d'étude. Les résultats de cette étude indiquent une augmentation de l'acidité du sol due à l'exploitation minière et à la fusion du Ni-Cu dans la région de Selebi Phikwe. Une acidité élevée a favorisé le lessivage des ions lourds du dépôt de résidus et des déchets miniers connexes vers les sols. Moins de sites d'échange ont entraîné une faible CEC pour les ions adsorbés sur les surfaces des sédiments, par conséquent, ils restent en solution et sont bioavailabe pour l'absorption par les plantes. MOTS CLÉS : décharge de résidus ; sols ; physico-chimie ; distribution granulométrique ; pétrographie ; environnement Global Journal of Environmental Sciences Vol.4(1) 2005: 31-39Translated Description (Spanish)
Las recientes preocupaciones sobre la minería y la fundición de níquel-cobre (Ni-Cu) en Selebi Phikwe, Botswana, que posiblemente afecten la fisicoquímica ambiental, motivaron este estudio. Se realizaron análisis físico-químicos que incluyeron distribución del tamaño de partícula (PSD), pH, conductividad eléctrica (EC), capacidad de intercambio catiónico (CEC), color y petrografía descriptiva en muestras de vertederos de relaves y suelos para comprender la importancia de estas propiedades en el entorno físico circundante. La PSD de las muestras de suelo reveló que el % en peso promedio de la fracción < 2 μm (fracción de arcilla) estaba entre 3 y 9% en peso, la fracción > 2 μm a < 50 μm (fracción de limo) estaba entre 34 y 44% en peso, y la fracción > 50 μm a < 250 μm (fracción de arena) estaba entre 47 y 63% en peso. El pH del suelo osciló entre 3,5 y 6,0. Los valores de conductividad eléctrica fueron significativamente bajos, y el rango fue de 50 μS/cm a 250 μS/cm. Los suelos con pH bajo correspondientemente tenían CE baja y estaban cerca de la mina. Los valores de CEC se produjeron entre 2 meq/100 g y 20 meq/100 g. Las muestras de mano del vertedero de relaves observadas con un microscopio y las pruebas físicas realizadas en las muestras para determinar la dureza, la escisión, la fractura, el color, la raya, el brillo y la apariencia de los cristales representan la albita, la cristobalita, la calcopirita, la pirrotita, la tremolita y la pentlandita que se encuentran en ellas. El color de la tierra variaba de amarillo pálido, amarillo rojizo a marrón rojizo oscuro. Los granos estaban mal clasificados, con granos subangulares ubicados más lejos de la planta, lo que es indicativo de partículas transportadas por el viento a corta distancia. Los suelos de color marrón rojizo estaban más cerca del vertedero de relaves, las áreas mineras y la planta fundidora/concentradora. La observación es indicativa de que tanto el Fe como el Cu contienen minerales que enriquecen los suelos del área de estudio. Los hallazgos de este estudio son indicativos del aumento de la acidez del suelo debido a la minería y la fundición de Ni-Cu en el área de Selebi Phikwe. La alta acidez favoreció la lixiviación de iones pesados del vertedero de relaves y los residuos mineros relacionados a los suelos. Menos sitios de intercambio han dado como resultado una CEC baja para los iones adsorbidos en las superficies de los sedimentos, por lo que permanecen en solución y son biodisponibles para la absorción de la planta. PALABRAS CLAVE: vertedero de relaves; suelos; fisicoquímica; distribución del tamaño de partícula; petrografía; medio ambiente Global Journal of Environmental Sciences Vol.4(1) 2005: 31-39Files
11102.pdf
Files
(861.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:864250258606a14b7e512f11e9af313e
|
861.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التوصيف البتروغرافي والفيزيائي الكيميائي لنفايات المخلفات والتربة حول بيئة تعدين وصهر النيكل والنحاس
- Translated title (French)
- Caractérisation pétrographique et physico-chimique des résidus et des sols autour d'un environnement d'extraction et de fusion de nickel-cuivre
- Translated title (Spanish)
- Caracterización petrográfica y físico-química de vertederos de relaves y suelos alrededor de un entorno de minería y fundición de níquel-cobre
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1984341236
- DOI
- 10.4314/gjes.v4i1.2438