GEOCHEMICAL MODELING OF ABANDONED SULFIDIC FLOTATION MILL TAILINGS: THE CASE OF KIRKI, NE GREECE

Résumé El En

Το εργοστάσιο εμπλουτισμού της Κίρκης εντοπίζεται περίπου 5 km νότια του μεταλλείου του Αγίου Φιλίππου. Τα απορρίμματα της επεξεργασίας του μεταλλεύματος είναι εκτεθειμένα στις ατμοσφαιρικές συνθήκες, με αποτέλεσμα τη συσσώρευση μετεωρικού νερού στην επιφάνειά τους. Τα επιφανειακά ρευστά αλληλεπιδρούν με το λεπτόκοκκο υλικό με υψηλό φορτίο βαρέων μετάλλων, με τελικό αποτέλεσμα τη δημιουργία όξινων και οξειδωτικών διαλυμάτων με υψηλό φορτίο μετάλλων στην επιφάνεια των απορριμμάτων. Τα απορρίμματα της επεξεργασίας αποτελούνται κυρίως από σύνδρομα ορυκτά της μεταλλοφορίας (χαλαζίας, δικίτης/καολινίτης, πυροφυλλίτης και άστριοι), ενώ τα κυριότερα δευτερογενή ορυκτά που εντοπίζονται αφορούν ορυκτά της ομάδας του γιαροσίτη, γύψο και αγκλεσίτη. Μοναδική πρωτογενής φάση της μεταλλοφορίας που εντοπίζεται στα απορρίμματα είναι ο σιδηροπυρίτης. Ο λεπτόκοκκος χαρακτήρας των απορριμμάτων της επεξεργασίας ευνοεί ταχύτατες αντιδράσεις μεταξύ των επιφανειακών ρευστών με το υλικό των απορριμμάτων. Το γεωχημικό πρόγραμμα PHRΕEQC, με χρήση της βάσης δεδομένων MINTEQ, εφαρμόσθηκε για τη διερεύνηση της λειτουργίας του συστήματος «επιφανειακό διάλυμα - δευτερογενή ορυκτά», με την ανάπτυξη τριών διαφορετικών μοντέλων, «Άμεση Καθίζηση», «Ανάμιξη με Μετεωρικό Νερό» και «Εξάτμιση». Σε κάθε μοντέλο εξετάζεται ο μηχανισμός με τον οποίο βαρέα μέταλλα δεσμεύονται στο πλέγμα δευτερογενών ορυκτών, αλλά και αποδεσμεύονται/διαλυτοποιούνται μετά από διαλυτοποίηση μετασταθών φάσεων.

The Kirki flotation plant is located approximately 5 km south of the Agios Filippos open pit mine (Thrace, NE Greece), and unconfined mill tailings are exposed to atmospheric conditions. Rain water accumulates on the surface of the tailings and interacts with the solids, resulting in highly acidic and oxidative surface solutions with increased heavy metal content. The tailings material is dominated by gangue minerals with very low acid buffering capacity, including quartz, kaolinite/dickite, pyrophyllite and minor orthoclase. Secondary phases identified include mainly species of the jarosite group, gypsum and anglesite. No primary ore minerals besides pyrite are identified. The finegrained character of the tailings material favors fast reactions between the surface waters and the solids. The speciation/mass transfer computer code PHREEQC-2 and the MINTEQ database were employed for geochemical modeling of the acidic surface waters of the tailings dams T1 and T2. Three different scenarios were employed, “Direct Precipitation”, “Mixing with Rainwater” and “Evaporation” to check the equilibrium between the developed surface solutions and the secondary minerals identified in the tailings. The purpose of this work is to understand the way heavy metals may be locked to the lattice of secondary minerals, or dispersed/dissolved after dissolution of unstable secondary phases.