ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ (ORE DEPOSIT GEOLOGY)

ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ (ORE DEPOSIT GEOLOGY) 7.3.05.4 Τομέας Γεωλογικών Επιστημών Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών ΜΑΘΗΜΑ 8 ο. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ Σταύρος Τριανταφυλλίδης, 2015 Λέκτορας Κοιτασματολογίας

ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 1. ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ 2. ΟΞΙΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗ

ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΗ - ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ 4 Κύριοι παράγοντες: Ημερήσιες και εποχικές μεταβολές θερμοκρασίας - Κλίμα Φυσικοχημικό περιβάλλον Συνθήκες Eh ph Υδατικό στοιχείο Βιολογική δραστηριότητα ΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ FeS Πυρροτίτης, μαγνητοπυρίτης FeS 2 Σιδηροπυρίτης, μαρκασίτης FeAsS - Αρσενοπυρίτης CuFeS 2 Χαλκοπυρίτης PbS Γαληνίτης ZnS Σφαλερίτης, βουρτσίτης CuS Κοβελλίνης

ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ 5 Σταθερά στις συνθήκες σχηματισμού Αλκαλικές (ph > 7), αναγωγικές (Eh < 0) Ασταθή στις επιφανειακές συνθήκες Ποιες είναι; 1. Οξειδωτικές Eh>0 2. Ελαφρώς όξινες (ph < 7) ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ - ΟΞΕΙΔΩΣΗ

Εικόνα 1 6

Εικόνα 2 7

Εικόνα 3 8

9 Πρόοδος φαινομένων εξαλλοίωσης + νερό Τελικό υδατικό διάλυμα πολύ χαμηλού ph με υψηλές συγκεντρώσεις εν διαλύσει μετάλλων ΟΞΙΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗ Όξινη απορροή πετρωμάτων (Acid Rock Drainage ARD), Όξινη απορροή μεταλλείων (Acid Mine Drainage AMD)

10 Physicochemical conditions and geochemical analyses of stream and underground water samples (Sulfate and cation concentrations in mg/l, Eh in mv, CND in μs/cm). Sample ph Eh CND SO 4 As Cd Co Cu Fe Mn Ni Pb Zn June 2003 P1 3.2 227 3570 1700 bdl bdl 0.283 0.012 8.8 10.4 0.16 bdl 0.7 October 2003 P1 3.3 221 3530 2600 0.04 0.003 0.302 0.014 5.7 9.8 0.16 bdl 0.6 P2 4.1 171 4420 5400 0.02 0.003 0.618 0.004 39.4 10.1 0.32 0.025 6.2 P3 4.1 170 3180 2000 0.02 bdl 0.479 bdl 23.1 7.8 0.26 bdl 0.1 Detection limits 0.002 0.002 0.002 0.002 0.01 0.002 0.005 0.005 0.002 Reproducibility (%) ±0.03 ±5.25 ±0.02 ±0.002 ±0.006 ±0.0007 ±2.21 ±0.01 ±0.07 ±0.007 ±0.04 bdl: below detection limit Silver, Hg and Sb below detection limit for all samples analyzed Sample coordinates: P1: N40 53 47.1, E25 37 44.8 P2: N40 54 43.9, E25 38 02.8 P3: N40 54 10.0, E25 37 31.0

11 Εικόνα 4 Περιορισμένη φυσική επιφανειακή, όξινη απορροή νοτια του λόφου του Περάματος (Επιθερμικό κοίτασμα Au, ενδιάμεσης θείωσης)

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΤΥΠΟΥ FICKLIN (Ficklin et al., 1992) 12

ΡΙΟ ΤΙΝΤΟ ΙΣΠΑΝΙΑ 13 Από τα μεγαλύτερα κοίτασματα Cu στον κόσμο Υπέστη εκμετάλλευση από το 3000 π.χ. Ίβηρες, Έλληνες, Ρωμαίοι, Βησιγότθοι, Μαυριτανοί Εικόνα 5

ΡΙΟ ΤΙΝΤΟ ΙΣΠΑΝΙΑ 14 Εικόνα 6 Εικόνα 7

ΡΙΟ ΤΙΝΤΟ ΙΣΠΑΝΙΑ 15 Εικόνα 8 Εικόνα 9

ΕΝΤΑΣΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΟΞΙΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ (Nordstrom, 1999) 16 ph Θερμοκρασία Συγκέντρωση οξυγόνου στην υγρή και την αέρια φάση Επιφάνεια εκτεθειμένης θειούχου μεταλλοφορίας στις ατμοσφαιρικές συνθήκες Μέγεθος κόκκων, ιστός μεταλλεύματος Ορυκτολογία μεταλλεύματος Περιεκτικότητα σε Fe των μεταλλικών ορυκτών Οξειδωτικός παράγοντας (Ο 2 ή Fe 2 (SO 4 ) 3(aq) )

ΑΓΙΟΣ ΦΙΛΙΠΠΟΣ ΚΙΡΚΗΣ 17 Εικόνα Εικόνα 10 9

ΑΓΙΟΣ ΦΙΛΙΠΠΟΣ ΚΙΡΚΗΣ 18 Επιθερμικό σύστημα υψηλής θείωσης Ποικιλία θειούχων και θειοαλάτων Διάσπαρτη μεταλλοφορία Εικόνα 10 Εικόνα 11

ΑΓΙΟΣ ΦΙΛΙΠΠΟΣ ΚΙΡΚΗΣ 19 Πρωτογενή μεταλλικά ορυκτά στη μεταλλοφορία Αγίου Φιλίππου Κίρκης Σιδηροπυρίτης FeS2 Κοζαλίτης Pb10Bi3As3S19 Γαληνίτης PbS Κεστερίτης Cu2(Zn,Fe)SnS4 Σφαλερίτης ZnS Μαρρίτης PbAgAsS3 Βουρτσίτης ZnS Βουρνονίτης PbCuSbS3 Κοβελλίνης CuS Γρατονίτης Pb9As4S15 Χαλκοσίνης Cu2S Εναργίτης Cu3AsS4 Βισμουθινίτης Bi2S3 Λουζονίτης Cu3AsS4 Ουρανινίτης UO2 Χαλκοστιβνίτης CuSbS2 Τενναντίτης Cu12As4S13 Σταννίτης Cu2FeSnS4 Τετραεδρίτης Cu12Sb4S13 Σκιννερίτης Cu3SbS3 Ιορδανίτης Pb8Sn7Cu3(Bi,Sb)3S28 Κιρκιίτης Pb14(As,Sb)6S23 Εικόνα Σελιγμαννίτης 11 PbCuAsS3

ΑΓΙΟΣ ΦΙΛΙΠΠΟΣ ΚΙΡΚΗΣ 20 Εικόνα 10 Εικόνα 12 Εικόνα 13 Εικόνα 14

ΑΓΙΟΣ ΦΙΛΛΙΠΟΣ ΚΙΡΚΗΣ 21 Εικόνα 15 Εικόνα 16

ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗ ΟΡΥΚΤΑ ΣΤΗ ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑ 24 ΑΓΚΛΕΣΙΤΗΣ PbSO 4 ΟΣΑΡΙΖΑΒΑΪΤΗΣ Pb(Al,Cu) 3 (SO 4 ) 2 (OH) 2 ΜΠΕΟΥΔΑΝΤΙΤΗΣ PbFe 3 (AsO 4 )(SO 4 )(OH) 6 ΜΠΙΒΕΡΙΤΗΣ Pb(Cu,Fe) 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ΚΕΡΡΟΥΣΙΤΗΣ PbCO 3 ΛΙΝΑΡΙΤΗΣ PbCu(SO 4 )(OH) 2 ΥΔΡΟΚΕΡΡΟΥΣΙΤΗΣ Pb(CO 3 ) 2 (OH) 2 ΣΜΙΘΣΟΝΙΤΗΣ ZnCO 3 ΚΤΕΝΑΣΙΤΗΣ (Cu,Zn) 5 (SO 4 ) 2 (OH) 6 6H 2 O ΡΟΖΑΖΙΤΗΣ (Cu,Zn) 2 (CO 3 )(OH) 2 ΑΖΟΥΡΙΤΗΣ Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ΧΑΛΚΑΝΘΙΤΗΣ CuSO 4 5H 2 O ΒΡΑΙΒΟΛΦΕΪΤΗΣ Cu 4 (SO 4 )(OH) 6 2H 2 O ΑΝΤΛΕΡΙΤΗΣ Cu 3 (SO 4 )(OH) 4 ΓΚΑΙΤΙΤΗΣ Fe(OH) 3 ΓΙΑΡΟΣΙΤΗΣ KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 YΔΡΟΝΙΟΓΙΑΡΟΣΙΤΗΣ (K,H 3 O)Fe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ΓΥΨΟΣ CaSO 4 2H 2 O

ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗ ΟΡΥΚΤΑ ΣΤΗ ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑ 25 Εικόνα 21 Εικόνα 22

ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗ ΟΡΥΚΤΑ ΣΤΗ ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑ 26 Δευτερογενή ορυκτά (π.χ. PbSO 4, ZnCO 3, Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2, CaSO 4 x2h 2 O) Εικόνα 23 Εικόνα 24

ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗ ΟΡΥΚΤΑ ΣΤΗ ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑ 27 Εικόνα 25 Επανθήματα efflorescences (π.χ. Αλλοτριχίτης Fe 2+ Al 2 (SO 4 ) 4 x22(h 2 O), χαλκανθίτης CuSO 4 x5h 2 O)

ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗ ΟΡΥΚΤΑ ΣΤΟ ΤΕΛΜΑ ΑΝΟΙΚΤΗΣ ΕΚΣΚΑΦΗΣ 28 ΓΙΑΡΟΣΙΤΗΣ KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ++++++ ΥΔΡΟΝΙΟ-ΓΙΑΡΟΣΙΤΗΣ (K,H 3 O)Fe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ++++++ ΣΚΟΡΟΔΙΤΗΣ FeAsO 4 2H 2 O + ΓΚΑΙΤΙΤΗΣ Fe(OH) 3 +++ ΜΕΛΑΝΤΕΡΙΤΗΣ FeSO 4 7H 2 O + ΑΓΚΛΕΣΙΤΗΣ PbSO 4 ++ ΜΠΙΒΕΡΙΤΗΣ Pb(Cu,Fe) 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ++ ΒΡΑΙΒΟΛΦΕΪΤΗΣ Cu 4 (SO 4 )(OH) 6 2H 2 O + ΜΠΟΥΚΟΦΣΚΥΙΤΗΣ Fe(AsO 4 )(SO 4 )(OH) 7H 2 O + ΡΟΖΕΝΙΤΗΣ FeSO 4 4H 2 O + ΜΠΟΥΤΛΕΡΙΤΗΣ Fe(SO 4 )(OH)2H 2 O + ΓΥΨΟΣ CaSO 4 2H 2 O ++

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΝΕΡΩΝ ΤΕΛΜΑΤΟΣ 29 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟ Σ 2001 ΔΕΙΓΜΑ ph Eh T CND SO 4 Ag As Cd Co Cu Fe Hg Mn Ni Pb Zn Sb (mv) (C) (μs/cm) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) W1/1 3.07 237 20.1-2400 κ.ο.α. κ.ο.α. 3.74 0.26 15.86 7.3 κ.ο.α. 170.5 1.73 2.18 425.5 κ.ο.α. W1/2 3.09 235 20.3-2300 κ.ο.α. κ.ο.α. 3.82 0.26 16.18 7.5 κ.ο.α. 169.7 1.76 2.24 425.5 κ.ο.α. W1/3 3.11 234 20.7-2100 κ.ο.α. κ.ο.α. 3.69 0.25 15.77 7 κ.ο.α. 164.8 1.71 2.17 425.0 κ.ο.α. W1/4 3.09 236 20.4-2200 κ.ο.α. κ.ο.α. 3.63 0.25 15.52 7.4 κ.ο.α. 167.7 1.68 2.16 427.5 κ.ο.α. W1/5 3.07 238 20.1-2100 κ.ο.α. κ.ο.α. 3.74 0.26 15.91 7.7 κ.ο.α. 162.8 1.72 2.22 425.0 κ.ο.α. ΙΟ ΥΝΙΟ Σ 2003 W1/6 2.89 248 28.9 2450 1650 κ.ο.α. κ.ο.α. 2.81 0.15 12.24 26.65 κ.ο.α. 112.3 1.39 0.92 288.9 κ.ο.α. W1/7 2.97 240 26.3 2460 1550 κ.ο.α. κ.ο.α. 2.84 0.17 12.41 28.94 κ.ο.α. 116.3 1.34 0.94 291.3 κ.ο.α. W1/6* 2.93 - - - 1700 κ.ο.α. κ.ο.α. 2.71 0.14 12.12 27.06 κ.ο.α. 112.0 1.30 0.90 282.5 κ.ο.α. W1/7* 2.96 - - - 1550 κ.ο.α. κ.ο.α. 2.78 0.14 12.25 28.38 κ.ο.α. 114.1 1.30 0.91 287.5 κ.ο.α. κ.ο.α. κάτω του ορίου ανιχνευσιμότητας, Ag < 0.005, As < 0.01, Hg < 0.001, Sb < 0.002 Ό ρια πόσιμου νερού Οδηγίας 98/83 EC της Ε.Ε. 6.5-9.5 - - 2500 250 0.01 0.01 0.005-2.0 0.2 0.001 0.05 0.02 0.01-0.005 Ό ρια πόσιμου νερού Οδηγίας της U.S.E.P.A. (EPA 816-F-02-013) 6.5-8.5 - - 1000 250 0.1 0.01 0.005-1.0 0.3 0.002 0.05-0.015 5.0 0.006

ΡΕΜΑΤΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 30 Εικόνα 26. ph Εικόνα 27. Fe

ΡΕΜΑΤΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 31 Εικόνα 28. Pb Εικόνα 29. Cd

ΑΓΙΟΣ ΦΙΛΙΠΠΟΣ ΚΙΡΚΗΣ 32 Εικόνα 9 Περιορισμένος βαθμός οξείδωσης Οξείδωση FeS 2 μόνο στο ανώτερο τμήμα Πολύ περιορισμένα φαινόμενα όξινης απορροής ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Πολύπλοκο πολυπαραγοντικό φαινόμενο Δεν εντοπίζεται πάντα Κυριότεροι παράγοντες: μεταλλικά ορυκτά Fe, υδατικό στοιχείο, βιολογική δραστηριότητα

33 Μεθοδολογία Διερεύνησης Περιβαλλοντικής Συμπεριφοράς Απορριμμάτων Επεξεργασίας (Tailings) Κοιτασμάτων Μεταλλικών Ορυκτών

TAILINGS 34 Ως tailings ορίζονται τα απόβλητα της επεξεργασίας του μεταλλεύματος, από την αποδέσμευση των οικονομικής σημασίας συστατικών. Επειδή, όμως, η ανάκτησή τους ποτέ δε φτάνει το 100 %, τα απορρίμματα πάντα περιέχουν μικρά ποσοστά των υπό εκμετάλλευση φάσεων. Εικόνα 30

TAILINGS 35 Τα απορρίμματα της επεξεργασίας (tailings) παρουσιάζουν συγκεκριμένη κοκκομετρία η οποία συνήθως κυμαίνεται μεταξύ ιλύος και αργίλου και απορρίπτονται με τη μορφή λάσπης σε συγκεκριμένους χώρους απόθεσης κοντά στο χώρο επεξεργασίας γνωστούς ως τέλματα (impoundments) ή φράγματα (dams). Οι αποθέσεις των tailings αποτελούν έναν από τους σημαντικότερους περιβαλλοντικούς κινδύνους της μεταλλευτικής δραστηριότητας, λόγω των υψηλών συγκεντρώσεων τοξικών μετάλλων και της λεπτόκοκκης υφής τους που τα καθιστά επιρρεπή σε αποσάθρωση και μεταφορά.

36 1. Ορυκτολογικά γεωχημικά υδρογεωχημικά χαρακτηριστικά των απορριμμάτων 2. Περιβαλλοντική συμπεριφορά απορριμμάτων 3. Αποκατάσταση απορριμμάτων

ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕΤΑΛΛΕΙΟ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 37 Εικόνα 31 Εικόνα 32

ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕΤΑΛΛΕΙΟ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 39 Εικόνα 20 Εικόνα 35 Εικόνα 36

ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕΤΑΛΛΕΙΟ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 42 Εικόνα 41

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ 43 Τα tailings αποτελούνται από υγρό και στερεό κλάσμα και παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία στα φυσικοχημικά τους χαρακτηριστικά. Ορισμένα από τα χαρακτηριστικά των απορριμμάτων περιλαμβάνουν: χημική και ορυκτολογική σύσταση απόλυτο μέγεθος κόκκων Περατότητα Πυκνότητα πλαστικότητα (όρια Atterberg) Συνεκτικότητα χημισμός επιφανειακών νερών και νερού των πόρων χαρακτηριστικά εκχυλισιμότητας

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ 44 Νερά στην επιφάνεια των απορριμμάτων χημισμός (ICP, ιοντική χρωματογραφία). Σωροί απορριμμάτων χημισμός, ορυκτολογία. Δειγματοληψία σε βάθος. (SEM, XRD, Aτομική απορρόφηση, ICP κύρια στοιχεία και ιχνοστοιχεία). Σκοπός: Συμπεράσματα για την ποιότητα των επιφανειακών διαλυμάτων και του υλικού των σωρών διασπορές στο περιβάλλον. Συμπεράσματα για πιθανές μεταβολές των συγκεντρώσεων των στοιχείων με αύξηση του βάθους. Ανάπτυξη ζωνών οξείδωσης και εμπλουτισμού. Προσδιορισμός των φυσικοχημικών συνθηκών που επικρατούν ανάλογα με τις δευτερογενείς φάσεις που εντοπίζονται.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ TAILINGS ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟΥ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΥ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 45 Quality of stagnant waters seen on tailing dumps T1 and T2 (dissolved ions in mg/l, Eh in mv). ph Eh SO 4 As Cd Co Cu Fe Mn Ni Pb Sb Zn September 2001 3.1 244 6300 0.12 14.7 1.03 15.0 130 613 5.2 1.0 b.d.l. 1398 3.4 226 17500 0.33 35.3 2.9 11.6 3.7 2852 15.9 3.9 0.15 4125 June 2003 4.4 160 1570 b.d.l. 1.9 0.14 1.0 0.1 171 0.9 3.7 b.d.l. 193 3.2 232 2740 b.d.l. 3.8 0.33 5.0 1.7 188 1.6 2.8 b.d.l. 301 E.U. drinking water standards 6.5-9.5-250 0.01 0.005-2.0 0.2 0.05 0.02 0.01 0.005 - b.d.l.: below detection limit As < 0.01 mg/l Sb < 0.002 mg/l

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ TAILINGS ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟΥ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΥ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 46 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟ Σ 2001 ΔΕΙΓΜΑ ph Eh T CND SO 4 Ag As Cd Co Cu Fe Hg Mn Ni Pb Zn Sb (mv) (C) (μs/cm) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) W1/1 3.07 237 20.1-2400 κ.ο.α. κ.ο.α. 3.74 0.26 15.86 7.3 κ.ο.α. 170.5 1.73 2.18 425.5 κ.ο.α. W1/2 3.09 235 20.3-2300 κ.ο.α. κ.ο.α. 3.82 0.26 16.18 7.5 κ.ο.α. 169.7 1.76 2.24 425.5 κ.ο.α. W1/3 3.11 234 20.7-2100 κ.ο.α. κ.ο.α. 3.69 0.25 15.77 7 κ.ο.α. 164.8 1.71 2.17 425.0 κ.ο.α. W1/4 3.09 236 20.4-2200 κ.ο.α. κ.ο.α. 3.63 0.25 15.52 7.4 κ.ο.α. 167.7 1.68 2.16 427.5 κ.ο.α. W1/5 3.07 238 20.1-2100 κ.ο.α. κ.ο.α. 3.74 0.26 15.91 7.7 κ.ο.α. 162.8 1.72 2.22 425.0 κ.ο.α. ΙΟ ΥΝΙΟ Σ 2003 W1/6 2.89 248 28.9 2450 1650 κ.ο.α. κ.ο.α. 2.81 0.15 12.24 26.65 κ.ο.α. 112.3 1.39 0.92 288.9 κ.ο.α. W1/7 2.97 240 26.3 2460 1550 κ.ο.α. κ.ο.α. 2.84 0.17 12.41 28.94 κ.ο.α. 116.3 1.34 0.94 291.3 κ.ο.α. W1/6* 2.93 - - - 1700 κ.ο.α. κ.ο.α. 2.71 0.14 12.12 27.06 κ.ο.α. 112.0 1.30 0.90 282.5 κ.ο.α. W1/7* 2.96 - - - 1550 κ.ο.α. κ.ο.α. 2.78 0.14 12.25 28.38 κ.ο.α. 114.1 1.30 0.91 287.5 κ.ο.α. κ.ο.α. κάτω του ορίου ανιχνευσιμότητας, Ag < 0.005, As < 0.01, Hg < 0.001, Sb < 0.002 Ό ρια πόσιμου νερού Οδηγίας 98/83 EC της Ε.Ε. 6.5-9.5 - - 2500 250 0.01 0.01 0.005-2.0 0.2 0.001 0.05 0.02 0.01-0.005 Ό ρια πόσιμου νερού Οδηγίας της U.S.E.P.A. (EPA 816-F-02-013) 6.5-8.5 - - 1000 250 0.1 0.01 0.005-1.0 0.3 0.002 0.05-0.015 5.0 0.006

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ TAILINGS ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟΥ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΥ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 47 Semi-quantitative analyses of major secondary phases identified in the tailings Mineral phase Tailing dump Tailing dump Tailing dump Tailing dump T1 T2 T3 T4 Jarosite group* +++++++ +++++++ +++++++ +++++++ Anglesite +++ + Butlerite ++ ++ + Ktenasite + Beudantite ++ Goethite + + Sulenbergite + Zikaite + * including jarosite, plumbojarosite, hydronium jarosite and argentojarosite

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ TAILINGS ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟΥ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΥ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 48 Trace elements analyses (in mg/kg) of the tailing dump T1 Pb Zn Cu Cd As Ni Ag Bi U Co Sb Tailings dump T1 6311 7578 249 45 142 42 7.6 116 43 5 25 13982 10691 526 113 238 42 16.8 339 111 3 60 13991 11013 460 122 231 39 15.3 313 87 3 55 4788 8203 207 95 131 51 7 83 37 7 22 4385 2660 95 18 128 17 6.6 67 6 1 16 2597 4496 144 33 92 36 4.5 46 25 4 13 3544 5898 101 45 102 27 6.2 47 11 2 13 5253 10707 117 100 125 32 10.2 53 15 3 19 2756 6274 79 57 97 27 5.6 38 14 2 13 3302 2082 57 14 101 6 5.9 42 b.d.l. b.d.l. 13 b.d.l. below detection limit. Detection limits: U < 5 mg/kg, Co < 1 mg/kg

ΣΥΝΗΘΗ ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗ ΟΡΥΚΤΑ 49 Σχετικά ευδιάλυτα δευτερογενή ορυκτά Μελαντερίτης Fe II SO 4 x7h 2 O Σχετικά δυσδιάλυτα δευτερογενή ορυκτά Αγκλεσίτης PbSO4 Σιδεροτίλης Αλοτριχίτης Κοπιαπίτης Γοσλαρίτης Χαλκανθίτης Βιανχίτης Κοκουιμβίτης Τσομολνοκίτης Fe II SO 4 x5h 2 O Fe II Al 2 (SO 4 ) 4 x22h 2 O Fe II Fe III 4(SO 4 ) 6 (OH) 2 x20h 2 O ZnSO 4 x7h 2 O Cu II SO 4 x5h 2 O ZnSO 4 x6h 2 O Fe III 2(SO 4 ) 3 x9h 2 O Fe II SO 4 xh 2 O Οσαριζαβαϊτης PbCuAl 2 (SO 4 )2(OH) 6 Αντλερίτης Cu 3 (SO 4 )(OH) 4 Βροχαντίτης Cu 4 (SO 4 )(OH) 6 Βραιβολφεϊτης Cu 4 (SO 4 )(OH) 6 x2h 2 O Αιματίτης α - Fe 2 O 3 Γκαιτίτης α - Fe(OH) 3 Γιαροσίτης KFe III 3(SO 4 ) 2 (OH) 6 Μπιβερίτης PbCuFe III 2(SO 4 ) 2 (OH) 6

50 Εικόνα 42 Εικόνα 44 Εικόνα 43

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ 51 Δοκιμές για τον περιβαλλοντικό χαρακτηρισμό των απορριμμάτων Κοκκομετρία υλικού Πρότυπες δοκιμές περιβαλλοντικής συμπεριφοράς 1. Στατικές δοκιμές 2. Κινητικές δοκιμές Σκοπός: Ανεξάρτητα του χημισμού και της ποιότητας των απορριμμάτων της επεξεργασίας, η εφαρμογή των πρότυπων δοκιμών βοηθάει στην σωστή εκτίμηση της περιβαλλοντικής συμπεριφοράς τους. Συμπέρασμα: Κρίνεται αναγκαία, και αν ναι, συγκεκριμένων προγραμμάτων αποκατάστασης.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ TAILINGS ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟΥ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΥ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 52 Particle size distribution in the tailings Size of passing grains in μm Sample 10% 50% 90% Τ1/1 1.43 7.65 23.12 Τ1/2 1.58 8.39 25.44 Τ1/3 1.60 6.61 16.73 Τ1/4 1.22 5.71 16.00 Τ1/5 1.22 7.57 26.38 Τ1/6 5.76 34.90 118.10 Τ1/7 11.04 65.33 149.51 Τ1/8 7.07 55.50 145.34 Τ1/9 4.69 43.60 112.01 Τ1/10 2.56 33.59 129.69

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ TAILINGS ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟΥ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΥ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 53 Εικόνα 45

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΟΞΕΩΝ ΒΑΣΕΩΝ (Acid base accounting, Sobek et al., 1978) 54 Υπολογισμός του δυναμικού παραγωγής οξύτητας (Acid Production Potential APP) ενός υλικού, θεωρώντας ότι οφείλεται αποκλειστικά και μόνο στην παρουσία σιδηροπυρίτη. Υπολογισμός του δυναμικού εξουδετέρωσης (Neutralization Potential NP), θεωρώντας ότι οφείλεται αποκλειστικά και μόνο στην παρουσία ασβεστίτη. Διαφορά NP - APP = καθαρό δυναμικό εξουδετέρωσης (Net Neutralization Potential NNP) σε kg CaCO 3 /t υλικού. Λόγος NP/APP = Neutralization Potential Ratio NPR. -5 < ΝΝΡ < +5 kg CaCO 3 /t υλικού Πιθανότητα παραγωγής οξύτητας στο μέλλον ΝΝΡ < -5 kg CaCO 3 /t υλικού ΝΝΡ > +5 kg CaCO 3 /t υλικού ΝΝΡ > +80 kg CaCO 3 /t υλικού NPR < 1 Μεγάλη πιθανότητα παραγωγής οξύτητας Πιθανότητα παραγωγής αλκαλικότητας Μεγάλη πιθανότητα παραγωγής αλκαλικότητας Μεγάλη πιθανότητα παραγωγής οξύτητας 1 < NPR < 2,1 Μεσαία πιθανότητα παραγωγής οξύτητας 2,1 < NPR < 4,1 Χαμηλή πιθανότητα παραγωγής οξύτητας NPR > 4,1 Μεγάλη πιθανότητα παραγωγής αλκαλικότητας

PH ΠΟΛΦΟΥ (U.S.E.P.A., 1996) 55 Συνδυασμός δύο στατικών πρότυπων δοκιμών για πιο ασφαλή συμπεράσματα. ph < 4 και ΝΝΡ < 5 kg CaCO 3 /t υλικού ph > 4 και ΝΝΡ < 5 kg CaCO 3 /t υλικού ph > 4 και ΝΝΡ > 5 kg CaCO 3 /t υλικού Μεγάλη πιθανότητα παραγωγής οξύτητας Μεσαία πιθανότητα παραγωγής οξύτητας Μεγάλη πιθανότητα παραγωγής αλκαλικότητας Δοκιμή τοξικότητας (Toxicity Characteristics Leaching Procedure TCLP, U.S.E.P.A., 1986) Προσομοίωση χείριστου σεναρίου συναπόθεσης απορριμμάτων μεταλλευτικής δραστηριότητας με αστικά απόβλητα. Λόγος: Τα αστικά απόβλητα παράγουν οργανικά οξέα, που αποτελούν τους ισχυρότερους διαλύτες (π.χ. Οξικό οξύ) και κατά συνέπεια αυξάνουν τη διαλυτότητα οργανικών και ανόργανων ρυπαντών.

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ TCLP 56 Προσβολή του υπό μελέτη υλικού με οργανικούς διαλύτες για ορισμένο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια μέτρηση συγκεκριμένων ρυπαντών και σύγκριση των συγκεντρώσεων αυτών με τα όρια τοξικότητας της δοκιμής. Στοιχείο Όριο τοξικότητας (μg/lt) As 5000 Cd 1000 Pb 5000 Cr 5000 Se 1000 Ag 5000 Εικόνα 27 Ba 100.000 Hg 200

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ TAILINGS ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟΥ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΥ ΑΓΙΟΥ ΦΙΛΙΠΠΟΥ ΚΙΡΚΗΣ 57 Paste ph, Net Neutralization Potential (NNP) in kg CaCO 3 /t material, Neutralization Potential Ratio (NPR) and TCLP results (in mg/l) for Pb and Cd Paste ph ABA test TCLP test NNP NPR Pb Cd As Tailings dump T1 5.21-54.38-0.05 119.9 0.93 b.d.l. 5.59-58.13-0.09 131 1.78 b.d.l. 5.64-58.44-0.08 105 1.42 b.d.l. 5.62-62.81-0.05 70 1.20 b.d.l. 2.35-39.06-0.13 11 0.18 b.d.l. 4.59-73.75-0.01 45.5 0.26 b.d.l. 2.30-69.06-0.09 23 0.66 b.d.l. 4.16-77.19-0.04 68 0.32 b.d.l. 3.55-57.19-0.10 45.2 0.62 b.d.l. 2.13-32.50-0.14 5.2 0.12 b.d.l. NNP in kgcaco 3 /t b.d.l. below detection limit (As < 1.3 mg/l, Cd < 0.04 mg/l) TCLP limits for inorganic contaminants As: 5 mg/l Cd: 1 mg/l Pb: 5 mg/l

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ 58 Το σκεπτικό της αποκατάστασης σε σωρούς απορριμμάτων πρέπει να λαμβάνει υπ όψιν δύο παραμέτρους: 1. Αποτροπή διασποράς του τοξικού υλικού των απορριμμάτων προς το περιβάλλον 2. Προστασία των απορριμμάτων από περαιτέρω εξαλλοίωση - οξείδωση 1ο Στάδιο Περιορισμός διασποράς τοξικού υλικού Συνήθως, για την ανάσχεση της απορροής της λάσπης από τους σωρούς των απορριμμάτων χρησιμοποιείται το ίδιο λεπτόκοκκο τοξικό υλικό. Πρόβλημα: Οι σωροί δεν απομονώνονται ικανοποιητικά γιατί το νερό της βροχής διαβρώνει τα τοιχώματα, μεταφέροντας το λεπτόκοκκο, τοξικό υλικό.

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ 59 Εικόνα 46 Εικόνα 47 Loupasakis & Konstantopoulou (2010)

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ 60 Λύση: Εγκιβωτισμός. Κατασκευή τειχίων φραγμάτων περιφερειακά των σωρών των απορριμμάτων, αλλά και περιφερειακά των εγκαταστάσεων του χώρου επεξεργασίας για περαιτέρω προστασία. Πρώτη ύλη: Γειτονικά πετρώματα Στείρα από την εξόρυξη

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ 61 2ο Στάδιο Αποτροπή περαιτέρω οξείδωσης Παραδείγματα μεθοδολογιών Στεγνά ή εδαφικά καλύμματα (dry covers). Η λειτουργία των καλυμμάτων βασίζεται στον περιορισμό της διείσδυσης του ατμοσφαιρικού οξυγόνου και των μετεωρικών νερών προς τα υποκείμενα απορρίμματα. Κάλυψη της επιφάνειας των αποθέσεων με ένα αδιάλυτο αδρανές υλικό, ούτως ώστε να απομονωθεί το θειούχο κλάσμα από οξειδωτικούς παράγοντες (O 2, Fe 3+ ). Χρήση Βακτηρίων. Παρεμπόδιση οξείδωσης θειούχων είτε με την επίστρωση στρώματος βακτηρίων στην επιφάνεια των αποθέσεων, είτε σε ανάμιξη με αυτές.

ΓΕΩΜΕΜΒΡΑΝΕΣ 62 Εικόνα 48 Loupasakis & Konstantopoulou (2010)

ΧΡΗΣΗ ΑΛΚΑΛΙΚΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΤΑ ΕΔΑΦΙΚΑ ΣΤΕΓΝΑ ΚΑΛΥΜΜΑΤΑ 63 1. Λεπτόκοκκη άσβεστος 2. Ιπτάμενη τέφρα 3. Λάσπη υπονόμων 4. Υλικά που εμποδίζουν την εκχυλισιμότητα τοξικών μετάλλων Χαρακτηριστικά αποτελεσματικού στεγνού καλύμματος: Ελάχιστη μετανάστευση ρευστών από τα απορρίμματα Ελάχιστη διείσδυση ατμοσφαιρικού οξυγόνου Χαμηλές ανάγκες συντήρησης Υψηλή ανθεκτικότητα

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ 64 Εικόνα 1-4. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 5. View of Acid Mine Drainage pollution caused in Rio Tinto thriving with acidophiles. http://www.isca.in/rjrs/archive/v1i10/15.isca-rjrs-2012-329.pdf Εικόνα 6. The river's red colour is due to the high concentration of iron dissolved in its extremely acidic waters. Credit: J. L. DE LOPE & J. M. SANCHEZ. http://www.nature.com/nature/journal/v417/n6885/fig_tab/417137a_f1.html Εικόνα 7. Colores del Arco iris,,, Rio Tinto, Spain. By: Julio Segura Carmona. http://photo.net/photodb/photo?photo_id=2912013 Εικόνα 8. Red waters of the Rio Tinto. By: Armando Aguilera. https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/rio_tinto_%28spain%29 Εικόνα 9. Rio Tinto, Spain. Photo credit: Serafin Sanchez. https://www.flickr.com/photos/31674741@n02/3424804238/ Εικόνα 10-18. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 19. 2013 Greece Workshop. Kirki Deposit. http://www.reservoirminerals.com/english/corporate/exploration- Team/Team-Gallery/default.aspx

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ 65 Εικόνα 20-24. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 25. Ινώδης χαλκανθίτης. Planet Mine, La Paz County, Arizona, Η.Π.Α. Photo: Jeff Weissman, The Photographic Guide to Mineral Species, used with permission. http://www.geo.auth.gr/106/6_sulfates/chalcanthite.htm Εικόνα 26-29. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 30. Tailings outflow pipe pumping a mixture of hot water, sand, and residual crude oil into a tailings settling pond. Photographed in Fort McMurray, Alberta, Canada. Photographer: David Nunuk. http://www.nunukphotos.com/industryphotos/tailings-outflow-pipe-2 Εικόνα 31-48. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας.

ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.