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.
Anotace v angličtině
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.
manganese, geochemistry of manganese, manganese oxi-hydroxides, manganese mine tailings, sorption of heavy metal, Kanye, geology of Botswana
Rozsah průvodní práce
79 s.
Jazyk
CZ
Anotace
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.
Anotace v angličtině
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.
manganese, geochemistry of manganese, manganese oxi-hydroxides, manganese mine tailings, sorption of heavy metal, Kanye, geology of Botswana
Zásady pro vypracování
Odkaliště důlních odpadů jsou často závažným problémem pro životní prostředí. Zatímco odkaliště flotačních odpadů se sulfidickými minerály byla intenzivně studována, mnohem méně je známo o odkalištích s minerály manganu. Geochemie manganu je poměrně komplikovaná a závisí značně na Eh a pH podmínkách. Řada minerálů je amorfních nebo špatně krystalických, což komplikuje jejich určení. Na odkališti v okolí města Kanye je uloženy flotační odpady z ložiska oxidických manganových rud, které se nachází jejich těsné blízkosti. Cílem práce je určit chování manganu, jeho mobilitu a environmentální dopady. Spolu s manganem se vyskytují i další kontaminanty jako arzen a olovo, které bývají na minerály manganu adsorbovány a které budou studovány spolu s ním.
Metodika:
- Literární rešerše zaměřená na geologii a zájmové oblasti;
- Budou stanoveny celkové obsahy manganu a také jeho minerály;
- Pro vybrané vzorky bude provedena sekvenční extrakce a vodní výluhy;
- Vybrané vzorky budou studovány elektronovou mikrosondou (EMP) s EDAX a VDX detektory a budou určeny kontaminanty vázané na minerály manganu.
Práce bude obsahovat stručné shrnutí a závěr s doporučením ohledně životního prostředí.
Rozsah: do 60 stran včetně grafických příloh a seznamu literatury.
Rozsah grafických příloh: mapy a grafy výskytu kontaminantů, výstupy RTG difrakce a sekvenční extrakce, snímky z EMP s obsahy jednotlivých kontaminantů.
Zásady pro vypracování
Odkaliště důlních odpadů jsou často závažným problémem pro životní prostředí. Zatímco odkaliště flotačních odpadů se sulfidickými minerály byla intenzivně studována, mnohem méně je známo o odkalištích s minerály manganu. Geochemie manganu je poměrně komplikovaná a závisí značně na Eh a pH podmínkách. Řada minerálů je amorfních nebo špatně krystalických, což komplikuje jejich určení. Na odkališti v okolí města Kanye je uloženy flotační odpady z ložiska oxidických manganových rud, které se nachází jejich těsné blízkosti. Cílem práce je určit chování manganu, jeho mobilitu a environmentální dopady. Spolu s manganem se vyskytují i další kontaminanty jako arzen a olovo, které bývají na minerály manganu adsorbovány a které budou studovány spolu s ním.
Metodika:
- Literární rešerše zaměřená na geologii a zájmové oblasti;
- Budou stanoveny celkové obsahy manganu a také jeho minerály;
- Pro vybrané vzorky bude provedena sekvenční extrakce a vodní výluhy;
- Vybrané vzorky budou studovány elektronovou mikrosondou (EMP) s EDAX a VDX detektory a budou určeny kontaminanty vázané na minerály manganu.
Práce bude obsahovat stručné shrnutí a závěr s doporučením ohledně životního prostředí.
Rozsah: do 60 stran včetně grafických příloh a seznamu literatury.
Rozsah grafických příloh: mapy a grafy výskytu kontaminantů, výstupy RTG difrakce a sekvenční extrakce, snímky z EMP s obsahy jednotlivých kontaminantů.
Seznam doporučené literatury
Šráček O., Zeman J., 2004. Introduction to environmental hydrogeochemistry, MU University.
Appelp C.A.J., Postma D., 2005. Geochemistry, ground water and pollution. 2nd edition, Balkema.
Články na www.sciencedirect.com
Seznam doporučené literatury
Šráček O., Zeman J., 2004. Introduction to environmental hydrogeochemistry, MU University.
Appelp C.A.J., Postma D., 2005. Geochemistry, ground water and pollution. 2nd edition, Balkema.
Články na www.sciencedirect.com
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, mapy, grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Téma práce: Chování, mobilita a environmentální dopad manganu na odkališti v Kanye, jihovýchodní Botswana
Průběh: Cílem práce bylo zjistit chování manganu a ověřit vazbu kontaminantů na minerály v sedimentech odkaliště lžiska v Kanye v Botswaně. Úvodem kandidát krátce popsal geologické podmínky na lokalitě, ložiska hypergenního typu Kanye a situaci na odkališti. Dále byly představeny metody práce: metody vzorkování, celkové koncentrace prvků ze vzorků z odkaliště a z blízkého potoka, metodami ICP-MS, RTG difrakce a elektronové mikrosondě a multiparametrické statistické metody. Ve výsledkové práci autor popsal distribuce stopových a hlavních prvků a jejich vzájemné vazby, charakterizoval vývoj koncentrací v závislosti na vzdálenosti od odkaliště, výstupy z RTG difrakce (křemen, hematit, goethit, rutil, kryptomelán, ilmenit, pyrochlorit, a další). Autor dále ukázal mikrofotografie z elektronového mikroskopu s identifikacemi minerálů a výsledky analýz WDX a EDX. Autor dále předvedl výsledky ze shlukové analýzy a faktorové geochemických dat z lokalit v odkališti a blízkém potoce a interpretoval vzájemné vazby prvků. Autor dále zjištěné údaje diskutoval a prezentoval stručné závěry.
Vedoucí práce prof. Ondřej Šráček výsledky diplomového projektu hodnotí obecně kladně a navrhuje hodnocení C. Oponent práce dr. Petr Sulovský práci rovněž hodnotí kladně, kritizuje dílčí formální a matodické nedostatky, vznáší několik dotazů a závěrem práci doporučuje k obhajobě a navrhuje známku C. Autor na dotazy oponenta adekvátně odpověděl. V diskuzi se ptala dr. Lada Hýlová (kritika popisu metodiky práce) a prof. Ondřej Bábek (vztah Rb a Al). Dohodou komise dospěla k hodnocení C.