Selenium Leaching Kinetics and In situ Control

Abstract

Selenium leached from coal tailings and spoil is a challenge for mining operations in southern West Virginia. Selenium discharges are not supposed to exceed 5 μg/L, and yet are commonly in the range of 10–25 μg/L. Once in the selenate form, selenium removal can be extremely difficult and expensive, particularly in the narrow valleys and highly variable flow regimes of southern West Virginia. This study reports on the first 96 weeks of a leaching study. Selenium leached at the rate of 0.06% of the extant selenium pool per day. After 96 weeks, about 35% of the original, potentially mobile selenium had leached. While sulfur was far more abundant, its leach rate was about 10% of the selenium rate. Iron oxyhydroxide was found to reduce the concentration of dissolved selenium by about 70%, which indicates that selenite is the dominant, mobile selenium species during initial weathering, and that selenium could be controlled at its source, through special handling and treatment of selenium-rich rock units. Iron oxyhydroxide kept selenium near the regulatory limit of 5 μg/L throughout the experiment.

Resumen

La lixiviación de selenio a partir de las colas o residuos de carbón es un desafío para las operaciones mineras en el sur de West Virginia. Las descargas de selenio no deberían exceder los 5 μg/L pero usualmente están en el rango de 10 a 25 μg/L. Una vez bajo la forma de seleniato, la remoción de selenio puede ser extremadamente dificultosa y cara, particularmente en los valles angostos y de regímenes de flujos altamente variables del sur de West Virginia. Este estudio reporta los resultados de 96 semanas de lixiviación. El selenio fue lixiviado a una velocidad de 0,06% por día. Después de 96 semanas, aproximadamente el 35% del selenio móvil original había sido lixiviado. Aunque el azufre era mucho más abundante, su velocidad de lixiviación fue aproximadamente el 10% de la del selenio. Los oxohidroxos de hierro reducen la concentración de selenio disuelto en cerca del 70%, lo que indica que selenito es la especie dominante dentro de las especies móviles al inicio de y que el selenio puede ser controlado en su origen a través del tratamiento y manejo adecuado de las rocas ricas en selenio. Los oxohidroxos de hierro mantuvieron la concentración del selenio cerca del límite regulatorio de 5 μg/L durante todo el experimento

硒淋滤动力学特征与现场淋滤试验控制

由矸石和尾矿淋滤引起的矿井废水硒污染是美国维吉尼亚 (Virginia) 西南煤矿不得不面对的挑战。根据美国废水排放要求, 硒的排放浓度不能超过5 μg/L, 而研究区矿井废水中硒的浓度可达10-25 μg/L。硒一旦转化成硒酸盐, 尤其是废水进入维吉尼亚 (Virginia) 西南狭窄山谷的湍流中后, 硒的去除将变得极为困难和昂贵。淋滤研究表明, 在最初的96周淋滤过程中, 硒的淋滤速度为每天0.06%; 在96周之后, 原矸石和尾矿中具有潜在活性的硒滤出比例约35%; 然而, 此时硫的含量仍非常高, 硫的滤出速度仅是硒滤出速度的10%。氢氧化铁可以使溶解硒的浓度减少大约70%; 这表明矸石和尾矿在风化初期滤出的硒以具有活性的亚硒酸盐为主, 从而使我们能够通过对富硒岩石早期专门处理实现硒的源头控制。在试验期间, 氢氧化铁使硒浓度始终保持在规定的5 μg/L以内。