Mine Water and the Environment

, Volume 32, Issue 1, pp 3–15 | Cite as

Improving Mine Water Quality by Low Density Sludge Storage in Flooded Underground Workings

Technical Article

Abstract

This paper discusses the chemical and physical characteristics of low density sludge (LDS) and its interaction with mine water in a flooded German underground fluorite mine. The highly hydrous nature of the sludge (11.5–17 % solids), its rather low sedimentation rate, and its thixotropic viscosity were confirmed. The interaction of LDS and mine water was tested in the laboratory in batch experiments and modelled with PHREEQC. Mine water quality improved through contact with the LDS sludge: the total alkalinity and pH of the water increased and its iron concentration and total acidity decreased. Storage of sludge in a flooded mine could be a sustainable tool for both the handling of LDS and improvement of mine water quality, even when the LDS represents less than 1 % of the total mine water volume. No polymer flocculants from the LDS treatment plant were found in the discharged mine water.

Keywords

LDS PRHEEQC Mine water chemistry Iron rich sludge Chemical modelling Sludge rheology Thixotropic Straßberg/Germany Fluorite mine Harz Mountains, polyacrylamide, polymer flocculent 

Verbesserung der Grubenwasserqualität durch Lagerung von Dünnschlamm in gefluteten Untertagebergwerken

Zusammenfassung

Dieser Artikel behandelt die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Dünnschlamm und dessen Wechselwirkung mit Grubenwasser in einem gefluteten Flussspatbergwerk in Deutschland. Der hohe Wassergehalt der Schlämme (11.5 bis 17 % Feststoffanteil), seine geringe Sedimentationsrate und die thixotropen Eigenschaften wurden bestätigt. Im Labor wurden mittels Batch-Versuchen die Wechselwirkungen zwischen dem Dünnschlamm und dem Grubenwasser getestet und mit PHREEQC modelliert. Es konnte gezeigt werden, dass die Grubenwasserqualität durch den Kontakt mit Dünnschlamm verbessert wurde: seine Gesamtalkalinität und der pH-Wert stiegen an und die Eisenkonzentration und die Gesamtacidität erniedrigten sich. Wir konnten zeigen, dass die Lagerung von Schlamm in einem gefluteten Bergwerk dazu beitragen kann, die Dünnschlammmengen zu kontrollieren und die Grubenwasserqualität zu verbessern. Dies selbst dann, wenn die eingelagerte Dünnschlammmenge weniger als 1 % des gesamten Flutungsvolumens beträgt. Wir konnten im Grubenwasser mittels Infrarotspektroskopie keine Polymerrückstände aus der Grubenwasserreinigungsanlage nachweisen.

Mejorando la calidad de agua de mina mediante almacenamiento de lodos de baja densidad en zonas subterráneas inundadas

Resumen

Este trabajo discute las características físicas y químicas de lodo de baja densidad (LDS) y su interacción con agua de mina en una mina subterránea de fluorita inundada en Alemania. Se confirmaron la naturaleza altamente hidratada del lodo (11.5 a 17 % de sólidos), su baja velocidad de sedimentación y su viscosidad es tixotrófica. La interacción entre LDS y el agua de mina fue estudiada en experimentos en batch en el laboratorio y modelada con PHREEQC. Se demostró que la calidad del agua de mina fue incrementada a través del contacto con LDS: su alcalinidad total y su pH se incrementaron mientras que la concentración de hierro y la acidez total disminuyeron. Hemos mostrado que el almacenamiento de lodo en una mina inundada podría ser una herramienta sustentable tanto para manejar LDS como para mejorar la calidad del agua de mina, aun cuando LDS representa menos que el 1 % del volumen total del agua de mina. Por otro lado, utilizando espectroscopía infrarroja no hemos detectado polímeros floculantes, provenientes de la planta de tratamiento de LDS, en la descarga del agua de mina.

低密度底泥提高(废弃)充水井巷矿井水质量

抽象

文章探论了水处理厂低密度底泥(LDS)的物理和化学特性,研究了LDS与德国某(废弃)充水萤石矿矿井水之间的作用关系。研究证实LDS具有很高的含水性(固体含量仅11.5 到17 %)、极低的沉淀率和触变的粘滞性。通过室内批次实验和PHREEQC模拟研究了低密度底泥与矿井水之间的相互作用。低密度底泥能够改善矿井水水质,使矿井水总碱度和pH值提高,铁浓度和总酸度降低。即使在低密度底泥总量不足矿井水总量1 %的条件下,利用(废弃)充水矿井存储底泥既能处理多余底泥又能提高矿井水质量,不失为一种可持续性酸性矿山废水处理方法。用红外光谱法并未从矿井排水中发现高分子聚合絮凝剂。.

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Copyright information

© Springer-Verlag 2012

Authors and Affiliations

  1. 1.Cape Breton UniversityMine Water Remediation and ManagementSydneyCanada
  2. 2.International Mine Water AssociationWendelsteinGermany
  3. 3.BRGM–Service Géologique Régional AlsaceLingolsheimFrance

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