Pyrite oxidation in sediment samples from the German open-cut brown coal mine Zwenkau : mineral formation and dissolution of silicates
Pyrite oxidation in sediment samples from the German open-cut brown coal mine Zwenkau : mineral formation and dissolution of silicates
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德国茨文考露天褐煤矿沉积物样品中的黄铁矿氧化：矿物形成和硅酸盐的溶解
DOI：
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发表时间：
2001
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
G. Friedrich
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Ralf Balkenhol;B. Ludwig;K. Ufer;J. Jochum;G. Friedrich
Changes in mineral composition occurring in pyrite-containing sediments under aerobic conditions are complex and not fully understood. The objective was to study the mineral formation and dissolution of silicates using ion activity product (IAP) calculations and x-ray diffraction (XRD) on samples of different degrees of pyrite oxidation. Three sediment samples were obtained from the open-cut brown coal mine of Zwenkau (Saxony, Germany) with low (ZL: 28 g kg—1), medium (ZM: 67 g kg—1) and high (ZH: 95 g kg—1) pyrite contents. These samples were oxidized in the laboratory for 3, 20, 67, and 130 days to obtain four different degrees of pyrite oxidation for each sediment. Sequential batch experiments were carried out for each sediment and oxidation status. Additionally, cation exchange capacities were determined. XRD showed the formation of gypsum (all sediments), jarosite (ZM, ZH), and rozenite (ZH) with increasing pyrite oxidation. IAP calculations suggested an occurrence of gypsum in all samples, of schwertmannite in slightly (ZH) and moderately oxidized (ZM, ZL) samples, and of alunite in a moderately oxidized sample (ZL). The contents of feldspar (ZL), mica/illite (ZL, ZH), and kaolinite (ZH) decreased with increasing pyrite oxidation. The cation exchange capacities of the sediments decreased by 20 (ZH) to 70 mmolc kg—1 (ZM). The change in mineral phases with increasing oxidation status of the sediments also changed the activities of Al, Fe, and SO4 in solution phases. The results obtained in this study suggested the usefulness of predictive models to estimate sediment and water acidification due to pyrite oxidation.
Pyrit-Oxidation in Sedimentproben eines Braunkohle-Tagebaus in Zwenkau: Silikatverwitterung und Mineralbildung
Anderungen in der Mineralzusammensetzung in pyrithaltigen Sedimenten unter aeroben Bedingungen sind komplex und nicht vollstandig verstanden. Die Zielsetzung dieser Studie war die Untersuchung der Bildung von Sekundarmineralen und der Auflosung von Silikaten mittels Rontgendiffraktometrie (XRD) und Berechnung der Ionenaktivitatsprodukte (IAP) an verschieden stark oxidierten pyrithaltigen Sedimenten. Drei Sedimentproben mit niedrigen (ZL: 28 g kg—1), mittleren (ZM: 67 g kg—1) und hohen (ZH: 95 g kg—1) Pyrit-Gehalten wurden aus dem Braunkohle-Tagebau Zwenkau (Sachsen) entnommen. Die Sedimentproben wurden im Labor wahrend 3, 20, 67 und 130 Tagen oxidiert, um vier unterschiedliche Pyrit-Oxidationsgrade fur jedes Sediment zu erhalten, und sequenzielle Batchexperimente wurden an jedem Sediment bei den jeweiligen Oxidationsgraden durchgefuhrt. Zusatzlich wurden die Kationenaustauschkapazitaten bestimmt. XRD zeigte die Bildung von Gips (alle Sedimente), Jarosit (ZM, ZH) und Rozenit (ZH) mit steigender Pyritoxidation an. Die Bildung von Gips in allen Proben, von Schwertmannit in schwach (ZH) und masig verwitterten (ZM, ZL) Proben und von Alunit (masig verwitterte Probe ZL) wurde durch die IAP-Berechnungen vorgeschlagen. Die Gehalte an Feldspat (ZL), Glimmer/Illit (ZL, ZH) und Kaolinit (ZH) nahmen mit zunehmender Pyritoxidation ab. Die Kationenaustauschkapazitaten der Sedimente nahmen um 20 (ZH) bis 70 (ZM) mmolc kg—1 ab. Die Anderung in den Mineralphasen mit zunehmendem Oxidationsgrad der Sedimente fuhrte auch zu veranderten Aktivitaten von Al, Fe und SO4 in den Losungsphasen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten die Nutzlichkeit von Prognose-Modellen zur Abschatzung der Sediment- und Wasserversauerung aufgrund von Pyritverwitterung an.
