view in publisher's site

Multiphase and multicomponent simulation of acid mine drainage in unsaturated mine waste: Modeling approach, benchmarks and application examples

Highlights•Modeling approach for acid mine drainage (AMD) in unsaturated mine waste rocks.•Multiphase and multicomponent transport with PhreeqcRM coupling for reactions.•Benchmark and validation with other codes and experimental observations.•Interpretation of long-term lysimeter AMD dataset in mica schist waste rocks.AbstractAcid mine drainage (AMD), caused by weathering of sulfide-rich mine wastes, is arguably the most critical environmental issue in the mining sector. Despite the fact that individual mechanisms responsible for the generation/propagation of AMD are fairly well-known, the prediction of overall dynamics in a mine waste system is challenging due to the nonlinearity and multilevel coupling associated with the key physico-chemical processes. This work presents a new three-phase multicomponent reactive transport model for AMD simulations, taking into account variably saturated water flow, multicomponent advective-dispersive transport both in aqueous and gaseous phase, and kinetic and equilibrium chemical reactions. The model is capable to capture the species-species coupling due to solute/surface charge or gas phase pressure by solving Nernst-Planck equation for the aqueous transport, and Maxwell-Stefan equation for the gaseous transport. Furthermore, the unsaturated flow and transport code is coupled with PHREEQC, utilizing the PhreeqcRM module, to simulate a wide range of geochemical reactions. The capabilities of the code are benchmarked against other software, previously published laboratory data, and pilot-scale drainage experiments in mica schist containing waste rocks performed in this study. The results are analyzed in terms of spatial and temporal profiles. The simulations reveal that the proposed model, called AMD-PHREEQC, is capable of accurately reproducing the experimental results, and thus it can be effectively used in environmental risk assessment, long-term drainage quality predictions, and data interpretations in mine waste.

شبیه‌سازی چند فازی و چند جزئی زهاب اسیدی معدن در پسماندهای معدنی غیر اشباع: رویکرد مدل‌سازی، معیارها و مثال‌های کاربردی

نکات برجسته * رویکرد مدل‌سازی برای زهاب اسیدی معدن (AMD)در سنگ‌های زائد غیر اشباع معدن. * حمل و نقل چند فازی و چند جزئی با کوپلینگ PhreEcRM برای واکنش‌ها. * معیار و اعتبار سنجی با دیگر کدها و مشاهدات تجربی. * تفسیر مجموعه داده لیزیمتر بلند مدت AMD در سنگ ¬ های میکا شیست. زهاب معدن آبست - اسید (AMD)، ناشی از هوازدگی مواد زائد معدن غنی از سولفید، مسلما مهم‌ترین مساله زیست‌محیطی در بخش معدن است. علی‌رغم این واقعیت که مکانیزم‌های فردی مسئول تولید / انتشار AMD نسبتا شناخته شده‌اند، پیش‌بینی دینامیک کلی در سیستم زباله معدن به دلیل غیر خطی بودن و کوپلینگ چند سطحی مرتبط با فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی کلیدی چالش برانگیز است. در این مقاله یک مدل جدید انتقال واکنش پذیر چند جزئی سه‌فاز برای شبیه‌سازی AMD با در نظر گرفتن جریان آب اشباع متغیر، انتقال فرارفت چندجزئی در فاز آبی و گازی و واکنش‌های شیمیایی جنبشی و تعادلی ارائه شده‌است. این مدل قادر است با حل معادله نرنست - پلانک برای انتقال آبی، کوپلینگ گونه - گونه ناشی از بار حل شونده / سطح یا فشار فاز گاز و معادله ماکسول - استفان برای انتقال گازی را بدست آورد. علاوه بر این، جریان غیر اشباع و کد انتقال با PHREEQC، با استفاده از ماژول PhreERM، برای شبیه‌سازی طیف گسترده‌ای از واکنش‌های ژئوشیمیایی همراه شده‌است. قابلیت‌های این کد در برابر نرم‌افزارهای دیگر، داده‌های آزمایشگاهی منتشر شده قبلی، و آزمایش‌ها زه‌کشی در مقیاس پایلوت در میکا شیست حاوی سنگ‌های زائد اجرا شده در این مطالعه، محک زده شده‌است. نتایج از نظر پروفایل های فضایی و زمانی تجزیه و تحلیل می‌شوند. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که مدل پیشنهادی، به نام AMD - PHREEQC، قادر به بازسازی دقیق نتایج تجربی است، و بنابراین می‌تواند به طور موثر در ارزیابی ریسک زیست‌محیطی، پیش‌بینی‌های بلند مدت کیفیت زه‌کشی، و تفسیر داده‌ها در زباله‌های معدنی مورد استفاده قرار گیرد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Pollution
  • ترجمه مقاله Pollution
  • مقاله آلودگی
  • ترجمه مقاله آلودگی
  • مقاله Environmental Chemistry
  • ترجمه مقاله Environmental Chemistry
  • مقاله شیمی محیط‌‌ زیست
  • ترجمه مقاله شیمی محیط‌‌ زیست
  • مقاله Geochemistry and Petrology
  • ترجمه مقاله Geochemistry and Petrology
  • مقاله شیمی خاک و سنگ‌شناسی
  • ترجمه مقاله شیمی خاک و سنگ‌شناسی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.