background image

POST MINING RESTORATION 

OF ENVIRONMENT

 

Acid mine drainage

 

Lecture #8

background image

Acid Mine Drainage (AMD)

• The  majority of extremely acidic 

 sites now in word-wide have 
their origin in human activity, 
the mining of metals and coal.

• Acid mine drainage or acid rock 

drainage refers to the outflow 
water from metal mines or coal 
mines.

background image

Copper leaching from tailing 

heap

Acid mine drainage (AMD) 
occurs at about 70% of the 
world’s mine site.

background image

Microbial stalactite

Acid streamer in pyrite mine in 
North Wales

background image

Stream running through 

the mine

background image
background image

Acid mine drainage (AMD)

• Mining activities result in the 

formation of a severe environmental 

problem known as acid mine drainage.

• For instance, annually nearly 500 000 

000 t waste rock are deposited in 

tailing in Canada.

• The chemolithotrophic bacterium 

Acidithiobacillus ferrooxidans is one of 

the major microorganisms in AMD.

background image

Acid drainage waters 

• The  acid mine drainage (AMD) is 

considered to be the major 
environmental problem associated 
with mining activities.

• This phenomena is connected with 

the biooxidation of pyrite and other 
sulphide minerals as a result of which 
acidic waters containing sulphuric 
acid.

background image

AMD from coal mines 

(Western Maryland) 

background image

Rio Tinto river

• The Rio Tinto is a long (100 km) river 

located in the southwest of Spain, 
characterized by a low pH (mean pH -2.3) 
and high concentration of transition 
metals (iron, copper and zinc) and sulfate.

• The dominant microorganisms in the Tinto 

river are all able to catalyse redox 
transformation of iron: Leptospirillum 
ferooxidans, Acidiphilium Acidithiobacillus 
ferrooxidans

background image

Rio Tinto - Spain

background image

Geomicrobiological scheme 

of the Tinto River

background image

Acid mine drainage

background image

Main factors

The main factors influencing the 

generation of acid drainage can be 
distributed into three groups:

- characteristic of the mineral substrate
- physical parameters of the acid-

generation system

- microbiological parameters of acid –

generation system.

background image

Uranium in the environment

• Uranium has been released into the 

environmental through

Mining operation
Nuclear testing
Accidents in atomic power plant

background image

Uranium waste

• The present inventory of uranium mill 

tailings (UMT) in the United States is 
about 240 million tons.

• In a reduced valence state (+IV), 

uranium is quite insoluble, The 
reduction of soluble U(VI) to insoluble 
U(IV) prevents the migration of U with 
groundwater.                                        
                                        

background image

Uranium

• Uranium plays an important role in 

mine and drainage waters. Uranium 

was separated from the ore body very 

often by bioleaching processes were 

the U

4+

 was transformed into U

6+

• The acid mine drainage from the 

uranium mines contain, apart from the 

iron and other heavy metals, also 

radioactive elements such as uranium 

and radium.

background image

Reduction of U

6+

 to U

4+

• A separation of uranium from the mine water 

is possible by a 

precipitation

 after a 

reduction

• This reduction can be carried out with sodium 

hydrogen sulfide, metallic aluminum or iron. 

• [UO

2

(CO

3

)

3

]

4-

 +2CO

32-

 + 2H

2

O + 2e

-

  

[U(CO

3

)

5

 ]

6-

 + 4 OH

-

• [U(CO

3

)

5

]

6-

 + 4OH

-

 + nH

2

O  U(OH)

4

nH

2

O + 

5CO

32-

background image

• Processes resulting in the 

transformation of U(VI) to U(IV) 
decrease uranium mobility in the 
environment

background image

AMD from different mines

background image

Coal mining dump drainage 

system

background image

Bioremediation

• Commercial application of 

bioremediation in the mining 
environments involve the immobilization 
and recovery of soluble metals from 
aqueous waste.

• Bacterial sulfate reduction project to 

remove metal ions from water.

• The sulfate-reducing bacteria can reduce 

H

2

S to precipitate metals as sulfides

background image
background image

Microbial processes

• Microbial processes that generate net 

alkalinity are mostly reduced 
processes and include:

Denitrification
Methanogenesis
Sulfate reduction
Iron and manganese  reduction

background image

Reducing and alkalinity 

producing system (RAPS)

AMD flow is forced downwards through a layer of 
compost and then through limestone bed.

background image

BioSulphide

R

 Process

• In the process, sulfur-reducing bacteria in an 

anaerobic bioreactor produce hydrogen sulfide gas 

(H

2

S). 

• The gas is transferred to a contactor tank where it 

mixes with the water to be treated under controlled 

conditions to selectively precipitate metals as metal 

sulfides. 

• The precipitated metals and water are pumped to a 

clarifier tank where the clean water is separated 

from the metal solids and discharged or recycled. 

• The metal solids are filtered to remove excess 

water, producing a high grade metal product 

suitable for refining. 

background image

BioSulphide

R

 Process

• Metals that can be recovered into valuable 

products include 

copperzincnickel

 and 

cobalt

• Toxic metals such as 

arsenic

antimony

lead

cadmium

, and 

manganese

 are also 

removed from the water.

• BioteQ’s BioSulphide® Process is used to 

treat acid mine drainage, leach solutions, 

industrial wastewater, water in mineral 

processing and metallurgical operations, 

and contaminated groundwater.

background image

BioSulphide Process

background image

Chem Sulphide

TM

 process

Chem Sulphide

TM

 process uses chemical sulfide reagents 

to remove and recovery metal form solution.

The process operation are the same as in the 
BioSulphide

R

 Process

background image

Metal recovery from acid 

drainage from a waste rock 

dump

background image

Metal recovery from waste 

streams at metal smelters and 

refining facilities

 

background image

Benefits of Biosulphide 

process

• Produces a low cost sulfide reagent that can be used 

for metal recovery or other industrial applications. 

• Eliminates or reduces the environmental liability 

caused by metal-contaminated water. 

• Metal recovery rate is greater than 99%; recovered 

metal products are high grade and suitable for 

refining. 

• Recovered metals can generate revenue to offset 

water treatment costs. 

• Produces high quality treated water that can be 

discharged safely to the environment. 

• Saves money compared to alternative processes. 
• Easy to scale up and down over a wide range of H

2

production capacities. 

background image

Mine Environment Neutral 

Drainage

• Through the Mine Environment 

Neutral Drainage (MEND) Program, 
Canadian mining companies and 
provincial/territorial and federal 
departments have reduced the 
liability due to acidic drainage by at 
least $400 million. This is an 
impressive return on an investment 
of $17.5 million over eight years. 

background image

Cyanide degradation

• Homestke Mining Comany, 

Lead,South Dakota, USA, developed 

and commissioned in 1989 a 

microbial cyanide oxidation system.

• (850 m

3

/hr of tailings containing 62 

mg/L SCN

-

, 4.1 mg/L,total  CN

-

).

• The operation cost of the Homestake 

cyanide oxidation facility is about 

U.S. 0.11/m

3

 of effluent treated.

background image
background image

Pseudomonas fluorescens

background image

Bioformation of cyanide

• Bakteria: Chromobacterium iolaceum
• Fangy : Pleurotus ostreatus, Boletus satanas

background image

Water resource

• Water is in the present time and in the 

future one of the most important and 

valuable substance.

• The resource of water including all 

reserves in the world have a value of 1.38 

10

9

km

3

.

• Only 2.6% of this amount is sweet water.
• 77% of sweet water is mixed in k\glaciers 

and the ice of both north and south poles.


Document Outline