Experimentelle Untersuchungen und Modellierungen von Folgereaktionen der Pyritverwitterung in Braunkohletagebau-Haldensedimenten
von Ralf Karl Balkenhol
Datum der mündl. Prüfung:2000-06-21
Erschienen:2000-12-21
Betreuer:Prof. Dr. Uwe Klingebiel
Gutachter:Prof. Dr. Uwe Klingebiel
Gutachter:Prof. Dr. Karlheinz Hoyermann
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http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B33B-E
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Format:PDF
Description:Dissertation
Zusammenfassung
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Sekundärreaktionen in pyrithaltigen Sedimenten unter aeroben Bedingungen sind sehr komplex und nicht vollständig aufgeklärt. Untersuchungen der Sekundärmineralbildung durch Röntgendiffraktometrie und Ionenaktivitätsprodukt-Berechnungen an Sedimentproben aus Garzweiler und Zwenkau zeigen für alle Proben im Verlauf der Verwitterung die Bildung großer Mengen Gips sowie bei fortschreitender Oxidation von H-Jarosit an. Eine Verwitterung von Silikaten in Folge der Pyritoxidation führt zu einem Anstieg der Al- und Mg-Gehalte in den Lösungen. Die Kationenaustauschkapazität der Sedimente nimmt im Verwitterungsverlauf um bis zu 60 % ab. Im stark verwitterten Zustand wird der Austauscher durch die Kationen Fe3+, Al3+ und H+ dominiert. Sequentielle Batchversuche ergeben, dass im Verlauf der Verwitterung große Mengen Fe, SO4, Al und Mg mobilisiert und in die Gleichgewichtslösungen abgegeben werden. Die Ca-Sorption ist durch Kationenaustausch und die Fällung und Auflösung von Gips bestimmt. Bei den gering verwitterten Proben bestimmen Pyritverwitterung und Kationenaustausch die Lösungszusammensetzung. In den Sedimenten mit höheren Graden der Pyritoxidation kommt es durch die Fällung von Hydroxiden und Hydroxosulfaten zu nennenswerten Retentionen von Fe, Al und SO4. Die Ergebnisse der sequenziellen Batchversuche lassen sich für die verschiedenen Verwitterungsstufen der Probe aus Garzweiler mit PHREEQC, einem Modell gekoppelter Gleichgewichte, unter Verwendung einer Zugabefunktion für die Pyritoxidation aber ohne Einführung adjustierbarer Parameter darstellen.
Schlagwörter: Pyritverwitterung; Braunkohletagebau; Sekundärmineralbildung; Gips; Jarosit; Kationenaustausch; Folgereaktionen; Modellrechnungen; PHREEQC