Fără buletin

★ Despre chimismul postminier la Roşia Montană (II)

Posted in Soluţii alternative, Teste by Marius Delaepicentru on 2013/10/10

(continuare din numărul trecut)

Să intrăm direct în materie. Poluanţii minerali de la Roşia pot fi disociaţi doar cu scop didactic, în cationi(+) şi anioni(-). Pentru a fi însă poluanţi veritabili, ei trebuie să se afle în soluţie apoasă circulantă în afara perimetrului minier, la concentraţii (i)legale sau toxice. (Nu mă refer încă la aerosoli şi la gaze.) Ce nu e solubil în condiţii normale, nu poate fi nici poluant.
Despre căile de oprire mecanică a poluanţilor apoşi şi potenţial apoşi am vorbit în articolul precedent.

În continuare vom vorbi despre transformările chimice şi biochimice naturale, despre antagonisme, despre suveici de oxidare şi dezoxidare, despre epurare şi autoepurare, despre vaporizare şi precipitare, despre otrăvuri naturale şi otrăvuri artificiale. Un capitol separat, dar integrat în chimismul general, va fi dedicat chimismului cianurilor.

Trebuie să spunem din start că substanţă complet insolubilă nu există. Chiar şi cînd beţi ceai din cană de lut smălţuit, cîteva mii de miliarde de molecule de dioxid de siliciu şi de oxid de aluminiu înghiţiţi de fiecare dată. Pentru substanţele insolubile nu se foloseşte termenul de concentraţie, ci de produs de solubilitate (PS), exprimat în puterile negative ale lui 10. Cu cît mai negative, cu atît mai insolubilă substanţa. De pildă, sulfatul de calciu (gipsul) are PS de ordinul 10 la minus 4. Sulfatul de bariu are PS de 10 la puterea minus 18. Ceea ce îl face de 10 milioane de ori mai puţin solubil decît gipsul. Aşa se explică de ce, în ciuda faptului că bariul este un metal toxic, sulfatul de bariu se bea ca substanţă de contrast în radiografiile digestive, în ciuda mediului puternic acid din stomac.

Mai trebuie să ne fixăm o noţiune: starea de oxidare. Cu cît mai negativă sau zero, cu atît mai mică. Cu cît mai pozitivă, cu atît mai mare. Starea de oxidare se exprimă în cifre întregi (doar statistic fracţionare uneori) însoţite de semnul plus sau minus. De pildă sulful poate avea, în ordine crescătoare, stările de oxidare: 2-, 1-, 0, 1+, 2+, 4+, 6+. Cu 2- îl găsim în sulfurile native. Cu 6+ îl găsim în sulfaţi. Stările de oxidare intermediare sunt de regulă instabile şi tind spre extreme. În funcţie de partenerul de reacţie un element într-o stare de oxidare intermediară, va fi, fie oxidant în raport cu un reducător, fie reducător în raport cu un oxidant mai puternic decît el. La fel se petrece şi cu multe metale tranziţionale: Cu, Fe, V, Mo, Mn etc. Îşi schimbă starea de oxidare după substratul pe care se fixează.

O altă proprietate a substanţelor este că, atunci cînd un cation de pildă, are de ales între mai mulţi anioni prezenţi în mediu, se va combina stabil cu cel cu care formează un compus cu cel mai mic PS. Cu alte cuvinte, la o competiţie între anioni, cîştigă anionul care formează precipitatul cel mai stabil. Aşa se face că, atunci cînd ionul de calciu dizolvat în apă are de ales între clorură şi sulfat, se va combina stabil cu sulfatul. Şi va precipita. Sunt fenomene fireşti, ce favorizează apariţia compuşilor cu cel mai scăzut nivel de energie, sau compuşi care ies din sistemul apos rapid. Gazele formate într-o reacţie în soluţie apoasă, de asemeni, tind să iasă din sistem, aşa cum fac şi substanţele insolubile. Diferă doar direcţia. De aceea precipitaţii se marchează cu semnul ↓, iar gazele cu ↑.

Întrucît elementele chimice de interes pentru noi aderă nu numai chimic, dar şi fizic şi steric (se „înţepenesc” în structuri găunoase mai complexe), voi folosi un cuplu de termeni: mobilizare-imobilizare. Mobilizare însemnînd trecerea a ceva din faza solidă în faza lichidă. Şi viceversa, pentru imobilizare.

Pentru metalele şi arsenul prezente în rocile de la Roşia, mobilizarea depinde mai mult de anionii prezenţi. Ei sunt destul de mulţi. Ba, ca să ne zăpăcească şi mai rău, unii cationi au darul să devină anioni, prin procese de oxidare sau de complexare.

Să listăm anionii posibili: sulful din sulfurile metalice native, trece prin oxidare de la (2-) sau (-1), la (4+), iar în final la (6+) şi dă anionul sulfat (2-). Vanadiul, de la (5+), trece tot la (5+), dar ca vanadat (3-). Arsenul trece de la (3+) la (5+) în forma arseniat (3-). Manganul trece de la (2+) la (6+) sub forma manganaţilor (2-), (3-)… Zincul, fierul, cuprul, cobaltul dau în timpul tratamentului cu cianuri tetra- sau hexaciano[metalul]aţi după caz. Molibdenul poate da molibdat. Aşa cum cromul poate da cromaţi şi dicromaţi. Clorurile apar de asemeni în sistem, la diferitele operaţii de corectarea a pH-ului cu acid clorhidric. De regulă, în natură, sulful este însoţit mai totdeauna de seleniu şi de telur, cu care se înrudeşte. Şi ele pot da seleniaţi şi teluraţi. Mai pot apărea sulfiţi, tiosulfaţi, arseniţi şi chiar peroxosulfaţi, dar cu toţii instabili, cu tendinţa de a se oxida sau reduce, după cum nimeresc în mediul acvatic. Teoretic pot apărea şi nitraţi din oxidarea amoniacului, dar, alături de arseniaţi, ei provin din activitatea biologică a unor microorganisme. Arseniaţii ies automat din sistem, iar nitraţii contribuie la hrana macrofitelor din vecinătate. Mai sunt şi alţi anioni despre care vom vorbi în treacăt, deoarece ei au ponderea foarte mică în chimismul general.

După cum vă daţi seama, cele mai multe elemente potenţial toxice sunt proteice, ceea ce complică mult schemele chimice. Nu vă îngrijoraţi încă. E ca în matematică. Se caută un termen care să facă şirul convergent în punctul dorit de inginer. Unelte sunt destule.

Să vedem acum cam cît material anionic avem de imobilizat.

Căutăm lista de chimicale şi recapitulăm, înmulţind totul cu 16, reprezentînd anii de exploatare.
Acid clorhidric soluţie 37% 36.800t (cca 13.500t acid clorhidric pur). Ceea ce dă cam tot atîtea cloruri solubile. Clorura nu e în sine toxică. Poate doar da hipertonie la concentraţii mari. Să vedem cît de mari ies în iazul de pe valea Corna. Volumul mare de diluare (cca 240 megatone) dă o concentraţie finală idealizată, de 0,005% (50mg/l). Cea mai mare parte din cloruri va fi însă adsorbită în cele 20 de megatone de feldspat cu care are şanse să facă chiar adduct*) ţinînd seama că feldspaţii au mare afinitate pentru cloruri (ceea ce face ca pînă la 3% din betoane să poată fi amendate cu clorură de calciu). Clorurile din apele iazului nu ar satura nici 1% din capacitatea de imobilizare sterică din structura feldspatului.
Hidroxid de sodiu 16.000t. Deşi soda caustică sună rău, la diluare şi neutralizare cu acizi, mare brînză nu rămîne în sistem. Sodiul nu este nociv. Chiar dacă ar rămîne cu totul în soluţie, am avea o concentraţie reziduală de 0,004% (40mg/l) în iaz. De 150 de ori mai diluat decît serul fiziologic, şi 1/50 din pragul de sensibilitate gustativă. De zeci de ori mai mult ion alcalin iese din feldspatul potasic la simplul contact cu apa. Şi tot ar rămîne apă puternic hipotonă.
Din motive didactice, sar la anionii principali din minereu. Sulfurile vor fi transformate mai devreme sau mai tîrziu în sulfaţi.
Dar cît sulfat poate rezulta din alterarea minereului şi a sterilului? Schemele tehnologice de neutralizare, concepute prin analiza a zeci materii clasificate litologic, cu toate conţinînd sulf seleniu şi telur, (ultimele două în cantităţi infime) indică o medie ponderată de 1,1% sulfuri metalice şi sulf nativ (dacă există). Ăsta e tot sulful natural, din care cel puţin 40% reprezintă metalele tranziţonalele şi arsenul legate în sulfuri. Ceea ce se traduce prin 0,66% sulf în echivalent de sulf elementar. Avem 215 megatone de rocă. Rezultă o cantitate de 1.419.000t de sulf, ce s-ar traduce teoretic în 4.257.000t de sulfat.
Ne uităm în lista de chimicale folosite în procesul tehnologic: Găsim sulfat de cupru hidratat cu 5 molecule de apă. Negljabil. Ar fi vorba de doar cîteva sute de tone de sulfat în 16 ani. Se adaugă o cantitate neprecizată de sulfiţi şi de sulfaţi rezultaţi din proceul detox, proveniţi din metabisulfit. Din cele 208.000t de metabisulfit, cel puţin 60% rămîn în soluţie sub formă de sulfat. Scăznd cationul alcalin, rezultă mai puţin de 100.000t de sulfat. Ceea ce ar rotunji sulfaţii de origine naturală la ameţitoarea cifră de, hai să zicem, 4,4 megatone de anion sulfat. Asta, în condiţii ideale. În altă parte vom face cunoştinţă cu antagonisme şi fenomene de ecranare care vor avea darul să scadă mult volumul real al sulfaţilor.
După cum vom vedea mai încolo, peste 99,99% din sulfaţii solubili se va regăsi precipitate sub forma gipsului. Rămîn în soluţie circa 24.000t (variabil), reprezentînd 10-100mg/l în funcţie de pH şi de temperatură. Cunosc ape minerale care conţin mai mult sulfat.

Iată că, din datele tehnologice începe să se contureze diferenţa mare între cele două văi: Roşia şi Corna.

Diferenţa va deveni flagrantă atunci cînd vom examina chimismul comparativ al cationilor. Întrucît el este strîns legat de chimismul anionilor cu ion metalic central, (aşa-numiţii -aţi feraţi, vanadaţi, cromaţi manganaţi etc.) voi trata tranziţionalele împreună cu anionul cian.

(va urma)

–––––––––-
*) un exemplu de adduct este amestecul de clorură de zinc cu oxid de zinc. Ambele substanţe toxice. Se formează imediat o masă albă de duritatea porţelanului. De aceea şi este folosit ca ciment în dentistică. Cînd adductul a reuşit, cimentul îşi pierde toxicitatea.

Anunțuri

2 răspunsuri

Subscribe to comments with RSS.

  1. […] (continuare din numărul trecut) […]


Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s

%d blogeri au apreciat asta: