Salmon & Malmstrom(oの頭に¨)(2006)による〔『Quantification of mineral dissolution rates and applicability of rate laws: Laboratory studies of mill tailings』(269p)から〕

『鉱物溶解速度の定量化および速度則の適用可能性:粉砕尾鉱の実験による研究』


Abstract
 Reliable quantification of mineral weathering rates is a key to assess many environmental problems. In this study, the authors address the applicability of pure mineral laboratory rate laws for dissolution of mill tailings samples. Mass-normalised sulfide and aluminosilicate mineral dissolution rates, determined in oxygenated batch experiments, were found to be different between two samples from the same 〜50-year-old, carbonate-depleted mill tailings deposit. Consideration of difference in particle surface area and mineralogy between the samples resolved most of this discrepancy in rates. While the mineral surface area normalised dissolution rates of pyrite in a freshly crushed pure pyrite specimen and a sulfide concentrate derived from the tailings were within the range of abiotic literature rates of oxidation by dissolved molecular O2, as were rates of sphalerite and chalcopyrite dissolution in the tailings, dissolution rates of pyrite and aluminosilicates in the tailings generally differed from literature values. This discrepancy, obtained using a consistent experimental method and scale, is suggested to be related to difficulties in quantifying individual mineral reactive surface area in a mixture of minerals of greatly varying particle size, possibly due to factors such as dependence of surface area-normalised mineral dissolution rates on particle size and time, or to non-proportionality between rates and BET surface area』

要旨
 鉱物風化速度の信頼できる定量化は、多くの環境問題を評価するためのカギである。本研究で著者は、粉砕尾鉱試料の溶解に対する純粋な鉱物実験速度則の適用可能性に焦点をあてている。酸化したバッチ実験で決定された、硫化物とアルミノ珪酸塩鉱物の質量で標準化した溶解速度が、同じように50年くらい経ち炭酸塩に欠けた粉砕尾鉱堆積物からの2つの試料間で異なることが見いだされた。試料間の粒子表面積と鉱物学的性質の違いを検討することで、この速度の違いの多くを解決できた。新しく破砕した純粋な黄鉄鉱試料と尾鉱から得られた硫化物精鉱中の、鉱物表面積で標準化した黄鉄鉱溶解速度は、溶存分子 O2 による酸化速度の非生物的な文献値の範囲内にあり、尾鉱中の閃亜鉛鉱と黄銅鉱の溶解速度も同様であったが、尾鉱中の黄鉄鉱とアルミノ珪酸塩の溶解速度は概して文献値とは異なっていた。変わらない実験方法とスケールを用いて得られたこの相違は、おそらく粒子径と時間に対する表面積標準化鉱物溶解速度の依存性のような要因によって、あるいは速度とBET表面積間の非比例性によって、大きく変動する粒径をもつ鉱物混合物での個々の鉱物の反応性表面積を定量化することの難しさに関係していることを示している。』

1. Introduction
2. Methods and materials
 2.1. Materials
 2.2. Characterisation
 2.3. Dissolution experiments
 2.4. Derivation of element release rates
3. Results
 3.1. Sulfate and iron release
 3.2. Zinc and copper release
 3.3. Release of base cations, Al, and Si
4. Mineral dissolution model
 4.1. Element release rates
 4.2. Derivation of mineral dissolution rates
 4.3. Pyrite dissolution rate
 4.4. Sphalerite and chalcopyrite dissolution rates
 4.5. Aluminosilicate dissolution rates
5. Discussion and conclusions
Acknowledgements
References



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