Analysis of the properties of coal sludge in the context of the possibility of using it in biological reclamation

Abstract

The mining industry, including hard-coal mining, has a significant and multifaceted impact on all components of the environment. One of the factors is the production of various types of waste which, due to their physico-chemical and ecotoxic properties, do not always pose a threat to the environment and can be used in various ways. Such treatment of waste perfectly fits into the concept of the circular economy through the protection of natural resources and the maximum re-use of waste. One of the wastes generated by hard-coal mines is coal sludge from the purification of underground water in surface settling tanks. The article presents the results of research on the physico-chemical and phytotoxic properties of carbon sludges from two settling tanks with regard to assessing the possibility of their re-use in the reclamation of degraded areas. These sludges contain mainly sand fractions. An analysis of their chemical composition revealed the presence of heavy metals. leachability studies have shown that despite the high concentrations of metals, a small quantity of these metals passes into the solution. In this respect, therefore, they do not pose a threat to the environment. However, a threat may result from the presence of chlorides and sulphates, the amounts of which are influenced by, among other factors, the time of waste storage in the settling tank. Phytotoxicity tests performed on garden cress (Lepidium sativum) did not show a toxic effect at any concentration of the water extract. In addition, for one of the sludges, water extracts with concentrations starting from 12.5 and 50% stimulated the growth of the plant’s shoots and roots, respectively. The results show that the tested coal sludges may be used in appropriate doses for reclamation work, for example, when establishing a plant cover. AnAlizA włAściwości mułów węglowych pod kątem możliwości ich wykorzystAniA w rekultywAcji biologicznej S ł o w a k l u c z o w e muły węglowe, gospodarka odpadami, fitotoksyczność, biotesty, rekultyacja S t r e s z c z e n i e Przemysł wydobywczy, w tym górnictwo węgla kamiennego, oddziałuje istotnie i wielokierunkowo na wszystkie składowe środowiska. Jednym z problemów jest wytwarzanie rożnego rodzaju odpadów, które ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne oraz ekotoksyczne nie zawsze stanowią zagrożenie dla środowiska i mogą być w różny sposób wykorzystane, np. w budownictwie, drogownictwie, przemyśle energetycznym, górnictwie, a także zagospodarowane przyrodniczo 189 Śliwka et al. 2022 / Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 38(4), 173–189 i w rolnictwie. Takie postępowanie z odpadami doskonale wpisuje się w koncepcję gospodarki obiegu zamkniętego, poprzez ochronę surowców naturalnych oraz maksymalne wykorzystanie powstających odpadów. Jednym z odpadów górnictwa węgla kamiennego są muły węglowe pochodzące z oczyszczania wód dołowych w powierzchniowych osadnikach. W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości fizykochemicznych oraz fitotoksycznych mułów węglowych pochodzących z dwóch osadników, pod kątem oceny możliwości ich wykorzystania w rekultywacji terenów zdegradowanych. Muły zawierają głównie frakcję piaskową. Analiza składu chemicznego wskazała obecność w odpadach metali ciężkich. ze względu na ochronę gleb, wysokie zawartości baru i chromu ograniczają możliwość wykorzystania tego odpadu do terenów przemysłowych i komunikacyjnych. Badania wymywalności wykazały, że pomimo wysokich stężeń metali, do roztworu przechodzi ich niewielka ilość. Pod tym względem nie stanowią więc zagrożenia dla środowiska. z kolei zagrożenie może wynikać z obecności chlorków oraz siarczanów, a na ich ilość wpływa m.in. czas składowania odpadu w osadniku. Wykonane testy fitotoksyczności względem Lepidium Sativum nie wykazały efektu toksycznego przy żadnym stężeniu wyciągu wodnego. Ponadto, w przypadku jednego z badanych odpadów, stwierdzono działanie stymulujące wzrost pędów oraz korzeni, przy stężeniach wyciągu wodnego od 12,5 do 50%. Uzyskane wyniki wskazują, że badane muły węglowe mogą być stosowane w odpowiedniej dawce do prac rekultywacyjnych, np. przy tworzeniu okrywy roślinnej.