سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه شهید بهشتی

براتی, مهرداد, استاد حسینی, اکرم, معظمی, محمد امین. (1404). بررسی کارایی مالچ در کنترل فرسایش و گرد و غبار ناشی از باطله‌های معدن آهن چادرملو. , 23(3), 617-636. doi: 10.48308/envs.2024.1430
مهرداد براتی; اکرم استاد حسینی; محمد امین معظمی. "بررسی کارایی مالچ در کنترل فرسایش و گرد و غبار ناشی از باطله‌های معدن آهن چادرملو". , 23, 3, 1404, 617-636. doi: 10.48308/envs.2024.1430
براتی, مهرداد, استاد حسینی, اکرم, معظمی, محمد امین. (1404). 'بررسی کارایی مالچ در کنترل فرسایش و گرد و غبار ناشی از باطله‌های معدن آهن چادرملو', , 23(3), pp. 617-636. doi: 10.48308/envs.2024.1430
براتی, مهرداد, استاد حسینی, اکرم, معظمی, محمد امین. بررسی کارایی مالچ در کنترل فرسایش و گرد و غبار ناشی از باطله‌های معدن آهن چادرملو. , 1404; 23(3): 617-636. doi: 10.48308/envs.2024.1430

بررسی کارایی مالچ در کنترل فرسایش و گرد و غبار ناشی از باطله‌های معدن آهن چادرملو

فصلنامه علوم محیطی
مقاله 5، دوره 23، شماره 3، 1404، صفحه 617-636    اصل مقاله (1.14 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/envs.2024.1430
نویسندگان
مهرداد براتی* 1؛ اکرم استاد حسینی2؛ محمد امین معظمی1
1گروه زمین شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
2وزارت صنعت معدن تجارت، اصفهان، ایران
چکیده
سابقه و هدف: کانسار آهن چادرملو در منطقه آهن خیز بافق- ساغند قرار دارد. این کانسار در استان یزد در فاصله 180 کیلومتری شرق- شمال شرق شهر یزد و 65 کیلومتری شمال شهرستان بافق و 50 کیلومتری شمال معدن چغارت قرار دارد. چادرملو از دو توده معدنی آهن‌دار تشکیل شده است.
مقادیر زیادی انباشت خاک باطله در اطراف معدن چادر ملو و کارخانه‌فرآوری آن وجود دارد. وزش باد، بارندگی و تغییرات جوی سبب پراکندگی و انتشار ذرات خاک موجود در این انباشت‌ها می‌شود. برخی از این خاک‌ها حاوی عناصر سنگینی مانند نیکل ، وانادیوم و کروم هستند که برای سلامتی انسان و محیط زیست مضر می‌باشند و بایستی از پراکنش آنها در محیط جلوگیری به عمل آید.
مواد و روش ها : به طور کلی جهت انجام تحقیق و تهیه مالچ مناسب با شرایط محیطی منطقه ، 10 متغیر (مونت موریونیت، لیگنین سولفانات، پرلیت، زئولیت، ملاس، منیزیم کلراید، کلسیم کلراید ، پتاسیم کلراید،کلسیم کربنات، آب) مورد بررسی و استفاده قرار گرفت. در این بررسی از روش انجام آزمایشات به‌صورت تصادفی استفاده شده است و آزمایشات در 6 مرحله با ساخت و کاربرد مالچهای مختلف انجام گردید. از ملاس و لیگنین سولفات برای کنترل گردوغبار استفاده میشود، این مواد افزودنی غیر سمی و دارای هزینه کم هستند.
نتایج و بحث: روش‌های متنوعی از قبیل استفاده از آب، مواد پلیمری، مالچ‌های نفتی، و ضایعات پتاس به جهت تثبیت گرد وغبار وجود داشته که هر کدام دارای نقاط ضعف خاص از جمله دوام و مدت ماندگاری می‌باشند. در این پژوهش از ترکیب لیگنین سولفانات، ملاس، کلسیم کلراید برای تثبیت دپو باطله معدن چادرملو استفاده شده است. آزمایش‌های انجام شده به منظور بررسی کارایی مالچ ساخته شده شامل ICP-OES، SEM، دانه‌بندی، مقاومت برشی، تونل باد و تعیین ضخامت می‌باشند و عملیات تثبیت دپو باطله با مالچ منجر به افزایش مقاومت برشی نمونه‌های مالچ پاشی شده نسبت به نمونه بدون مالچ شده است. افزایش بار عمودی بر روی نمونه‌ها منجر به افزایش مقاومت نمونه‌ها گشته که در رفتار برشی طبیعی است. افزایش مقاومت برشی نمونه‌ها در اثر عملیات تثبیت دلیل دیگری بر اثربخش بودن این روش تثبیت در جلوگیری از فرسایش بادی می‌باشد.
یکی از مهمترین ویژگی‌های مالچ مورد استفاده در این تحقیق ضخامت مالچ بر روی نمونه‌ها می‌باشد. ضخامت لایه مالچ، یکی از شاخص‌های ارزیابی معیار استحکام مالچ می‌باشد. استحکام مواد تثبیت‌کننده خاک با ضخامت سله ایجاد شده رابطه مستقیمی دارد، اما باید توجه داشت که ضخامت زیاد سله ممکن است سبب افزایش مقاومت فشاری و همچنین کاهش نفوذپذیری خاک گردد. اندازه‌گیری ضخامت لایه مالچ بر روی نمونه‌های چادرملو نشان داد که ضخامت لایه مالچ از 2 تا 4 سانتیمتر متغیر می‌باشد.
نتیجه گیری: نتایج آنالیز ICO-OES روی نمونه‌های مالچ نشان داد که غلظت فلزات سنگین کمتر از حد مجاز است. نتایج آنالیز SEM به طور واضحی ایجاد یک لایه پوشش بر سطح خاک و ایجاد چسبندگی و پیوستگی بین ذرات خاک را در اثر استفاده از مالچ معلوم می‌سازد. در اثر عملیات تثبیت مقاومت برشی و چسبندگی نمونه‌ها افزایش قابل‌توجهی را نشان می‌دهند. نتایج آزمایش تونل باد نشان داد که عملیات تثبیت و مالچ پاشی منجر به کاهش قابل توجه تمرکز ذرات رسوب گردیده است و افزایش میزان پاشش مالچ باعث نفوذ بیشتر مالچ در خاک و افزایش غلظت مالچ علیرغم کاهش عمق نفوذ آن در خاک، به‌واسطه افزایش مقدار چسبندگی بین ذرات خاک، سبب مقاومت بیشتر آن در مقابل فرسایش بادی می‌شود.
کلیدواژه‌ها
تثبیت خاک؛ مالچ؛ تونل باد؛ مقاومت برشی؛ چادرملو
عنوان مقاله [English]
The effect of mulch in controlling erosion and dust originated from Chadormalu iron mine tailings
نویسندگان [English]
Mehrdad Barati1؛ Akram Ostad Hosseini2؛ Mohammad Amin Moazami1
1geology department- basic sciences faculty- Bu-Ali Sina university- Hamedan -Iran
2Ministry of Industry, Mine and Trade, Esfahan
چکیده [English]
Introduction:
Chadormelo iron deposit is located in Bafaq-Saghand iron ore region. This mine is located in Yazd province, 180 km east-northeast of Yazd city, 65 km north of Bafaq city and 50 km north of Chagharat mine. Chadormelo consists of two separate iron deposits.
There are large amounts of tailings soil around Chadormello mine and its processing refractories. Wind, rain and weather changes cause the dispersion and release of soil particles in these accumulations. Some of these soils contain heavy elements such as nickel, vanadium and chromium, which are harmful to human health and the environment, and their distribution in the environment should be prevented.
Materials and methods:
In general, 10 variables (montmorionite, lignin sulfonate, perlite, zeolite, molasses, magnesium chloride, calcium chloride, potassium chloride, calcium carbonate, water) were investigated and used in order to conduct research and prepare mulch suitable for the environmental conditions of the region. . In this study, the method of conducting experiments was used randomly and the experiments were conducted in 6 stages with the construction and application of different mulches. Molasses and lignin sulfate are used for dust control, these additives are non-toxic and have low cost.
Results and discussion:
There have been various methods such as using water, polymer materials, petroleum mulches, and potash waste to stabilize dust, each of which has specific weaknesses such as durability and shelf life. In this research, the combination of lignin sulfonate, molasses, and calcium chloride has been used to stabilize the waste accumulations of Chadormello mine. The tests carried out to check the efficiency of the manufactured mulch include ICP-OES, SEM, granulation, shear strength, wind tunnel and thickness determination, and the operation of stabilizing waste piles with mulch leads to an increase in the shear strength of the samples. The mulched sample is higher than the non-mulched sample. Increasing the vertical load on the samples led to an increase in the strength of the samples, which is normal in shear behavior.
One of the most important characteristics of the mulch used in this research is the thickness of the mulch on the samples. The thickness of the mulch layer is one of the evaluation indicators of the mulch strength criterion. The strength of soil stabilizing materials has a direct relationship with the thickness of the created pile, but it should be noted that the thickness of the pile may increase the compressive strength and also decrease the permeability of the soil. The measurement of the thickness of the mulch layer on the samples of Chadormelo showed that the thickness of the mulch layer varies from 2 to 4 cm.
Conclusion:
The results of ICO-OES analysis on mulch samples showed that the concentration of heavy metals is lower than the permissible limit. The results of SEM analysis clearly show the creation of a coating layer on the soil surface and the creation of adhesion and continuity between soil particles due to the use of mulch. As a result of the stabilization process, the shear strength and adhesion of the samples show a significant increase. The results of the wind tunnel test showed that the stabilization and mulching operations have led to a significant reduction in the concentration of sediment particles, and the increase in the amount of mulch spraying causes more penetration of the mulch in the soil and an increase in the concentration of the mulch despite the decrease in the depth of its penetration in the soil, due to the increase in the amount Adhesion between soil particles makes it more resistant to wind erosion.
کلیدواژه‌ها [English]
Soil stabilization, mulch, wind tunnel, shear strength, Chadormalu
مراجع

Adams, J.W. (1998). Environmental effects of applying lignosulfonate to roads. Daishowa Chemicals Inc. Research and Development Division.
Alizadegan, A. (2010). Study of Geochemical and Mineralogical Properties of Waste Dumps with Economic and Environmental Viewpoint in Sar-cheshmeh Copper Mine, Iran. Master's thesis. University of Tehran, Iran, 147 (in Persian).
American society for testing and materials (ASTM D3080), (2011).Standard test method for direct shear test of soils under consolidated drained conditions.
Amraei, A., & Dahrazma, B. (2020). Evaluation of the vegetable mulch produced from Eremurus spectabilis on soil erosion control. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 52(4), 251-254 (inPersian).
Armbrust, D.W., Chepil, W.S., & Siddoway, F.H. (1963). Effect of ridges on erosion of soil by wind, Soil. Science, 28, 557-560. https://doi.org/10.2136/ sssaj1964.03615995002800040031x.

Bagnold, R.A. (1937). The size-grading of sand by wind, Proceedings of the Royal Society, 163, 250-264. https://doi.org/10.1098/rspa.1937.0225.
Bagnold, R.A. (1941). The Physics of blown sand and desert dunes. Chapman and hall Ltd, London, England. https://doi.org/10.1177/030913339401800105.
Bagnold, W.S. (1941). Dynamics of wind erosion: I. Nature of movement of soil by wind. Soil Science, 60, 305- 320.
Blake, W.H., Walsh, R.P.D., Barnsley, M.J., Palmer, G., Dyrynda, P., & James, J.G. (2003). Heavy metal concentrations during storm events in a rehabilitated industrialized catchment. Hydrological Processes, 17(10), 1923-1939. https://doi.org/10.1002/hyp.1218.
Chepil, W.S. (1956). Influence of moisture on erodibility of soil by wind. Soil Science, 20, 288-292. https://doi.org/10.2136/sssaj1956.03615995002000020033x.
Deng, Z.Q., de Lima, J. L. & Jung, H.S. (2008

Sediment transport rate-based model for rainfall-induced soil erosion. Catena, 76 (1), 54-62. https://doi.org/10.1016/j.catena.2008.09.005.
Ekhtesasi, M. R., Zare Arnani, M. & Haji Abedi, M. (2013). Comparison chemical, biological and mineral Mulch for sand fixation. 3th national conference on wind erosion and dust storms, Yazd University.
Ekhtesasi, M., & Bahrami, H. (2018). Introduction of indicators and guidelines for mulch testing, 4th National Conference on Wind Erosion and Dust Storms, Yazd University (inPersian).
Gholami Tabas, J., Jafari, M., & Azarniyond, H. (2013). Assessing the Implications of Planting Haloxylon aphyllum on the Vegetation and Soil Properties of Stabilized Sandy Desert (Samad Abad, Sarakhs). Quarterly Journal of Environmental Erosion Researches, 3(1), 35-44 (in Persian).
Infante, D.J.U., Martinez, G.M.A., Arrua, P.A., & Eberhardt, M. (2016). Shear strength behavior of different geosynthetic reinforced soil structure from direct shear test. International Journal of Geosynthetics and Ground Engineering, 2, 1-16. https://doi.org/10.1007/s40891-016-0058-2.
Jafari Shalkoohy, A., Vafaeian, M., Rowshanzamir, M.A., & Mirmohammad sadeghi, M. (2015). Effective Factors in Fine- Grained Soil Stabilization to Prevent Dust Generation. Journal of Water and Soil Science, 19(73), 273-285 (in Persian). https://doi.org/10.18869/acadpub.jstnar.19.73.273.
Kashefighasemabadi, A., Karbassi, A., Tabatabaee, M., & Dehabadi, A. M. (2019). Development of soil pollution risk index in the vicinity of a waste dam in Chadormalu iron ore mine. International journal of environmental science and technology, 16(12), 8485-8494.
Ketabi, H., Fahmi, A., Samadi kafil, H., & Hajialilue Bonab, M. (2017). Stabilization of calcareous sand dunes using phosphoric acid mulching. Journal of Arid Environments, 148, 34-44. https://doi.org/ 10.1016/j.jaridenv.2017.09.011.
Kotta, A. B., Patra, A., Kumar, M., & Karak, S. K. (2019). Effect of molasses binder on the physical and mechanical properties of iron ore pellets. International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, 26(1), 41-51. https://doi.org/ 10.1007/s12613-019-1708-x.
Heidarian, H., Lentz, D. R., Alirezaei, S., McFarlane, C. R., & Peighambari, S. (2018). Multiple stage ore formation in the Chadormalu iron deposit, Bafq Metallogenic Province, Central Iran: evidence from BSE imaging and apatite EPMA and LA-ICP-MS U-Pb geochronology. Minerals, 8(3), 87. https://doi.org/10.3390/min8030087.
Maleki Kalker, M., Ebrahimi, S., Asadzadeh, F., & Emami Tabrizi, M. (2016). Evaluation of th

Efficiency of Microbial Induced Carbonate Precipitation for Loose Sand Dunes Fixation. Iranian Journal of Soil and Water Research, 47(2), 407-415 (in Persian). https://doi.org/10.22059/IJSWR.2016. 58345.
Mehrabi, S.H., Soltani, S., & Jafari, R. (2015). Analyzing the Relationship Between Dust Storm Occurrence and Climatic Parameters. Journal of Soil and Water Science, 19(71), 69-80 (in Persian). https://doi.org/10.18869/acadpub.jstnar.19.71.69.
Mirahmadi, H.R., & Bangian Tabriz, A.H. (2016). Classification and Separation of mine wastes in Chadurmalu iron. Iranian Journal of Environmental Geology, 9(33), 1-11
Morera, G., & González, V. (2018). dust production in mining.suppression measures in quarry blasting, master degree in mining engineering, 233pp. https://oa.upm.es/52948/.
Movehedan, M., Abbasi, N., & Keramati, M. (2011). Experimental investigation of polyvinyl acetate polymer application for wind erosion control of soils. Journal of water and soil, 25(3), 606-616. https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.9695.
Nayebi, N., Esmaeily, D., Modabberi, S., Shinjo, R., Deevsalar, R., & Lehmann, B. (2022). Geochemistry and petrogenesis of intrusive rocks of Chadormalu deposit; an implication on whole rock geochemistry and Sr-Nd-Pb isotopes. Scientific Quarterly Journal of Geosciences, 32(4), 29-42. https://doi.org/ 10.22071/gsj.2022.301762.1930.
Parsakhoo, A., Hosseini, S.A., Lotfalian, M., Mohammadi, J., & Salarijazi., M. (2020). Effects of molasses, polyacrylamide and bentonite on dust control in forest roads. Journal of Forest Science, 66, 218-225. https://doi.org/10.17221/41/2020-JFS.
Omane, D., Liu, W. V., & Pourrahimian, Y. (2018). Comparison of chemical suppressants under different atmospheric temperatures for the control of fugitive dust emission on mine hauls roads. Atmospheric Pollution Research, 9(3), 561-568. https://doi.org/10.1016/j.apr.2017.12.005.
Refahi, H. (2012). Wind erosion and control, Tehran University Press. Tehran, Iran, (in Persian).
Safaei, A.R. (2011). Use of steel making slag ( Foulad Mobarake Co. ) as mulch to stabilize wind eroded sediment (The case study: the soils in eastern of Isfahan). Master's thesis. Isfahan University of Technology.
Safaei, A.R., Karimzadeh, H., Rouhani Shahraki F., & Tarkesh Isfahani, M. (2012). Use of Steel Manufacturing Slag (Foulad Mobarake Co.) as Mulch To Stabilize Wind Eroded Sediment Case Study: Soils in East of Isfahan. Environmental Erosion Research Journal, 2 (2), 15-24.
Shiyatyy, Y. I., Lavrovsky, A. B., & Khmolenk, M.I.

(1972). Effect of texture on the cohesion and wind resistance of fine Soil clods. Soviet Soil Science, 4, 12-105.
Torab, F. M. (2008). Geochemistry and metallogeny of magnetite apatite deposits of the Bafq mining district, Central Iran. Ph.D. Thesis, Clausthal University of Technology.
Zhongju, M., Xiaohong, D., Yong, G., Xiaomeng, R., Yanlong, D., & Meng, W. (2018). Interactive

(1972). Effect of texture on the cohesion and wind resistance of fine Soil clods. Soviet Soil Science, 4, 12-105.
Torab, F. M. (2008). Geochemistry and metallogeny of magnetite apatite deposits of the Bafq mining district, Central Iran. Ph.D. Thesis, Clausthal University of Technology.
Zhongju, M., Xiaohong, D., Yong, G., Xiaomeng, R., Yanlong, D., & Meng, W. (2018). Interactive

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 2,233
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,500