mijnwater met ijzercontaminatie kan meer dan één chemische vorm aannemen. Het blijkt dat dit een belangrijke eigenschap kan zijn, vooral wanneer we behandelingsstrategieën bedenken om het ijzer te verwijderen.

het ijzer bevindt zich in een van de twee oxidatietoestanden: ijzer met een +2 lading, of ijzer met een +3 lading. Ferro ijzer is oplosbaar in water bij elke pH. als je water ziet dat alleen ferro ijzer bevat, zal het ijzer volledig worden opgelost en zal het water er kristalhelder uitzien, geen mater welke pH het heeft. De situatie is anders met ijzer. Bij een pH lager dan ongeveer 3,5 is ijzer oplosbaar. Maar als de pH hoger is dan 3,5 zal het ijzer onoplosbaar worden en neerslaan (vorm een vaste stof) als een oranje/gele verbinding genaamd yellowboy. Dit veroorzaakt de bekende oranje coatings op beekbodems die de neiging hebben om het waterleven te verstikken. Dus, om het in een notendop, ijzer zal neerslaan; ijzer zal niet.

om nu verder te gaan met een ander deel van het verhaal. Mijnwater kan ook een hoge zuurgraad hebben, een situatie die de waterkwaliteit aantast. De gemeenschappelijkste eigenschap die wij hieraan associëren is een lage pH, minder dan 5 of daaromtrent. Om dergelijk water te behandelen, willen we de zuurgraad neutraliseren door alkaliniteit toe te voegen. Het toevoegen van alkaliniteit zal de pH verhogen. voor passieve behandelingssystemen is kalksteen de algemeen geprefereerde neutraliserende agent. Als mijnwater in contact komt met kalksteen lost het op en neutraliseert het. Hierdoor wordt de pH hoger. Oké, hier komt het probleem. Als dit water ook ijzer bevat, met name ijzer, als de pH hoger is dan 3,5, zal het ijzer neerslaan als yellowboy. Daarbij kan de yellowboy op de kalksteen een laag yellowboy vormen die de kalksteen beschermt tegen verdere ontbinding. Met andere woorden, de kalksteen wordt ondoeltreffend in verdere neutralisatie actie door de coating, ook bekend als pantser. Bepantsering is in feite een uitvalmodus van sommige behandelingssystemen.

laten we naar nog een ander deel van het verhaal gaan: naar wanneer de ijzervervuiling in eerste instantie wordt gevormd door pyriet verwering. Wanneer pyriet in eerste instantie reageert met zuurstof en water, is een product ferro ijzer. (Vergelijking 1 hieronder) om ijzer ijzer te worden, is meer zuurstof nodig. (Vergelijking 2 hieronder) echter, onder de grond kan de hoeveelheid zuurstof zeer beperkt zijn, en die omzetting kan niet gebeuren in een significante mate in de zuurstof beperkte omgeving. Vaak is er bij het uitbreken van mijnvervuiling aan de oppervlakte zeer weinig ijzer in ijzervorm door een gebrek aan zuurstof onder de grond. Dit kan echter snel veranderen wanneer het mijnwater wordt blootgesteld aan de atmosfeer waar voldoende zuurstof beschikbaar is. Een behandelingsstrategie voor mijnwater met een hoge zuurgraad en vrijwel al het ijzer in ijzerhoudende toestand is om te voorkomen dat zuurstof naar het terwijl het wordt doorgegeven door een kanaal van kalksteen rots. Een anoxische kalksteenafvoer beschermt het water tegen zuurstof terwijl de alkaliniteit wordt toegevoegd. Indien daarentegen aanzienlijke hoeveelheden ijzer in ijzervorm zijn of voldoende zuurstof aanwezig is, kan een andere strategie worden toegepast: het verwijderen van de zuurstof alvorens kalksteenalkaliniteit toe te voegen. Dit is het geval met een SAPS (Successive Alkalinity Producing System).

De drie chemische reacties opvallende aan deze discussie zijn

4FeS2(s) + 14O2(g) + 4H2O(l) —> 4Fe2+(aq) + 8SO42-(aq) + 8H+(aq) (1)

4Fe2+(aq) + O2(g) + 4H+(aq) —> 4Fe3+(aq) + 2H2O(l) (2)

4Fe3+(aq) + 12 H2O(l) —> 4Fe(OH)3(s) + 12 H+(aq) (3)

met Vergelijking (1) beschrijft de initiële reactie van pyriet met water en zuurstof te vormen ferro-ionen. Vergelijking 2 beschrijft de reactie waarbij ijzer wordt omgezet in ijzer. Vergelijking 3 beschrijft de feitelijke hydrolyse en neerslag van ijzerhydroxide (yellowboy).

wanneer en waar deze reacties zich voordoen, zijn vaak de drijvende krachten achter het ontwerp van veel passieve behandelingssystemen.