碳酸盐岩地区矿山酸性排水的产生及其防治初探

尾矿中的硫化物在空气、水、微生物等的作用下,发生一系列的物理化学反应,形成矿山酸性排水(AMD)。在碳酸盐岩地区,由于尾矿和围岩中都含有大量对酸具有中和效应的碳酸盐矿物,于是人们一直认为碳酸盐岩地区的尾矿不存在酸污染。而如广西大厂、广东凡口及大宝山、贵州牛角塘等碳酸盐岩地区矿山的尾矿却存在着严重的酸污染,其主要原因是碳酸盐矿物在中和酸水过程中,表面会形成阻止反应进一步进行的次生包壳,碳酸盐矿物的实际中和量达不到其理论值。矿山酸性排水携带大量的重金属离子,对碳酸盐岩地区的生态环境及矿山工程设施带来严重的危害。针对碳酸盐岩地区尾矿自身的特殊性,对新建尾矿堆采用覆盖法,而对已经产酸的尾矿用渗透反应栅法,是防治这类尾矿酸化的有效方法。     

广东乐昌铅锌尾矿的酸化潜力

利用净产酸试验(NAG)和净产酸潜力试验(NAPP)方法,研究了广东乐昌铅锌尾矿的产酸潜力.该尾矿的黄铁矿的硫和总硫含量分别为12.57%和18.68%,NAG和NAPP值分别为H₂SO₄ 220 kg·t^-1和326 kg·t^-1,NAG和NAPP的试验结果都表明该尾矿有着很高的产酸潜力.由于黄铁矿硫不会完全被氧化,NAG比NAPP可更为准确地预测尾矿的产酸潜力.2个剖面的分析表明,因氧化难以进入尾矿深部,酸化主要发生在尾矿表面0～20cm,且对下层尾矿的影响很小.尾矿的pH值与EC值显著负相关,表明酸化促进乐昌尾矿中盐分的溶解和重金属的迁移,在酸化的表层,有效态Pb、Zn、Cu和Cd含量显著高于未酸化的下层,而Pb、Zn、Cu和Cd的总量却显著低于未酸化的下层.     

巴里富碳酸盐硫化物尾矿中重金属的赋存状态

本文以广西大厂锡石-硫化物矿区巴里尾矿库的富碳酸盐尾矿(堆放了20余年)作为研究对象,采用BCR三步提取法研究Zn、Cd、Pb和As的化学形态分量以及其总含量在该尾矿铅垂剖面中的分布,并结合尾矿的结构构造、次生和原生矿物成分及其变化等分析,探讨在氧化/酸化条件下富碳酸盐尾矿中重金属的释放机制。研究结果表明:(1)尾矿下层原尾矿中重金属主要以稳定或较稳定的残渣态(As、Pb、Zn、Cd)、氧化物结合态(Pb)及硫化物结合态(Zn、Cd)形式赋存。在酸水淋滤作用下,原尾矿中重金属的释放顺序为Cd≈ZnPbAs;(2)尾矿上部厚层状氧化硬层(厚度1~1.5m)中,Zn、Cd以酸可溶态大量富集,具有较强的迁移性;As、Pb主要以残渣态以及氧化物结合态赋存,其迁移性较差。因此,富含碳酸盐的硫化物尾矿经过氧化作用具有释放多种重金属的潜能。由于这类尾矿中各重金属的赋存状态存在差异性,因此对其迁移性及环境效应须具体分析。     

广东凡口Pb-Zn尾矿中重金属的表生地球化学行为及其对矿山环境修复的启示

通过分级提取实验 ,结合矿物成分和化学成分分析 ,对广东凡口铅锌尾矿的新尾矿和 1号尾矿库不同氧化程度尾矿的矿物组成、重金属含量及其形态进行了研究和对比 .新尾矿中的黄铁矿含量很高 (约 3 1% ) ,铅锌的含量分别高达 0 7%和 1 2 %以上 ,重金属元素主要赋存于金属硫化物中 .1号尾矿库样品中的黄铁矿含量 <10 % ,重金属元素也明显低于新尾矿 .在表层氧化带 (硬化层 ) ,硫化物的快速氧化导致大量次生矿物沉淀 ,锌大量吸附于 (氢 )氧化铁表面 ,可迁移性大 ;铅则主要形成次生难溶矿物 (如铅矾 ) ;次氧化带以硫化物的缓慢淋溶作用为主 ,难以形成次生矿物 ,Pb、Zn的流失比例大于 70 % .常用于矿山环境治理的尾矿覆盖方法往往使尾矿处于次氧化环境 .上述研究结果表明 ,这些方法不一定能够阻滞污染元素的迁移 .此外 ,本次研究采用Dold提出的分级提取法 ,发现方铅矿的溶解主要发生在第 2步 (提取液 :pH =4 5 ,1moL L- 1 NH4 Ac) ,而其它硫化物的溶解主要在第 6步 ,这可能是Ac- 与Pb2 + 的络合作用所造成的 ,表明提取液中含Ac- 的分级提取方法不宜用于评价铅的活性     

金属矿山环境污染及整治对策

金属矿床开采 ,一方面是开发利用自然资源 ,另一方面由于对土水生态环境释放重金属和酸性废水而破坏自然环境。金属矿山环境污染源于金属硫化物特别是黄铁矿、磁黄铁矿的氧化分解。金属硫化物的氧化释放出重金属离子和SO4 2 -,黄铁矿、磁黄铁矿的氧化还释放出Fe2 +、Fe3+和H+,铁 (Fe2 +、Fe3+)的存在和pH值的降低大大加速金属硫化物的分解和重金属元素的沉淀。铁氧化细菌的活动可以提高或催化氧化反应的速度 ,加速重金属的水解和沉淀。铁作为普遍存在的元素 ,其地球化学行为影响着金属硫化物氧化的程度和速度 ;铁作为主要的次生沉淀矿物 ,其承载矿物主导其它重金属元素的沉淀。本文介绍了碱性物质中和、湿地处理系统、覆盖隔离技术等一系列已成功地运用于金属矿山环境污染整治的实用方法 ,并对一些前沿整治技术作了简要介绍     

珊瑚钨锡矿硅质尾矿中Cd、As、Zn、F富集迁移及环境污染

硅质尾矿在释放中性矿山废水(NMD)时所伴生的多元素复合污染问题值得重视。本文以桂东北珊瑚矿尾矿作为研究对象,通过分析该尾矿的组构、元素富集及迁移特性,筛选出主要污染元素,并探讨尾矿胶结层对元素富集迁移的影响。结果表明:(1)该尾矿中Cd、As、Zn及F富集程度较高、可交换态含量(易迁移释放量)较大,是主要的污染元素,而Cu、Pb、Tl产生污染的可能性较小;(2)胶结层对重金属具有再富集作用,但其对可交换态Cd、As(Tl)再富集明显,而对可交换态Cu、Pb、Zn再富集则不明显。胶结层中次生伊利石、石膏等胶结物趋向于吸附富集活性可交换态Cd、As。这表明该尾矿可能迁移释放出含Cd、As浓度较高的NMD。研究表明,硅质尾矿风化释出NMD的同时,可能伴生Cd、As、Zn等重金属以及F的复合污染。     

铜陵相思谷尾矿用于处理酸性矿山排水的实验研究

铜陵相思谷尾矿是夕卡岩型矿床尾矿的典型代表,以富含碳酸盐为特征.为了考察该尾矿砂在AMD淋滤作用下重金属的迁移行为及用于处理AMD的有效性,研究在自行设计的动态实验柱中填充尾矿砂,在保持进水理化性质不变的条件下对其进行80 d的连续淋滤实验,实验过程中定期检测出水的成分,实验结束后对尾矿砂中元素赋存特征进行分析.结果表明,实验过程中出水pH值始终维持在7.5以上;Cu、Zn、Fe离子浓度分别保持在0.1、0.4、1 mg.L-1以下;尾矿砂的渗透系数逐渐降低,由初始的0.23 cm.s-1降至实验结束时的0.10 cm.s-1;固体中元素赋存形态分析结果表明,进水Cu2+、Zn2+主要通过2种作用被固定:Fe氢氧化物的吸持和自身沉淀(形成碳酸盐).研究发现铜陵相思谷尾矿具有较强的酸中和潜力,在中和过程中不仅不会产生重金属离子的淋滤迁移,相反会对其产生沉淀和吸附,因此,可以考虑将该尾矿作为AMD处理的有用材料进行废物利用.     

铊在黄铁矿中的相态分布及碳酸盐在其释放过程中的作用

采用分级提取-电感耦合等离子体质谱法,对黄铁矿中铊的相态分布进行了考察.结果表明,黄铁矿中的铊主要以存在于硅酸盐相中和以酸可交换的形式存在于矿物结构中的铊为主,这部分铊分别占到58.3%和25.1%;以可氧化态形式结合在黄铁矿(FeS2)中的铊次之,占11.2%;以易还原态形式存在于铁氧化物相中的铊最少,为5.4%.自然条件下铊的释放主要是酸可交换态铊和可氧化态铊的释放迁移过程.漫反射红外光谱表征发现,黄铁矿在表面氧化过程中其表面羟基增多,表明存在表面溶解及表面酸化现象.进一步的释放机理探讨认为,铊在黄铁矿表面存在一种"溶解-吸附沉淀"平衡,这一平衡由碳酸盐中和作用和黄铁矿表面氧化共同控制,并决定了铊的释放迁移.     

松树近旁土壤酸化的二维特征

采用土壤酸中和能力的一种新定义方法：土壤水的pH值降低到4.7时100g土壤消耗的H⁺量,研究了土壤断面的酸化特征。选择了南方的红壤和北方的褐壤,详细研究了松树近旁土壤pH、酸中和能力、以及对SO²－₄吸附等断面的二维分布特征。结果表明,松树近旁土壤的pH、酸中和能力、SO²－₄吸附能力在水平层变化不明显,在垂直深度方向逐渐变大,表层小于下层。从土壤断面ANC的特征揭示出我国南北方土壤表层均受不同程度的酸化。     

锑矿开采条件下矿井水酸化过程分析

矿山开采过程产生的酸性排水及其携带的重金属对生态环境造成了严重的危害,其防控的关键在于控酸,因此矿井水酸化过程的解析可为矿山酸性排水的源头防控提供理论依据。本文以独山半坡锑矿为研究区,采集矿井内部不同区域水体样品32件,通过对水体酸化的矿物端元解析和重金属的共氧化过程、离子水解过程以及不同类型矿井水的混合过程分析,揭示了矿井水的酸化过程。结果表明,矿井内辉锑矿与黄铁矿的氧化使流经的矿井水具有低p H和高硫酸根的特征,与未受矿业活动影响的地下水具有明显差异。在矿井水流动过程中,Sb(Ⅲ)与Fe(Ⅱ)的共氧化过程消耗了氢离子,不同水体混合过程中碳酸氢根对酸的缓冲作用明显,以上过程延缓了矿井水的酸化;由于水体酸化使Al、Mn、Fe等离子溶出,而这些离子可能发生的水解过程加速了矿井水的酸化。     

广西茶山锑矿尾砂中微量元素的淋滤实验研究

采用干湿交替和完全浸没的方法,运用柱淋滤实验研究了广西南丹地区茶山锑矿选矿尾砂中微量元素的淋滤行为,淋滤液采用了模拟酸雨(pH 4.0～4.4)和河水(pH 8.0).结果表明,尾矿砂具有一定的酸中和能力,即使用pH 4.0～4.4的酸性溶液淋滤,产生的淋滤液也是偏碱性的,pH基本在7.2～8.0之间.与As和Pb相比,Sb更容易从尾矿砂中淋滤出来;干湿交替条件下Sb的淋出明显高于完全浸没条件,As更容易在完全浸没条件下淋出,且浸没间隔时间越长淋出浓度越高,间隔时间为5 d和10 d时As的淋出浓度比1 d和2 d时高出1～2倍;Mn和Zn具有相似的特点,它们受pH的影响较大,在模拟酸雨淋滤的淋出浓度明显高于河水淋滤,而干湿交替条件和完全浸没条件以及间隔时间对它们的淋出影响较小;Sr的淋出率较高,基本没有受到本实验中淋滤液和干湿交替条件以及完全浸没条件的影响;Pb基本没有淋出;尾矿砂内部的碱性环境和干湿交替条件是控制重金属锑淋滤的主要机制.     

Restoration potential of pioneer plants growing on lead-zinc mine tailings in Lanping, southwest China

This study focused on the restoration potential of ten pioneer plants (Artemisia roxburghiana, Artemisia tangutica, Carex inanis, Cyperaceae hebecarpus, Plantago depresa, Cynoglossum lanceolatum, Potentilla saundesiana, Coriaria sinica, Oxyria sinensis, and Miscanthus nepalensis) during the early phase of Pb-Zn mine tailings phytostabilization, in Lanping, China. The concentrations of heavy metals (Pb, Zn, and Cu) and soil fertility (the available N, P, K, and organic matter) in the rhizosphere of these spe...     

不同修复材料对铅锌尾砂中DTPA浸提态Pb、Zn、Cu、Cd含量的影响

采矿业产生的大量尾砂作为典型的污染源,其含有的重金属等有害成分在雨水浸淋下会直接或间接对周边环境造成污染。为研究尾砂中重金属的污染修复技术,以湖南郴州某废弃矿区的尾砂为研究对象,通过添加质量分数为2.0%的生石灰、还原铁粉、过磷酸钙等廉价修复材料,对尾砂中DTPA浸提态Pb、Zn、Cu、Cd的含量变化进行研究,并就其含量变化所体现的时间效应及机理进行探讨。研究发现,还原铁粉对尾砂的修复作用最好,其次是过磷酸钙。还原铁粉使得尾砂中DTPA浸提态Pb、Zn、Cu、Cd的含量分别降低了59.91%,56.53%,75.81%,35.78%;过磷酸钙使得尾砂DTPA浸提态Pb、Zn、Cu、Cd的含量分别降低了48.85%,44.27%,44.27%,39.23%,可为尾砂中重金属稳定化工程实施提供参考。     

铜矿尾矿资源调查评价方法及其应用

开展尾矿资源调查评价具有重要的现实意义。借助入选矿石量及精矿与尾矿产出量之间的关系,确定了尾矿资源调查方法,并测算得全国铜矿尾矿资源总量大致为15×10⁸ t,铜平均品位约为0.077%;同时,基于盈亏平衡的思想,构建了尾矿资源经济评价模型,并且测算确定,在铜价不低于35 000元/t的条件下,回收单一铜元素的经济品位为0.07%。资源结构决定其利用模式。根据调查评价结果判断,未来我国铜矿尾矿资源利用的主要模式是尾矿回选及尾矿用于采矿充填或用作建筑材料两个方面。根据尾矿资源利用模式,要进一步推动尾矿资源开发利用,不仅需要及时发布尾矿资源数据信息,而且更需要落实相关激励政策,努力消除尾矿资源开发利用的限制性因素。     

Characterization of colloidal arsenic at two abandoned gold mine sites in Nova Scotia, Canada, using asymmetric flow-field flow fractionation-inductively coupled plasma mass spectrometry

Asymmetric flow-field flow fractionation-inductively-coupled plasma-mass spectrometry was used to determine whether colloidal arsenic(As) exists in soil pore water and soil extract samples at two arsenic-contaminated abandoned gold mines(Montague and Goldenville, Nova Scotia). Colloidal arsenic was found in 12 out of the 80 collected samples(= 15%), and was primarily associated with iron(Fe) in the encountered colloids. The molar Fe/As ratios indicate that the colloids in some samples appeared to be discrete iron–arsenic minerals, whereas in other samples, they were more consistent with As-rich iron(oxy)hydroxides. Up to three discrete size fractions of colloidal As were encountered in the samples, with mean colloid diameters between 6 and 14 nm. The pore water samples only contained one size fraction of As-bearing colloids(around 6 nm diameter), while larger As-bearing colloids were only encountered in soil extracts.     

铀矿石堆浸尾渣的充填处置的研究

在此描述了铀矿石堆浸尾渣的充填处置的工艺和结果。在水力充填过程中加入渣量的 1%的石灰 充填滤水碱性循环工艺,可使它们均匀混合,以中和渣中的余酸,满足充填要求,减少铀矿石堆浸尾渣对环境造成的影响     

Changes in the sorption, desorption, distribution, and availability of copper, induced by application of sewage sludge on Chilean soils contaminated by mine tailings

The effect of mine tailings and sewage sludge was evaluated on sorption, desorption, availability and distribution of copper in two soils, one high (sandy soil) and one low in copper (clay soil). In both soils contaminated by mine tailings the copper sorption capacity and the affinity of the substrate for the metal decreased substantially compared to the uncontaminated soils, however, the sorption remained always high in the clay soil substrates. In the substrates with sandy soil, the high Cu content and lower clay content were determining factors in the lower magnitude of the sorption. Similarly, metal desorption was closely related to these two parameters, and it was higher in clay soil with lower pH. In general, the application of sewage sludge favored the sorption of Cu in soils contaminated and uncontaminated with mine tailings, and in all cases desorption decreased, an effect that remained for at least 30 days. Simple extraction of Cu with CaCl2 and diethylenetriaminepentaacetic acid gave contradictory results, so a careful choice of the procedure is required, depending on the level of metal in the soil and on the acting principle of the extracting agent. In that relation, more complete information on the changes in the metal forms was obtained by application of the sequential extraction procedure proposed by the European Community Bureau of Reference.