冻-融及干-湿循环对采矿废石风化产酸影响的试验研究

为研究我国东北地区典型气候条件对采矿废石酸性排水的影响,以辽宁省本溪市红透山铜矿废石为研究对象,探讨了干-湿循环和冻-融循环作用对采矿废石风化产酸的影响。黄铁矿(FeS2)在废石中的平均质量分数为23.51%,是主要的产酸硫化矿物。利用自制淋溶试验设备开展了为期120 d(共计20次)的冻-融循环、干-湿循环及淋溶试验,对不同试验条件下铜矿废石淋溶液的pH值、酸度、电导率以及Ca2+、Mg2+、SO2-4、总Fe及Cu2+质量浓度进行了测试分析。结果表明,相对于干-湿循环作用而言,单纯的冻-融循环作用不会对废石的风化产酸产生明显影响。试验过程中冻-融循环作用下废石淋溶液的pH值基本维持在5左右,干-湿循环作用下废石淋溶液的pH值则保持在4.5左右。由于风化产酸程度较高,干-湿循环作用下黄铁矿风化所形成的总Fe、SO2-4质量浓度分别为冻-融循环下的8.5倍和1.6倍;Cu2+的质量浓度约为冻融循环条件下Cu2+质量浓度的5.2倍。冻-融循环及干-湿循环条件下,氧气及水分穿透黄铁矿外"包裹层"的时间分别为60 d和80 d。因此,与南方相对温暖湿润的气候类型相比,我国东北地区冰冻期长、丰水期短的气候类型可在一定程度上抑制废石风化产酸的形成。