有色金属工业固废资源属性多维度评价体系构建——以锡尾矿为例

提升固废综合利用水平是近年各类政策、法规、标准的要求,从固废资源属性入手,全面分析和评价固废资源属性特征,有利于固废综合利用技术的开发应用,是提升固废综合利用水平的有效途径。本文针对目前固废资源属性特征评价体系缺失、资源属性数据缺乏等问题,以有色金属工业固废为例建立了一套资源属性评价体系。从有色金属工业固废自身的物质和能量属性,以及使其成为固废的环境、经济、技术、社会等6个维度构建评价指标体系,形成定性和定量相结合的14项指标,并以锡尾矿为例,进行实证。结果表明,除能量维度外,对锡尾矿开展资源化利用的综合潜力较大,其最具潜力的利用途径是回收有价金属,其次是作为陶瓷制品的原料,评价也指出未来在锡尾矿作为建材利用的技术方面仍需要加强研发和应用推广。评价结果以定量为主结合定性描述,为锡尾矿资源化利用方向提供了具体参照和指导,也为探索固废资源属性全面评价、完善固废资源属性数据库提供理论和方法学的借鉴。     

尾矿库溃坝灾害链及断链减灾控制技术研究

尾矿库溃坝灾害是影响矿山安全的主要灾害之一,其溃坝机理和控制的研究是当前的热点问题.在尾矿库事故统计分析基础上,根据灾害系统理论,从尾矿库溃坝灾害的形成发育过程入手,构建了五种常见的尾矿库溃坝灾害链模型和灾害链节点横向耦合形成的复杂灾害链网,分析了其成灾特征,并结合工程实例验证了理论模型的合理性.研究结果表明:①尾矿库溃坝灾害链演变过程可划分为早期孕育阶段、中期潜存阶段和晚期诱发阶段;②从各阶段的特征出发,提出了相应断链减灾措施,特别是早期孕源减灾策略;③将尾矿库溃坝灾害链理论应用于湖南省某尾矿库工程治理上,实现了该尾矿库灾害控制.     

Heavy metal accumulation and phytostabilization potential of dominant plant species growing on manganese mine tailings

Screening plants that are hypertolerant to and excluders of certain heavy metals plays a fundamental role in a remediation strategy for metalliferous mine tailings. A field survey of terrestrial higher plants growing on Mn mine tailings at Huayuan, Hunan Province, China was conducted to identify candidate species for application in phytostabilization of the tailings in this region. In total, 51 species belonging to 21 families were recorded and the 12 dominant plants were investigated for their potential in phytostabilization of heavy metals. Eight plant species, Alternanthera philoxeroides, Artemisia princeps, Bidens frondosa, Bidens pilosa, Cynodon dactylon, Digitaria sanguinalis, Erigeron canadensis, and Setaria plicata accumulated much lower concentrations of heavy metals in shoots and roots than the associated soils and bioconcen- tration factors （BFs） for Cd, Mn, Pb and Zn were all 〈 1, demonstrating a high tolerance to heavy metals and poor metals translocation ability. The field investigation also found that these species grew fast, accumulated biomass rapidly and developed a vegetation cover in a relatively short time. Therefore, they are good candidates for phytostabilization purposes and could be used as pioneer species in phytoremediation of Mn mine tailings in this region of South China.     

干堆尾矿子坝结构参数的稳定性响应规律研究

针对干堆尾矿库设计时缺乏子坝结构参数取值依据的实际困难,采用数值试验和工程实证相结合的方法,系统研究了干堆尾矿库坝体结构参数对稳定性的响应规律,提出干堆尾矿库子坝结构参数选取方法。结果表明:堆坝安全系数Fs随子坝高h降低整体呈先增后减的变化规律,峰值为最佳子坝高,其值与堆积坝总高呈正相关,通常取值为堆积坝总高的1/5-1/7;安全系数Fs与马道宽d呈正相关,推荐在3-6m范围取值。     

基于颗粒级配均匀设计的尾矿坝中毛细水上升规律研究

堆积型尾矿坝坝体颗粒级配情况因尾砂排放和堆积的形式而千变万化,因此仅仅采用海森经验公式估算其毛细水上升情况会造成很大的偏差。为此,以湖南某尾矿坝坝体尾砂为原料,采用均匀设计方案设计并配比了8种尾矿砂,随后对该8种尾矿砂中的毛细水上升情况进行了长达10个月的监测,系统地研究了颗粒级配的差异对毛细水上升过程的影响。研究表明,毛细水初期阶段上升速度与尾矿砂中粗粒颗粒含量成正比,其最终上升高度则由细粒含量所决定。进一步地,还得出了由颗粒级配估算毛细水上升高度的方法,为毛细水上升高度计算理论提供了一种新思路和新方法。     

尾矿库重金属污染物迁移的现代数值模拟方法

为了给研究重金属污染物迁移提供指导性的方法和步骤,力求总结出尾矿库重金属污染物迁移的一般性研究方法。以尾矿库重金属污染为研究对象,采用事故树和鱼刺图对尾矿库重金属污染进行分析,找出主要污染源,建立污染物迁移数学模型,系统地归纳尾矿库重金属污染物迁移数值模拟软件,对主要污染源进行分析得出结论。结果表明各种研究手段之间存在步步深入,前后承接的联系,由此建立尾矿库重金属污染物迁移的现代数值模拟方法,提出尾矿库重金属污染物迁移的数值模拟方法的一般操作步骤。     

酸、碱废水的中和絮凝作用

通过模拟实验研究了酸、碱矿水的中和絮凝作用,并对酸、碱矿水中和絮凝过程中的最佳混合比、重金属污染物的去除,尾矿砂颗粒的作用,以及凝聚颗粒的沉降规律等进行较详细的论述。研究结果表明,利用碱性矿水中和酸矿水及去除金属污染物,对于恢复矿区污染河流的水质具有重要的实际意义     

大厂矿区锡矿尾砂对银合欢生长的影响研究

大厂矿区锡矿尾砂含有多种有毒有害物质 ,尤其是重金属As、Cd、Zn ,严重限制了植物的自然定居与生长。筛选能适应如此恶劣的条件的植物种类和对尾砂进行适当的改良是锡矿尾砂库植被恢复与重建成功与否的关键。在温室内进行的银合欢栽培实验表明 ,城市垃圾肥能较好地改善尾砂的理化性质 ,可以起到替代土壤的作用 ;银合欢在尾砂含量和垃圾肥含量各为 50 %并添加适当磷肥的组合中生长良好 ,可以作为大厂矿区锡矿尾砂库植被恢复与重建的优选植物。     

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.     

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