尾礦渣重金屬淋溶對水環(huán)境的影響研究

1、裝訂線目錄第一章 概述.11.1 研究的目的和意義.11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.21.2.1 尾渣中無機鹽和微量金屬離子溶出的研究現(xiàn)狀 .21.2.2 尾渣產(chǎn)生的酸性水防治的研究.31.2.3 尾渣產(chǎn)生的重金屬污染治理現(xiàn)狀.31.3 研究的內(nèi)容及方法 .4第二章 地質(zhì)環(huán)境概況.62.1 地形地貌.62.2 尾礦庫類型.72.3 尾礦對環(huán)境的影響.72.3.1 尾礦對大氣環(huán)境的影響 .72.3.2 尾礦對土壤的危害.92.3.3 尾礦對水環(huán)境的影響.92.3.4 尾礦廢渣對地質(zhì)環(huán)境的影響泥石流隱患 .10第三章 實驗部分.123.1 實驗材料.123.1.1 實驗所用的儀器.123.1.2 實驗所

2、用的樣品和試劑.123.2 實驗方法.123.3 淋溶實驗.123.3.1 淋溶實驗的過程.123.4 靜態(tài)浸出實驗方法.133.5 解析實驗方法.133.6 尾礦渣粒度分布測定方法.133.7 尾礦渣含水率測定方法.133.8 ph 測定方法(用ph 計測).143.9 氟離子選擇電極法.153.9.1 簡介.153.9.2 儀器與藥品.153.9.3 實驗步驟.15裝訂線第四章 尾渣淋溶結(jié)果及機理分析.174.1 尾渣淋溶.174.1.1 不同淋溶時間重金屬的變化規(guī)律 .174.1.2 淋溶率的計算.194.1.2 淋溶液 ph 變化規(guī)律.194.2 靜態(tài)浸出實驗.204.2.1 靜態(tài)浸出

3、重金屬變化規(guī)律 .204.2.2 靜態(tài)浸出 ph 變化規(guī)律.224.3 解析實驗.234.3.1 解析液重金屬變化規(guī)律分析 .234.3.2 解析液的 ph 值.254.5 土柱淋濾液的ph 實驗 .264.5.1 實驗原理與作用.264.5.2 實驗過程.264.5.3 實驗數(shù)據(jù)與分析.264.6 尾礦渣含水率測定實驗.264.7 尾礦渣的粒度分布實驗.274.7 淋溶液氟離子濃度變化規(guī)律 .284.7.1 實驗過程 .284.7.2 實驗數(shù)據(jù)與分析 .284.8 影響無機鹽和重金屬元素析出的主要因素 .294.8.1 重金屬元素的賦存狀態(tài).304.8.2 元素的含量.304.8.3 溶液的

4、 ph .304.8.4 溶液溫度.304.8.5 浸泡時間.304.8.6 礦物粒度.304.8.7 固水比.31第五章 評價結(jié)果.325.1 評價標(biāo)準(zhǔn) .325.2 評價結(jié)果及討論.32第六章 結(jié)論及建議.356.1 尾礦的治理及修復(fù) .356.1.1 尾礦廢水治理 .35裝訂線6.1.2 尾礦固體廢棄物的治理.366.2 結(jié)論 .37附 圖.39致 謝.40參考文獻(xiàn).41共 45 頁 第 1 頁裝訂線第一章 概述1.1 研究的目的和意義尾礦是選礦中分選作業(yè)的產(chǎn)物之一，其中有用目標(biāo)組分含量最低的部分稱為尾礦。在當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟條件下，已不宜再進一步分選。尾礦并不是完全無用的廢料，往往含有可作

5、其他用途的組分，可以綜合利用。實現(xiàn)無廢料排放，是礦產(chǎn)資源得到充分利用和保護生態(tài)環(huán)境的需要。尾礦粉塵遇風(fēng)容易飛揚，遇水容易流失，長期堆放，不僅占用大量土地，同時尾礦粉塵對周圍環(huán)境構(gòu)成危害。比如某市現(xiàn)有金礦尾礦庫大小近百個，大多呈山谷形、山坡形和平地形，多數(shù)已被覆土造田，有的正在使用，還有一部分沒有被覆土，也有的盡管壓了一層薄土，易形成第二次粉塵危害，仍對周圍環(huán)境造成影響。由于金礦尾礦粒度細(xì)，并含有選礦藥劑以及金屬離子，一遇大風(fēng)，特別是干季 36 月份，將尾礦刮得黃砂驟起、塵土飛揚，落入村莊、農(nóng)田、果園，使其受到污染侵害，由此而產(chǎn)生的污染糾紛將直接影響社會的安定團結(jié)。尾礦對環(huán)境污染大體通過三種途徑

6、：一種是尾礦在風(fēng)化過程中逸出某些有害氣體，經(jīng)大氣傳播而進行污染；另一種是極細(xì)的尾礦砂粒受風(fēng)吹的作用（甚至可形成沙暴） ，使周圍環(huán)境受到嚴(yán)重危害；三是遇到汛期，尾礦連同雨水流入農(nóng)田、河流，使地下水造成危害。綜上所述，尾礦污染占用土地，損害景觀，破壞土壤，危害生物，淤塞河道，污染大氣。尾礦庫占用大量土地, 破壞原有植被, 造成水土流失, 污染環(huán)境, 危害農(nóng)牧漁業(yè), 同時存在安全隱患。尾礦庫運營好壞涉及到尾礦庫下游和周邊人民生命財產(chǎn)的安全和環(huán)境質(zhì)量。對尾礦的治理和合理利用不僅可以防治環(huán)境污染, 而且能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。既然尾礦對當(dāng)今社會，經(jīng)濟，生活，人體健康都會造成難以挽回的損失，所以研究和治理尾

7、礦已刻不容緩，意義凸顯。關(guān)于礦山水環(huán)境問題，人們直接聯(lián)想到的是礦山酸性水，而對于淋濾出來的重金屬離子對周圍環(huán)境（如水環(huán)境，土壤環(huán)境，大氣環(huán)境）的污染作用沒有引起足夠的重視。由于酸性水的產(chǎn)生促使重金屬硫化礦物的氧化作用增強而釋放重金屬離子于水中，含重金屬水體的污染影響也需被關(guān)注。人們的另一種習(xí)慣思維認(rèn)為只要是金屬硫化礦物暴露在氧化環(huán)境中，就一定會產(chǎn)生酸性水，由于礦物中緩沖成分的作用，事實上并非如此。然而，由于堿性碳酸鹽的緩沖作用，雖然阻止了酸性水的產(chǎn)生，但在另一方面卻使得水的總硬度增高，礦化度增大。上述情況表明，金屬硫化礦區(qū)礦業(yè)廢石對水環(huán)境的影響是多方面的，人們也應(yīng)對其全面研究。本文就是針對尾礦

8、對水環(huán)境的影響進行探討，通過模擬實驗揭示了人們?nèi)菀缀雎缘乃嵝运形⒘拷饘匐x子的動力學(xué)變化機理，希望人們對其給予全方位的關(guān)注。本研究對控制金屬硫化礦業(yè)尾礦對水環(huán)境的影響具有一定的理論意義，對于控制污染也具有實用價值。通過模擬尾礦渣的淋溶過程，能夠直觀地看出淋溶過程及方便地提取淋溶液，共 45 頁 第 2 頁裝訂線研究并測定尾礦淋溶液中各種重金屬的含量，對于研究尾礦淋溶液對周圍環(huán)境的污染有重大的指示作用，以及能夠為尋找治理方法提供依據(jù)。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國過去幾十年的經(jīng)濟活動主要以人為中心,以經(jīng)濟效益為目標(biāo),較少關(guān)注環(huán)境問題。對礦山尾礦的研究基本集中在資源的綜合利用研究方面。綜合利用的途徑一

9、是通過選礦技術(shù)最大限度地分離回收有用組分,減少尾礦的堆存量;二是利用尾礦開發(fā)建材材料和建材制品;三是利用尾礦作井下充填材料。由于金屬礦山礦石有用組分含量低,礦山大多地處偏僻、交通運輸條件差、遠(yuǎn)離大城市的位置,尾礦的綜合利用率始終不高。國內(nèi)對礦山尾礦等固體廢棄物的處置一直比較重視尾礦庫的建設(shè)、土地的利用及壩體的穩(wěn)定性。對礦山環(huán)境問題的研究多集中于礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害、水污染治理方面,而對尾礦衍生環(huán)境效應(yīng)的過程、機制、影響因素研究不夠, 以至于到現(xiàn)在為止,人們?nèi)匀恢徽J(rèn)識礦山固體廢棄物造成環(huán)境污染這個結(jié)果,而不了解礦山固體廢棄物產(chǎn)生環(huán)境污染的過程、機制,特別是對金屬礦山尾礦庫內(nèi)流體流動、礦物溶解和結(jié)晶、

10、金屬礦物風(fēng)化氧化、重金屬遷移等動力學(xué)缺少認(rèn)識。由于對金屬礦山尾礦庫內(nèi)發(fā)生的上述一系列表生地質(zhì)作用過程、機制、速率以及外界因素對它們的影響缺少基本的了解,嚴(yán)重制約了金屬礦山固體廢棄物的無害化處置和礦山環(huán)境綜合治理技術(shù)的發(fā)展。西方發(fā)達(dá)國家早已認(rèn)識到金屬礦山開發(fā)引起環(huán)境污染問題的嚴(yán)重性。最使人們不安的是,即使在礦山關(guān)閉幾十年、上百年甚至更長的時間內(nèi),尾礦淋濾液對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的嚴(yán)重影響仍然存在。例如,加拿大曾對部分礦山酸性水的產(chǎn)生和持續(xù)時間進行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)有的礦山在尾礦庫關(guān)閉幾百年后仍然大量滲漏酸性排水。到 1988 年為止,一共調(diào)查了 108 個廢礦,其中 21 個由于排出酸性廢水而被評為危險場地。酸

11、性排水影響面積超過 15000hm2 , 處理費用驚人,僅土地恢復(fù)費用就超過 30 億美元。因此, 各國都積極對礦山尾礦引起的酸性排水和重金屬污染進行深入研究。特別是近 10 年來,國外學(xué)者對尾礦礦物學(xué)、地球化學(xué)及模擬試驗研究,使該領(lǐng)域取得了較大進展。1.2.1 尾渣中無機鹽和微量金屬離子溶出的研究現(xiàn)狀一些學(xué)者對尾礦中金屬離子的溶出進行了研究。譚凱旋對湘西金礦尾礦水相相互作用的動力學(xué)進行了初步探討；馬少健等人用靜態(tài)浸泡實驗方法，研究了硫化礦尾礦中鉛鋅重金屬的溶出規(guī)律；為控制金礦開采廢巖和選冶廢料的酸化，孫麗娜通過凈產(chǎn)酸量、凈產(chǎn)酸勢實驗，研究了貓嶺-王家崴子金礦區(qū)采礦廢石和尾礦的酸化情況；胡宏偉

12、利用淋溶實驗，研究了樂昌鉛鋅尾礦的酸化及其對重金屬溶出的影響；藍(lán)崇鈺進行了酸性淋溶對鉛鋅尾礦金屬行為的影響及植物毒性的研究。文獻(xiàn)中有關(guān)煤矸石堆放對水環(huán)境影響最多。余運波等人研究了煤矸石堆放對水環(huán)境的影響；劉桂建在煤矸石淋溶實驗的基礎(chǔ)上，研究了有害微量元素從煤矸石中共 45 頁 第 3 頁裝訂線淋溶析出的濃度與其在煤矸石中的含量和賦存狀態(tài)的關(guān)系；黨志還進行了煤矸石中微量重金屬元素化學(xué)活性的實驗?zāi)M研究；王而力等通過模擬淋溶試驗，研究了風(fēng)化煤矸石中無機鹽對地下水污染的可能性；張?zhí)┓家惭芯苛嘶茨吓酥x礦區(qū)煤矸石浸泡實驗及對水環(huán)境的影響。1.2.2 尾渣產(chǎn)生的酸性水防治的研究對于礦區(qū)酸性水(amd)對環(huán)

13、境的危害防治方法研究,國外研究者欲使黃鐵礦表面形成的磷酸鐵膜抑制其化學(xué)氧化,試圖從源頭上控制 amd 的產(chǎn)生.國內(nèi)蘭葉青等人考慮到 t.f 菌參與下的黃鐵礦氧化反應(yīng)不可避免,便通過室溫條件下用柱子淋洗模擬研究,結(jié)果表明用磷酸鐵膜法抑制黃鐵礦氧化難以取得預(yù)期效果;蘭葉青等還研究了不同 ph 時磷酸鹽對黃鐵礦氧化的影響和淹水、濕潤和干燥條件下有無氧化亞鐵硫桿菌參與對淋溶柱中 氧化行為的影響；李建設(shè)揭示了細(xì)菌在礦山酸性水形成和治理中的作用；為防治礦山尾礦造成的=環(huán)境污染，陳天虎對方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦進行了風(fēng)化氧化實驗研究，提出了對尾礦庫加入生化污水或有機廢水，使尾礦固體廢棄物系統(tǒng)

14、維持封閉缺氧環(huán)境條件，從而達(dá)到以廢治廢的目的。一些研究者也對礦山尾礦酸性排水和重金屬前一規(guī)律以及污染治理技術(shù)進行過研究。其中cravotta 等（1999）研究碳酸鹽在硫化礦物風(fēng)化過程中的中和作用時提出使用石灰石來處理礦山酸性排水；waring 等（1999）提出在采礦場建立地下水化學(xué)屏障。1.2.3 尾渣產(chǎn)生的重金屬污染治理現(xiàn)狀長期以來國內(nèi)外學(xué)者對土壤重金屬污染治理進行了大量研究, 取得了一定的效果。目前常用的重金屬污染治理方法有物理方法(客土法、淋濾法、吸附固定法)、化學(xué)方法(生物還原、絡(luò)合浸提法)及玻璃化、土壤沖洗、電動修復(fù)等。但這些方法工程量大、投資昂貴、修復(fù)成本極高, 影響土壤結(jié)構(gòu),

15、 治理面積小。近年來對環(huán)境擾動少、修復(fù)成本低且能大面積推廣應(yīng)用的植物修復(fù)( phytoremediation)技術(shù)應(yīng)運而生,為重金屬污染治理提供了新途徑。在美國采用植物修復(fù)法種植和管理的費用比采用物理、化學(xué)處理法低幾個數(shù)量級, 如每年 1 m2 土壤的修復(fù)處理費用僅為 0.02- 1.0 美元。植物修復(fù)就是利用植物提取、吸收、分解、轉(zhuǎn)化或固定土壤、沉積物、污泥或地表、地下水中有毒有害的污染物的技術(shù)的總稱。廣義的植物修復(fù)技術(shù)包括利用植物修復(fù)重金屬污染的土壤、利用植物凈化空氣、利用植物清除放射性核素和利用植物及其根際微生物共存體系凈化土壤中有機污染物 4 個方面。狹義的植物修復(fù)技術(shù)主要指利用植物吸

16、收污染土壤中的重金屬。它由三部分組成: (1)植物提取技術(shù)；(2)植物揮發(fā)作用；(3)根際過濾技術(shù)。植物提取就是利用重金屬超富集植物從土壤中吸取金屬污染物, 隨后收割其地上部并進行集中處理,并通過連續(xù)種植該植物而達(dá)到降低或去除土壤重金屬污染的目的。目前已發(fā)現(xiàn)有 700 多種超富集重金屬植物, 積累 cr、co、ni、cu、pb 的量一般在 0.1%以上, 積累 mn、zn 的量可達(dá)到 1%以上。共 45 頁 第 4 頁裝訂線國外對重金屬污染的植物修復(fù)研究開展得比較早,chaneyetal 1983 年首次提出利用某些能夠超富集重金屬的植物清除土壤重金屬。1977 年 brooks et al

17、提出超富集植物(hyperaccumulator)的概念, 定義地上部分富集 ni 含量大于 10-4(干重)的植物。后來隨著其它重金屬超富集植物的陸續(xù)發(fā)現(xiàn), 科學(xué)家對此定義做了修改。brakeretal 1989 年重新定義了超富集植物, 即對重金屬元素的積累量超過一般植物的 100 倍以上的植物為超富集植物。超富集植物積累的 co、ni、cu、cr 和 pb 一般在 10-5 (干重)以上,而積累的 mn 和 zn 一般在 10- 5 (干重)以上。到目前為止世界上已發(fā)現(xiàn)的超富集植物有 500 多種, 主要是遏藍(lán)菜屬、九節(jié)木屬、遏藍(lán)菜屬、藍(lán)云英屬植物。近年來我國對重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)也進

18、行了不少研究。魏樹和等研究表明: 狼把草和龍葵地上部分 cd 和 zn 的富集系數(shù)均大于 1, 具備了重金屬超富集植物特征。黃朝表等對金華地區(qū) 11 種雜草吸收重金屬的研究表明: 早熟禾、裸柱菊、北美獨行菜和北美鬼針草對 cu 吸附能力較強; 北美車前、早熟禾、裸柱菊和蚊母草對cd 富集能力較強; 早熟禾、蚊母草和裸柱菊等對 pb 的吸收能力強。這些重金屬超富集植物可大面積應(yīng)用于南方重金屬礦區(qū)重金屬污染的治理, 既符合環(huán)境保護的要求, 又有巨大市場潛力, 必將成為重金屬污染修復(fù)的主要技術(shù)手段。常青山等對福建重金屬礦區(qū)及其尾礦庫上生長植物的調(diào)查發(fā)現(xiàn): 柳葉箬、金絲草、毛軸莎草、無芒稗、二歧飄拂草

19、這 5 種植物地上部分的 pb 含量均達(dá)到超富集植物臨界標(biāo)準(zhǔn); 無芒稗、二歧飄拂草、毛軸莎草、金絲草除對 pb 具有較高的富集能力外, 對mn、zn、cd 也有一定的富集作用, 可應(yīng)用于污染程度較輕的礦區(qū)重金屬的污染修復(fù); 五節(jié)芒、長圓葉艾納香、長蒴母草、漸尖毛蕨、筆管草、駁骨丹、斑茅、細(xì)毛鴨嘴草等植物可以用于修復(fù)污染程度較輕礦區(qū)的重金屬污染。1.3 研究的內(nèi)容及方法研究的內(nèi)容：本文主要是針對尾礦渣對水環(huán)境的影響進行探討，通過模擬實驗（淋溶實驗，靜態(tài)浸出實驗和解析實驗）來模擬尾礦渣在真實的環(huán)境中產(chǎn)生淋溶液的過程及其對周圍環(huán)境的影響，研究并測定尾礦渣淋溶液中各重金屬元素（如汞，鎘，鋅，銅，鉛等）

20、的含量及其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以此來深入探究尾礦渣淋溶液對環(huán)境的影響。研究的方法：a.淋溶實驗方法；b.靜態(tài)浸出實驗方法；c.解析實驗方法；d.尾礦渣粒度分布測定方法；e.尾礦渣含水率測定方法；f.對淋溶液，浸出液，解析液測其中各種重金屬含量的方法；g.對淋溶液，浸出液，解析液測其 ph，電導(dǎo)率，氟離子選擇電極法色度等的實驗方法。尾礦渣淋溶液對環(huán)境的影響尾礦渣性質(zhì)由尾礦渣產(chǎn)地決定共 45 頁 第 5 頁裝訂線 尾礦渣粒度分布礦渣含水率 對大氣環(huán)境的影響對水環(huán)境的影響對土壤環(huán)境的影響對得到的結(jié)果進行分析，得出尾礦渣的淋濾液中各重金屬變化規(guī)律，并由此得出其對環(huán)境的影響大小具體表現(xiàn)研究方法研究方法粉塵危害

21、，空氣重金屬污染等淋溶實驗靜態(tài)浸出實驗解析實驗尾礦渣淋溶液對正常土壤的淋濾實驗對上述產(chǎn)生的淋溶液，浸出液，解析液進行各種重金屬濃度，ph，電導(dǎo)率，氟離子濃度的測定。共 45 頁 第 6 頁裝訂線第二章 地質(zhì)環(huán)境概況2.1 地形地貌小秦嶺地區(qū)某縣地形地貌呈北低南高，小秦嶺地形復(fù)雜，地勢陡峻，一般坡度為 30-500。土壤主要為山地棕壤，山坡下部有一部分褐土，山頂為高山草甸土或為裸露的巖甘。氣候年均溫 112-142，1 月均溫-o3，7 月均溫 272，極端低溫 17、極端高溫 427，大于等于 10的年積溫為 2500-4700，無霜期170-215 天；年降水量 620 毫米左右。小秦嶺是

22、6 條黃河支流，宏濃澗、陽平河、沙河、棗鄉(xiāng)構(gòu)、十二里河、雙橋河的發(fā)源地和分水嶺，這些黃河支流與山地支脈相間排列、穿切黃土原向北注人黃河。 地下水流方向由南向北，在太要鎮(zhèn)一帶轉(zhuǎn)向北東方向。根據(jù)河流地表水、農(nóng)田土壤重金屬污染調(diào)查結(jié)果，嚴(yán)重污染區(qū)主要集中分布在雙橋河流域，這與遭受污染水井的分布位置基本吻合。南頭鄉(xiāng)南頭村水井系承壓水井，分布在黃土溝壑殘塬區(qū)，含水層厚度 60m，地下水位高程 320m。位于黃河南約 2.5km，雙橋河西 8km 處，水位高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于黃河、雙橋河水位高程，這種側(cè)向補給污染水源的可能性是很小的。經(jīng)調(diào)查當(dāng)?shù)鼐用裨诎耸甏M行過選礦、氰化活動。因此，認(rèn)為造成深水井鉛元素超標(biāo)的

23、原因，來自地表選礦廠，氰化池的滲漏和大氣降塵所致。雙橋河及沙坡村、寺角營一帶水井汞、鉻、氰化物元素超標(biāo)，其原因：一是水井深度較小，一般為 1580m；二是水井均處在黃河、雙橋河漫灘上；三是黃河及雙橋河河水己遭受污染；四是沿河岸灘上選礦、尾礦庫、氰化池較多，是造成地下水污染的主要原因。圖 2-1 小秦嶺2.2 尾礦庫類型30 年來的金礦開發(fā)，南部山區(qū)采礦坑口多達(dá) 2500 多處，從溝口到溝腦，從山共 45 頁 第 7 頁裝訂線腳到山頂，從山坡到河道邊，采礦廢石、選礦尾礦渣隨意堆放，主要支溝“樓上樓”的采礦活動，導(dǎo)致形成重重疊疊礦渣帶。尾礦渣是選廠排放的主要污染物之一，對環(huán)境影響大。尾礦的排放和堆

24、放場地形式多樣，有正規(guī)化的大型尾礦庫，也有私人小選廠肆意堆放的渣堆。按排放方式和排放去向，區(qū)內(nèi)尾礦庫設(shè)施大體可分三類：（1）干溝型尾礦庫，建于山前黃土原的 u 型溝谷中，一般寬 20100 多米，長 5003000 多米，溝深 1040 米，下游建有尾礦壩，攔截尾礦，庫內(nèi)一部分水份蒸發(fā)，一部分下滲，一般情況下不出現(xiàn)溢流，但有少數(shù)尾礦庫有澄清水從涵洞排出或從壩底滲漏出去；（2）傍河型尾礦庫，建在河岸階地或河漫灘上。這類尾礦庫多數(shù)比較簡陋，容量小，尾礦壩質(zhì)量差，經(jīng)常出現(xiàn)潰壩、塌方等，這類尾礦庫實際上是不合格的，庫容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足長期堆放尾礦的需要；（3）滲坑型尾礦庫，實際上是尾礦漿的臨時沉淀場所，

25、尾礦漿排入滲坑后，一部分水下滲，一部分水蒸發(fā)，沉淀后的干渣外運，堆放在河灘、道旁或水庫壩坡上。另外，在潼關(guān)地區(qū)還有數(shù)以千計的小型尾礦渣堆，規(guī)模小，分布面廣，礦山、路邊、田埂、坡壩、殘塬塬畔、場院以及河漫灘、階地等地均見堆放，對環(huán)境的影響非同一般，不容忽視。圖 2-2 山西寶山礦業(yè)公司尾礦庫2.3 尾礦對環(huán)境的影響2.3.1 尾礦對大氣環(huán)境的影響尾礦砂是礦石粉碎后形成的，礦石經(jīng)粉碎至 80達(dá)到 0.074mm 粒度后進入浮選作業(yè)，加入選礦藥劑使目的礦物得到富集，選出的剩余尾礦砂經(jīng)大量的水運輸至尾礦庫進行自然沉降，尾礦砂堆積隨時間增長，日積月累量越來越多，形成大的沙場。廢石堆中的硫化礦物與空氣接觸

26、, 可強烈氧化釋放出 so2、h2s 等有毒有害氣體, 對周圍群體構(gòu)成危害, 而粒度極細(xì)( 10m)的固體廢物干燥后, 易隨風(fēng)飄揚形成飄塵, 污染周圍大氣環(huán)境。其特點是：粒度細(xì)，絕大部分尾砂粒度在 1mm 以下；水分高，共 45 頁 第 8 頁裝訂線大多數(shù)礦漿濃度在 50%以下；含有多種從礦物中溶解出來的離子和各種殘余的化學(xué)藥劑,尾礦砂蓄水能力差，水分蒸發(fā)迅速，砂粒直徑小，極易隨風(fēng)移動，干旱時在大風(fēng)下，塵沙被吹起，滿天飛沙，對周圍環(huán)境影響較大，空氣質(zhì)量下降。圖 2-3 尾礦渣微粒隨風(fēng)飛舞圖 2-4 尾礦渣漂浮于空中，污染大氣影響視線2.3.2 尾礦對土壤的危害礦山廢石和尾礦露天堆放, 其中的有

27、害成分經(jīng)過風(fēng)化、雨淋、地表徑流的侵蝕滲入土壤, 使土壤被有害物質(zhì)、放射性物質(zhì)等污染, 造成土壤酸化、鹽漬化, 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)改變, 破壞土壤中微生物的生長, 影響作物根系生長。共 45 頁 第 9 頁裝訂線圖 2-5 尾礦渣經(jīng)過風(fēng)化、雨淋、地表徑流的侵蝕滲入土壤后造成土壤鹽漬化2.3.3 尾礦對水環(huán)境的影響尾礦是礦石在選礦過程中經(jīng)破碎、球磨及浮選后形成的巖石粉末。由于采礦和選礦活動,尾礦的日曬雨淋及風(fēng)化作用,使地表水或地下水呈酸性、含重金屬和有毒元素，尾礦中含有 cu、pb、zn、as、hg、ca、cr、mn、fe、f-、cl-等各種離子及各種浮選藥劑的殘余物，未經(jīng)科學(xué)處理或處理不當(dāng)，都將污染下游地

28、表水和地下水。河水在流經(jīng)含有金屬硫化礦物的廢石場后,各組分的含量主要與黃鐵礦的氧化速率、廢石的風(fēng)化程度、不同元素的遷移速率、廢石孔隙水的水力交換速率等有關(guān)。金屬硫化礦床地區(qū)采礦排放的廢石對水的污染不只限于使水酸化, 在與地下水的作用過程中, so2-4 的質(zhì)量濃度可大于 1000mg/l, 總硬度也會大幅度的增加, 直到達(dá)到極硬水, 對水源造成嚴(yán)重的污染。風(fēng)化硫化礦物粒度越小, 比表面積大, 氧化溶解和中和能力強, 在與淋溶水接觸的過程中溶出 ca2+ 、so2-4 質(zhì)量濃度高, 易造成水質(zhì)總硬度、硫酸鹽污染。離子溶出趨勢是在水對礦物樣品的淋濾初期, 離子的濃度高; 隨著時間的增長, 離子的大

29、量溶出, 溶出的離子濃度處于平衡狀態(tài)。說明了對已風(fēng)化的礦物進行淋濾, 初期淋濾水中常量離子變化較大。礦山工業(yè)固體廢物在常年累月的風(fēng)化過程中, 可形成溶于水的化合物或重金屬離子, 通過滲流作用經(jīng)地表水或地下水污染周圍水系及土壤, 危害人體健康, 影響農(nóng)作物、森林、禽畜和魚類的生長和繁殖。如大部分礦山廢棄物中含有重金屬元素, 其風(fēng)化或以化學(xué)作用形成酸性廢水, 嚴(yán)重危害森林、農(nóng)田、人類和動物的生長。共 45 頁 第 10 頁裝訂線圖 2-6 尾礦渣漂浮至水體污染水體的情形圖 2-7 尾礦渣淤泥2.3.4 尾礦廢渣對地質(zhì)環(huán)境的影響泥石流隱患固體廢物任意堆放的不穩(wěn)定, 易引起巖堆移動、泥石流、潰壩等災(zāi)害

30、,而且尾礦堆放侵占土地, 破壞自然景觀, 如壩址不合理布置, 將對下游群眾生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。本文研究的金礦開采區(qū)基巖為太古代深變質(zhì)的黑云斜長片麻巖加斜長角閃片麻巖，巖石堅硬，抗風(fēng)化能力強。礦區(qū)大部分巖石裸露，殘坡積不發(fā)育，厚度一般0.51.5m。主峪道和支溝底部堆積物為第四系全新統(tǒng)殘坡積碎石土和沖洪積層，厚度一般 0.82.8m。30 年來的金礦開發(fā)，南部山區(qū)采礦坑口多達(dá) 2500 多處，從溝口到溝腦，從山腳到山頂，從山坡到河道邊，采礦廢石、選礦尾礦渣隨意堆放，主要支溝“樓上樓”的采礦活動，導(dǎo)致形成重重疊疊礦渣帶。金礦開采無序堆放巨大數(shù)量的廢石、尾礦渣，為泥石流提供了豐富的松散固體物質(zhì)來源

31、。這些廢石尾渣，嚴(yán)重擠占和堵塞溝道，降低了河流排泄能力。調(diào)查表明，無論歷史上發(fā)生過泥石流災(zāi)害，共 45 頁 第 11 頁裝訂線還是目前潛在的泥石流隱患，采礦廢渣（礦渣）占到了泥石流物源的 90%以上。圖 2-8 山西襄汾尾礦庫潰壩事故共 45 頁 第 12 頁裝訂線第三章 實驗部分3.1 實驗材料3.1.1 實驗所用的儀器直徑為 9cm 的柱子，恒溫震蕩器，原子熒光光譜儀，質(zhì)譜儀，恒溫烘箱，ph計，電導(dǎo)儀，燒杯，燒瓶等。3.1.2 實驗所用的樣品和試劑尾礦渣，蒸餾水，硼氰化鉀，氬氣等。3.2 實驗方法尾礦渣及淋溶液中 hg 采用原子熒光光譜儀測定，cu，pb，zn，cd 等采用icpms 測定

32、。汞標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：實驗所用到的一系列汞標(biāo)準(zhǔn)溶液，是用 0.1mg/l 的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液配制而成，在 4 個 100ml 的容量瓶中分別加入 0ml，1ml，2ml，5ml 的上述0.1mg/l 的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后定容而成。分別將上述 4 個溶液在原子熒光光譜儀上測其熒光值。得出結(jié)果如下圖：圖 3-1 汞的標(biāo)準(zhǔn)曲線3.3 淋溶實驗為了研究尾渣在大氣降水淋溶下對水環(huán)境的影響，在實驗室進行模擬實驗研究淋溶液重金屬的淋溶規(guī)律。3.3.1 淋溶實驗的過程a到尾礦堆積區(qū)選好有代表性的礦渣后，帶回實驗室。b將尾礦渣敲碎，風(fēng)干，過篩。c將 7 個長約 1m，直徑 9cm 的柱子準(zhǔn)備好，將柱子編號 17，將渣樣往

33、前 5共 45 頁 第 13 頁裝訂線號柱子里面分別裝上 6.5kg，并分別壓實至 65cm。第 6 號柱子里面裝上 7kg 的尾礦渣，裝的松一點。第 7 號柱子裝上 4.5kg 的正常土壤，高度為 50cm。為防止下一步驟中水在柱子中流動的不均勻，在渣樣上方放著一片濾紙。d將柱子固定好，上面放著 4.13l 的蒸餾水,并用導(dǎo)管引流至柱子內(nèi)，下面用5l 的玻璃瓶接淋溶液。e將上述得到的淋溶液分別測其 hg ，cu， pb， zn， cd，氟離子的濃度和 ph 等。3.4 靜態(tài)浸出實驗方法a稱取 5 份上述敲碎的尾礦渣各 1kg 于 5 個 2l 的燒杯中b往這 5 個燒杯中分別加入 1l 的蒸

34、餾水浸泡，5 個燒杯分別編號為1,2,3,4,5。c過了 24h，對 1 號燒杯的上清液進行過濾到 1 號玻璃瓶中，再過 24h，對 2號燒杯進行過濾到 2 號玻璃杯中，以此類推。d將上述得到的浸出液分別測其 hg ，cu， pb， zn， cd，氟離子的濃度和 ph 等。3.5 解析實驗方法a取 6 個洗凈的三角瓶并編號為 16。b分別于 6 個三角瓶中裝入 100g 的尾礦渣和 100ml 的蒸餾水，并搖勻。c將 16 號三角瓶放入恒溫振蕩器中，然后分別震蕩 0.5h, 1h, 1.5h, 2h, 4h, 10h。d分別震蕩過后分別過濾到編號為 16 的比色管中。e. 將上述得到的比色管中

35、的解析液分別測其 hg ，cu， pb， zn， cd，氟離子的濃度和 ph 等。3.6 尾礦渣粒度分布測定方法a.分別取來 40 目，60 目，80 目，100 目，130 目，150 目，180 目，200 目的篩子及一個接 200 目篩過的樣品和蓋子。b.將上述這一系列篩子按順序從上到下一一堆起，往 40 目的篩子中裝上準(zhǔn)確稱量的 1kg 的尾礦渣樣品，蓋上蓋子，然后拿起來搖擺，晃動知道差不多上層篩子的尾礦渣顆粒進不到下層篩子中。c.將每個篩子中留下的尾礦渣完全取出再分別稱重。3.7 尾礦渣含水率測定方法a先準(zhǔn)備好 6 個干凈和干燥的空盒，編號為 16 號。分別在分析天平上稱其重量。b.

36、往每個空盒中裝上適量的六份尾礦渣樣品，樣品的獲取必須確保隨機性（要在一堆尾礦渣樣品的前后左右上下中間都要取到） ，然后此六份裝有尾礦渣樣品的盒共 45 頁 第 14 頁裝訂線子在分析天平上分別稱重。c.將此六個放到恒溫烘箱中，將溫度調(diào)到 105 攝氏度，烘上四五小時。d四五小時后，將六個樣品取到干燥器中，待冷卻后，分別在分析天平上稱重。3.8 ph 測定方法(用 ph 計測)a.開機前準(zhǔn)備 a.電極梗旋入電極梗插座，調(diào)節(jié)電極夾到適當(dāng)位置。 b.復(fù)合電極夾在電極夾上拉下電極前端的電極套。 c.用蒸溜水清洗電極，清洗后用濾紙吸干。 b.開機 a.電源線插入電源插座。 b.按下電源開關(guān)，電源接通后，

37、預(yù)熱 30min, 接著進行標(biāo)定。 c.標(biāo)定 儀器使用前，先要標(biāo)定，一般來說，儀器在連續(xù)使用時，每天要標(biāo)定一次。 a.在測量電極插座處撥去短路插座； b.在測量電極插座處插上復(fù)合電極； c.把選擇開關(guān)旋鈕調(diào)到 ph 檔； d.調(diào)節(jié)溫度補償旋鈕，使旋鈕白線對準(zhǔn)溶液溫度值； e.把斜率調(diào)節(jié)旋鈕順時針旋到底（即調(diào)到 100%位置）； f.把清洗過的電極插入 ph6.86 的緩沖溶液中； g.調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)旋，使儀器顯示讀數(shù)與該緩沖溶液當(dāng)時溫度下的 ph 值相一致（如用混合磷酸定位溫度為 25。c 時，ph=6.92）；h.用蒸餾水清洗過的電極，再插入 ph4.0 0（或 ph9.18）的標(biāo)準(zhǔn)溶液中，調(diào)

38、節(jié)斜率旋鈕使儀器顯示讀數(shù)與該緩沖溶液中當(dāng)時溫度下的 ph 值一致； i.重復(fù) f.h.直至不用再調(diào)節(jié)定位或斜率兩調(diào)節(jié)旋鈕為止。 j.儀器完成標(biāo)定。 d.測量 ph 值 經(jīng)標(biāo)定過的儀器，即可用來測定被測溶液，被測溶液與標(biāo)定溶液溫度相同與否，測量步驟也有所不同：a.被測溶液與定位溶液溫度相同時，測量步驟如下： 用餾水洗電極頭部，用被測溶液清洗一次； 把電極浸入被測溶液中，用玻璃棒攪拌溶液，使溶液均勻，在顯示屏上讀出溶液的 ph 值。 b.被測溶液和定位溶液溫度不相同時，測量步驟如下： 電極頭部，用被測溶液清洗一次； 用溫度計測出被測溶液的溫度值 共 45 頁 第 15 頁裝訂線調(diào)節(jié)“溫度”調(diào)節(jié)旋鈕

39、,使白線對準(zhǔn)補測溶液的溫度值。 把電極插入被測溶液內(nèi)，用玻璃棒攪溶液，使溶液均勻后讀出該溶液的 ph 值。3.9 氟離子選擇電極法3.9.1 簡介2006 年新頒發(fā)的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)制訂飲用水中氟含量不得超過 1mgl-1，水中痕量氟的測定可采用氟離子選擇電極法。它簡便、快速且氟離子選擇電極是目前最成熟的一種離子選擇電極。用氟離子選擇電極測定水樣時，以氟離子選擇電極作為指示電極，飽和甘汞電極作參比電極組成下列電池：氟電極fkcl(飽和) hg2cl2hg 該電池電動勢可表示為： -。在 25條件下： 式中 0.059 為 25時電極的理論響應(yīng)斜fakelg059. 0率。用離子選擇電極法測定

40、的是溶液的離子活度而不是濃度，我們所需要的則是離子的濃度而不是活度，所以必須控制溶液中的離子強度。如果溶液中的離子強度維持一定的話：。以為橫坐標(biāo) e 為縱坐標(biāo)作圖得一直線。我fckelg059. 0fclg們可以配制一系列已知濃度的溶液，分別測量其電池的電位值便可得到一條電位 e隨濃度 c 變化的工作曲線，反過來只要知道了電位 e 便可通過該工作曲線求得溶液的濃度 c。用氟離子選擇電極法測量 f時最適宜的 ph 范圍為 5.56.5。ph 值過低則易形成 hf2影響 f的活度，ph 值過高則易引起電極單晶膜中 la3的水解形成la(oh)3影響電極的響應(yīng)。故通常用 ph=6 的檸檬酸鈉緩沖溶液

41、來控制溶液的 ph 值。且還可以消除 al3、fe3的干擾。3.9.2 儀器與藥品phsj-4a 型實驗室 ph 計 1 臺、78-1 磁力加熱攪拌器 1 臺、pf-1 氟離子選擇電極 1 個、飽和甘汞電極 1 個、100ml 容量瓶 5 個、100ml 塑料燒杯 6 個、5.00ml 移液管 4 支、5.00ml 移液管（公用）1 支、25ml 移液管 1 支、攪拌子 1 個、洗耳球 1 個、0.100moll-1氟離子標(biāo)準(zhǔn)溶液、0.5moll-1檸檬酸鈉緩沖溶液。3.9.3 實驗步驟1、實驗前的準(zhǔn)備（1）將氟電極、甘汞電極接入酸度計開機預(yù)熱幾分鐘。（2）清洗電極：100ml 的燒杯中加 5

42、060ml 去離子水放入攪拌子、氟電極、甘汞電極。開啟攪拌 23 分鐘后若讀數(shù)小于 270mv 則更換去離子水，繼續(xù)清洗，直到讀數(shù)大于 270mv。 2、工作曲線的繪制（1） 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：分別準(zhǔn)確移取 1.00ml，2.00ml，5.00ml 0.100mgl-1的氟離子標(biāo)準(zhǔn)溶液于 3共 45 頁 第 16 頁裝訂線個 100ml 容量瓶中，分別加入 0.5moll-1的檸檬酸鈉緩沖溶液 5ml，用去離子水稀釋到刻度,搖均勻。這樣就配成了 0.001 mgl-1，0.002 mgl-1，0.005 mgl-1的一組標(biāo)準(zhǔn)溶液。（2）電位的測定將標(biāo)準(zhǔn)溶液分別倒入指定的塑料燒杯中，放入攪拌子、氟

43、電極、甘汞電極，攪拌 1min，停止攪拌后，讀取穩(wěn)定的電位值。 （氟電極在測定試樣與標(biāo)準(zhǔn)溶液時，要用磁力攪拌器攪拌，并要保持相同的攪拌速度。按濃度從低到高順序依次測量，每測量 1 份溶液無需清洗電極，只需用濾紙沾去電極上的水珠。 ）（3）水樣的測定取水樣于 100.0ml 容量瓶至刻度處，加 0.5moll-1檸檬酸鈉緩沖溶液 5.0ml，搖勻。并測量其電位值，方法同（2）電位的測定） 。共 45 頁 第 17 頁裝訂線第四章 尾渣淋溶結(jié)果及機理分析4.1 尾渣淋溶4.1.1 不同淋溶時間重金屬的變化規(guī)律表 4-1 各種重金屬在不同情況下的濃度表濃度（mg/l）編號hgcuzncdpb1 (5

44、 天）0.0028143.1744.011.542.5332（8 天）0.0042150.0798.212.322.4343（10 天）0.0027157.1772.711.972.6704（12 天）0.0070157.9899.314.142.2945 (14 天)0.0070141.7796.012.572.1306（污灌水）0.0021113.2558.22.391.1457（入滲后）0.00060.24361.0270.00290.0888將上述的將上述前 5 號樣品的重金屬變化規(guī)律用坐標(biāo)圖表示出來如下：圖 4-1 淋溶實驗各種重金屬在不同情況下的濃度坐標(biāo)圖結(jié)果分析：從以上坐標(biāo)圖可以

45、看出：a在前 5 個樣品中。鋅的濃度在這幾種重金屬中含量最大，平均含量達(dá)到了802.04mg/l。銅的濃度在這幾種金屬中排第二，平均含量達(dá)到了 149.96mg/l。汞、鎘、鉛的濃度相對較小，平均分別達(dá)到了 0.0042 mg/l,12.5080mg/l,2.4122mg/l。.b. 前 5 個樣品中，鋅和銅的變化趨勢分析：鋅和銅的濃度總體上都是先小幅上升后再下降，這說明剛開始時隨著浸泡時間的加長，向水中釋放的鋅和銅元素量也越多。但到第 14 天那個樣品時又有了下降，說明此時蒸餾水在柱子里流的過慢，從共 45 頁 第 18 頁裝訂線尾礦渣中釋放到水中的鋅和銅又被尾礦渣給吸附了。前幾個樣品尾礦渣

46、也有吸附水中的重金屬，不過量比較少，沒有第 14 天這個樣品這么顯著。c.汞，鎘和鉛在上述坐標(biāo)圖中由于濃度相對較小以至于看不清其變化趨勢，但從表格中的數(shù)據(jù)可以大體看出趨勢依然是先小幅上升到第五個樣品時再下降。下面以 hg 為代表，詳細(xì)分析汞的變化趨勢，如下：圖 4-2 淋溶實驗汞的濃度趨勢變化坐標(biāo)圖礦物對重金屬離子的吸附解析的機理分析：從以上坐標(biāo)圖的走向，可以看出：i從 15 號樣品可看出，隨著淋溶天數(shù)的增多，汞的濃度總體上呈上升趨勢，這說明水在含有汞的礦渣中呆的越久，礦渣中向水中釋放的汞也就越多，但到最后趨于穩(wěn)定。ii. 從 67 號樣品可看出，這兩號樣品都比前 5 號的都要小，這是因為蒸餾

47、水流經(jīng)比較松散的 7kg 的土柱速度快，所帶走的 hg 的量也就少。第 7 號樣品之所以濃度這么低說明了淋溶液經(jīng)過正常土壤時，能強烈地吸收淋溶液中的汞，這就說明了尾礦渣淋溶液能污染它所流經(jīng)的土壤的機理。d對第 6 號樣品進行趨勢分析：重金屬的濃度都比 15 號樣品小很多。這是因為：第 6 號樣品是蒸餾水過 7kg 尾礦渣后的淋溶液，而第 6 號柱子里面裝的尾礦渣沒有經(jīng)過壓實比較松，所以蒸餾水流經(jīng)尾礦渣的速度比較快，導(dǎo)致了蒸餾水跟尾礦渣接觸時間比較短，釋放到蒸餾水中重金屬就比較少了。e. 對第 7 號樣品進行趨勢分析：很明顯地，無論從表或圖都可以看出第 7 號樣品的濃度已大大降低，都快趨于 0。

48、這說明了尾礦渣的淋溶液在經(jīng)過了正常土壤后，重金屬元素大部分都轉(zhuǎn)移到正常土壤中了，這也說明了尾礦渣對土壤環(huán)境的污染。4.1.2 淋溶率的計算此處的淋溶率即單位質(zhì)量的尾礦渣樣品能夠淋溶出多少質(zhì)量的某重金屬的質(zhì)量，單位為 mg/kg。用公式表示為某重金屬的淋溶率=（淋溶液體積淋溶液中重金屬濃度）尾礦渣質(zhì)量計算淋溶率是為了直觀看出一座礦山或一堆礦渣等能淋溶出多少的重金屬，以共 45 頁 第 19 頁裝訂線此來判斷其對環(huán)境危害的大小。在本實驗中前 5 號柱子的淋溶液體積為 2.5l，尾礦渣質(zhì)量為 6.5kg。第 6 號柱子的淋溶液體積為 3.0l，尾礦渣質(zhì)量為 7.0kg。前 5 號柱子裝的尾礦渣是經(jīng)過

49、緊密壓實的，它代表的是呈現(xiàn)壓實狀態(tài)的礦山或尾礦庫。而第6 號柱子裝的 7kg 尾礦渣是蓬松未壓實的，它代表的是剛產(chǎn)生的，呈未壓實狀態(tài)的尾礦堆。將計算結(jié)果列成表 4-2 所示。表 4-2 重金屬的淋溶率表淋溶率（mg/kg）編號hgcuzncdpb1 (5 天）0.001155.0385286.15384.43850.97422（8 天）0.001657.6923307.00004.73850.93623（10 天）0.001060.4231297.19234.60381.02694（12 天）0.002760.7308345.88465.43850.88235 (14 天)0.002754.5

50、000306.15384.83460.8192前 5 號樣品平均值（緊密壓實狀態(tài)）0.001857.6769308.47694.81080.92786（污灌水） （蓬松狀態(tài)）0.000948.5143239.22861.02430.4907由上表可看出，尾礦渣中各重金屬的淋溶率由大到小依次為zn，cu，cd，pb，hg。尾礦渣呈緊密壓實狀態(tài)時，zn，cu，cd，pb，hg 的淋溶率依次為308.4769mg/kg，57.6769mg/kg，4.8108mg/kg，0.9278mg/kg，0.0016mg/kg。尾礦渣呈蓬松狀態(tài)時，zn，cu，cd，pb，hg 的淋溶率依次為239.2286mg

51、/kg，48.5143mg/kg ,1.0243mg/kg，0.4907mg/kg，0.0009mg/kg?？梢钥闯鲈诰o密壓實狀態(tài)下的重金屬淋溶率比蓬松狀態(tài)下要大，即在緊密壓實狀態(tài)下能淋溶出更多的重金屬。4.1.2 淋溶液 ph 變化規(guī)律對淋溶液測定其 ph，結(jié)果如圖 4-3：共 45 頁 第 20 頁裝訂線圖 4-3 淋溶液的 ph 變化柱形圖淋溶 ph 變化規(guī)律分析：從 ph 的柱形圖中可以看出，5 份淋溶液都呈較大的酸性且 ph 大小都差不多，這是因為含硫尾礦在氧氣、水份的作用下, 經(jīng)細(xì)菌催化而發(fā)生酸化。其機理一般是硫化礦物(最常見的是硫化鐵) 遇氧和水氧化, 從而形成可溶的水合硫酸鐵。

52、這類硫酸鹽經(jīng)水解, 產(chǎn)生強酸性、富含鐵和硫酸鹽的排水, ph 值通常低于 2. 3。淋溶 5 天的那個柱子經(jīng)過第二次的淋濾，得到的淋溶液的 ph 值比前面 5 個明顯增大了，這說明淋濾的蒸餾水量越多，最后蒸餾水所受到的污染越少。4.2 靜態(tài)浸出實驗研究尾礦渣在浸泡過程中尾礦渣中各成分浸出到水的量隨時間的變化規(guī)律，以便在實際中可以通過調(diào)節(jié)尾礦渣在水中的浸泡時間來減少對環(huán)境的污染程度。以及對浸出液成分的分析來進一步了解尾礦渣的成分及危害。4.2.1 靜態(tài)浸出重金屬變化規(guī)律表 4-3 靜態(tài)浸出重金屬變化規(guī)律表測靜態(tài)浸出液中的各種重金屬，得出的結(jié)果見表 4-3。將上述的重金屬變化規(guī)律用坐標(biāo)圖表示出來如

53、下：濃度（mg/l）編號hgcuzncdpb1 (1 天）0.00088.27647.1200.67842.3022（2 天）0.000810.04058.6500.85652.1973（3 天）0.000312.46075.4401.11702.0944（4 天）0.000310.52064.3900.93892.1985（5 天）0.000410.53066.2700.96882.093共 45 頁 第 21 頁裝訂線圖 4-4 靜態(tài)浸出實驗機理分析：從以上坐標(biāo)圖可以看出：a. 在這 5 個樣品中，鋅的濃度在這幾種重金屬中含量最大，平均濃度達(dá)到了62.374mg/l。銅的濃度在在這幾種金屬

54、中排第二，平均濃度達(dá)到了 10.3652mg/l。汞、鎘、鉛的濃度相對較小，平均分別達(dá)到了 0.0005 mg/l,0.9119 mg/l,2.1768 mg/l。.b. 鋅和銅的變化趨勢分析：銅和鋅元素的濃度變化趨勢都是先上升后小幅下降，在第 3 個樣品處達(dá)到最高點。從 1 到 3 號樣品這兩種元素濃度的持續(xù)上升說明在浸泡的起始階段隨著浸泡時間的增長，尾礦渣樣品中鋅和銅元素不斷地向水中釋放，而尾礦渣吸附水中這兩種元素的速率則要小得多。從 3 到 5 號樣品鋅和銅元素濃度的小幅下降，說明尾礦渣在水中的狀態(tài)已趨于穩(wěn)定狀態(tài)再加上此時水中這兩種元素的濃度比較大，尾礦渣吸附水中這兩種元素的速率已超過了

55、其向水中釋放這兩種元素的速率。從 4,5 號樣品的比較中可以發(fā)現(xiàn)，此時水中這兩種元素的濃度已基本達(dá)到了穩(wěn)定。c. 汞、鎘和鉛在上述坐標(biāo)圖中由于濃度相對較小以至于看不清其變化趨勢，下面以 hg 為例，詳細(xì)分析汞的變化趨勢，見圖 4-5：hg 的變化趨勢規(guī)律分析：在此浸出實驗中，溶液中汞存在兩個過程，即汞從尾礦渣中浸出到溶液中和汞從溶液中被尾礦渣吸附到其表面，而這兩個過程時時都在發(fā)生著，不一樣的是兩者速率的不同。從以上坐標(biāo)圖的走向，可以看出：i由于在剛開始時，蒸餾水加入到尾礦渣中時，蒸餾水對尾礦渣有一個沖擊作共 45 頁 第 22 頁裝訂線圖 4-5 浸出液重金屬 hg 變化坐標(biāo)圖用，土壤中的汞很

56、多都被沖擊到水中，所以濃度偏高。ii從第 1 天到第 2 天，浸出液中的汞濃度幾乎不變，這說明，在這期間汞的浸出速率與土壤對汞的吸附速率差不多。iii從第 2 天到第 3 天，浸出液中汞的濃度大幅下降，說明這期間尾礦渣吸附汞的速率比土壤向水中釋放汞的速率大的多，原因是在這期間浸泡在水中的尾礦渣漸趨穩(wěn)定，慢慢地都沉積在水底，而在此過程中水中的汞也隨著沉積在水底。iv第三，四天結(jié)果差不多，而第五天又有所升高，這說明沉積在水中在此過程慢慢地向水中釋放汞。d.鎘和鉛的變化趨勢分析：從表格中可以看出鎘元素濃度先上升后小幅下降最后達(dá)到穩(wěn)定，而鉛則是基本不變。4.2.2 靜態(tài)浸出 ph 變化規(guī)律圖 4-6

57、靜態(tài)浸出實驗 ph 變化柱形圖浸出液 ph 值的變化規(guī)律分析：五個樣品的 ph 值總體上呈先下降（前三天）后上升（后三天）的趨勢，但變共 45 頁 第 23 頁裝訂線化不大，總體都在 2.56 左右波動，前三天 ph 值在下降說明在這三天里尾礦渣不斷地往水中釋放含酸污染物，而后兩天尾礦渣已沉積在燒杯底部較穩(wěn)定，此時尾礦渣顆粒向水中吸附含酸污染物的趨勢大些。4.3 解析實驗解析實驗是通過震蕩來使尾礦渣中的各成分快速進入水體中的實驗，研究在不同的震蕩時間下尾礦渣解析液中重金屬含量的變化規(guī)律，以及進一步了解尾礦渣中各成分的含量。4.3.1 解析液重金屬變化規(guī)律分析表 4-4 解析液重金屬濃度變化表重

58、金屬濃度（mg/l）編號hgcuzncdpb1（0.5h)0.002160.24293.04.4802.4772 (1h)0.000658.11281.74.3442.4813 (1.5h)0.000945.60219.93.4132.3714 (2h)0.001264.39304.24.7622.0535 (4h)0.002552.71257.04.0051.8556 (10h)0.001346.44233.73.6512.388 為了更直觀地看出上述樣品中汞的濃度隨編號（或時間）的變化規(guī)律，以各重金屬的濃度（mg/l）為縱坐標(biāo)，編號為橫坐標(biāo)，做下列坐標(biāo)圖：圖 4-7 解析液重金屬濃度變化趨

59、勢坐標(biāo)圖實驗結(jié)果分析：從以上的重金屬濃度變化趨勢圖中可以看出：a. 在這 6 個樣品中，鋅的濃度在這幾種重金屬最大，平均濃度達(dá)到了264.9167mg/l。銅的濃度在在這幾種金屬中依然排第二，平均含量達(dá)到了54.5817mg/l。汞，鎘，鉛的濃度相對較小，平均分別達(dá)到了 0.0014 mg/l,4.1092 共 45 頁 第 24 頁裝訂線mg/l,2.2708 mg/l。b. 鋅和銅的變化趨勢分析：銅和鋅元素的濃度變化趨勢都是先下降（13 號樣品）再上升（3，4 號樣品）最后又開始下降（46 號樣品） 。13 號樣品銅和鋅濃度下降說明在浸泡初期離子溶出的濃度出現(xiàn)了一個峰值，因為蒸餾水加入到尾

60、礦渣中時對尾礦渣有一個沖擊，離子大量進入溶液中，還有此時尾礦渣表面呈還原態(tài)易發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)，而此過程的反應(yīng)隨著時間的增長將減弱所以導(dǎo)致 13 號樣品濃度一直減小。3,4 號樣品的鋅和銅濃度的上升說明浸泡時間從 1.5h 到 2h 鋅和銅離子從尾礦渣釋放到溶液中的速率大于尾礦渣吸附溶液中鋅和銅的速率，這是由于震蕩的作用，尾礦渣與溶液不斷摩擦、沖撞，離子向水中釋放的趨勢大。46 號樣品中鋅和銅濃度不斷下降，這是由于震蕩器的震蕩力度和方向是固定的，隨著震蕩時間增加到足夠長，三角瓶中的尾礦渣早已穩(wěn)定了，穩(wěn)定時三角瓶中的物質(zhì)傾向于溶液中的汞向尾礦渣轉(zhuǎn)移，即汞從尾礦渣中浸出到溶液c. 汞，鎘和鉛在上述坐