煤矸石山酸性矿山废水的控制研究综述

综述煤矸石山酸性矿山废水的控制研究结果.传统的酸性矿山废水治理如碱性物质中和法、湿地处理法等为末端治理,而新的有效方法如杀菌剂法、表面钝化处理法、有机物质覆盖法等则从根本上控制煤矸石山酸性矿山废水的产生.     

黄铁矿表面氧化机理及动力学影响因素研究进展

黄铁矿作为矿区环境中最为常见的金属硫化物尾矿,在表生环境下易被氧化形成酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD),进而产生一系列环境污染问题.因此,黄铁矿表面氧化机理及其动力学影响因素研究一直是矿区污染环境治理领域的研究热点.首先概述了黄铁矿基本结构和物理化学性质,指出黄铁矿表面氧化机理及其规律研究对...     

矿山酸性废水抑酸技术研究现状与展望

矿山开采及闭矿产生的酸性矿井水、固废堆场产生的酸性淋滤液对矿山生态环境造成了严重的影响，系统梳理与总结相关研究成果对进一步推动酸性矿山废水的治理具有重要意义。本文综述了阻氧覆盖、表面钝化、杀菌处理和微生物抑酸技术的方法原理与应用，分析了不同方法的优缺点和适应性。分析结果表明，抑制矿山废水酸化的方法主要包括物理化学法和微生物法；物理化学抑酸技术能够一定程度上从源头抑制AMD的产生，但存在适用条件限制、二次污染风险、材料易失效等缺点；目前微生物抑酸主要是通过铁还原菌、硫酸盐还原菌、复合型厌氧生物膜等抑酸微生物抑制AMD的产生，但大多处于研发和试验阶段。本研究基于金属硫化矿物微生物催化氧化产酸机理，提出利用“微生物间拮抗与竞争作用”筛选高效抑酸微生物，探索矿山酸性废水抑酸处理新方法。     

关闭煤矿矿井水中“双源”铁污染的电化学机理实验模拟

关闭煤矿矿井水多呈现高铁特征,闭坑淹井后残留铁质器件易锈蚀,与含铁矿物形成矿井水“双源”铁污染体系,在闭坑后不同时期贡献铁的释放,形成地下水环境风险。为明确关闭煤矿矿井水中双源铁释放过程与反应机理,刻画铁污染双源释放方式,量化释放速率比,基于电化学模拟原理,以黄铁矿和矿用锚杆为模拟“双源”,制备成工作电极,利用循环伏安法和极化法等电化学方法以及X射线光电子能谱材料表面表征技术,对煤矿关闭初期双源共存下在酸性矿井水环境中氧化还原反应过程与铁释放机制进行了模拟研究。结果表明,溶解氧含量是影响黄铁矿和锚杆在酸性矿井水中发生氧化还原反应的重要抑制因素。黄铁矿与锚杆的氧化机制不同,黄铁矿在氧化过程中表面出现钝化效应,2种材料的最终氧化产物均为Fe³⁺和SO₄^2-。黄铁矿主要通过矿物表面的Fe²⁺发生氧化反应释铁,锚杆主要通过材料表面铁及其氧化产物与溶液中酸性物质的反应释铁,且铁氧化物较单质铁优先反应。在模拟富氧(DO=7.0 mg/L)酸性矿井水中,黄铁矿和锚杆的年腐蚀速率分别达到8.363 6 mm/a和7...     

黄铁矿在酸性体系下的电化学研究

在酸性体系下运用循环伏安、稳态极化扫描、Tafel曲线和交流阻抗等多种电化学方法对黄铁矿电极的电化学氧化机理及电化学腐蚀动力学进行了研究。结果表明：黄铁矿在氧化电位较低时首先被氧化成FeS,覆盖于电极表面,使电极表面发生钝化,随着电位的继续升高,黄铁矿氧化形成Fe²⁺;不同pH、不同温度下的Tafel曲线研究表明,降低体系的pH值和升高体系温度均有利于提高腐蚀电流密度,即有利于黄铁矿的氧化;不同电位下电极表面所处的控制过程也不相同,测定结果与循环伏安曲线的研究结果相吻合。     

黄铜矿生物浸出过程中的钝化作用研究进展

要实现黄铜矿的高效浸出,在湿法冶金效率低、且存在环境污染问题的背景下就必须大力发展工艺简单、节能且绿色环保的生物浸出技术,而生物浸出过程中的钝化作用严重影响黄铜矿的浸出。为了控制和消除钝化膜对黄铜矿浸出的影响,在介绍了硫层、多硫化物层、黄钾铁矾层等钝化膜及影响其产生的p H值、铁离子浓度、铜矿物的晶体结构、温度、氧化还原电位等因素的基础上,有针对性地介绍了控制和消除钝化膜形成的手段,包括添加催化剂、表面活性剂、黄铁矿、不同菌种或是超声波等方法,并指出在保证细菌能够正常氧化浸出的前提下,可通过合理配置铁浓度和p H值、温度等外因来减小钝化膜的生成量,从而提高铜的浸出率,其中浸矿条件的调控和合适菌种的使用是解决黄铜矿钝化的有效方法。     

硫化矿尾矿的综合利用及污染治理研究进展

硫化矿尾矿的大量堆积，造成了环境的污染和资源的浪费，也对尾矿库周边的居民生命和财产安全 造成威胁。概述了硫化矿尾矿有价组分的回收利用技术现状，介绍了硫化矿尾矿用作肥料生产原料、井下充填材 料，以及水泥、砖、微晶玻璃、陶瓷等建筑材料的综合利用方法和途径；从硫化矿尾矿中重金属离子释放机理出发， 介绍了中和法、杀菌剂法、隔离法和钝化包膜法等几种硫化矿尾矿库内源头控制方法及研究现状；概述了尾矿库复 垦技术现状，以及硫化物沉淀法、湿地处理法、材料吸附法等几种矿山废水治理方法及其研究现状。同时针对硫化 矿尾矿的综合利用和污染治理现状，分析了硫化矿尾矿存在综合利用率较低和高附加值产品少等问题，并从尾矿 在制备高附加值和多功能材料、建设少尾矿甚至无尾矿矿山、实现资源和环境协同发展等方面进行了展望。     

酸性煤矸石山中氧化亚铁硫杆菌的杀菌剂研究现状

氧化亚铁硫杆菌的生物催化加速了煤矸石山的酸化氧化,抑制生物氧化的综合源头污染控制具有重要意义。对目前国内外氧化亚铁硫杆菌的杀菌剂研究现状进行了综述,在氧化亚铁硫杆菌的特征和催化作用的基础上归纳了考察杀菌剂抑菌效果的重要指标,鉴于在源头控制污染方法中遇到成本高、效率低等问题,提出新型复合杀菌与缓释包膜联合技术在矿山治理中的应用前景,为酸性煤矸石山原位控制应用提供参考。     

酸性矿山废水（AMD）地球化学工程防治技术

酸性矿山废水（AMD）的地球化学工程防治技术,意指根据AMD的生成机理,采用地球化学方法（包括AMD预测评价、覆盖和渗透反应栅等技术）对AMD（及重金属）污染进行预防控制和治理的集成技术。该项技术具有长效、低成本、易施工,以及原位治理等特点,适用于处理排放持续时间长、富含毒性重金属的酸性污水,值得在我国的金属硫化物矿山开发应用。     

应用含硅的苯邻二酚络合物载体的微包覆法降低黄铁矿的可浮性

黄铁矿是与有用金属矿物和煤伴生的常见硫化矿物.在浮选等物理分选过程中它一般作为脉石矿物被丢弃,并堆存到尾矿库中.由于黄铁矿具有天然疏水性,在浮选过程中经常被捕俘到泡沫产品中.在尾矿库中黄铁矿被空气所氧化,产生酸性矿山排水,这是一个严重的环境问题.作者提出了一个能降低黄铁矿被捕俘到泡沫层中和降低黄铁矿氧化速度的新方法--载体微包覆法(简称为CME法).在该法中联合应用苯邻二酚和金属离子溶液作为载体在黄铁矿表面上形成金属氧化物或氢氧化物薄膜层.这个薄膜层可使黄铁矿表面由疏水变为亲水,防止黄铁矿表面氧化.本试验结果证实了应用苯邻二酚络合物的CME处理法在降低黄铁矿可浮性方面的效果.在气泡附着试验中,在pH 4～10,用浓度为0.5mol/m3的含硅的苯邻二酚络合物处理黄铁矿2min后.黄铁矿颗粒向气泡附着的几率大幅度降低.哈里蒙德浮选管试验结果表明.甚至在有典型的浮选捕收剂(如煤油和黄药)存在时.经CME处理后的黄铁矿的可浮性大大降低.SEM-EDS分析结果表明,在经含硅的苯邻二酚络合物处理后的黄铁矿表面上有硅的存在,经CME处理后的黄铁矿表面上形成的SiO2或Si(OH)4薄膜层使黄铁矿表面由疏水性的转变为亲水性的.     

细菌在矿山酸性水形成和治理中的作用

矿山酸性废水是由于硫化矿物氧化而引起的污染问题,细菌加快了氧化反应的速度,在酸性水形成中起主要作用。由于氧化铁硫杆菌在Ｆｅ￣（２＋）氧化成Ｆｅ￣（３＋）时起催化作用,所以在酸性水处理中可利用细菌氧化代替空气氧化,再用ＣａＣＯ＿３使金属离子沉淀,从而降低了废水处理成本。     

Phosphate coating on pyrite to prevent acid mine drainage

Abstract

Acid mine drainage (AMD) is a serious environmental problem that preoccupies the Canadian Mineral Industry. Considerable amounts of money are spent every year in an effort to prevent or reduce the acid mine drainage phenomenon. AMD occurs when sulfide minerals (ex. pyrite) contained in rock are exposed to air and water and subsequently oxidize to produce low pH water. This acid effluent has the potential to mobilize any heavy metals contained in the rock. Coating the sulfide minerals with iron phosphate is a new promising technology to reduce AMD.Pyrite is treated with a solution containing H₂O₂, KH₂PO₄ and sodium acetate (NaAc). H₂O₂ oxidizes a small part of pyrite producing ferric iron (Fe³⁺) anions. These cations subsequently react with the PO₄ ^3? anions to produce FePO₄ that precipitates on the pyrite surface producing a passive coating. This iron phosphate coating can protect the grains of pyrite from oxidation. This paper presents a series of experiments that confirm that iron phosphate coating can considerably reduce AMD.     

Complexing collecting agent for selective flotation of chalcopyrite

Under analysis is interaction between 1-phenyl-2,3-dimethylaminopyrazolone-5 (AMD) and copper in solution and on the surface of chalcopyrite. It is found that AMD experiences chemical adsorption on the surface of chalcopyrite as a compound with copper. Effect exerted on adsorption of AMD agent on copper sulfide by ammonium rhodanate (NH₄CNS), introduced as an additional ligand, or its mixture with acetic acid is defined. Based on the analytical research and the analytical chemistry data, the type of adsorption on the surface of chalcopyrite is determined. The flotation tests on monomineral fraction of chalcopyrite and pyrite, and copper sulfide ore prove selectivity of AMD in separation of chalcopyrite and pyrite.     

新型硫脲类捕收剂CPTU对黄铜矿及黄铁矿浮选的电化学机理研究

采用循环伏安、Tafel法及红外光谱分析研究了新型硫脲类捕收剂CPTU在黄铜矿及黄铁矿表面吸附的电化学行为及机理。试验结果表明, 当pH值低于9.18时, 黄铜矿电极从0 V左右开始氧化, 出现了一个新的氧化峰, CPTU在黄铜矿表面电化学吸附形成疏水性产物Cu(CPTU)和单质S; 随着pH值增大, 氧化峰电流减小, 疏水性增强并产生钝化; 当pH值高于11.0时, 黄铜矿自身的氧化占据了主导地位。对于黄铁矿而言, 在整个pH范围内, 捕收剂CPTU的加入并未改变循环伏安曲线的形状。并且, 碱性条件下黄铁矿腐蚀反应产物更容易在矿物表面形成氢氧化物沉淀, 阻碍了CPTU在其表面电化学反应的进行, 证明CPTU对黄铜矿和黄铁矿的捕收有选择性。红外光谱分析表明, CPTU在黄铜矿表面的吸附属于化学吸附, 而在黄铁矿表面的吸附属于物理吸附。     

Fe3+作用下煤矸石中黄铁矿的氧化速率和化学计量学特征

硫铁矿含量较高的煤矸石在水、氧存在的条件下会发生氧化反应产生酸性矿山废水（AMD）,而Fe3+是该氧化反应过程中的强氧化剂。为了研究Fe3+作用下各类型煤矸石的氧化特征,设置不同初始Fe3+浓 度的酸性条件,对来源于3种煤系、不同硫含量的煤矸石样品KL、DZ、SX及黄铁矿样品进行氧化产酸模拟试验,并通过产酸模拟试验中的［SO42?］/［Fe2+］化学计量比来验证试验体系遵循的化学反应。结果表明,在 酸性条件下,各试样的氧化速率随液相中初始Fe3+浓度的增加而增加,第1~7 d为煤矸石及黄铁矿的快速氧化反应期,氧化产酸反应主要受化学反应的控制,试验条件下该阶段黄铁矿的氧化速率可达5.23×10-5 mol/ （L·h）,而KL、DZ、SX的最大氧化速率分别为1.91×10-5 mol/（L·h）、1.1×10-7 mol/（L·h）和1.5×10-6 mol/（L·h）。煤矸石试样的氧化产酸过程与纯黄铁矿有显著区别：黄铁矿的氧化速率高于煤矸石, 但煤矸石的铁溶出率却高于黄铁矿。不同煤矸石的氧化特征有较大差异：净产酸潜力最低的煤矸石DZ（22.89 kg/t,以H2SO4计,后同）氧化速率低于其他矸石样品;净产酸潜力值相当的KL（92.21 kg/t）和SX （90.58 kg/t）在Fe3+的氧化反应过程中有较大差异,表现在［SO42?］/［Fe2+］化学计量比上。其中KL有着与黄铁矿相似的比值规律,遵循FeS2在对应条件下的氧化机理,但SX的［SO42?］/［Fe2+］化学计量比远 高于理论值,DZ的［SO42?］/［Fe2+］化学计量比总体最高,这可能由煤矸石的产碱矿物导致的。总体而言,煤矸石所含矿物情况和风化程度造成其产酸过程的差异,含硫量越高的煤矸石其产酸污染潜力随风化程度 而增加。     

锌精矿氧压浸出过程伴生硫铁矿的转化行为

以硫铁矿为研究对象,研究浸出过程初始硫酸浓度、温度、氧分压、矿物粒度、反应时间对硫铁矿氧压浸出行为的影响。结果表明：硫铁矿氧压浸出过程反应初期为耗酸反应,硫酸的消耗速率大于硫酸的生成速率,反应后期主要是元素硫氧化转化生成硫酸;反应初期浸出液中的铁主要为二价铁离子,反应后期发生铁离子的氧化,且在高温酸性溶液中,三价铁离子可水解沉淀为赤铁矿和铁钒;硫铁矿中的硫元素在氧压浸出过程大部分转化为硫酸并以硫酸根的形式存在溶液中,而少部分以单质硫形式存在于浸出渣中,附着于浸出渣表面,形成包裹层。     

Using permeable reactive barriers for the treatment of acid rock drainage

Acid mine drainage (AMD) is the most serious environmental problem facing the Canadian mineral industry today. It results from oxidation of sulphide minerals (e.g. pyrite or pyrrhotite) contained in mine waste or mine tailings and is characterized by acid effluents rich in heavy metals that are released into the environment. A new acid remediation technology is presented, by which metallurgical residues from the aluminium extraction industry are used to construct permeable reactive barriers (PRBs) to treat acid mine effluents. This technology is very promising for treating acid mine effluents in order to decrease their harmful environmental effects.     

The control of acid mine drainage with Wetlands

The recent increases in environmental legislation, especially in the USA have meant that there is a need on behalf of the mining companies for more judicious operational planning and more thorough restoration techniques in order to reduce costs and prevent violation of the strictly enforced regulations. Water pollution is probably the greatest problem and many less enlightened operators, especially for example, in surface coal milling in Pennsylvania, have been forced into liquidation after having been unable to meet the severe restrictions on Acid Mine Drainage (AMD). The problems of AMD are also inherent in most forms of metalliferous and coal mining and also in some types of aggregate quarrying. As excavations go deeper in search of ever diminishing reserves then they are more likely to encounter groundwater which can become polluted if insufficient care is not taken. It is to be expected that the laws will also become more severe than they are at present in Europe and methods of treatment of AMD will need to be developed that are more efficient than the costly chemical methods currently used. Research by the author and others into the source of AMD pollution and its treatment with engineered wetlands and other operational methods are discussed in the paper. The methods have- the distinct benefit that they are cheap to install, are cost effective over a long period with the minimum of supervision and are environmentally acceptable to the planning and regulatory authorities.