承德某钼尾矿重金属淋溶释放规律及影响因素

为掌握承德地区钼尾矿中重金属的潜在环境风险，以某尾矿为研究对象进行了重金属淋溶释放规律研究，考察了淋溶液pH值、固液比、温度等因素对重金属元素释放的影响。结果表明：Mo、Mn、Cu和Zn为钼尾矿淋溶释放的主要重金属；当淋溶液呈弱酸性或中性时，淋出液pH值均逐渐上升，并稳定在7.2～7.7之间，钼尾矿具有一定酸性缓冲能力；固液比越大、环境温度越高，尾矿中的重金属越容易释放；Mo、Mn和Cu动态淋溶释放动力学过程可用双常数速率方程描述，抛物线方程更适合描述Zn淋溶释放动力学过程。     

膨润土对煤矸石溶出重金属Zn2+的吸附研究

采用淋溶吸附试验,考察煤矸石淋溶液pH值、膨润土用量、吸附时间、重金属浓度4个指标,研究膨润土对煤矸石淋溶液中重金属Zn²⁺的吸附效果。结果表明,吸附过程在96 h后达到平衡状态;最佳膨润土掺量为30%,该掺量下吸附达到平衡时Zn²⁺吸附率均大于72%;吸附平衡状态下,膨润土对煤矸石淋溶液中Zn²⁺吸附量随pH值增加而减小;吸附过程符合双常数模型。     

不同液固比条件下尾矿中重金属浸出的规律研究

尾矿渗滤液中的重金属是尾矿库环境污染的重要来源,而降雨量及尾矿在雨水中浸泡的时间是影响重金属浸出的关键因素。基于此,本文探讨了不同液固比条件下尾矿中重金属的浸出规律,采用静态淋溶和动态淋溶两种试验方式对不同粒度尾矿进行重金属浸出模拟试验,分析尾矿样品中重金属（Cu、Mn、Zn）浸出浓度变化情况。结果表明：pH为5.4的模拟条件下,静态淋溶下重金属浸出浓度均随液固比的增加而减小,且不同粒度尾矿中重金属浸出规律为：细粒度优于中粒度,粗粒度浸出程度最小;不同重金属浸出浓度受液固比影响程度为：锰>铜>锌;动态淋溶下重金属浸出浓度随淋溶量的增加呈明显下降趋势,存在快速下降和缓慢下降两个阶段。重金属释放数学模型的拟合发现,重金属的释放是一个复杂的过程,Cu和Zn的释放动力学特征与双常数速率方程拟合程度较高;锰的释放过程由修正Elovich方程描述效果更优。     

纳滤膜分离铀矿离子交换酸性尾水中Cl-和SO42-

针对离子交换酸性尾水中的Cl-和SO₄^2-,采用DL2540纳滤膜进行了分离试验研究,主要考察了操作压力对膜性能的影响,操作压力与Cl-、SO₄^2-截留率的关系,pH值对Cl-、SO₄^2-截留率的影响,膜通量与透过液回收率的关系,进水流量与Cl-、SO₄^2-截留率的关系,不同Cl-、SO₄^2-量对膜通量的影响和不同Cl-、SO₄^2-量对截留率的影响。试验结果表明：总体上Cl-截留率不大于14%,SO₄^2-截留率几乎为100%,分离效果良好,可以满足工业回用淋洗用NaCl和尾水返回浸出的要求。     

粉煤灰防治煤矸石酸性与重金属复合污染

采用柱状淋溶模拟试验,分析添加粉煤灰防治煤矸石酸性和重金属污染的效果及机理.结果表明：煤矸石淋溶液具有典型的酸性矿山废水特征.在粉煤灰处理中,淋溶液的pH值呈中性或微碱性,重金属浓度显著下降.这主要是因为：① 粉煤灰促进了Fe等氢氧化物沉淀和多种重金属的共沉淀;② 生成的Fe沉淀具有包被作用,阻隔黄铁矿的氧化;③ 碱性环境抑制了氧化亚铁硫杆菌的生长和对黄铁矿的微生物催化氧化.研究表明,粉煤灰直接覆盖可以明显地抑制煤矸石中硫化物的氧化并提高煤矸石淋溶液的水质.     

温度对煤矸石动态淋溶特性的影响

煤矸石长期堆存将对周边环境造成酸性污染和重金属含量超标。为研究煤矸石山发生氧化自热对酸性污染物降雨淋溶释放特性的影响机理,以山西省阳煤集团煤矸石为研究对象,建立了自动温控喷淋系统,通过对不同温度煤矸石进行动态淋溶实验,研究了淋溶液中pH值、电导率(EC)值、氧化还原电位(ORP)和硫酸盐(SO_4~(2-))含量的淋溶规律,并对淋溶前后煤矸石矿物组成进行半定量分析。结果表明:风化煤矸石中含有大量硫酸盐等可溶性组分,且酸性组分含量大于碱性组分和黏土矿物组分中和量总和,初期润湿液SO_4~(2-)含量超过地下Ⅲ类水指标,可看作高度矿化水,呈弱酸性和氧化状态,但氧化性未超过一般界定氧化性土壤的值(400 mV);随着累计淋溶时间延长,淋溶液pH值先增大后减小并最终趋于稳定,在t=3 h达到最大值为7. 34～8. 03,SO_4~(2-)含量和EC值先急剧减小后趋于稳定,稳态值分别约为2 500 mg/L和2 mS/cm,ORP在325. 9～435. 2 mV波动;随着温度升高(50～200℃),淋溶液稳态pH值(pH_s)和煤矸石剩余黄铁矿含量先减小后增大,150～200的pH_s值小于5.79,SO_4~(2-)含量和石膏相对质量分数先增大后减小,ORP波动性增强,相对标准偏差RSD由9. 54%增大到10.06%,EC值受温度影响不显著;淋溶液各项指标均在150℃条件下取得极值,pH_(s,min)为4. 98,呈较强酸性;ORP_(max)为435. 2 mV,呈强氧化态。由此可得:煤矸石中产酸物质氧化作用可分为风化氧化和自热氧化,主要受环境温度、含水量和与空气接触程度的综合影响;煤矸石自热氧化造成的酸性污染演变过程是由碱性组分、含氮物质和氧化产生的酸性组分共同决定的,且3种组分淋溶释放速率经长期堆存后逐渐趋于稳定。本研究解释了煤矸石中黄铁矿氧化产酸受环境温度的影响机制,为自热煤矸石山降雨淋溶造成酸性污染动力学演变预测提供依据。     

煤矸石模拟浸泡和淋溶实验污染物释放特点的研究

通过浸泡实验和淋溶实验研究贵州百里杜鹃风景区煤矸石堆场的煤矸石溶解释放污染物的规律。结果表明,煤矸石模拟淋溶渗透水与煤矸石浸泡液中释放的主要污染物一致,主要污染物为硫酸盐(SO42-)、总铁(Fe)和锰(Mn)且pH值低。模拟淋溶实验的淋滤初期,淋滤液中主要污染组分浓度较高,以后随着降水量的增加,从煤矸石中溶出的有害污染物质的量减小,在淋溶初期污染物质溶出的浓度最高。煤矸石的浸泡实验中,浸泡液中主要污染组分浓度较高,随着时间的增加,煤矸石中的污染物不断地释放出来。     

煤矸石堆存对土壤盐分空间分布特征的影响及主要因子的研究

以潘一矿煤矸石山和周边复垦土壤为研究对象,重点研究煤矸石堆存过程中对周边土壤盐分空间分布特征的影响,并模拟雨水酸度进行煤矸石风化物静态浸泡实验,分析研究影响煤矸石风化物盐分溶解释放的主要因子。结果表明,复垦区土壤的盐分含量均值略高于土壤背景值,水平分布上在煤矸石山周边4 m范围内,土壤的盐分含量受煤矸石山淋溶运移等作用的影响较大,且距离煤矸石山脚处1和2 m处土壤盐分呈轻度盐渍化水平。土壤盐分含量垂直分布特征上,土壤盐分含量均值在垂直方向上呈V字型分布,不同深度土壤的盐分含量均值略高于土壤背景值。研究区土壤盐分组成中阳离子主要为K++Na+,阴离子主要为HCO-3,土壤盐分组成特征以NaHCO3为主,不同深度之间同一盐基离子含量显著性差异不大。煤矸石风化物静态浸泡实验表明,粒度越小,TDS的溶解释放速率越快,浸泡液中盐分含量值越大;不同固液比浸泡液中TDS值变化幅度比较大,呈现出TDS1∶5＞TDS1∶3＞TDS1∶15＞TDS1∶10的变化规律;在不同酸度浸泡下,煤矸石风化物呈现出TDS5.6＞TDS6.8＞TDS6.0＞TDS6.4的变化规律;随着浸泡液温度的逐渐升高,煤矸石风化物粒径越小受温度影响越大。最后,探讨了盐渍化土壤的植物修复技术和防控措施。     

煤矸石淋溶试验条件对测定结果的影响

基于煤矸石中有害元素的溶出量是环境评价的主要污染参数,针对煤矸石中微量元素的溶出量与淋滤溶液的试验条件的关系进行了分析试验.试验结果表明,影响煤矸石中微量元素溶出量的主要因素是淋溶液的温度、酸度、样品的粒度.当淋溶时间超过8h以后,其微量元素溶出量的变化不明显.     

人工合成水铁矿对钒(Ⅴ)的吸附特征

采用静态批处理吸附实验,研究了人工合成水铁矿对钒(Ⅴ)的吸附动力学特征,探讨了溶液pH值、反应温度、初始钒浓度及竞争阴离子(Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-和PO₄^3-)对水铁矿吸附钒的影响。结果表明,水铁矿对钒的吸附符合准一级和准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,吸附量随温度增加而增加,吸附过程为吸热自发过程,最大吸附量为23.09 mg/g。水铁矿对钒的吸附最佳pH值范围为4~8,共存阴离子SO₄^2-和PO₄^3-明显抑制其对钒的吸附。SEM-EDS和FTIR分析表明,水铁矿中Fe-O位点可能是钒的主要吸附位点。水铁矿对钒离子具有较好的吸附效果,在一定的工艺条件下,可作为水体钒污染的修复材料。     

硫化矿尾矿堆的温度变化和动态淋溶规律研究

为研究硫化矿尾矿对环境的潜在影响和危害,采用硫化矿尾矿直接浸润实验,研究了硫化矿尾矿堆放中内部温度的变化特性;利用动态柱式淋溶实验,研究了硫化矿尾矿在不同淋溶条件下的铅锌重金属离子溶出规律。结果表明,硫化矿尾矿堆的内部温度随堆放时间的延长而升高,到第25～30天时达到最高值;浸润液的pH值对尾矿堆内部温度存在显著影响,酸性越强,尾矿堆内部温度越高。在酸性、碱性动态淋溶条件下,铅、锌离子都有一定的溶出浓度,酸性越强,越有利于离子溶出,离子溶出浓度随淋溶时间延长而降低;与Pb^2 相比较,Zn^2 的溶出受淋溶液pH值及淋溶时间的影响更大,对强酸性淋溶很敏感。此外,尾矿对不同淋溶液的pH值有较强的缓冲能力,只有较强酸度和较长时间的淋溶时,这种缓冲能力可被削弱。     

模拟酸雨淋溶条件下锌冶炼挥发窑渣重金属释放特征

模拟pH值分别为4.0、5.6、7.0酸雨干湿交替淋溶(对应pH4.0、pH5.6、pH7.0处理组)和pH=4.0雨水持续淋溶(CL pH4.0处理组), 开展50 d锌挥发窑渣柱淋溶实验, 研究渣中Cd、Cu、Pb、Zn释放和赋存形态变化特征。结果表明, pH4.0处理组在整个淋溶期间Pb的释放较高, 淋溶第35~50 d促进Cd、Cu和Zn释放。pH4.0和CL pH4.0处理组淋出液Cd、Cu、Zn浓度均在前期第5 d达到峰值, pH5.6和pH7.0处理组于第10 d达到峰值。各处理组淋溶50 d后淋出液中Cd、Cu、Pb和Zn浓度变化范围分别为150~1 438、1.88~234、1.30~5.96和15.2~120 mg/L, 远超GB 25466—2010《铅、锌工业污染物排放标准》限值1 500~14 380、3.76~468、1.30~5.96和7.60~60倍。淋出液Cd浓度较高与其渣中高比例活性态相关, 且酸雨淋溶会促进Cu活化。矿物溶解控制重金属元素溶出释放, 淋溶后PbSO₃衍射峰消失, Cu和Zn赋存矿物衍射峰强度降低。酸雨淋溶下锌挥发窑渣中重金属具有较大环境风险, 需加强降雨淋滤污染防治管控。     

模拟酸雨条件下铅锌矿区土壤重金属的淋溶特征及其生物炭稳定化

为揭示铅锌矿区土壤重金属在酸雨淋溶条件下的释放特征及其生物炭稳定化效果,通过土柱淋溶试验对比研究了未添加生物炭土壤、添加水稻秸秆生物炭以及玉米秸秆生物炭土壤淋出液理化性质和Pb、Zn、Cd及As的淋出特征,并重点分析了2种生物炭对重金属的稳定化效果。结果表明：铅锌矿区土壤对酸具有较强的缓冲能力,淋出液pH值在6.5～8.3之间,而碱性生物炭的添加对淋出液pH影响不明显,但其显著提高了淋溶初期的EC和TDS;添加不同种类生物炭对Pb、Zn、Cd和As淋出影响不同,玉米秸秆生物炭的添加显著降低了淋出液Pb的含量,其累积流出量降低49.11%,但对Cd和Zn的释放有明显的促进作用;而水稻秸秆生物炭加速了土壤中Pb的释放,对Zn、Cd的影响不明显;2种生物炭对土壤As都起到活化作用。     

锌粉置换硫代硫酸盐浸金液中金试验研究

以10 μg/L金标准液与硫代硫酸钠、氨水合成浸金液, 采用锌粉置换法回收所合成浸金液中的金。结果表明: 锌粉用量增加, 金置换率提高; 选取锌粉用量为0.4 g/L, 随反应时间增加, 金置换率下降; 浸金液中铜离子和单质S、SO₄^2-、SO₃^2-等多硫化物对置换反应不利; 游离硫代硫酸盐对置换影响较小; 添加铅盐对置换反应有利。SEM-EDS分析表明, 经5%乙酸铅溶液浸泡后的锌粉表面有铅生成, 生成的铅与锌形成电偶加速置换反应, 同时, 锌粉表面变蓬松, 增大了锌粉与Au(S₂O₃)₂^3-的接触面积, 有利于置换反应的进行。     

某金矿废石淋溶试验

以某金矿采矿过程中产生的废石为研究对象,采用动态淋溶试验方法,模拟自然降水过程,对试验条件进行初步探索。通过选取不同粒径、不同堆放高度的金矿废石进行淋溶试验,考察不同试验条件下金矿废石中微量重金属元素的溶出情况。试验结果表明:随着矿石粒度的增加,Cu的溶出量逐渐增大,Zn、Pb和Cr的溶出量逐渐降低,其他元素变化不明显;随着堆放高度的升高,As的溶出量逐渐增加,Cu、Zn、Cr的溶出量逐渐降低,其他元素变化不明显。     

煤矸石井下填充的环境影响及控制实验研究

针对平煤集团十二矿煤矸石不同粒径的溶出毒性实验研究,在实验室模拟控制条件下设计了两种动态淋溶实验:一是将煤矸石与粘土均匀混合;二是将煤矸石与粘土分层。通过实验分析可知,在两种控制实验中,粘土层土壤的吸附、转化作用,对控制有害元素的溶出有一定的效果,且分层处理对有害元素的溶出控制效果较好。     

攀枝花地区煤矸石中重金属元素浸出行为

针对煤矸石中重金属元素污染问题,对攀枝花地区煤矸石开展了分批静态浸出实验.结果表明,该区煤矸石浸出的重金属元素主要为Fe、Zn、Mn和Cu,Co、Cr、Pb和Ti的浸出量不大,As、Ni则难以浸出.浸提液pH值、环境温度和液固比对浸提液中Co、Cr、Cu、Fe、Pb和Ti的浸出浓度影响显著,低pH值、高温和高液固比有利于Co、Cr、Cu、Fe、Pb和Ti的浸出.对于Mn和Zn,pH值和液固比是影响其浸出的主要环境因素,温度的影响效果并不显著,低pH值和高液固比可促进Mn和Zn的浸出.细粒径煤矸石中大部分金属(Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Ti和Zn)的浸出浓度更高,但占比小;-5+2 mm粒径的煤矸石占比高,且其中的各金属的浸出浓度均较高;煤矸石中大部分金属(Co、Cr、Cu、Fe、Mn和Zn)的释放持续时间较长,但长时间的浸出会使Cu、Fe的浸出浓度下降.     

回水中无机离子对硅钙质磷矿石正反浮选的影响

以贵州某硅钙质胶磷矿为研究对象,通过往矿浆中添加不同浓度的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-、F^-等影响离子,考察了无机离子对磷矿正反浮选的影响,结果表明:Ca²⁺和Mg²⁺会沉淀捕收剂,使精矿P₂O₅品位和回收率大幅度降低;碱性条件下PO₄^3-会抑制磷矿正浮选;酸性条件下SO₄^2-易与Ca²⁺反应生成硫酸钙沉淀附着在磷矿表面,影响磷矿反浮选;F^-对磷矿正反浮选影响较小。研究成果可为磷矿正反浮选废水的处理回用提供指导。     

粉煤灰对煤矸石酸性重金属淋滤液的修复作用

采用批处理吸附实验和柱状淋溶模拟实验,分析粉煤灰吸附重金属、处理煤矸石酸性重金属淋滤液的效果及机理。结果表明：① 粉煤灰对Pb2+、Cu2+、Cd2+ 和Zn2+的吸附等温线符合Freundlich等温模式,吸附过程符合准二级反应动力学模型,且均在30 min内达到吸附平衡,随着pH增加,4种重金属离子吸附率逐渐增加并趋于平衡（Pb、Cu、Cd、Zn分别在pH=3.5、6.0、7.5、8.0时达到平衡）,在酸性环境下粉煤灰对4种金属离子具有较好的吸附性能;② 在重金属竞争性吸附中,共存离子的存在抑制了目标离子的吸附,其中Pb受共存离子的影响最小,粉煤灰吸附强弱顺序为Pb>Cu>Cd>Zn;③ 煤矸石柱状淋溶试验中,煤矸石淋滤液呈现较强酸性、较高重金属浓度的酸性矿山废水特征,而在粉煤灰处理中,淋滤液的pH值呈中性,重金属离子浓度显著下降,其主要机制为粉煤灰吸附、碱性中和、重金属与Fe共沉淀等。研究表明,实验用粉煤灰具有修复煤矸石酸性重金属淋滤液的潜力。     

粒径对煤矸石污染物溶解释放规律影响研究

为研究粒径对不同地区煤矸石污染组分溶解释放规律的影响,以山西省和辽宁省3个煤矿区的4种煤矸石为试验材料,通过静态浸泡试验,分析了不同粒径、不同浸出时间条件下4种煤矸石浸出液的pH,氧化还原电位(ORP),电导率,总硬度,Fe2+、Mn2+、SO24-浓度等指标变化。结合X-射线衍射和扫描电子显微镜检测,阐明不同地区煤矸石污染组分溶解释放的机制。结果表明:在粒径为0.18～0.25 mm时,4种煤矸石释放的污染物量均达到较大值。阜新海州地区自燃煤矸石和海州地区原煤矸石的浸出液p H呈碱性,阜新高德地区自燃煤矸石和山西某矿原煤矸石的浸出液p H呈酸性。阜新高德地区自燃煤矸石浸出液的总硬度和SO24-质量浓度分别为589、529 mg/L,山西某矿原煤矸石浸出液的Fe2+质量浓度为10.79 mg/L,阜新海州地区自燃煤矸石浸出液的Mn2+质量浓度为1.97 mg/L。煤矸石的表面存在孔隙、附着细小颗粒,且包含的沸石、黄铁矿、绿泥石、高岭石和磁铁矿等矿物容易溶解,向水中释放污染物。煤矸石粒径越小污染物越容易溶解释放;浸出0～3 d内污染物容易溶解释放,后期释放量趋于平稳。建议矿区施工时保持煤矸石的粒径大于0.18～0.25 mm,以减少煤矸石在堆积和填充复垦过程中向土壤和地下水释放污染离子。