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1、 装 订 线 目录 第一章 概述 1 1 1 研究的目的和意义 1 1 2 国内外研究现状 2 1 2 1 尾渣中无机盐和微量金属离子溶出的研究现状 2 1 2 2 尾渣产生的酸性水防治的研究 3 1 2 3 尾渣产生的重金属污染治理现状 3 1 3 研究的内容及方法 4 第二章 地质环境概况 6 2 1 地形地貌 6 2 2 尾矿库类型 7 2 3 尾矿对环境的影响 7 2 3 1 尾矿对大气环境的影响 7 2 3 2 尾矿对土壤的危害 9 2 3 3 尾矿对水环境的影响 9 2 3 4 尾矿废渣对地质环境的影响 泥石流隐患 10 第三章 实验部分 12 3 1 实验材料 12 3 1 1
2、实验所用的仪器 12 3 1 2 实验所用的样品和试剂 12 3 2 实验方法 12 3 3 淋溶实验 12 3 3 1 淋溶实验的过程 12 3 4 静态浸出实验方法 13 3 5 解析实验方法 13 3 6 尾矿渣粒度分布测定方法 13 3 7 尾矿渣含水率测定方法 13 3 8 PH 测定方法 用PH 计测 14 3 9 氟离子选择电极法 15 3 9 1 简介 15 3 9 2 仪器与药品 15 3 9 3 实验步骤 15 装 订 线 第四章 尾渣淋溶结果及机理分析 17 4 1 尾渣淋溶 17 4 1 1 不同淋溶时间重金属的变化规律 17 4 1 2 淋溶率的计算 19 4 1 2
3、 淋溶液 PH 变化规律 19 4 2 静态浸出实验 20 4 2 1 静态浸出重金属变化规律 20 4 2 2 静态浸出 pH 变化规律 22 4 3 解析实验 23 4 3 1 解析液重金属变化规律分析 23 4 3 2 解析液的 pH 值 25 4 5 土柱淋滤液的PH 实验 26 4 5 1 实验原理与作用 26 4 5 2 实验过程 26 4 5 3 实验数据与分析 26 4 6 尾矿渣含水率测定实验 26 4 7 尾矿渣的粒度分布实验 27 4 7 淋溶液氟离子浓度变化规律 28 4 7 1 实验过程 28 4 7 2 实验数据与分析 28 4 8 影响无机盐和重金属元素析出的主要
4、因素 29 4 8 1 重金属元素的赋存状态 30 4 8 2 元素的含量 30 4 8 3 溶液的 pH 30 4 8 4 溶液温度 30 4 8 5 浸泡时间 30 4 8 6 矿物粒度 30 4 8 7 固水比 31 第五章 评价结果 32 5 1 评价标准 32 5 2 评价结果及讨论 32 第六章 结论及建议 35 6 1 尾矿的治理及修复 35 6 1 1 尾矿废水治理 35 装 订 线 6 1 2 尾矿固体废弃物的治理 36 6 2 结论 37 附 图 39 致 谢 40 参考文献 41 共 45 页 第 1 页 装 订 线 第一章 概述 1 1 研究的目的和意义 尾矿是选矿中分
5、选作业的产物之一 其中有用目标组分含量最低的部分称为尾 矿 在当前的技术经济条件下 已不宜再进一步分选 尾矿并不是完全无用的废料 往往含有可作其他用途的组分 可以综合利用 实现无废料排放 是矿产资源得到 充分利用和保护生态环境的需要 尾矿粉尘遇风容易飞扬 遇水容易流失 长期堆放 不仅占用大量土地 同时 尾矿粉尘对周围环境构成危害 比如某市现有金矿尾矿库大小近百个 大多呈山谷 形 山坡形和平地形 多数已被覆土造田 有的正在使用 还有一部分没有被覆土 也有的尽管压了一层薄土 易形成第二次粉尘危害 仍对周围环境造成影响 由于 金矿尾矿粒度细 并含有选矿药剂以及金属离子 一遇大风 特别是干季 3 6
6、月份 将尾矿刮得黄砂骤起 尘土飞扬 落入村庄 农田 果园 使其受到污染侵害 由 此而产生的污染纠纷将直接影响社会的安定团结 尾矿对环境污染大体通过三种途 径 一种是尾矿在风化过程中逸出某些有害气体 经大气传播而进行污染 另一种 是极细的尾矿砂粒受风吹的作用 甚至可形成沙暴 使周围环境受到严重危害 三 是遇到汛期 尾矿连同雨水流入农田 河流 使地下水造成危害 综上所述 尾矿 污染占用土地 损害景观 破坏土壤 危害生物 淤塞河道 污染大气 尾矿库占用大量土地 破坏原有植被 造成水土流失 污染环境 危害农牧渔 业 同时存在安全隐患 尾矿库运营好坏涉及到尾矿库下游和周边人民生命财产的 安全和环境质量
7、对尾矿的治理和合理利用不仅可以防治环境污染 而且能产生一 定的经济效益 既然尾矿对当今社会 经济 生活 人体健康都会造成难以挽回的 损失 所以研究和治理尾矿已刻不容缓 意义凸显 关于矿山水环境问题 人们直接联想到的是矿山酸性水 而对于淋滤出来的重 金属离子对周围环境 如水环境 土壤环境 大气环境 的污染作用没有引起足够 的重视 由于酸性水的产生促使重金属硫化矿物的氧化作用增强而释放重金属离子 于水中 含重金属水体的污染影响也需被关注 人们的另一种习惯思维认为只要是 金属硫化矿物暴露在氧化环境中 就一定会产生酸性水 由于矿物中缓冲成分的作 用 事实上并非如此 然而 由于碱性碳酸盐的缓冲作用 虽然
8、阻止了酸性水的产 生 但在另一方面却使得水的总硬度增高 矿化度增大 上述情况表明 金属硫化 矿区矿业废石对水环境的影响是多方面的 人们也应对其全面研究 本文就是针对尾矿对水环境的影响进行探讨 通过模拟实验揭示了人们容易忽 略的酸性水中微量金属离子的动力学变化机理 希望人们对其给予全方位的关注 本研究对控制金属硫化矿业尾矿对水环境的影响具有一定的理论意义 对于控制污 染也具有实用价值 通过模拟尾矿渣的淋溶过程 能够直观地看出淋溶过程及方便地提取淋溶液 共 45 页 第 2 页 装 订 线 研究并测定尾矿淋溶液中各种重金属的含量 对于研究尾矿淋溶液对周围环境的污 染有重大的指示作用 以及能够为寻找
9、治理方法提供依据 1 2 国内外研究现状 我国过去几十年的经济活动主要以人为中心 以经济效益为目标 较少关注环境 问题 对矿山尾矿的研究基本集中在资源的综合利用研究方面 综合利用的途径一 是通过选矿技术最大限度地分离回收有用组分 减少尾矿的堆存量 二是利用尾矿开 发建材材料和建材制品 三是利用尾矿作井下充填材料 由于金属矿山矿石有用组分 含量低 矿山大多地处偏僻 交通运输条件差 远离大城市的位置 尾矿的综合利用 率始终不高 国内对矿山尾矿等固体废弃物的处置一直比较重视尾矿库的建设 土地的利用 及坝体的稳定性 对矿山环境问题的研究多集中于矿山环境地质灾害 水污染治理 方面 而对尾矿衍生环境效应的
10、过程 机制 影响因素研究不够 以至于到现在为止 人 们仍然只认识矿山固体废弃物造成环境污染这个结果 而不了解矿山固体废弃物产生 环境污染的过程 机制 特别是对金属矿山尾矿库内流体流动 矿物溶解和结晶 金 属矿物风化氧化 重金属迁移等动力学缺少认识 由于对金属矿山尾矿库内发生的 上述一系列表生地质作用过程 机制 速率以及外界因素对它们的影响缺少基本的 了解 严重制约了金属矿山固体废弃物的无害化处置和矿山环境综合治理技术的发展 西方发达国家早已认识到金属矿山开发引起环境污染问题的严重性 最使人们 不安的是 即使在矿山关闭几十年 上百年甚至更长的时间内 尾矿淋滤液对生态环 境系统的严重影响仍然存在
11、例如 加拿大曾对部分矿山酸性水的产生和持续时间进 行调查 发现有的矿山在尾矿库关闭几百年后仍然大量渗漏酸性排水 到 1988 年为 止 一共调查了 108 个废矿 其中 21 个由于排出酸性废水而被评为危险场地 酸性 排水影响面积超过 15000hm2 处理费用惊人 仅土地恢复费用就超过 30 亿美元 因此 各国都积极对矿山尾矿引起的酸性排水和重金属污染进行深入研究 特别是 近 10 年来 国外学者对尾矿矿物学 地球化学及模拟试验研究 使该领域取得了较 大进展 1 2 1 尾渣中无机盐和微量金属离子溶出的研究现状 一些学者对尾矿中金属离子的溶出进行了研究 谭凯旋对湘西金矿尾矿 水 相相互作用的
12、动力学进行了初步探讨 马少健等人用静态浸泡实验方法 研究了硫 化矿尾矿中铅锌重金属的溶出规律 为控制金矿开采废岩和选冶废料的酸化 孙丽 娜通过净产酸量 净产酸势实验 研究了猫岭 王家崴子金矿区采矿废石和尾矿 的酸化情况 胡宏伟利用淋溶实验 研究了乐昌铅锌尾矿的酸化及其对重金属溶出 的影响 蓝崇钰进行了酸性淋溶对铅锌尾矿金属行为的影响及植物毒性的研究 文献中有关煤矸石堆放对水环境影响最多 余运波等人研究了煤矸石堆放对水 环境的影响 刘桂建在煤矸石淋溶实验的基础上 研究了有害微量元素从煤矸石中 共 45 页 第 3 页 装 订 线 淋溶析出的浓度与其在煤矸石中的含量和赋存状态的关系 党志还进行了煤
13、矸石中 微量重金属元素化学活性的实验模拟研究 王而力等通过模拟淋溶试验 研究了风 化煤矸石中无机盐对地下水污染的可能性 张泰芳也研究了淮南潘谢矿区煤矸石浸 泡实验及对水环境的影响 1 2 2 尾渣产生的酸性水防治的研究 对于矿区酸性水 AMD 对环境的危害防治方法研究 国外研究者欲使黄铁矿表面 形成的磷酸铁膜抑制其化学氧化 试图从源头上控制 AMD 的产生 国内兰叶青等人考 虑到 T F 菌参与下的黄铁矿氧化反应不可避免 便通过室温条件下用柱子淋洗模拟研 究 结果表明用磷酸铁膜法抑制黄铁矿氧化难以取得预期效果 兰叶青等还研究了不 同 pH 时磷酸盐对黄铁矿氧化的影响和淹水 湿润和干燥条件下有无
14、氧化亚铁硫杆菌 参与对淋溶柱中 氧化行为的影响 李建设揭示了细菌在矿山酸性水形成和治理中的 作用 为防治矿山尾矿造成的 环境污染 陈天虎对方铅矿 闪锌矿 磁黄铁矿 黄 铜矿 黄铁矿进行了风化氧化实验研究 提出了对尾矿库加入生化污水或有机废水 使尾矿固体废弃物系统维持封闭缺氧环境条件 从而达到以废治废的目的 一些研 究者也对矿山尾矿酸性排水和重金属前一规律以及污染治理技术进行过研究 其中 Cravotta 等 1999 研究碳酸盐在硫化矿物风化过程中的中和作用时提出使用石灰 石来处理矿山酸性排水 Waring 等 1999 提出在采矿场建立地下水化学屏障 1 2 3 尾渣产生的重金属污染治理现状
15、 长期以来国内外学者对土壤重金属污染治理进行了大量研究 取得了一定的效 果 目前常用的重金属污染治理方法有物理方法 客土法 淋滤法 吸附固定法 化学方法 生物还原 络合浸提法 及玻璃化 土壤冲洗 电动修复等 但这些方法 工程量大 投资昂贵 修复成本极高 影响土壤结构 治理面积小 近年来对环境 扰动少 修复成本低且能大面积推广应用的植物修复 phytoremediation 技术应运 而生 为重金属污染治理提供了新途径 在美国采用植物修复法种植和管理的费用比 采用物理 化学处理法低几个数量级 如每年 1 m2 土壤的修复处理费用仅为 0 02 1 0 美元 植物修复就是利用植物提取 吸收 分解
16、转化或固定土壤 沉积物 污泥或 地表 地下水中有毒有害的污染物的技术的总称 广义的植物修复技术包括利用植 物修复重金属污染的土壤 利用植物净化空气 利用植物清除放射性核素和利用植 物及其根际微生物共存体系净化土壤中有机污染物 4 个方面 狭义的植物修复技术 主要指利用植物吸收污染土壤中的重金属 它由三部分组成 1 植物提取技术 2 植 物挥发作用 3 根际过滤技术 植物提取就是利用重金属超富集植物从土壤中吸取金属污染物 随后收割其地 上部并进行集中处理 并通过连续种植该植物而达到降低或去除土壤重金属污染的目 的 目前已发现有 700 多种超富集重金属植物 积累 Cr Co Ni Cu Pb 的量一般 在 0 1 以上 积累 Mn Zn 的量可达到 1 以上 共 45 页 第 4 页 装 订 线 国外对重金属污染的植物修复研究开展得比较早 Chaneyetal 1983 年首次提出 利用某些能够超富集重金属的植物清除土壤重金属 1977 年 Brooks et al 提出超 富集植物 hyperaccumulator 的概念 定义地上部分富集 Ni 含量大于 10 4 干重 的植物 后来
