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矿山开采产生的尾矿中的大量有害元素会在淋滤等的作用下释放出来造成持久的环境污染。中国是世界上锑矿资源最丰富的国家,储量、产量均居世界首位,在我国矿山开采和金属冶炼过程是环境中锑的重要来源。矿山开采后产生的尾矿废渣、选矿尾砂、矿山废石长期暴露于地表环境中,其中的含锑矿物在地表径流、降水下渗等的作用下,不断向水体和土壤中释放锑等有害元素,对环境和人体造成危害。由于锑能在生物体内蓄积并产生毒害作用,还能够进行长距离地迁移,已被美国环境保护总局和欧盟列为优先控制的污染物,锑作为一种全球性的污染物已经引起国际科学界的广泛关注。
论文选择广西南丹多金属矿区茶山锑矿的选矿尾渣(富含Sb、Pb、Zn、As等)为模拟实验的实验材料,采用模拟淋滤实验的方法,研究矿渣中有害元素Sb等的活化、释放特点。根据淋滤液中Sb浓度以及淋出浓度随时间的变化特征,研究Sb淋出与几种关键影响因素(水浸没条件、pH、酸中和物质、淋溶水成份)之间的关系,并与Pb、Zn、As等的淋滤特点相比较,归纳出尾矿渣中Sb活化释放的规律,揭示尾矿渣中Sb的淋滤释放规律,以此探讨控制尾矿渣中Sb对环境影响的有效措施。取得的主要结论有:
(1)与土壤、沉积物等相比,尾矿渣中重金属元素的赋存状态存在不同的特点,特别是Sb、As比较明显,残渣态只占少部分,主要是硫化物态和铁锰氧化物结合态,尾矿渣中Sb元素的形态分布为铁锰氧化物结合态≈硫化物态>>残渣态>碳酸盐态>水溶态和可交换态,As元素的形态分布为硫化物态>>残渣态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐态>水溶态和可交换态。因为残渣态之外的形态在外界环境的扰动下比较容易发生迁移和转化,所以尾矿渣中的重金属的活动性还是较强的。尾矿渣中锶、锰、锌的赋存状态相似,碳酸盐结合态和水溶态和可交换态的的百分含量较高,容易发生释放迁移。
(2)淋滤液pH值是影响尾矿渣中重金属元素淋滤特性的主要因素,在典型的地表环境条件下pH在6.5-8.5之间,此时Sb、As的淋出明显高于Pb,且Sb比As的淋出要高,随着pH增加,Sb、As的淋出都会增大,而As的增加更快,Sb、As淋出最大淋出pH范围大约在9-12,As对pH更敏感,而Pb与Sb、As呈相反的特点。
(3)Sb、As、Pb在添加Fe(OH)3后的淋出都较低,说明三者都在Fe(OH)3吸附作用下固定了下来。
(4)干湿交替条件下Sb的淋出明显高于完全浸没条件,As更容易在完全浸没条件下淋出,且浸没间隔时间越长淋出浓度越高,Sr、Mn和Zn受干湿交替条件和完全浸没条件以及间隔时间对他们的淋出影响较小。而Pb基本没有淋出。
(5)总体上说,Sb在偏碱性条件下具有较强的活性,干湿交替条件明显促进锑矿物的氧化释放,尾矿渣内部的碱性环境和干湿交替条件是控制重金属锑淋滤的主要机制。