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《大连理工大学》 2010年
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碱性钼尾矿及其影响水体中重金属迁移转化规律研究

于常武  
【摘要】: 含多金属硫化矿物的尾矿形成的碱性排水,仍会携带特定的重金属至水体而引发严重的环境污染。本文以辽西铝矿区为例,分析了其尾矿形成碱性排水的原因,建立了尾矿铝等重金属释放迁移模式,探讨了水体中重金属的迁移转化规律及生态风险等问题。为尾矿渗流水质评价、水体水质动力学模拟、污染控制及环境管理提供科学依据。 尾矿矿物学地球化学研究表明,辽西钼尾矿为低硫低碳酸盐尾矿。尾矿库表层硫化矿物发生氧化,但碳酸盐等矿物的酸中和效应使尾矿形成碱性排水(Paste pH 7.3-8.24)。Fe、Cu和Zn以及SO42-在氧化带底部呈现含量峰值,分别是表层的1.4、2.4、3.2和3.4倍。重金属Mo的含量却随深度逐渐增大,钻孔2 m处含量是表层的2倍左右。重金属地球化学形态比例指示,硫化矿物氧化释放的Fe、Cu和Zn在迁移过程中受沉淀、络合吸附、同沉淀等机制控制。重金属Mo的迁移不受沉淀、络合吸附等机制控制。钻孔2 m处各金属的生物有效态含量比例顺序为:MoFe~Cu~Zn。碱性条件成为Fe、Cu和Zn等元素滞留于尾矿中的自然因素,但却有效地促进了Mo的释放迁移。 尾矿释放动力学特征表明,重金属释放量受酸中和效应控制,释放的重金属以Mo为主。尾矿氧化时间、模拟液pH、温度、粒径和氧气浓度对尾矿释放重金属Mo的影响,进一步揭示了尾矿重金属Mo的释放迁移规律。钼尾矿酸碱潜力评价显示,尾矿未来不会呈酸性环境。这表明滞留于尾矿库氧化带底部的Fe、Cu和Zn未来也不会迁移出尾矿。重金属Mo将持续迁移出尾矿进入下游水体。 流经矿区的女儿河重金属地球化学对比研究表明,矿区及下游各采样点Fe、Cu、Zn和Mo的含量一致大于参照点S0处的含量。水相Mo浓度高于生活饮用水卫生标准1.86-16.66倍。沉积物中各金属含量在矿区段呈现峰值,分别超过S0处含量7.30倍、10.75倍、11.42倍和494.33倍。沉积物中Fe、Cu和Zn元素的含量高值源于尾矿的降水冲蚀和风蚀,Mo的含量高值更主要源于尾矿的淋滤释放。水体中重金属Fe、Cu和Zn的分配系数Mo的分配系数。沉积物因吸附机制成为Fe、Cu和Zn元素的归宿,但不能完全吸附重金属Mo。水库还原环境可有效滞留Mo,但各采样点沉积物中重金属Mo生物有效态仍达18-58%。 结论表明,酸碱条件是控制各重金属迁移转化的主要因素。碱性环境促进重金属Mo从钼尾矿中迁移释放,并易在河流水体中迁移。沉积物中的Mo具有中等以上的生态危害。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X131.2

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