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源头控制废矿堆中黄铁矿氧化的研究

兰叶青  
【摘要】:采取在湿润、淹水和干燥三种状况于恒温和自然室温条件下用柱子淋洗以及恒温摇床培养试验等方法对黄铁矿氧化机理进行了多方位地研究。在此基础上,又进一步运用动力学、电化学以及柱子模拟淋洗等手段研究了黄铁矿表面保护膜形成的可能性、条件以及膜抑制氧化效果,尤其对黄铁矿氧化的综合控制技术进行了深入探讨。 试验结果表明,微生物对黄铁矿氧化,产生矿山酸性废水起决定性的作用。在自然温度条件下,循环淋洗360d,接氧化亚铁硫杆菌(T. F菌)的矿石氧化率达5.32%,而未接T. F菌的仅为0.21%。相比之下,前者的氧化速率比后者大25倍之多。接菌处理淋洗收集液中的pH也由初始的7.55下降至2.35,而未接T. F菌的pH变化较小,由初始的7.60下降至6.10。湿润条件下,30℃恒温间歇循环淋洗143d后,接T. F菌的30g矿石样品的循环淋洗收集液SO_4~(2-)的累积量高达4690mg,而未接菌的为182mg,同样接菌的SO_4~(2-)释放量是未接菌的25倍之多。温度对T. F菌氧化黄铁矿有很大影响,30℃是T. F菌生长、作用的最适宜温度。Fe~(3+)对黄铁矿有氧化作用,但与T. F菌相比,作用微弱。T. F菌对黄铁矿的氧化以直接作用为主。黄铁矿自然化学氧化速率均匀,缓慢,而T. F菌的生物氧化有适应期和加速期。微生物只有在湿润条件下发生其氧化作用,而在干燥和淹水条件下接菌与否氧化速率无差异。无T. F菌参与下的纯化学氧化,其速率为湿润条件干燥淹水。黄铁矿的氧化与Eh值有关,Eh高时黄铁矿氧化速率快,反之,则小。Eh0.60V时,黄铁矿发生快速氧化过程;而Eh0.60V,氧化速率十分缓慢。因而,据本研究结果,首次提出了Eh0.60V几乎是黄铁矿发生强烈氧化反应的临界值。 在pH3,5和7的条件下,用0.1mol·L~(-1)H_2O_2+0.01molL~(-1)KH_2PO_4或0.1mol·L~(-1)H_2O_2+0.05%8-羟基喹啉混合液氧化淋洗黄铁矿,可在矿石表面形成保护膜,该膜能有效地抑制黄铁矿的化学氧化,尤其以pH5时形成的表面膜效果最好。温度和H_2O_2浓度对成膜效果有影响,但在KH_2PO_4和8-羟


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