化学溶液作用下铁矿渣内污染物释放规律与微观结构演化

发布时间：2020-08-19 09:48

【摘要】：根据国家对矿区尾矿矿渣污染物减排监控过程中的关键科学问题,围绕着化学溶液作用下铁矿渣污染物释放规律,展开一系列室内模型试验,主要以室内浸泡试验为主,结合对矿渣以及矿渣污染物的宏观和微观研究,通过测定矿渣中金属离子浓度随时间的变化,以及对矿渣样和浸泡液悬浮物的微观特性的研究,揭示化学溶液作用下铁矿渣污染物的释放规律,为尾矿库和矿渣堆场污染物的控制与治理提供理论依据。本文主要的成果包括以下几个方面:(1)采用土工试验测得矿渣物理力学参数,将浸泡后的矿渣样品通过直剪试验,测得矿渣样品的内摩擦角随浸泡深度的变化,经过溶液浸泡后的矿渣样品上层和中层内摩擦角明显减小;通过渗透仪测得矿渣样品渗透系数随浸泡深度的变化,经过溶液浸泡后的矿渣样品,上层和中层矿渣样品的渗透系数明显减小,中性溶液中矿渣的渗透系数减少的幅度较小。(2)采用室内浸泡试验,将矿渣样品浸泡在pH值=3、pH值=5、pH值=7、pH值=9、pH值=12的溶液中,分别用原子吸收分光光度计测得矿渣浸泡溶液中Ca2+、Fe2+、Mg2+、Cd2+四种金属离子在浸泡1d、3d、5d,10d、20d、30d的离子浓度,得出矿渣中金属离子释放的顺序以及各技术离子释放的浓度。(3)对浸泡后的矿渣样品和浸泡溶液中的悬浮物进行X射线衍射仪矿物成分分析和扫描电子显微镜分析,发现矿渣的XRD曲线表现出明显不同的衍射角和峰值,酸性溶液中浸泡的样品与未处理的矿渣基本保持一致,中性碱性溶液中的矿渣样品衍射角和射峰值明显变化。浸泡在酸性溶液中的矿渣表面沟壑和孔洞明显比浸泡在碱性溶液中的样品多。酸性溶液中的悬浮物沟壑较宽,表观特征与浸泡在酸性溶液中的矿渣样品相似,在碱性溶液中的悬浮物表观特征明显不同,产生大量球状物质。(4)利用COMSOL MultipHysics 5.4构建多孔介质中溶质注入的模型,将金属离子释放曲线拟合为浓度边界条件的函数,在沙层中通过平流和弥散进行传递,发现随着时间变化,金属离子渗透的深度和各个深度下沙层中的离子浓度均发生变化。
【学位授予单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X753
【图文】：

路线图,路线图,主要技术,矿渣

．５小结逡逑本章主要从本研究课题的研究目的和意义出发，综合考虑了国内外学者对矿渣中逡逑染物和污染物的传输相关的研究成果和进展，开展本次课题的研宄，矿渣内污染物逡逑矿渣污染物释放特性的研究在国内外的研究中并不普遍，研究成果也并不多见。结逡逑现阶段的理论研究和试验基础，开展一系列室内模型试验。主要是考虑在酸性溶液逡逑碱性溶液中，矿渣污染物溶解析出和沉淀的规律，并对经过溶液浸泡后和矿渣微观逡逑构开展试验。介绍了试验的方法和技术路线。逡逑８逡逑

关系图,矿渣,关系图,溶液

图２．４逦１．６－５ｍｍ矿渣浸泡溶液ｐＨ变化的关系图逡逑图可以看出不同粒径的矿渣浸泡样在酸性条件下ｐＨ值随浸泡时间的碱性条件下ｐＨ值随浸泡时间的增加而减小。在酸性条件下由于硫化１３逡逑

关系图,矿渣,浸泡时间,关系图

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