德兴铜矿废石产酸规律研究

发布时间：2018-11-18 21:01

【摘要】：金属矿山和煤炭的大量开采满足了工业社会日益增长的能源和资源需求,但是也导致了一些环境问题,其中最突出的是酸性矿山废水(AMD, acid mine drainage)。一方面,酸性废水在全球绝大多数矿山都存在,另一方面在矿山的露天采矿场、矿井、废石堆及尾矿堆等都会产生,所以全球每年酸性废水产生量巨大,防治压力很大。论文主要做了三方面的工作,第一部分是选取德兴铜矿不同废弃年限(1、5、10和20年)的废石静态评价；第二部分是进行了为期9个月的淋溶实验,动态监测废石的产酸过程中pH, EC和重金属离子Cu、Zn、Fe、Pb以及S042-等释放情况,揭示废石长期产酸规律；第三部分,是在实验前后进行化学成分分析和金属离子形态分析,根据各年份废石中金属全量和各形态在实验前后的变化,推断废石产酸长期机理、规律及环境影响；并且在此基础上对废石进行环境污染风险评价,以期为矿山酸性废水的预防和治理提供理论依据。静态评价结果显示,除1年废石外,其他年份废石均已产酸；ABA和NAG测试表明4个年份废石都具有产酸潜势；1年废石未产酸的原因在于其内部中和物质含量较高。动态淋溶实验表明,各年份废石淋溶液pH和电导率均呈显著负相关；5年和10年废石的主要淋溶离子指标Cu、Zn、Fe、Pb、SO42的累计释放量均最高；1年废石的Ca2+淋溶量最多,与其内部中和反应大量进行有关；4个年份废石F累计释放量较接近,可能是因为F释放对pH不敏感。德兴铜矿废石产生酸性废水中,Cu、Zn、Pb等具有潜在环境危害性；1年废石在实验期内并未有酸性废水淋出；5年废石是氧化高峰期,之后由于硫化矿物含量的减少,氧化速率有降低的趋势；10年是产酸高峰期,因中和物质减少。应用BCR法对主要重金属元素做化学形态分析,Pb、Cu、Zn主要以残渣态形式存在,Fe主要以可氧化态和残渣态形式存在。应用地积累指数法和风险评价代码法(RAC)两种方法对废石进行污染风险评价；结合淋溶过程中各金属的淋出量变化,实验认为RAC方法评价结果更接近实际,但也有低估废石风险的可能；利用金属有效态含量对RAC评价结果进行修正,能更准确评价废石的产酸风险。
[Abstract]:Metal mines and coal mining meet the growing energy and resource needs of industrial society, but also lead to some environmental problems, the most prominent of which is acid mine wastewater (AMD, acid mine drainage). On the one hand, acid wastewater exists in most mines all over the world, on the other hand, it can be produced in open pit, mine, waste rock and tailings. This paper mainly does three aspects of work. The first part is the static evaluation of the waste rock of Dexing Copper Mine with different abandoned years (1 / 5 / 10 and 20 years). The second part is a nine-month leaching experiment to dynamically monitor the release of pH, EC and heavy metal ions Cu,Zn,Fe,Pb and S042- during the acid production of waste rock to reveal the long-term acid production law of waste rock. In the third part, chemical composition analysis and metal ion speciation analysis were carried out before and after the experiment. According to the changes of the total amount of metal in the waste rock and the changes of each form before and after the experiment, the long-term mechanism, law and environmental impact of acid production from waste rock were inferred. On this basis, the environmental pollution risk assessment of waste rock is carried out in order to provide theoretical basis for the prevention and treatment of mine acid wastewater. The static evaluation results show that all the waste rocks have produced acid except for one year waste rock, the ABA and NAG tests show that all the waste rocks have acidogenic potential in four years, and the reason why the waste stone does not produce acid in one year is due to the high content of internal neutralization and substance. The dynamic leaching experiments showed that the pH and conductivity of waste rock leaching solution were negatively correlated in each year, and the accumulative amount of Cu,Zn,Fe,Pb,SO42 was the highest in 5 and 10 years. The amount of Ca2 leaching in waste rock was the highest in one year, which was related to the large amount of neutralization reaction in the waste rock, and the accumulative release of F from waste rock in 4 years was close, which may be due to the insensitivity of F release to pH. In the acid waste water produced by waste rock in Dexing Copper Mine, Cu,Zn,Pb is potentially harmful to the environment, and no acid waste water has been leached from the waste rock during the experimental period in one year. The oxidation rate of waste rock decreased because of the decrease of sulfide mineral content in 5 years and the acid production peak in 10 years due to the decrease of neutralization substances. The chemical speciation of the main heavy metal elements was analyzed by BCR method. Pb,Cu,Zn mainly existed in the form of residual state and Fe in the form of oxidable state and residual state. Soil accumulation index method and risk evaluation code method (RAC) were used to evaluate the pollution risk of waste rock. According to the changes of leaching amount of metals in the leaching process, it is considered that the evaluation results of RAC method are closer to reality, but it is also possible to underestimate the risk of waste rock. The evaluation results of RAC can be corrected by metal effective state content, and the risk of acid production of waste rock can be evaluated more accurately.
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X751

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本文编号：2341215