磷尾矿充填中有害元素地下迁移规律试验研究

发布时间：2020-07-24 03:43

【摘要】：近年来,充填采矿法因具有环保和经济效益而受到普遍关注,并在许多矿山得到应用。尾矿作为充填原料进行井下充填时,其中含有的有害元素会发生溶出,污染地下水和采空区周边环境。进行磷尾矿胶结充填中有害元素迁移转化规律的研究,对充分利用磷尾矿,保护矿山环境,实现矿山的绿色开采具有十分重要的意义。本文对充填原料磷尾矿、粉煤灰、水泥和淋滤介质的物化特性以及充填料浆特性进行分析,结合充填采矿实际和试验条件,设计制作淋滤试验装置,通过淋滤试验、充填体静态溶出试验以及淋滤对充填体、淋滤介质的影响分析,探究磷尾矿充填中有害元素地下迁移规律,主要结论如下:(1)对试验原料进行X射线衍射(XRD)分析和X射线荧光光谱(XRF)分析知:磷尾矿主要矿物组成为白云石、氟磷灰石,主要化学成分为CaO和MgO;粉煤灰主要矿物为石英、石膏和赤铁矿,主要化学成分为SiO_2、Fe_2O_3、Al_2O_3;水泥主要矿物为方解石和斜硅钙石,主要化学成分为CaO、SiO_2;淋滤介质主要矿物为白云石、氟磷灰石、石英,主要化学成分为CaO、SiO_2、P_2O_5、MgO。(2)常压淋滤试验发现,模拟充填渗出液中的pH值、总磷、氟化物(以F~-计)、总硬度(Ca~(2+)、Mg~(2+))、硫酸盐(SO_4~(2-))等组分含量在短时间内明显增大,并随淋滤液向下迁移。迁移过程中由于淋滤介质的吸附作用及离子之间的反应,使渗出液中的组分含量逐渐减小。(3)加压淋滤试验发现,增大压力会加快充填料浆泌水的迁移速度,使渗出液的pH值、总磷、氟化物(以F~-计)、总硬度(Ca~(2+)、Mg~(2+))、硫酸盐(SO_4~(2-))的含量在淋滤开始后短时间内高于常压试验组。随淋滤持续进行,加压试验组渗出液中各有害元素的含量逐渐低于常压试验组。(4)充填体静态溶出试验发现,经过60d淋滤之后形成的充填体,其浸出液中有害元素含量明显低于料浆泌水中对应元素含量,说明大部分有害元素已随淋滤液发生迁移,但其中仍剩有少量有害元素,且具有溶出行为。(5)测定常压淋滤试验中形成的充填体强度得知,在持续淋滤60d条件下,形成的充填体强度满足充填要求。分析其物相组成,发现淋滤前后主要矿物未发生明显变化。傅里叶红外光谱(FTIR)分析知,淋滤前后充填体的红外光谱出现吸收峰的明显变化,说明淋滤过程中其内部结构发生了变化。(6)对比分析淋滤前后的介质可知,1#(60d,20cm)介质、5#(60d,100cm)介质和介质原样矿物组成和化学成分相同,但含量存在一定的变化。傅里叶红外光谱(FTIR)分析知,淋滤介质的内部结构在淋滤过程中未发生明显变化,但其元素含量随淋滤深度和淋滤时间发生变化。随淋滤时间延长,淋滤液对淋滤介质的元素含量影响逐渐增大;随淋滤深度增加,淋滤液对不同深度淋滤介质的元素含量影响逐渐减小。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD926.4
【图文】：

尾矿,X射线衍射图谱

的充填骨料，与水泥、粉煤灰按一定比例配制充填料浆。对该磷尾矿进行X射线衍射（XRD）分析和X射线荧光光谱（XRF）分析，其X射线衍射定性分析图谱如图2.1所示，主要矿物组成与主要化学成分见表2-1和表2-2。图2.1 磷尾矿X射线衍射图谱Fig.2.1 X-ray diffraction spectrogram of phosphorus tailings表2-1 磷尾矿的矿物组成Table 2-1 Mineral composition of phosphorus tailings成分白云石氟磷灰石方解石石英含量(%) 87.85 6.13 3.17 2.85通过磷尾矿 X 射线衍射图谱可以看出，试验用磷尾矿的主要矿物为白云石，

分布图,尾矿,产率,分布图

原料的粒度特性会影响充填料浆及充填体的性能，因此对磷尾矿进行筛析试验，并绘制筛下累计产量分布曲线，如图2-2所示。图2.2 磷尾矿累积产率分布图Fig. 2.2 Phosphorus tailings cumulative yield distribution map

粉煤灰,X射线衍射图谱,矿物组成,赤铁矿

衍射（XRD）分析和 X 射线荧光光谱（XRF）分析，结果如图 2.3，表 2-3、表 2-4 所示。图2.3 粉煤灰X射线衍射图谱Fig. 2.3 X-ray diffraction spectrogram of fly ash表2-3 粉煤灰的矿物组成Table 2-3 Mineral composition of fly ash成分石英石膏赤铁矿方解石含量(%) 66 17 10 7

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