西藏某矿区铜尾矿资源化产品重金属浸出特性研究

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随着社会、工业的发展,我国矿产资源需求量逐渐增大,大规模的开采,导致了尾矿的堆存。在解决尾矿大量堆存的问题上,尾矿的有价成分回收、制作建材制品等利用方式,已成为有效的资源化途径。尾矿资源化产品在投入使用或废弃时,由于掺入量、技术、环境、使用方法等不同,其中的重金属会释放进入环境。尾矿资源化产品投入市场之前,避免重金属迁入环境造成的二次污染,掌握尾矿资源化产品中的重金属浸出特性尤为重要。因此,本文选择2种铜尾矿资源化产品,分别是铜尾矿改良培育土和铜尾矿胶凝试块,研究其重金属浸出特性。利用改进的BCR法对重金属的赋存形态进行提取、对培育土采用不同p H和时间条件下的重金属的浸出实验,对胶凝试块采用连续水槽及有效量浸出实验。最后利用动力学方程对重金属浸出曲线拟合,浸出区间斜率的计算,探究重金属释放机理。为拉萨地区铜尾矿资源化产品重金属的浸出提供科学依据。所获得的研究成果如下:1)铜尾矿的含水率为18.48%,p H值为8.91,尾矿密度为2.98g/cm~3。铜尾矿中重金属浓度较大的是Fe(57540mg/kg)、Mn(1704.2mg/kg)、Cu(1370mg/kg)、Pb(1020mg/kg)和Zn(832mg/kg)。其中,Cu、Pb和Zn的生物可利用态占比超过50%,较为活跃,潜在迁移能力较大。2)铜尾矿培育土中,重金属赋存形态方面,弱酸提取态占比最大的是Cd,可还原态占比最大Pb,可氧化态占比最大的是Cu。Cu、Pb、Zn和Cd的潜在迁移能力较强。当浸取液p H为3~4.5时,重金属的最大浸出量出现在8h内;随着浸取液p H的增大至7~8.56时,重金属的最大浸出量集中在10~16h。与地表水环境质量标准(GB3838-2002)相比,硫酸硝酸法(HJ/T299-2007)浸出结果显示培育土中As的浸出量高于Ⅴ类地表水质量标准限值。3)铜尾矿改良培育土重金属浸出曲线动力学拟合表明,大部分重金属的浸出较符合二级动力学。说明培育土中重金属的释放是由多种机制控制的复杂过程。4)铜尾矿胶凝试块中重金属形态分布方面,弱酸提取态占比最大是Cd(46.85%),可还原态占比最大是Pb(58.68%),可氧化态占比较大的是As(64.23%)。Cd、Pb、As和Zn的潜在迁移能力较大。铜尾矿胶凝试块的硫酸硝酸法浸出实验和有效量浸出结果表明,试块中As和Cu的浸出量较大。与《地表水环境质量标准》相比,As的浸出浓度高于Ⅴ类地表水质量标准。5)铜尾矿胶凝试块连续水槽浸出结果表明,Cd、Cu、Cr和As的浸出量在20天左右,基本达到平衡状态。胶凝试块中Fe、Cd、Cu、Cr和As的释放机理主要是表面冲刷,Zn主要是溶解作用。迁移速率显示,Cu为中迁移率,As为高迁移率。Cr和Cd为中高迁移速率。
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