碳酸盐岩地区矿山酸性排水的产生及其防治初探

尾矿中的硫化物在空气、水、微生物等的作用下,发生一系列的物理化学反应,形成矿山酸性排水(AMD)。在碳酸盐岩地区,由于尾矿和围岩中都含有大量对酸具有中和效应的碳酸盐矿物,于是人们一直认为碳酸盐岩地区的尾矿不存在酸污染。而如广西大厂、广东凡口及大宝山、贵州牛角塘等碳酸盐岩地区矿山的尾矿却存在着严重的酸污染,其主要原因是碳酸盐矿物在中和酸水过程中,表面会形成阻止反应进一步进行的次生包壳,碳酸盐矿物的实际中和量达不到其理论值。矿山酸性排水携带大量的重金属离子,对碳酸盐岩地区的生态环境及矿山工程设施带来严重的危害。针对碳酸盐岩地区尾矿自身的特殊性,对新建尾矿堆采用覆盖法,而对已经产酸的尾矿用渗透反应栅法,是防治这类尾矿酸化的有效方法。     

酸性矿山排水污染的水库水体酸化特征

矿业开发产生的酸性排水导致下游水体酸化,严重破坏水域生态平衡. 以受酸性矿山排水(Acid Mine Drainage,AMD)影响的水库水体为研究对象,通过对水库表层水、界面水和沉积物孔隙水中水质参数的变化进行分析,探讨水库水体酸化特征. 结果表明:表层水、界面水pH分别为3.22～3.38和2.70～3.02,水库上覆水体严重酸化,沿沉积物剖面向下酸化程度逐渐减弱;上游AMD在水库水体中存在自然净化过程,而表层沉积物可再次提高上覆水体酸度;沉积物孔隙水ρ(SO₄2-)极高(0.29～11.85 g/L)且在垂向剖面上变化波动较大,可能与沉积物中次生矿物的形成转化、季节及其他外界条件的变化有关.      

铜陵相思河流域重金属分布特征研究

以安徽铜陵相思河流域为例,研究金属矿山开采活动区重金属的分布特征.在该流域分别采集了采矿废石、土壤、水系沉积物及地表水样品,测试了其中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg的含量,实验并计算了采矿废石产生矿山酸性排水的可能性,采用改进的Fǒrtsner 5步逐级提取法分析了采矿废石中Pb和Cr的赋存形态,进而总结了各类样品中重金属元素的分布特征,探讨了矿山开采活动区重金属的生态危害.研究表明,铜陵相思河流域上游凤凰山铜矿的采矿废石较少或不产生矿山酸性排水,而中游新桥硫铁矿的采矿废石会产生矿山酸性排水,缘于前者富含重金属元素的硫化物矿物含量较低而CaO含量较高.采矿废石中重金属元素含量一般较高,且其中还原态含量与之呈正相关关系,表明采矿废石中的重金属元素极易溶解于矿山酸性排水中而迁移至矿山周围环境.相思河流域土壤、水系沉积物和水体中的重金属分布具有明显的规律性,上游地区重金属元素含量较低,没有超过相应的国家污染标准和元素背景值,而中游地区重金属元素含量均较高,有明显的重金属污染,反映中游地区新桥硫铁矿的采矿活动对采矿区周边环境有一定的生态危害,矿山企业应重视采矿废石的排放及酸性矿山排水的处置.     

利用尾矿分级溢流液处理矿山酸性废水的研究

根据德兴矿酸性废水及尾矿分级溢流液的特性，经试验，利用尾矿分级溢流液处理矿山生废水是可行的，中和液在尾矿库进行沉淀，中和渣存放于发愤矿库内，不别建渣库，节省投资，这一处理工艺对灰似矿山具有参考价值。     

酸性矿山排水被动处理方法研究进展

介绍了酸性矿山废水的产生及危害,以及国内外处理酸性矿山废水技术的最新进展,对酸性矿山废水（AMD）处理方法从主动处理技术和被动处理技术两方面进行了介绍,主动处理技术主要是中和法,此方法使用碱性化学物质（主要包括：石灰、石灰石、苏打、苛性碱、过氧化钙、氨等）中和AMD。被动处理方法是利用自然产生的化学物质和生物过程处理AMD,被动处理技术有：人工湿地,缺氧石灰沟,垂直流动系统（如连续碱度产生系统）,转换井,石灰塘,可渗透反应墙法,石灰石过滤床（LSB）,矿渣过滤床（SLB）和敞口石灰渠道。并将主动处理技术与被动处理技术的优缺点进行了比较。     

尾矿库酸性废水处理研究

介绍了使用两段中和法处理矿山酸性废水,即首先用矿物或废渣作中和剂将废水的pH值调节到4.0左右,再用石灰乳进行中和。在实验室研究的基础上,对某铁矿尾矿库酸性废水采用两段中和法进行试验。试验结果表明,出水pH值达到6~8时,出水水质指标达到国家排放标准。     

以稻草和污泥为碳源硫酸盐还原菌处理酸性矿山排水

以污泥为硫酸盐还原菌(SRB)接种菌群,分别添加等量稻草和乙醇,研究了SRB以不同碳源处理酸性矿山排水(pH=2.5)的过程及不同碳源对硫酸盐还原和重金属去除的影响.结果表明,在无外加中和剂的情况下,污泥中的碱性物质可在反应开始的1 d内迅速中和酸性矿山排水的部分酸度,使反应体系pH值从2.5升至5.4～6.3,利于SRB的生长.污泥中含少量易被微生物分解的有机物,体系中仅含污泥时,SO24-还原率最低(65.9%).添加稻草可促进SO24-还原(79.2%),因为污泥中的水解菌加速稻草分解,为SRB提供相对充足的碳源.添加乙醇为对照试验的体系中SO24-还原率最高(97.9%).含污泥的反应体系Cu2+去除率均高于99%,SRB驯化前Cu2+的去除主要归因于污泥的吸附作用.以稻草和污泥为碳源可实现低成本酸性矿山排水处理,对矿山环境的原位修复有实际意义.     

某酸性矿山排水中溶解性有机物的特征分析

采集安徽某酸性矿山排水（AMD）水库不同离岸距离的表水层水样,结合傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）与三维荧光光谱（EEMs）技术对水样中溶解性有机物（DOM）来源和组分特征进行分析.三维荧光结果表明,样品中内源性色氨酸类荧光峰峰强与离岸距离正相关,且基于三维荧光特征指数（FI,HIX,BIX）分析判断DOM主要来自于内源.FT-ICR MS在分子层面进一步表明,内源性组分（脂类,脂肪族/蛋白类,糖类）在近岸点样品DOM所占比重相对较低（66%）.AMD中DOM的主要成分为CHO（40%~50%）、CHON（25%~30%）、CHOS （22%~36%）等化合物.DOM包含有高比例的CHOS化合物主要与AMD水体高浓度硫酸盐有关.     

硫化矿尾矿酸性矿山废水污染及释酸能力预测评价方法

酸性矿山废水是全球矿山面临的最严重的环境问题之一。文章介绍了评价硫化物尾矿产酸潜力的2种方法,即静态溶浸测试和动态淋滤测试。静态溶浸测试包括酸碱估算法和净酸生成法2种。还探讨了2种方法所存在的问题和局限性,并对进一步的研究进提出了设想。     

Zn(Ⅱ)对生物质碳源处理酸性矿山排水中厌氧微生物活性影响

通过厌氧批实验的方法,探讨了在硫酸盐还原菌(SRB)法处理模拟酸性矿山排水(AMD)的过程中,以油菜秸秆为碳源时,Zn2+浓度对SRB活性的影响.结果表明,在60 d实验中,以油菜秸秆为碳源时,当Zn2+初始浓度在73.7～196.8 mg.L-1范围时,SRB具有良好活性,实验结束时,pH从初始的5.0上升至中性范围,硫酸根还原率达到96%以上,同时Zn2+浓度降至0.05 mg.L-1以下.Tessier固体形态分类、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析发现,Zn以有机物及硫化物的形态被固定,其中硫化物主要为闪锌矿(ZnS).当Zn2+初始浓度为262.97 mg.L-1时,SRB的活性受到强烈的抑制,实验结束时,pH从初始的5.0降至4.0左右,硫酸根还原率只有27%,Zn2+维持在较高浓度范围(25 mg.L-1).油菜秸秆可以作为SRB法长期处理AMD的缓释碳源,能为微生物生长繁殖提供物质和能量;秸秆的吸附性可降低Zn2+的生物毒性,使得SRB可以适应高浓度的Zn2+;SRB可以通过形成硫化物矿物的形式固定元素Zn.     

广东乐昌铅锌尾矿的酸化潜力

利用净产酸试验(NAG)和净产酸潜力试验(NAPP)方法,研究了广东乐昌铅锌尾矿的产酸潜力.该尾矿的黄铁矿的硫和总硫含量分别为12.57%和18.68%,NAG和NAPP值分别为H₂SO₄ 220 kg·t^-1和326 kg·t^-1,NAG和NAPP的试验结果都表明该尾矿有着很高的产酸潜力.由于黄铁矿硫不会完全被氧化,NAG比NAPP可更为准确地预测尾矿的产酸潜力.2个剖面的分析表明,因氧化难以进入尾矿深部,酸化主要发生在尾矿表面0～20cm,且对下层尾矿的影响很小.尾矿的pH值与EC值显著负相关,表明酸化促进乐昌尾矿中盐分的溶解和重金属的迁移,在酸化的表层,有效态Pb、Zn、Cu和Cd含量显著高于未酸化的下层,而Pb、Zn、Cu和Cd的总量却显著低于未酸化的下层.     

粤北大宝山槽对坑酸性矿山废水中不同沉积层次生矿物研究

矿山尾矿渣中硫化物的氧化作用易形成酸性矿山废水(AMD)和重金属污染,而氧化过程中形成的次生矿物对控制重金属污染起重要的作用。本文利用XRD和SEM等主要手段,对粤北大宝山多金属矿槽对坑酸性矿山废水四种不同颜色沉积层的次生矿物种类及其形貌进行了研究,发现不同沉积层均有丰富的次生矿物。从上到下,次生矿物种类从简单变复杂多样。尾矿砂层(S1)次生矿物种类主要为叶绿矾、针绿矾、黄钾铁矾;赭色层(S2)主要次生矿物有磷铝矾、七水铁矾,四水白铁矾、黄钾铁矾等;灰绿色沉积层(S3)主要有水砷铁矿,镁叶绿矾、赤铁矾及较丰富的李时珍石;S4层主要有黄钾铁矾、施威特曼石、铁明矾、水绿矾、镁叶绿矾等。其中黄钾铁矾是最常见的次生矿物,主要呈片状、菱面体状,与施威特曼石共生;施威特曼石也相对较富集,呈海胆状、放射状、鳞片状、球状等集合体产出;石膏较富集,呈完整晶体出现。酸性矿山废水中重金属元素的活动性受到次生矿物的影响;次生矿物在一定程度上能净化酸性矿山废水中有害元素,减少酸性矿山废水对周围环境的污染。     

贵州煤矿酸性废水“被动处理”技术的新方法探讨

论文在综述国内外有关酸性矿山废水治理的现行技术和方法的基础上,围绕贵州煤矿废水排放的现状及特点,把贵州煤矿废水归纳为两种主要类型,并针对性地提出两种预防和治理矿山酸性排水的方法:对正在开采矿山实行碳酸盐岩充填采空区技术,避免酸性矿山水外排;对废弃矿山排水采取坑口"(有氧/缺氧)垂向折流式反应池"技术,对酸性废水进行有效治理。     

碳酸盐岩处理AMD生成的污泥除磷初步研究

选取碳酸盐岩处理矿山酸性废水的污泥作为水中磷的去除材料,研究pH、温度、污泥投加量和接触时间对磷去除作用的影响,以及在此过程污泥中重金属的释放情况.试验表明:当水中磷浓度为10 mg/L,温度25℃,接触时间10 min,污泥投加量0.5 g,pH为7时,磷的去除率达到99.9％以上.实验中污泥有少量重金属的释放,但仍...     

粤北大宝山酸性矿山废水的稀土元素地球化学特征

在粤北大宝山多金属矿槽对坑和铁龙尾矿库酸性矿山废水,选取不同p H水体的9个采样点,进行水样和底泥的稀土元素以及水样的重金属元素分析,探讨酸性矿山废水的稀土元素地球化学特征以及p H值对酸性水的稀土元素含量和分布的影响。结果表明:(1)该矿山酸性矿山废水的稀土总量及轻重稀土比值较高:槽对坑水样稀土总量为115.71~1 307.68μg/L,LREE/HREE比值为7.45~13.59;铁龙水样稀土总量为6.86~2 498.83μg/L,LREE/HREE比值为6.32~10.98。稀土元素北美页岩标准化分布模式呈略为右倾的重稀土元素亏损模式,Gd为正异常,与底泥的稀土元素分布模式相似,但水样中Ce呈正异常。(2)酸性水的稀土总量明显受p H值控制,p H值越低,水样的稀土总量越高;在p H3时,水样的稀土总量显著增高,达812μg/L以上。(3)影响酸性水稀土元素地球化学行为的关键p H值为3;p H3不仅有利于稀土在水体富集,而且会使水体发生富含Ce和中稀土元素(MREE)的稀土分异作用。(4)在p H4时,水体同时富集稀土元素和Cu、Pb、Zn、Mn、Cd等重金属元素。     

酸性矿山废水区域废矿石中真核生物多样性分析

采集安徽某铁矿酸性矿山废水库周边的废矿石样品,分析了样品的主要物化参数,进而利用分子生物学方法,构建真核生物18S rDNA克隆文库,对样品中的真核生物多样性和群落结构进行了研究.结果表明,该区域呈现强酸性,pH均在3以下,Fe、SO2-4、P、NO-3-N含量都显示同一个趋势,即裸露的废矿石样品PD和1M的含量高于有植被覆盖的样品LW和XC.4个样品含有子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)和节肢动物门(Arthropoda)这4类真核生物.其中球囊菌门可以与植物形成绝对共生关系,是早期植物适应陆地环境的关键.包含球囊菌门的样品LW和XC,有植被保护,其生物多样性比裸露的废矿石样品PD和1M的生物多样性更丰富.此外,还发现样品中存在很多对极低pH、重金属有耐受力的菌种,如Penicillium purpurogenum、Chaetothyriales sp.、Staninwardia suttonii等.     

尾矿废水对河流沉积物和稻田土壤细菌多样性的影响

采用PCR-DGGE以及分子克隆技术,探讨富含重金属的尾矿废水污染条件下稻田土壤以及河流沉积物中细菌群落结构和多样性变化情况.结果表明,铜尾矿库废水导致了河流沉积物(H1～H6)和稻田土壤(D5)的Fe、As、Cu、Pb和zn污染,其含量远高于未受铜尾矿废水污染的稻田土壤(D1～D4),且As、Fe、Cu的含量显著影响...