锡尾矿翻转浸出试验研究

代海宁

【摘 要】本文通过锡尾矿的翻转浸出试验，分析不同pH条件下铜、铅、锌、砷的释放情况，实验结果表明：（1）在酸性条件下，铜、铅、锌、砷均有浸出，对比国家《地表水环境质量标准》GB3838-2002Ⅴ类水标准，铜、铅、砷均有较大超出；（2）在近中性条件下，铜、铅、浸出量有所减小，砷浸出量虽也有所减小，但减小的幅度相应较小；（3）从浸出率上来看，锌>铅>铜>砷，但从尾矿中有害元素总量及浸出特点来看，对环境的危害是：砷>铅>铜，锌未超出国家标准。

【关键词】翻转浸出 pH值 浸出特点 浸出率

多金属矿共生多种元素，在选矿生产过程中会产生大量的尾矿形成一定规模的尾矿库，这些尾矿库有着露天堆放，堆放时间长，受天气、环境影响大的特点，尾矿中的有害元素通过风力传送、雨水淋滤、积水浸出、地表水径流等方式进行迁移，向周围土壤环境进行扩散，对周围生态系统造成很大影响。据2009年全国尾矿库统计，在建、使用、停用的尾矿库共计12655个，其中云南省有692个，云南个旧地区为一个超大型锡多金属矿，具有悠久的开采历史和完整的采、选、冶产业结构，形成了约30余个尾矿库，其中含量有铜、铅、锌、砷、钨、铋等多种元素，对尾矿库区的生态环境具有一定的潜在危害。本文以HJ/T299-2007“固体废物浸出毒性浸出方法—硫酸硝酸法”的要求对锡尾矿库试样进行翻转浸出试验，对尾矿中的铜、铅、锌、砷的释放作一些探讨和研究。

1 实验部分

1.1 试样

试样取自云南个旧卡房矿区，依尾矿库形状选取了10个采样点，采样浓度为10～20cm。尾矿试样经自然风干，研磨过200目筛，编号备用。

1.2 仪器和试剂

翻转式振荡器使用国产JRY-Z06，消解仪为国产 ZEROM ProD36，pH计为赛多利斯UB-10，原子吸收光谱仪为国产SP-3520A，荧光光谱仪为国产F97PRO。试剂水为去离子水，浓硫酸、浓硝酸使用优级纯，浸出液：将质量比为2：1的浓硫酸与浓硝酸混合，滴加到去离子水中，使pH值分别为2.4、3.2、5.0、7.4。

1.3 实验方法

（1）试样全量分析；全量浸提采用消解仪消解制样，铜、铅、锌采用原子吸收光谱仪测定，砷量用荧光光谱仪测定。（2）浸出实验；实验参照HJ/T299-2007 “固体废物浸出毒性浸出方法—硫酸硝酸法”进行，以1：10固液比称取100g试样，放入聚丙烯瓶（PE）中，加入1000ml浸出液，盖紧瓶盖后固定在翻转式振荡器上，调节转速为30±2r/min，于室温下翻转振荡18±0.5h后取下浸出容器，静置30min，在装好滤膜的过滤装置上过滤，收集滤液于4℃下保存待测。

2 试验结果与讨论

2.1 尾矿铜、铅、锌、砷的含量

对尾矿试样中的铜、铅、锌、砷元素作全量分析，并测定试样的pH值，分析结果如表1。

表1 各试样全量分析Cu、Pb、Zn、As含量 mg/kg

含量 KF1 KF2 KF3 KF4 KF5 KF6 KF7 KF8 KF9 KF10 平均值

pH值 6.8 3.7 7.3 7.6 7.9 3.7 6.9 7.5 3.3 7.2 6.2

Cu 4319 4018 1942 2953 3726 3518 4015 6406 4825 2015 3774

Pb 163.2 405.5 537.1 692.8 6815 6523 1243 647.4 593.2 6027 2365

Zn 496.3 562.2 1016 1392 2465 2362 1157 1346 592.4 2135 1352

As 2916 26947 996.2 2253 3047 2915 8547 5043 5614 1329 5961

表1中数据对比国家《土壤环境质量标准（修订）》GB15618-2008，以二级工业用地标准来看，大部分数据均超出土壤环境质量标准的要求，对比标准试样平均值试样超过了标准：铜是7.5倍、铅是3.9倍、锌是1.9倍、砷是85.1倍；其中以砷的污染程度和潜在危害程度最高。

2.2 铜的浸出特点

铜的浸出随pH的变化如表2及图1。

表2 浸出液Cu含量（μg/L）

pH KF1 KF2 KF3 KF4 KF5 KF6 KF7 KF8 KF9 KF10 平均值

2.4 2716 2527 1221 1857 2343 2213 2525 4029 3035 1239 2371

3.2 1209 1125 543.8 811.4 975.8 965.3 1124 1794 1351 564.2 1046

5.0 538.4 500.9 242.1 368.1 464.5 438.6 500.5 798.6 601.5 251.2 470.5

7.4 456.0 424.2 205.0 311.8 393.4 371.4 423.9 676.3 509.4 212.7 398.4

从表2和图1中可看出，各试样浸出液中铜浸出量随pH的增大而减小，其平均值在酸性条件下较大，其浸出液含量在pH=2.4时最大，但其后急剧下降，在pH=5后浸出率仍有所下降，但趋于平缓，说明酸度对铜的浸出影响很大，以酸性浸出为主。对比原试样中测得的pH值，最低为3.3，最高为7.9，平均6.2，在此条件下，尾矿库中的铜在雨淋、地表水径流与淋滤条件下会有一定的迁移与扩散。对比国家《地表水环境质量标准》GB3838-2002Ⅴ类水中铜为1.0mg/L，铜的平均浸出值在pH为2.4、3.2时已超出了国家标准，说明对环境存在一定的影响。