汞矿区尾矿渣的淋滤特征研究

吴鹏盛，施泽明,2，王新宇,2，林勇征，王 京，林 清，王 洋

(1. 成都理工大学 地球科学学院，四川 成都 610059； 2. 地学核技术四川省重点实验室,四川 成都 610059)



汞矿区尾矿渣的淋滤特征研究

吴鹏盛1，施泽明1,2，王新宇1,2，林勇征1，王 京1，林 清1，王 洋1

(1. 成都理工大学 地球科学学院，四川 成都 610059； 2. 地学核技术四川省重点实验室,四川 成都 610059)

通过对比不同初始pH值的淋滤液中各重金属元素的含量，以及随着淋滤实验的进行重金属淋出量的变化趋势，研究尾矿中重金属淋出量跟淋滤液初始pH值之间的关系。结果显示：不同的样品中的某种元素存在最佳的淋滤液初始pH值，即在某种特定的初始pH值的淋滤下，该种元素能最大限度的被淋出。As、Pb两种元素更容易在酸性条件下发生迁移，而Cr元素则更容易在中性环境下淋出。此外，大多数元素能在前两次淋滤中大量淋出，获得极大值或者最大值，由于实验次数的限值在后期并未出现稳定的变化规律。

尾矿渣；淋滤；重金属

1 材料与方法

1.1样品采集与处理

炉渣和废石的采集，采用随机取样法。对露天堆放的炉渣堆，去掉其表层厚约5 cm风化层后，随机采取3～5处1 kg炉渣，均匀混合后用4分法从中选取1 kg炉渣，代表该点的混合样品。废石样品是随机拣取的、堆填于河床及河流两岸的废石。通过实地踏勘和前期资料的研究，与2015年9月份采集淋滤所需样品。样品采集必须具有代表性，采集当地长期大量堆放的，对生态环境能造成潜在危害的，历史渊源较清楚的[1]。以此为前提我们共采集4个矿渣堆的5个样品，其中7号矿渣堆采集两个样品用作对比分析，其余矿渣堆各采集一个。

1.2实验方法

本次淋滤实验采用动态定量淋滤的方法，即在相同时间内添加等量初始淋滤液，此外为研究不同初始pH值对样品中重金属的淋出影响，根据当地地表水的实际情况设计了pH初始值分别为4、7、9的初始淋滤液。本次实验持续了480 h，淋出液的收集的间隔时间为24 h，淋出液要马上测定pH和氧化还原电位，并在离心管加入2%的HNO3保存，实验结束后，用ICP-MS分析测试各个重金属元素的含量。

2 结果与讨论

2.1淋出液的pH与电导率特征

淋出液的pH值特征见图1。

图1 淋出液的pH值特征

从图1中可以看出：无论初始淋滤液的pH为何值，淋出液的pH值始终介于7～9之间，结合前人研究发现淋滤过程中硫化物矿物与水反应产生的酸性排水(AMD)含有较高的H+浓度，可降低淋出液pH值，使其呈酸性，但由于研究区基岩以碳酸盐岩为主，水岩反应过程中可产生大量OH-，由此带来的中和反应大大减小了淋出液中H+浓度，所以淋出液pH均位于7～9附近，呈碱性[2]。另外，无论是何种pH的初始液淋滤样品，一种样品的淋出液pH值始终处于一个稳定的区间内，出现这种现象的原因还需要进一步查明。

2.2淋出液的电导率特征

电导率是间接推测溶液中离子成分总质量浓度(全盐量)的指标。由图2可以看出：71和76号样品淋出液中含盐量较高，其中初始pH值为9的淋出液中盐度含量高于其他两种初始pH值的淋出液中的含盐量。第2幅图中初始pH值为9的淋液中电导率值却远低于其他两种，但无论初始pH值为多少，随着淋滤实验的进行电导率值是慢慢降低的，说明样品中的矿物质含量在不断减少[3]。03、08、09这3个样品淋出液的电导率要低于71和76号样品的淋出液，且03、08这两种样品的淋出液中初始pH值9 的淋滤液的电导率要低于初始值为4和7 的淋滤液，说明在碱性环境下该种尾矿中的矿物质不容易淋出。而71和76两种样品初始pH值为4的淋滤液的电导率却低于其余两种，说明该尾矿中的矿物质更容易在碱性条件下淋出。

图2 淋出液的电导率特征

2.3淋出液重金属浓度特征

不同pH值的淋滤液会影响样品中重金属的淋出量，因此通过分析各种淋出液中重金属浓度特征可以得知样品中重金属的淋滤特征以及初始液pH值对重金属淋出量的影响[4]。淋出液中各重金属平均含量特征见图3。

图3 淋出液中各重金属平均含量特征

从图3中可以看出：对于71号样品来说初始pH值越大所淋出的重金属总量越大，说明对于该样品在碱性溶液的淋滤下重金属容易发生迁移活动。而09号样品却呈相反的趋势，初始淋滤液pH值越低淋出的重金属含量越大[5]。所以初始pH值对淋出液中重金属含量的影响不能简单的归纳为单一的趋势性，实验表明：不同的样品有其最适宜的淋滤初始pH值，即对于某一种样品而言存在一种最适宜的初始pH值使得该样品的淋出液中重金属含量达到最大值。

3 结 论

通过20天共20次的淋滤实验获得了万山4个尾矿堆中重金属的淋滤特征，现总结如下：

1) 初始pH值为4、7、9的3种淋滤液经过一天的淋滤后，pH值均介于7～9之间，说明尾矿样品中存在大量的碱性物质；

2) 随着淋滤试验的进行样品中的矿物质含量是不断减少；

3) 对于某种样品存在最适宜的初始pH值使得该样品中的重金属得到最大量的迁移，并不能简单地归结为随着初始pH值的变化而变化；

4) 对于同种样品而言某种元素也存在最适宜的初始pH值使得在该pH淋滤液的淋滤下得到该元素的最大淋出量；

5) 相对于Cr元素而言，淋出液中Cr的淋出量随时间的推移反而增加，不同于其他元素的趋势。

[1] 周珊珊. 四川汉源铅锌矿区环境地球化学特征[D]. 成都：成都理工大学, 2014.

[2] 吴鹏盛, 施泽明, 王新宇, 等. 乌斯河铅锌矿重金属淋滤特征[J]. 科技创新与生产力, 2016(2): 113-115.

[3] 赵峰华. 煤中有害微量元素分布赋存机制及燃煤产物淋滤实验研究[D]. 北京: 中国矿业大学, 1997.

[4] 曹云全, 张双圣, 刘汉湖, 等. 煤矸石中重金属动态淋滤和静态浸泡溶出特征研究[J]. 河北工程大学学报(自然科学版),2010(1):76-80.

[5] 宋党育, 秦勇,张军营,等. 煤及其燃烧产物中有害痕量元素的淋滤特性研究[J]. 环境科学学报,2005(9):1195-1201.

AStudyonLeachingCharacteristicsofTailingsinMercuryMine

WU Pengsheng1, SHI Zeming1,2, WANG Xinyu1,2, LIN Yongzheng1, WANG Jing1, LIN Qing1, WANG Yang1

(1.CollegeofEarthSciences,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China; 2.EarthScienceandNuclearTechnologyLaboratoryofSichuanProvinceChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China)

By comparing the contents of heavy metal elements in leaching liquor with different initial pH values, we know the trend of heavy metal leaching with leaching experiments, the relationship between the leaching amount of heavy metals and the initial pH value of leaching solution relationship. The results show that there is an optimum initial pH value of leaching solution in a certain sample in different samples. The element can be leached out to the maximum extent under the leaching of a certain initial pH value. The factors (As and Pb) are more likely to migrate under acidic conditions while Cr is more likely to leach out in a neutral environment. In addition, most of the elements in the first two leaching is a large number of leaching to obtain maximum or maximum. We think the number of experiments in the late limit does not appear to be stable changes in law.

Tailings; Leaching; Heavy metals

2016-06-04

万源市优质特色农业区农业地质调查评价

吴鹏盛(1992-)，男，甘肃武威人，在读硕士研究生，研究方向：环境地球化学，手机：15680715532，E-mail:790128655@qq.com.

X753

：Adoi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.04.032