岩溶地区典型锑矿尾矿库尾砂重金属释放过程机制

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中国是世界上锑(Sb)资源储量和生产量最多的国家,主要分布于中国西南地区,且对锑的开发利用历史悠久。贵州和云南是典型的喀斯特地貌特征,生态环境较脆弱。因此,通过分析不同锑矿尾砂在自然堆存过程中重金属的迁移分布特征及释放过程,探究重金属锑释放与铁、硫耦合关系,为锑矿尾矿库尾砂重金属污染治理以及为锑矿开采和生产的综合管理和利用产生的潜在污染防控提供理论数据支撑,对矿山环境改善和防治、预测具有重大现实意义。本研究选取贵州晴隆锑矿、半坡锑矿和云南开远市某锑矿尾矿库尾砂为研究对象,根据行业标准采样方法,对尾矿库进行布点和样品采集,共采集89件样品。通过重金属元素总量国家标准分析方法和数据分析方法,测定分析了尾砂样品的理化性质特征、重金属总含量分布特征、重金属间相关性及铁、硫、锑耦合关系,探究重金属元素在不同锑矿分布特征,通过实验室模拟静态浸出实验分析了重金属释放特征及释放过程,并得到如下主要结论:(1)通过分析各锑矿尾砂的理化性质及重金属含量,云南开远市某锑矿与晴隆锑矿尾砂偏酸性,半坡锑矿尾砂偏碱性;三种典型锑矿尾砂主要污染元素为锑(Sb)、砷(As)和镉(Cd)。云南开远市某锑矿的尾砂中锑含量严重超过国家标准背景值。(2)通过模拟浸出实验,分析尾砂浸出过程中浸出液p H、电导率、尾砂浸出前后形貌特征随时间变化,三种锑矿浸出液的p H均趋向中性,电导率随浸出时间增加而升高,浸出后尾砂表面形貌变得粗糙,锑不同初始浸出条件释放特征相似。相同锑矿尾砂不同深度,锑和砷累积释放量随深度增加而增加。(3)通过分析砷、锑存在形态及生物有效性和铁、硫与重金属锑释放关系,得知硫与铁可促进锑的迁移转化与释放,锑累积释放量随时间变化拟合函数符合双常数速率方程和简化Elovich方程。
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