加拿大Thompson镍矿为变质热液镍矿床,矿石矿物主要为镍黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿,伴有黄铁矿、紫硫镍矿和四方硫铁矿。其矿山开采与冶炼中产生了大量的废水和尾砂,其中废水主要为:电解镍时产生的电解液废水(RW),矿山排水(MW)和冲刷水(SW);其中电解镍时产生的电解液废水(RW),镍含量高达50.3ppm。矿山废水处理的过程为:首先使用矿山排水(MW)和冲刷水(SW)稀释电解液废水(RW),降低废水中总镍的含量,然后往稀释后的废水中投放石灰进一步降低总镍的含量(第一阶段);最后使反应后的溶液(SEW)囤积在废水塘中,再投加石灰使废水的总镍含量达到排放标准(第二阶段)。本文研究如何使用水文地球化学模拟软件PHREEQC模拟处理电解镍工艺中产生的酸性废水这一过程。本文分为两个部分:首先是简述了PHREEQC的原理和水/岩相互作用的水文地球化学模拟的方法,包括用来分析水溶液中组分存在形态和分布的水溶组分平衡分布计算原理,以及用来判断矿物在水中溶解/沉淀状态的饱和指数的计算方法;第二部分是应用PHREEQC研究三种废水源RW、MW和SW的混合比例,以及它们和第一阶段反应后溶液(SEW)中C、Ca、S、Ni和As五种元素的主要形态分布,计算两个阶段石灰投放的合适量,并计算生成的沉淀矿物的量。模拟的最终结果表明:三种废水源的混合比例为RW:MW:SW=16%∶10%∶74%,混合后的溶液(MS)中Ni的含量为14.2ppm;第一阶段反应后的矿物沉淀总量为1056mg/L,投加的石灰量为0.40g/L,沉淀析出的矿物有9种,分别是:方解石、白云石、氟磷灰石、赤铁矿、菱锶矿、砷酸钡、水铝石和两种Ni的矿物:氢氧化镍以及硅酸镍,此反应后的溶液中Ni的含量为3.7ppm;第二阶段反应后的矿物沉淀总量为16.2g/L,投加的石灰量为1.80g/L,沉淀析出的矿物有16种,分别是:方解石、辉铜矿、透辉石、方铅矿、赤铁矿、氟磷灰石、云母、黄浊沸石、硅酸镍、葡萄石、羟锰矿、石英、菱锰矿、硒、透闪石和沥青铀矿,此反应后的溶液中Ni的含量为0.5ppm。整个研究表明:在处理含镍废水过程中进行废水/尾砂的地球化学模拟,能够定量化的分析废水治理过程中元素的迁移转化,为以后治理其它的矿山污染提供参考。同时,如果要更加全面、准确的预测水/岩作用过程的物质迁移转化,还要考虑反应动力学方面的问题。