黄铁矿作用下矿井水酸化的实验模拟研究

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煤炭是我国的主要能源,开采方式主要为井工开采,开采时不仅抽排了大量地下水,同时破坏了黄铁矿的还原环境。在硫含量高的煤矿区,产生大量酸性矿井水。酸性矿井水外排,造成水资源的浪费,危害煤矿区的安全,对矿区生态环境造成破坏。因此探究煤矿区黄铁矿作用下,不同因素下对矿井水中p H值变化、Fe2++Fe3+离子的释放规律研究,为减轻矿井水的酸化程度提供科学依据,有利于提高矿井水经济效益,满足偏僻矿区用水需求,对矿区生态环境的治理具有重要意义。本文查阅国内外大量文献后对酸性矿井水形成原理及影响因素的分析基础上,以巩义煤矿区的煤矸石、石灰石、黄铁矿、煤为研究对象,内在因素(黄铁矿含量)和外在因素(介质组成、温度、岩石粒径),开展静水和动水实验。结论如下:(1)内在因素大于外在因素的影响。岩样粒径越小、温度越高,p H值越大、Fe2++Fe3+越高;黄铁矿中S、Fe为主要元素,占25.51%,16.63%;黄铁矿含量与p H为负相关,与Fe2++Fe3+为正相关。煤组会促进矿井水酸化,石灰石和煤矸石能减轻矿井水酸化程度,但煤矸石组的Fe2++Fe3+浓度高,对水质产生影响。(2)淋滤实验中,初期产生的酸性水并不是来自淋滤过程中的黄铁矿氧化作用,而是在开采时黄铁矿已经被氧化,水流经过时,带走氧化后的黄铁矿,在流动过程中与水反应产生酸性矿井水。在浸泡实验中,水量少,水流稳定,且处于封闭状态,因此不易产生酸性矿井水,但是水中Fe2++Fe3+浓度严重超标,会污染地下水。(3)静态和动态对比可知,减少黄铁矿的浸泡时间和浸泡水量、加速淋滤水的排出是减少黄铁矿产生酸性矿井水的最要途径。图45幅,表格16个,参考文献98篇。
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