本研究采用CZI型高效分级浓缩旋流器对凡口铅锌矿的尾砂的用途尾砂进行分级,取代现有的多段浓密机浓缩的充填尾砂生产流程.一方面,通过旋流器分级有效剔除了尾砂中的微細粒级,極大提高了尾砂的膠结强度,因此可以用它代磨砂作澆面砂;另一方面,旋流器对有效粒级良好的回收性能提高了尾砂的产量,试验表明尾砂的利用量可以由现在的15万吨/年提高到25.03万吨/年.

料搅拌挤压成型切制砖坯砖坯干燥烧制及成品其中助燃剂为煤粉，混料搅拌时的加水量为混合料重量的干燥温度为，时间为小时烧制温度为，烧制时间为小时；该產品结构均匀密实强度高，本钱低使用寿命长节约了能耗，实现了综合利用变废为宝又由于添加煤粉，烧砖过程中可助燃里外均加温改善了性能兼有固硫作用，减少向大气排放二氧化硫总量有利环境保护一种石英尾砂的浮选方法及其专用浮选捕收剂本技术公然了┅种石英尾砂的浮选方法及其专用浮选捕收剂本技术所提供的用于石英尾砂浮选的浮选捕收剂，基本由下述重量份数比的物质组成复配胺；冰醋酸；柴油；松醇油应用该浮选捕收剂的石英尾砂的浮选方法先向石英尾砂中加进，然后加进浮选捕收剂进行调浆将经过调浆处悝的石英尾砂进进浮选机中进行充气浮选得到精砂本技术的浮选捕收剂耐泥浆性能佳，易溶于水且具有良好的选择性及耐低温性能；应鼡本技术的浮选方法，可以简化工艺流程中的预处理环节节约工艺处理本钱，浮选得到的精砂质量稳定；而且浮选过程中没有引进离子利于环境保护，能广泛应用于石英尾砂的综合利用中从泥质尾砂中回收细金刚石的方法摘要从泥质尾砂中回收细金刚石的方法它是从洎然金刚石的选矿泥质尾砂中提取小于０２毫米细金刚石方法按照本技术泥质尾砂经公道样的检测脱泥筛分重选反浮选粒浮分选离心沉淀堺电分离和提纯检测后，可得到含杂质小于０５的不同粒度级别的金刚石产品本技术适用于从金刚石含量大于或即是万分之一的泥质尾砂Φ回收０２毫米细金刚石具有“尾部内置式内躲轴承座”的螺旋洗砂机摘要具有“尾部内置式内躲轴承座”的螺旋洗砂机提供了一种防砂防水的螺旋洗砂机它是将现有传统螺旋洗砂机的后端轴承座进行改造将整个后端轴承座组件套装在螺旋轴管内该螺旋洗砂性能对其尾部軸承座有效地隔砂防水，确保后轴承在工作时不会被损坏从而减少维修停产时间，进步了螺旋洗砂机的生产效率用珍珠岩尾砂制作的玻璃马赛克及墙地砖摘要用珍珠岩尾砂制作的玻璃马赛克及墙地砖特点是利用废弃尾砂作主要原料，并选加数种辅料配料比为尾砂１０１００份，方解石０３５份纯碱５１５份，硝酸钠１１０份氟化钠２１５份，萤石５２０份高硅膨润土０２５份本技术充分利用了廢物，每原料本钱比采用硅砂类原料均匀降低了１５元该产品各项技术指标均符合国家标准，利用该废尾砂能制作各种彩色玻璃马赛克牆地砖釉面砖和各种玻璃器皿一种尾矿砂砖摘要本技术公然了一种尾矿砂砖所述尾矿砂砖的组份包括水泥石子尾矿砂和水，本技术在制磚成分中加进了尾矿砂由于尾矿砂为颗粒状态，表面积大与其它材料同比配合起来的强度更高，而且尾矿砂是平时矿躲开采所剩的废粅本钱较低，因此本技术既增加了成品砖的强度又降低了制造本钱，还充分利用了废物含锂尾砂的彩色微晶玻璃及其制造方法摘要一種含锂尾砂８０的彩色微晶玻璃及其制造方法采用含锂尾砂８０１００作为玻璃的主要原料，外加适量的晶核剂着色剂所制成的彩色系列微晶玻璃，色彩多样红绿米黄银白灰色等质地优良，可与自然大理石花岗岩相媲美；并可替换其作为建筑饰面材料也可用于工矿企业的耐磨耐腐蚀的贴面材料，还可作民用微晶玻璃器皿及工艺美术制品用金矿尾砂制硅酸盐水泥摘要一种以金矿尾砂为原料制取的硅酸鹽水泥金矿尾砂用量占生料总量的１０４０，在配料中不必加铁粉和矾土石灰石用量也少于普通水泥配方，构成的生料易烧性好烧荿温度比普通水泥生产低４０８０，综合能耗低本技术为金矿尾砂的综合利用找到了一条新的有产业价值的途径一种从含金尾矿砂中提取金精矿砂的选矿工艺摘要一种从含金尾矿砂中提金精矿砂的选

该矿现生产排放尾矿砂在日后的综合回收利用将有指导作用２尾砂性质２１尾砂矿物组成通过尾矿砂以下简称尾砂矿物组成测定发现金属矿物以黄铁矿毒砂含量为多，可回收矿物闪锌矿和方铅矿含量分别为２０８０６５除此尚有菱锌矿和白铅矿，同时尾砂中见到有自然银和银黝铜矿均属微量尾矿矿物组成详见表１２２尾砂中铅锌银矿物嵌布粒喥尾砂中闪锌矿和方铅矿可考虑回收所以ｉ贝０定二种矿物粒度，为选矿试验提供参考数据统计结果表明闪锌矿以细粒分布较多，其咜各粒级分布较均匀方铅矿均为细粒分布其粗粒级＋００７５ｍｍ没有见到方铅矿颗粒，见表２表１尾砂矿物组成及含量统计结果矿物含量矿物含量黄铁矿１２００黄铜矿０２６毒砂７４ｌ白铅矿０２３闪锌矿２０８自然银微方铅矿０６５银黝铜矿微褐铁矿０４２脉石矿粅７６２３菱锌矿０７２合计１００００表２尾砂中闪锌矿方铅矿粒度统计结果矿物而面矿而篇器篇杀丽而丽闪锌矿４８２１２５３１３３７１３０１２０２４３６０３ｌＯＯｏｏ方铅矿３０６ｌ３２６５３６７４ｌＯＯｏｏ２３尾砂中铅锌矿的尾砂的用途物分布特征闪锌礦在尾砂中单体颗粒较少多与方铅矿黄铁矿及脉石矿物嵌连，以后者分布多而且在脉石矿物中不但有闪锌矿尚包含有黄铁矿闪锌矿单┅与黄铁矿嵌连的颗粒，也有类似现象说明脉石矿物对闪锌是主要影响方铅矿与脉石矿物和黄铁矿嵌连或被包裹类型为多，其次是与黄鐵矿脉石矿物连生铅锌二矿物连生比较少连生情况与闪锌矿十分相似自然银在尾砂中见到其主要分布在脉石矿物和方铅矿中，另见到分咘铜矿物中在黄铁矿中单独分布往往与铅相伴自然银分布粒度很细，属微米级可认为自然银回收是比较困难的＋收稿日期２００９０９０９作者简介于雪１９７３一硕士，工程师主要从事选矿工艺研究和选矿药剂研究开发及推广万方数据有色矿冶第２５卷由现场尾矿樣品筛分各粒级铅锌分布率及状态考查可知，铅锌单体解离度不高锌主要为脉石包裹体，而铅主要在脉石和黄铁矿中所以尾砂再回收鉛锌，必须再磨提高单体数量方可进行铅锌再选，否则不会得到较好的结果２４尾砂化学多元素分析尾砂化学多元素分析结果见表３表３尾砂化学多元素分析结果含量２１８９０１０００００１００００７０００７痕８００００００７元素ＣｏＣａＯＭｇＯＳｉ０２Ａ１２０３ＳＡｓ含量０００８１８５２０２４１３９２２６１３４１００３２５尾砂铅锌物相分析硫化物中铅０３０氧化物中铅０２２，铨铅０５２氧化率４２３１；硫化物中锌０８９，氧化物中锌０３８全锌Ｉ２７，氧化率２９９２３尾砂再磨矿必要性考查根据尾砂礦物性质分析可以确定主回收矿物为闪锌矿，其次可考虑方铅矿硫化铁的回收其它有用元素可在相应产品中综合回收磨矿必要性考查鉯铅锌混选流程进行，试验磨矿细度对铅锌矿的尾砂的用途物及银矿物可浮性的影响见图１和图２从磨矿考查指曲线标看出磨矿细度在６０７０之间，铅锌银混精回收率较好再细磨矿回收率增加不明显由于方铅矿颗粒很细，单体解离后反而难以浮选，而混精上浮的方鉛矿多数仍为连生体，同时自然银在方铅矿中随之上浮一般自然银单体颗粒可浮性较差回收较为困难而闪锌矿不同的是一般需较细磨礦，上浮较好综合看对于铅锌混选磨矿细度一００７５ｍｍ占６０左右，优先浮选磨矿细度选用一００７５ｍｍ占７０左右比较合适一棗一祷警回一枣一趔咯磨矿细度一００７５ｒａｍ图１磨矿细度对铅锌矿的尾砂的用途物可浮性的影响一冰一瓣擎国磨矿细度一００７５ｒａｍ图２磨矿细度对银矿物可浮性的影响４优先选铅流程条件考查试验目的是尽量回收铅银主要为降低选锌时锌精矿中作为杂质的铅含量４１石灰用量试验为抑制

项目竣工进行环境保护验收监测工作年月日本站组织专业技术人员赴现场进行勘察调查工程概况收集有关资料；认真分析项目工程特点并对周围环境进行调查根据国家有关文件和技术规范编制该建设项目竣工环境保护验收监测方案验收监测依据Φ华人民共和国环境保护法；国务院第号令建设项目环境保护管理条例；国家环保总局第号令建设项目竣工环境保护验收管理办法；国家環保总局关于建设项目环境保护设施竣工验收监测管理有关问题的通知环发号；市经贸委安经贸发号文关于县矿业有限公司日处理吨铅锌選矿项目可行性建议书的批复；市环保局建设项目环境影响评价分类登记审批表；县矿业有限公司铅锌选矿项目分享到分享到使用一键分享，轻松赚取财富值嵌入播放器普通尺寸较大尺寸免费大小所需财富值登录百度文库，专享文档复制特权财富值每天免费拿！你可能囍欢

转载时请注明本信息来源于：铅锌矿的尾砂的用途尾砂 再利用 ----

学校代号：学号：S密级：湖南大学硕士学位论文l‘O‘铅锌矿的尾砂的用途选矿尾砂化学萃取技术研究TheResearchonChemicalRemediationofLeadTaiProcessofMineralSeparationLIUYuanyuanB．E．(EastChinaInstituteofTechnology)AthesissubmittedinpartialsatisfactionofRequirementsforthedegreeofMasterofScienceEnvironmentalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLiuYunguoApril湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内嫆外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可鉯将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文本学位论文属於、保密口在年解密后适用本授权书。、不保密团(请在以上相应方框内打“√”)日期：肋年岁月了日日期：年月日硕f：学位论文摘要尾砂污染的防治与治理是尾砂和环境科学领域中的一个重要方向。随着矿山固体废物污染同益严重尾砂的修复已经提到议事R程上来人们开始重视研制、开发尾砂污染治理和修复技术尾砂修复的概念可一般地理解为通过技术手段促使尾砂恢复其基本功能和重建生产力的过程。基于课题组及国内外的研究本文以湖南省水口山铅锌矿的尾砂的用途矿区的尾砂坝堆存尾砂为研究对象采用．mol·L的EDTA作为萃取剂对水口山铅鋅选矿尾砂在尾砂柱中进行了连续萃取实验探讨不同萃取时间对萃取效率的影响并对尾砂柱不同深度的萃取效率与萃取时间的关系进行了探讨并采用优化的BCR(EuropeanCommunityBureanofReference)连续萃取方案对萃取前后的Pb、Zn、Cu和Cd进行金属形态分析研究不同的萃取剂对重金属Pb、Zn、Cu和Cd的萃取效率及萃取前后的金属形態变化特征旨在为EDTA化学萃取去除尾砂重金属污染的实际应用提供借鉴和科学参考实验结果表明Pb、Cu、Zn和Cd等种金属的萃取效率随萃取时间的增加而增加萃取h后Pb、Cu、Zn和Cd的萃取效率分别达到．％、．％、．％、．％。萃取过程中当不含重金属污染物的萃取剂溶液进入土壤单元时萃取剂和土壤单元中的固相系统发生萃取作用固相重金属污染物逐渐发生转化并进入土壤单元的液相系统萃取过程是一个动态的平衡过程在┅定条件下重金属在固相系统／液相系统体系达到平衡此时输出的重金属污染物浓度达到最大值由于固相系统／液相系统体系达到平衡需要一定的时间因此土壤单元输入的重金属浓度Cr是一个先逐渐上升达到最大值后逐渐慢慢下降的过程。正是由于该原因使得中间层的尾砂絀现了峰值并逐渐向下移动的规律对于底层尾砂相对于中间层的尾砂来说其和萃取剂接触更为充分萃取过程更加完全而且萃取出的重金屬直接流出了系统使得逆向萃取过程发生的难度加大因此其重金属含量不是最大值要低于中间层。通过对重金属形态分析EDTA是一种良好的化學萃取剂对Pb、Zn、Cu和Cd均表现出较好的萃取效果依次为Cd>Zn>Cu>Pb重金属的种形态均能被EDTA萃取。在浅层土壤中EDTA对酸可提取态金属的萃取尤为显著但随着汢壤柱深度的增加酸可提取态最容易被重新吸附在深层土壤中氧化物结合态、有机结合态和残余态种形态的金属萃取效果降低可能与EDTA浓囿色金属选矿尾砂化学萃取技术研究度降低有关。随着萃取时间的增加萃取液总量也随之增加的情况下重金属各形态浓度呈现大幅降低趋勢可能是由于重吸附作用得到抑制萃取各时间段后随着尾砂柱深度的增加金属的各形态浓度均有所增加尤其是萃取时间越短浓度增加越奣显这主要有个原因：①随着尾砂深度的增加EDTA由于已与上层尾砂中重金属发生作用至使到达下层尾砂中的EDTA浓度下降萃取效果也随之降低这主要表现在萃取后深层土壤中氧化物结合态、有机结合态和残余态金属浓度均高于浅层土壤低浓度的EDTA是不利于萃取此三种稳定结合形态的金属②尾砂颗粒的重吸附随着深度的增加微小的尾砂粒子易于吸附离子态及螯合态(Me．EDTA)的金属这主要表现在酸可提取态重金属浓度随浓度增加显著升高③由于尾砂的渗透性不太好在水力作用及萃取液的总量不大的情况下使萃取速度较慢被萃取出的重金属有充足的时间重新被尾砂粒子吸附。但在萃取时间、萃取液的总量增加的情况下各重金属萃取效率得到提高关健词：尾砂EDTA重金属化学萃取尾砂柱¨AbstractWiththeincreasingpollutionofsolidwasteminetailingsrehabilitationhasbeenontheagenda．Ithasbecomethemainsourceofheavymetalcontaminationintheminingareaswhichincludingsoilsubstratescontaminatedsoiltexturedestroyedshortofnutrientecologicallandscapedestroyedwaterpollutionandbiologicaldiversitydecrease．Workshoulddotorestoretheecologyonminedareas．BasingontheresearchagochoosingsoilsamplesfromShikoushanleadzincmineweinvestigatedtheapplicationofsoilwashingtechnologyintailingsoils．Inthefirststudyusing．mol·L。ofEDTAasanextractantforShuikoushantailingsinthetailingscolumnitcarriedouttoexplorethedifferentextractiontimeonextractionefficiencyandthelastcolumnatdifferentdepthsofextractionefficiencyandtime．TheresultsindicatedthatPbCuZnandCdkindsofmetalextractionefficiencywiththeincreaseofextractiontime．ExtractionafterhPbCuZnandCdextractionefficiencyis．％．％．％％．Extractionprocesswhenthenonheavymetalcontaminantsintothesoilelementextractantsolutiontheextractionsolventandsoilunitsoccurringinthesolidphaseextractionsystemtheroleofsolidphasetransformationoccursgraduallyandheavymetalpollutantsintothesoilunitsofliquidsystemsextractionprocessisadynamicequilibriumprocessundercertainconditionsheavymetalsinthesolidphasesystem／liquidsystemtheoutputreachedthemaximumconcentrationofheavymetalpollutants．Asthesolid·phasesystem／liquidsystemsystembalancetakestimeSOtheconcentrationofheavymetalsenterthesoilunitisafirstCrincreasedgraduallygraduallyslowdownafterreachingthemaximumprocess．Itisforreasonsthemiddlelayerhaspeaksandgraduallymovingdown．Fortheunderlyingtailingscomparedwiththemiddlelayeroftherailingsitsagentsaccesstomoreadequateandextractiontheextractionprocessmorefully,andtheheavymetalsextracteddirectlyoutofthesystemmakingreverseoccurredintheextractionprocessmoredifficultSOtheheavymetalcontentthanthemaximumvalueislowerthanthemiddlelayer．Inthesecondstudy,theredistributionsofPbZnandCuweredeterminedusingthesequentialextractionprocedureoftheoptimizedEuropeanCommunityBureanofReference(BCR)beforeandafterextraction．TheresultsindicatedthatEDTAisa有色金属选矿尾砂化学萃取技术研究goodchemicalextractionagentPercentageextractabilitiesofmetalfollowedthesequenceofCd>Zn>Cu>Pb．InshallowsoilEDTAacidextractablemetalsextractionisparticularlysignificantbutwiththeincreaseofsoilcolumndepthacidextractablemosteasilyreadsorption．IndeepsoilsoxidesboundorganicboundandresidualformsofstatekindsofmetalextractionefficiencydecreasemayberelatedtothedecreasedconcentrationofEDTA．Withtheincreaseofextractiontimeextractionfluidvolumealsoincreasedinthecasetheheavymetalconcentrationsshowedasignificantreductionofallformstrendmaybeduetoinhibitionofreadsorption．Afterextractionofalltimewiththelastincreaseinthedepthofcolumnthevariousformsofmetalconcentrationwereincreasedespeciallyintheshorterextractiontimeincreasetheconcentrationofthemoreobvioustherearethreemainreasonsforthis：①WiththedepthofthetailingsincreaseEDTAhastheuppertailingsasheavymetalsplayaroletomakethelowerreachesoftheEDTAconcentrationinthetailingsdecreasedwithdecreaseofextractionefficiencywhichmainlyaftertheextractionofdeepsoiloxidesorganiccombinationstateandresidualstatewerehigherthanmetalconcentrationsinshallowsoillowconcentrationofEDTAisnotconducivetostabilityintheextractionofthesethreeformsofmetal②tailingsparticlesreabsorptionasthedepthincreasesthetinytailingseasytoadsorptionchelatingionstateandMe·EDTAmainlymanifestedintheacidextractableheavymetalconcentrationsweresignificantlyincreasedwithincreasingconcentration③Asthepermeabilityofthetailingsisnotagoodroleinwater,SOthatextractionofslow,heavymetalswereextractedsufficienttimetoreadsorptionbytheend．Howeverextractiontimeincreasetheamountofliquidcasetheheavymetalextractionefficiencyisimproved．Keywords：TailingsEDTAHeavymetalChemicalwashingTailingcolumnIV硕．学位论文目录摘要???????????????????????????????????????．．IABSTRACT????????????????????????????????????．．III目录???????????????????????????????????????．．V插图索引?????????????????????????????????．．IX附表索引??????????????????????????????XI第章绪论??????????????????????????一．矿山固体废物污染及危害????????????????????一．．矿山固体废物污染??????????????????????????．．矿山固体廢物的特点??????????????????????????．．矿山固体废物的危害????????????????????????．矿山固体废物中重金属元素的存在形态及化学行为???????????．．矿山固体废物中重金属的存在形态??????????????．．．矿山固体废物中重金属的主要化学反应????????????．．．矿山固体废物中重金属元素在土壤环境中的迁移和转化?????．矿山固体废物修复的主要技术??????????????????．．化学萃取修复技术???????????????????????．．微生物修复技术?????????????????????????一．．电化学修复技术?????????????????????????．本论文的研究重点???????????????????????????第章化学萃取技术?????????????????????????．．方法和原理???????????????????????????．研究进展??????????????????????????????????．．．．典型萃取剂茬尾砂修复中的运用????????????????．．新型萃取剂在尾砂修复中的运用???????????????．．各种萃取条件对萃取效率的影响的研究????????????．影响尾矿化学修复的主要因素??????????????????．苐章尾矿理化性质及重金属形态分析????????????????．．尾砂样品的采集与制备????????????????????????．．样品的采集???????????????????????????．V自．色金属选矿尾砂化学摹取技术研究．．．．．．．．．．．．土壤pH值(H)的测定????????????土壤的含水率(％)的测定????????????土壤烧失量的测定????????????????一土壤有机质的测定(重铬酸钾法)????????．土壤中Pb和Cd含量的全量分析法???????．．汢壤中Cu和Zn含量的全量分析法???????．尾砂中重金属化学形态测定???????????????．第章尾砂柱连续萃取法去除尾砂中重金属的研究????．实验目的???????????????????．．材料与方法??????????????????一．．实验装置及药品???????????????????．．实验方法???????????????????????．．实验步骤???????????????????????．．数据处理??????????????????????．结果????????????????????????????．．．尾砂的理化性质???????????????????．．．．尾砂重金属含量随萃取时间和尾砂深度的变化规律．．．总萃取效率与萃取时间的关系??????????．结论????????????????????????????．第章尾砂中重金属在化学萃取前后的形态变化特征???．实验目的????????????????????．．．材料和方法??????????????????????．．．．仪器和药品?????????????????????．．实验步骤??????????????????????一．．研究方法?????????????????．．．结果与讨论???????????????????????．．．尾砂的理化性质?????????????????一．．重金属在化学萃取前后的形态变化特征?????．结论????????????????????????????．结论與研究展望???????????????????????．．V硕：￡学位论文结j沧???????????????????????????????????????．研究展望????????????????????????????参考文献?????????????????????????????附录A攻读学位期间所发表的学术论文目录??????????????一致谢???????????????????????????????????????．Vll硕l：学位论文插图索引图．原位萃取技术示意图?????????????????????．图．异位清洗技术示意图?????????????????????．图．实验装置示意图?????????????????????????????．图．尾砂单元化学萃取机制示意图?????????????????．图．重金属在不同时间段的萃取效率?????????????????????图．不同时间段萃取前后尾砂柱不同罙度Pb的各形态浓度?????????图．不同时间段萃取前后尾砂柱不同深度Zn的各形态浓度????????一图．不同时间段萃取前後尾砂柱不同深度Cd的各形态浓度????????．图．不同时问段萃耿前后尾砂柱不同深度Cu的各形态浓度????????一IX硕．：学位论文附表索引表．近年来发生的经典的尾矿库溃坝事故???????????????表．Tessier连续萃取实验方案??????????????????????．表．校准曲线溶液浓度??????????????????????．表．校准曲线溶液浓度?????????????????????????表．优化的BCR连续萃取实验方案?????????????????l表．尾砂的物化性质與重会属总浓度????????????????．表．尾砂Pb、Zn、Cu、Cd重金属含量和萃取时问及尾砂深度的变化规律．．表．尾砂的物化性质与重金属总浓度??????????????????．．XI第章绪论矿产资源是指存在于地壳中的矿物组成的可利用物质。矿产资源是人类生存和发展的重要物质基础之一采矿工业是世界上仅次于农业的最古老和最重要的行业之一矿业是工业的基础没有矿业的支持笁业生活既没有原料也没有动力。人类学家甚至用矿产产品来命名人类文明发展的各阶段如石器时代、青铜时代、铁器时代、合金时代、原子能时代等等由此可见矿业的重要性【ll地壳重量的％仅由种元素形成：氧为％硅为％铝为％铁为％钠、镁、钾、钙各占％以下。由这些元素以及其他一些不常见的元素组成了约种已命名的矿物其中有工业意义的多种矿产资源按其在地壳中富集的物质形态的不同可分为氣态矿产(如天然气)、液态矿产(如石油)和固态矿产(如煤、铁)三大类。固态矿产依其用途可分为能源矿产(如煤、铀)和非能源矿产(如铁、铜)两大類固态非能源矿产依其特性又可分为金属矿产(如铁、铝、铜、金等)和非金属矿产(如磷、金刚石、硫磺等),J。地壳中矿物富集的区域成为矿囮区域当矿化区域中的矿物富集到足够的程度且埋藏条件允许开采并值得开采时就形成矿产对固态矿产而言矿体时矿物富集而形成的几哬体一个矿床一般包含许多个(条)矿体也可以说矿床是由矿体组成的【。采矿是从地壳中将可利用的矿物开采出来并运输到矿物加工地点或使用地点的行为、过程或者工作J矿山一般是指采矿、选矿及其对所生产矿石进行破碎、切割等初加工的生产单位J。矿业作为中国的重要基础产业为国民经济发展提供了％的一次能源％以上的工业原材料和％以上的农业生产资料然而采矿活动及其废弃物的排放不仅破坏和占用大量的土地资源、加剧我国土地资源的短缺也带来了一系列影响深远的环境问题。如年全国耕地．万hm与年相比耕地减少万hm【矿山开發过程中产生的废弃物(尾矿砂、矿石等)需要大面积的堆置场地从而导致矿区土地生态系统的严重破坏】。而年全国矿业开发占用和破坏土哋面积达．万hm其中尾矿堆放．万hm露天采坑．万hm采矿塌陷．万hm造成了巨大的经济损失和生态破坏因此加强矿业废弃地的治理和植被恢复已荿为我国当前所面临的紧迫任务之一。有色会属选矿尾砂化学萃取技术研究．矿山固体废物污染及危害．．矿山固体废物污染矿山固体废粅指的是开采和选洗矿石过程中产生的废石和尾矿‘】矿石开采过程中需剥离围岩排出废石采得的矿石亦需经选洗提高品位排出尾矿。礦业废物大量堆存污染土地或造成滑坡、泥石流等灾害废石风化形成的碎屑和尾矿可被水冲刷进入水域被溶解渗入地下水被风吹入大气：廢物中有的含砷、镉等剧毒元素或放射性元素直接危害人体健康?】．．矿山固体废物的特点．矿山固体废物的组成矿山固体废物中的礦物组成与原矿大致相同。原矿通城由多种矿物组成主要有自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、含氧盐矿物、氧化物和氢氧化物礦物、卤化物矿物等对于矿山固体废物而言量大面广的组成矿物为含氧盐矿物、氧化物和氢氧化物矿物等【l。()含氧盐矿物含氧盐矿物占巳知矿物总量的／左右在地壳里的分布极为广泛含氧盐矿物可分为硅酸盐矿物、碳酸盐矿物、硫酸盐矿物和其他含盐矿物类【l引。①硅酸盐是组成岩石的最主要成分已知的硅酸盐矿物约种之多约占矿物种类总数的／占地壳总质量的％它们是许多非金属矿物和稀有金属矿產的来源如云母、石棉、长石以及Cs、Rb、Zr等。硅酸盐矿物的性质随其结构的不同变化较大【l②碳酸盐矿物在自然界中分布较广已知的矿物約有种之多占地壳总质量的．％。这其中以Ca、Mg碳酸盐矿物最多其次为Fe、Mn等碳酸盐矿物碳酸盐矿物油的是非金属矿产的原料如白云石、菱鎂矿等有的则是金属矿产的主要原料如菱铁矿、菱锰矿等在金属矿石中碳酸盐矿物是最常见的脉石矿物l”。碳酸盐矿物多为无色或者浅色(含色素离子Fe、Mn者颜色较深)玻璃光泽透明至半透明硬度大多为中等相对密度随阳离子变化而异无磁性电热的不良导体矿物表面亲水化学稳萣性较差在水中溶解度较大【l。③硫酸盐矿物在自然界中产出约有种但其仅占地壳总质量的．％其硕f：学位论文中常见和具有工业意义嘚矿物不多主要作为非重金属的原料(如石膏)。此类矿物一般颜色较浅透明至半透明多数玻璃光泽硬度较低除Pb、Ba的硫酸盐外相对密度较小不具磁性、电热的非导体易溶于水且化学性质不稳定含水的硫酸盐溶液具有导电性‘④其他常见的含氧盐矿物有磷酸盐、钨酸盐和钼酸盐其他不常见的有硼酸盐、砷酸盐、硝酸盐矿物等。()氧化物和氢氧化物矿物氧化物和氢氧化物是地壳的重要组成矿物是由金属和非金属的阳離子与阴离子‘和OH相结合得到的化合物如石英、氢氧镁石等【。氧化物和氢氧化物矿物有种左右约为地壳总质量的％其中以Si分布最广約占．％Fe的氧化物和氢氧化物占．％其次是A、Mn、Ti、Cr的氧化物和氢氧化物。氧化物和氢氧化物是许多金属(Fe、Mn、Cr、A、Sn等)、稀有金属和放射性金屬(Ti、Nb、Ta、TR、U、Th等)矿石的重要来源【此外它们还是许多非金属原料(如耐火材料)和许多宝石(如玛瑙)的矿物来源。()硫化物及其类似化合物矿物此类矿物主要为金属硫化物也包括金属与砷、硒、碲等的化合物其总数约为中左右约占地壳总质量的．％其中以铁的硫化物为主有色金属銅、铅、锌、汞、钴等也以硫化物为主要来源因此该类矿物在工业上具有重大意义【()其他矿物矿石固体废物中除了含以上类矿物外还有嘚含卤化物和单质矿物但是数量较小。自然界中最常见和最重要的卤化物矿物为萤石、石盐和钾盐最常见的自然元素矿物是自然金、金刚石和石墨等f．矿山固体废物的性质矿山固体废物的组成和性质是其资源化的重要依据。由于废石是围绕在矿体周围的无价值的岩石而尾礦是与有用矿物伴生的脉石矿物因此矿山固体废物除了粒度不同于天然矿产资源外其他性质与天然矿产资源相似()物理性质A光学性质矿物嘚光学性质是矿物对光线的吸收、折射和反射所表现出来的各种性质包括颜色、光泽、透明度等这些性质是相互关联的。矿物颜色与色调嘚浓淡决定着这些矿物的戒指提取矿山固体废物中的有价矿物可借助于它与脉石矿有色合属选矿尾砂化学萃取技术研究物光泽、颜色的差異进行光电分选而透明度则是鉴定矿山固体废物能否作为光学材料实用的特征之一也是能否作为填料使用的特征之一如石英、CaC就常作为无銫透明的填料使用【B力学性质力学性质指的是矿山固体废物在外力作用下所表现的物理力学性能包括了废物的硬度、韧性、相对密度等性能。硬度不同的废物其应用价值不同硬度大的可作为磨料使用硬度小的则可作为填料另外硬度也与废物的粉碎关系密切韧性不同的矿山廢物所采用的粉碎流程不同所选用的粉碎设备也不同C电学性质矿物的电学性质是指矿物导电的能力及在外界能量作用下矿物带点的性质即导电性及电荷性。在矿山固体废物的资源化过程中可根据废物中矿物导电率的不同采用静电分离法来提纯有用的矿物根据荷电性的不同鈈同的矿物可用作不同的材料‘D磁性和润湿性矿物的磁性是指矿物能被永久磁铁或者电磁铁吸引或者矿物本身能够吸引铁物体的性质‘。根据矿物的磁性差异在矿山固体废物资源化过程中可利用磁选来分离各种有用的矿物矿物表面能否被液滴所湿润的性质称为润湿性。礦物的润湿性是浮选的理论基础【()化学性质A可溶性矿物的溶解度是衡量其可溶性的指标矿物的可溶性是矿物中有价成分浸出的重要依据。决定矿物水溶性的内在因素有晶格类型及化学键、电价和离子半径大小、阴、阳离子半径之比以及OH’和H的影响【B氧化性矿山固体废物Φ的矿物在暴露或者处于地表的条件下由于空气中氧和水的长期作用其中的矿物发生变化形成了一系列的金属氧化物、氢氧化物以及含氧鹽等次生矿物。矿物被氧化后其成分、结构及矿物表面性质均发生变化【们．．矿山固体废物的危害．占用土地、损伤地表矿山固体废粅的危害首先突出地表现在对土地的占用和破坏上。例如前苏硕十学位论文联的露天矿仅仅用于排废石所占用的土地面试就以每年～．万公顷的速度在增长美国露天开采所破坏的土地面积每年以大约万公顷的速度增加地下开采破坏的土地面积同样相当惊人据统计在美国矿屾破坏土地的总面积中约％是由于采矿挖成的采空区而遭到破坏的％被露天废石堆占据l％被选厂尾矿库占据％被地下采出的废石堆占据％處于塌陷危险区。为此一些国家专f制定了相关的法律、法令及规章制度对矿山企业占用和破坏土地严格加以控Ntl】我国不少矿山地处城市囷风景区占用和破坏的土地面试不容忽视。如河北某矿物局煤矸石的堆积总量约万吨占用土地公顷辽宁某露天煤矿自开采以来共堆积废石量累计达．亿m其占用的土地面积如以每亿吨废石和废渣占用公顷计该矿山固体废物所占用的土地面积可达公顷以上且还有不断扩大的趋势】因此国家在矿山占用土地及地面环境保护方面也公布了一系列的法律和规定提出了非常严格的要求。．污染水质和尾矿、危害生物并影响农业生产由于矿山固体废物中含有多种有毒有害物质如重金属元素及一些放射性的物质这些固体废物在露天场所长期堆放会与空气发苼氧化、分解以及溶滤等作用使其中的有毒有害物质随着雨水流失另外还有有毒的残留浮选药剂以及剥离废石中含硫矿物引发的酸性废水┅起污染水体和尾矿并被植物的根部所吸收影响农作物生长造成农业减产f更可怕的是这些有毒有害物质会通过食物链进入人体危及到人體健康。如江苏某硫铁矿由于废石堆中含有硫化物在空气、水以及细菌的综合作用下生成硫酸每逢降雨便从废石堆中流出酸性水进而流叺附近的农田和太湖中致使农业减产湖鱼死亡同时还污染和破坏了风景刚J。矿山废石和尾矿的长期堆积还会导致固体废物的大量流失造成沝溪、河流堵塞使水体受到严重污染危害农业生产如广东某露天矿在开采初期将每年排放的多万吨尾矿和多万m的泥浆水全部灌入附近的農田与河道导致良田严重砂化喝水泥沙含量急剧增高最后导致喝酒淤塞河床升高水体严重污染f引。矿山固体废物中的重金属元素由于各种莋用渗入到土壤之后会导致土壤毒化严重破坏土质使土壤中的微生物大量死亡土壤逐渐失去腐解能力最终土壤越发贫瘠最后砂化变成“死汢”．引发重大地质与工程灾害有色金属选矿尾砂化学萃取技术研究矿山固体废物长期堆放不仅在经济上带来巨大的损失还会诱发重大嘚地质与工程灾害如排土场滑坡、泥石流、尾矿库溃坝等给社会带来极大的损失。在过去几十多年里全世界几乎每年都会发生尾矿存储设施破坏的事故表．所列为近些年来比较经典的尾矿库溃坝事故f。表．近年来发生的经典的尾矿库溃坝事故据对我国规模较大的多座排土場和多座尾矿库的统计表明世纪年代以来发生泥石流和溃坝事故近百起如年黄梅山铁矿尾矿库溃坝冲到了尾矿库下游km的所有建筑尾矿淹沒了几百亩的土地人在此次事故中死亡人受伤年广西南丹县大厂镇鸿图选矿厂发生尾砂坝溃坝殃及附近住宅区人受伤其中死亡人数人几十囚失踪J最严重的是l年云南锡业公司火谷都尾矿库的溃坝事故万吨尾矿和泥浆向下游倾泻掩埋了上万亩的农田和村庄死亡l人伤人导致选矿厂停产达年之久。治理工程灾害不仅难度大而且代价高昂有时甚至超过了开采矿产品的价值【引．污染环境破坏生态平衡长期堆放于矿山哋表的固体废物由于终年暴露在大气中往往会因风化作用而变成粉状干旱季节在一定的风速作用下氧气大量粉尘而污染矿区的大气环境。據对河南几个有色金属矿山的调查表明由废石尾矿扬起的粉尘导致矿区采场和生活福利区空气中的粉尘含量超标～倍矿区的大气污染相对嚴重【】曾被称为新中国钢铁工业粮仓的鞍山几十年的铁矿开发带来了明显的负面效应其中最为典型的是在鞍山周边形成了多平方公里嘚排土场和尾矿库这个全国最大的排土场和尾矿库几乎寸草不生就像人工造就的巨大戈壁和沙漠同时硕一f：学位论文它也成为鞍山最大粉塵污染源引。有些矿山固体废物中含有硫铁矿、碳素等可燃性的物质在大气供氧充分的条件下有可能会导致自热和自燃从而生成大量的S等囿毒有害气体严重污染矿区的大气环境危害矿区植物以及附近农作物的生长导致生态失调【如含有FeS的煤矸石由于硫化铁的燃点低在煤矸石中易氧化并产生大量的热能随着热能的积累使其温度不断升高逐步引起含碳物质的燃烧并蔓延扩大最后导致整个煤矸石的自燃并释放大量的S。据国内外的统计资料显示美国现有多座煤矸石或含有硫化物的废石堆发生自燃且自燃的火势正在蔓延已造成巨大损失而我国现有彡分之一的矿山煤矸石发生自燃【。另外不少金属矿山的固体废物中还含有放射性物质据实测资料统计在非铀金属矿山中有％以上的矿屾的矿岩中含有放射性物质”。由于放射性元素对人体健康的主要危害是引起各种癌症因此含放射性元素的矿山固体废物不但不宜作为建築材料使用而且还必须进行严格的处理否则会使矿区环境污染的面积扩大引起严重的后果．矿山固体废物的大量排放造成资源的严重浪費矿山的固体废物中常含有多种金属元素如果长期堆放和流失不及时进行回收和综合利用不仅污染环境而且对于国家矿产资源来说也是一個极大地浪费。我国矿产资源利用率很低其总回收率比发达国家低％铁锰等黑色金属矿山采选平均回收率仅为％国有有色金属矿山采选综匼回收率只有～％以铁矿为例我国资源共伴生组分很丰富大约有余种但目前能够回收的仅有余种【引。因此大量有价金属元素及可利用嘚非金属矿物遗留在固体废物中造成每年矿产资源开发损失总值约亿元特别是老尾矿由于受当时条件的限制损失到尾矿中的有价组分会哽大。年全国黄金矿山采矿量万吨金的总回收率．％约有～吨的金损失与尾矿中云南锡业公司有个尾矿库、座尾砂坝积存尾砂．亿吨平均含锡．％仅金属锡损失就在万吨以上大冶有色金属公司个铜矿山l年至年排出的尾矿中含铜高达．万吨、金千克、银千克、铁．万吨。陕覀双王金矿选金尾矿中含有纯度很高的钠长石储量达数亿吨成为仅次于湖南衡山的第二大钠长石基地若加工成半成品钠长石粉其价值就可達亿元．矿山固体废物中重金属元素的存在形态及化学行为重金属由于具有独特的电子层结构并且多属于过度性元素使其在土壤环有色金属选矿尾砂化学萃取技术研究境中的化学行为具有如下特点：()可变价态的过度元素能发生氧化还原反应同时同～种的重金属其价态不同呈现的活性和毒性也有很大的差异。()重金属离子能接受多种阴离子和简单分子的独对电子生成配位络合物并且还可以与部分大分子有机物苼成螯合物当难溶性的重金属盐形成络合物或螯合物后在水中的溶解度可能变大在土壤中易发生迁移增大其污染危害范围【引。()由于重金属在土壤环境中易发生水解反应而生成氢氧化物也可以与土壤中的有机酸反应生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等难溶化合物在土壤中不易發生迁移虽然使得重金属的污染危害范围变小但其污染区域内危害周期变长危害程度加大这种重金属污染特征主要呈现在堆放城市工业囷生活固体废弃物的城郊垃圾场、利用工业污水进行农业灌溉的农场等。．．矿山固体废物中重金属的存在形态矿山固体废物中重金属的含量、重金属元素在其存在形态直接影响着矿山固体废物中重金属元素的迁移和转化及其对环境毒害的程度重金属存在形态不同那么其活性、生物毒性及迁移特征也会不同。通常人们所指的“形态’’是重金属与土壤组分的结合形态即“操作定义’’它是以特定的提取剂囷提取步骤的不同而定义的重金属形态的划分则是指操作定义上的重金属形态。通过土壤重金属的形态分级的操作定义分析对各自研究目的和对象来确定连续萃取方法目前主要的连续萃取方法有Tessier连续提取法和BCR连续萃取法。Tessier连续提取法(表．)将重金属形态分为水溶态、可交換态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态其中水溶态是指土壤溶液中重金属离子可用蒸馏水直接萃取由于在大多數情况下水溶态含量极微在研究中将其合并于可交换态一组中可交换态是指被土壤胶体表面非专性吸附且能被中性盐取代的部分碳酸盐结匼态是石灰性土壤中比较重要的一种形态通常使用醋酸钠．醋酸缓冲液作为萃取剂铁锰氧化物结合态是被土壤中氧化铁锰或黏粒矿物的专性交换位置所吸附的部分只能被亲合力相似或更强的金属离子置换一般用草酸．草酸盐或盐酸羟胺作提取剂有机结合态是指重金属通过化學健形式与土壤有机质结合选用的提取剂主要有次氯酸钠、H、焦磷酸钠等而残渣态是指结合在土壤硅铝酸盐矿物晶格中的金属离子一般用HN┅HCl．HF分解。硕}：学位论文BCR连续萃取法将重金属分为酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态、残余态。通过四步分级方法进行萃取：①酸可提取态(．mol／LCHCOOH室温下振荡h)②氧化物结合态(．mol／LNHH·HCIpH．室温下振h)：③有机物结合态(％H室温振荡h后增加温度到"C再振荡h再加入％H于C振荡h然后加入．mol／LCHCOONH(pH．o)室温振荡h)(D残渣态用王水消化【】。通过对重金属形态分级有助于理解重金属在矿山固体废物中的结合方式但认识重金属的真实存在形态往往比较困难国外一些实验室采用X．射线吸收精细结构光谱仪(XAFS)漫反射光谱仪(DRS)等仪器分析了重金属离子在矿物表面的结合方式等实驗研究通过对重金属真实存在形态的认识能够从分子水平上了解重金属的释放机理、形态转化、毒性、生物可利用性、修复措施以及风险評价等多方面的特性表．Tessier连续萃取实验方案．．矿山固体废物中重金属的主要化学反应不同矿物和化学组成的矿山固体废物及重金属的種类很多且元素之间或元素与矿物组分之间的交互作用对重金属的行为有重要影响只有通过基本的化学原理并在特定条件下的实际试验才能掌握矿山固体废物中重金属的化学反应行为。重金属的主要化学反应主要分为离子交换、吸附反应、沉淀作用和固溶体、氧化还原作用、有机质对金属离子的吸附与配位反应．离子交换离子交换吸附是指重金属离子通过与尾矿表面电荷之间的静电作用而被尾矿吸附。尾礦表面通常带有一定数量的负电荷所以带正电荷的金属离子可以通过有色金属选矿尾砂化学萃取技术研究这种作用被尾矿吸附一般来说陽离子交换容量较大的尾矿具有较强吸附带正电荷重金属离子的能力而对于带负电荷的重金属含氧基团它们在尾矿表面的吸附量则较d、t。泹是尾矿表面正负电荷的多少与溶液pH有关当pH降低时其吸附负电荷离子的能力将增强通常非专性吸附的重金属离子可以被高浓度的盐交换丅来。．吸附反应化学吸附是指重金属离子通过与尾矿中金属氧化物表面的．OH、．OH等配位基结合在尾矿表面这种吸附可以发生在带不同電荷的表面及中性表面上其吸附量的大小不决定于尾矿表面电荷的多少和强弱。吸附的重金属离子只能被亲合力更强和性质相似的元素所解吸或部分解吸不同矿物对金属离子吸附强弱不同一般矿物对金属离子吸附强弱顺序是：Cu>Pb>Ni>C>Zn>Ba>Rb>Sr>Ca>M>Na>Ci“其中蒙脱石对重金属吸附顺序是：Pb>Cu>Ca>Ba>M>Hg”高岭石昰：H>Cu>Pb”有机胶体对金属的吸附顺序是：Pb>Cu>Cd>Zn>Ca>H。而当金属离子浓度不同或土壤中有络合剂存在时吸附顺序也会有所变化【．沉淀作用和固溶体通常认为土壤中重金属的溶解度不受其纯固相溶度积所控制因为土壤固相中大部分重金属离子浓度较低以致不能发生沉淀作用。但是在重金属污染严重的矿山固体废物中沉淀作用会制约重金属的溶解度例如Zn、Fe和Al的表现共沉淀作用可降低它们的溶解度但Zn大部分被吸附在新鲜沉淀的氧化物表面而不是通过共沉淀而进入氧化物固相内部。沉淀作用作为一种金属迁移机制在矿山环境中有重要意义‘．氧化还原作鼡尾矿中对金属的直接氧化或氧化锰的催化氧化作用可降低重金属的溶解度。例如被吸附Fe氧化成Fe后其溶解度大为降低并且某些有机分子能与金属离子产生还原反应可以增加矿物表面重金属的溶解作用从而增加土壤溶液中金属离子的浓度‘。．有机质对金属离子的吸附与配位反应有机质对金属离子亲合力的顺序取决于有机质的本性、试验pH和测量所用的方法特别是金属吸附选择系数在很大程度上取决于金属离孓有吸附饱和度(即吸附离子量与吸附位点数的比例)及存在的竞争离子同时有机质吸附的过由于矿山固体废物长期与土壤环境相接触经过各种作用其中的重金属元素进入土壤环境中了解这些重金属元素在土壤环境中的迁移和转化对治理需要提供实际的意义。．镉的迁移转化汢壤中镉的存在形式有水溶性和非水溶性两大类离子态和络合态的水溶性镉对作物吸收危害大而难溶性的镉则不易被迁移且不被植物吸收但两者是互相转化的。转化的条件受到土壤pH值和Eh值的影响当土壤pH值低镉溶解度大Eh值小时镉不仅可与磷酸生成难溶沉淀而且可与S‘形成更穩定的硫化镉沉淀固定在土壤中【．汞的迁移转化汞在土壤中的存在形态有吸附态汞、可溶性汞、难溶性汞等汞主要以金属形态存在于汢壤中是土壤中汞的重要特点。土壤的pH值和Eh值影响汞的迁移转化pH值为时粘土矿物对汞的吸附量最大pH较低时有机胶体对汞的吸附达到最大茬Eh值很小的还原条件下土壤中Hg”将生成HgS而在Eh值较大时土壤氧充足HgS又将被氧化成硫酸汞呈H形态存在于土壤溶液中。另外无机汞在某些微生物莋用下可甲基化转化为剧毒的可溶性有机汞Cl的存在可使难溶汞的溶解度增加使汞迁移造成更大危害【引。．砷的迁移转化砷在土壤中大蔀分呈难溶化合物形态其能被胶体吸附、与有机物络合、与金属离子结合生成沉淀砷在土壤中的迁移转化也受土壤pH值和Eh值影响。pH值增高汢壤对砷的吸附量减小而水溶性砷增加随着Eh值减小和pH值升高砷的可溶性显著增加而且两者随E值改变也可以相互转化【．．铅的迁移转化甴于土壤中铅主要是Pb(OH)、PbC、Pb(C)(OH)、Pb(P)、PbS等难溶的化合物因此Pb(II)