不同粒度錫采礦廢石重金屬淋溶規(guī)律及影響機(jī)制

林 海,于明利,董穎博,劉泉利,劉抒悅,劉 月

(北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院,北京 100083)

不同粒度錫采礦廢石重金屬淋溶規(guī)律及影響機(jī)制

林 海,于明利,董穎博*,劉泉利,劉抒悅,劉 月

(北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院,北京 100083)

采用廣西某錫礦不同粒度采礦廢石進(jìn)行模擬酸雨動(dòng)態(tài)淋溶試驗(yàn),研究了不同粒度錫采礦廢石的淋溶規(guī)律,結(jié)果表明,淋溶前期,廢石溶出重金屬濃度呈上升趨勢(shì),Pb、Zn溶出濃度表現(xiàn)出中粒度>細(xì)粒度>粗粒度,As溶出濃度最高為0.12mg/L,表現(xiàn)為細(xì)粒度>中粒度>粗粒度;淋溶中后期,廢石溶出重金屬濃度呈平緩甚至緩慢下降趨勢(shì),3種重金屬溶出規(guī)律均表現(xiàn)為細(xì)粒度>中粒度>粗粒度, Pb、Zn、As最高溶出濃度分別為0.91,1.05,0.12mg/L.研究了重金屬溶出動(dòng)力學(xué)并運(yùn)用X射線衍射、掃描電鏡、能譜儀、比表面積及孔徑分布儀和化學(xué)測(cè)試等手段分析得出了錫采礦廢石淋溶影響機(jī)制,淋溶前期主要受粒度影響,溶質(zhì)以對(duì)流運(yùn)移為主;淋溶后期受粒度、空隙率、比表面積、表面結(jié)構(gòu)和形態(tài)分布等多重因素影響,溶質(zhì)以對(duì)流運(yùn)移和分子擴(kuò)散綜合影響為主.本研究方法及結(jié)論可為廢石重金屬防控和監(jiān)管提供理論依據(jù).

錫采礦廢石；重金屬；粒度；淋溶規(guī)律；影響機(jī)制

廢石場(chǎng)淋溶水是錫采礦場(chǎng)重金屬污染的主要來(lái)源之一[1].在酸雨嚴(yán)重地區(qū),錫采礦廢石特別是不產(chǎn)酸廢石堆置過(guò)久,易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生持續(xù)性危害.重金屬的溶出在化學(xué)上主要受廢石成分即酸中和能力和產(chǎn)酸潛力影響[2];在地球化學(xué)環(huán)境學(xué)上主要受礦堆高度、礦石尺寸及級(jí)配、礦堆孔裂隙網(wǎng)絡(luò)及幾何尺寸形狀、pH值等因素影響[3];力學(xué)性質(zhì)主要受淋溶液溶蝕和力學(xué)損傷影響[4];在動(dòng)力學(xué)上受化學(xué)反應(yīng)和溶質(zhì)擴(kuò)散反應(yīng)影響[5],其中酸雨酸度、廢石粒度、比表面積、孔徑分布、力學(xué)特性、淋溶時(shí)間、微生物、風(fēng)化氧化、表面結(jié)構(gòu)、重金屬存在形態(tài)等因素對(duì)重金屬淋出具有重要影響[6-7].

目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究主要集中在不同影響因素對(duì)廢石淋溶規(guī)律等方面,尹升華等[8]在微生物浸礦中研究了微生物對(duì)低品位礦石浸出過(guò)程及其影響因素,馮夏庭等[9]就化學(xué)環(huán)境侵蝕下的巖石破裂特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,王敏[10]對(duì)鉛鋅尾礦庫(kù)酸雨酸度、時(shí)間、粒徑對(duì)尾礦淋溶進(jìn)行過(guò)規(guī)律性研究,祝榮[2]對(duì)硫鐵礦采礦廢石進(jìn)行過(guò)產(chǎn)酸潛力對(duì)淋溶影響,李媛媛[11]對(duì)尾礦淋溶污染及其抑制技術(shù)進(jìn)行了研究等.但缺乏不同影響因素對(duì)采礦廢石淋溶規(guī)律產(chǎn)生原因的剖析.

本文主要研究了粒度對(duì)錫礦廢石淋溶規(guī)律的影響,從比表面積、孔隙分布、表面結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性、形態(tài)分布等方面進(jìn)行了綜合分析,旨在揭示不同粒度下錫采礦廢石重金屬淋溶規(guī)律及影響機(jī)制.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用廣西某地錫礦采礦廢石為淋溶試驗(yàn)材料,通過(guò)XRD分析該廢石主要成分為CaCO3和SiO2.將該廢石全部破碎后采用全磨過(guò)篩配礦為3組級(jí)配樣品(6～12目(簡(jiǎn)稱(chēng)粗粒度)、18～32目(簡(jiǎn)稱(chēng)中粒度)、100～200目(簡(jiǎn)稱(chēng)細(xì)粒度))進(jìn)行試驗(yàn).淋溶液模擬當(dāng)?shù)厮嵝越涤? 采用平均pH 4,由體積比為6∶1的H2SO4、HNO3混合液以去離子水稀釋配制模擬酸雨主要成分.表1為該廢石樣品主要重金屬的含量.

表1 廢石中主要重金屬種類(lèi)及含量(%)Table 1 Main varieties and content of heavy metals from waste stone (%)

1.2 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置示意圖如圖 1所示,裝置分為淋溶液輸入裝置(蠕動(dòng)泵)、淋溶柱、淋出液收集裝置.淋溶柱高 30cm,直徑 4cm,采用動(dòng)態(tài)淋溶方式進(jìn)行試驗(yàn),按當(dāng)?shù)啬昃涤炅?1603mm計(jì)算,采用30d模擬1年降雨,淋溶泵設(shè)計(jì)流量為268mL/d.

圖1 淋溶試驗(yàn)裝置示意Fig.1 The schematic diagram of leaching test device

1.3 試驗(yàn)方法

分別取350g 3個(gè)級(jí)配粒徑廢石樣品裝入淋溶柱中,采用pH 4的淋溶液,進(jìn)水流量為268mL/d,連續(xù)淋濾2個(gè)月,每隔4d取淋出液樣品測(cè)定重金屬離子(Pb、Zn、As)濃度.

1.4 分析方法

淋出液樣品中重金屬Pb、Zn的濃度采用原子吸收光譜儀(M5000)進(jìn)行測(cè)試,As離子濃度采用ICP進(jìn)行測(cè)試,淋溶液和淋出液的pH值采用pH計(jì)(雷磁Phs-3C)進(jìn)行測(cè)試.比表面積和孔徑分布采用金埃譜(V-Sorb 4800P)比表面積及孔徑分析儀測(cè)定.

重金屬累積溶出百分比計(jì)算方式如下∶

式中∶Q為該重金屬元素的累計(jì)溶出率;a為該重金屬元素在淋出液中的累計(jì)濃度(mg/L);V為淋出液體積(L);M 為每個(gè)淋溶柱的樣品總質(zhì)量(g);A為該重金屬元素在廢石中的質(zhì)量百分比.

2 結(jié)果與討論

2.1 不同粒度下錫采礦廢石淋溶規(guī)律

從圖 2可見(jiàn),不同粒度廢石中 3種重金屬(Pb、Zn、As)總體溶出趨勢(shì)一致,即淋出液重金屬濃度均先升高后降低.在淋溶初期Pb、Zn淋出液濃度表現(xiàn)出中粒度(18～32目)>細(xì)粒度(100～200目)>粗粒度(6～12目),淋溶中后期則表現(xiàn)為細(xì)粒度>中粒度>粗粒度;As無(wú)論在前后期都表現(xiàn)為細(xì)粒度>中粒度>粗粒度.

從圖2可以看出,在淋溶前16d內(nèi),不同粒度下廢石淋出液中鉛濃度較低,均在0.5mg/L以下,但中粒度廢石淋出液 Pb濃度明顯高于粗粒度和細(xì)粒度;在16～28d內(nèi),3個(gè)粒度廢石淋出液開(kāi)始迅速上升,最高至0.91mg/L,且粒度越小,濃度越高,28d后開(kāi)始緩慢下降趨于平緩;Zn在第4～12d內(nèi)緩慢增加,不同粒度廢石淋出液中Zn濃度表現(xiàn)為中粒度>細(xì)粒度>粗粒度,第 12～28d,Zn溶出濃度由最低0.46mg/L大幅度增加到1.05mg/L,在第28d后開(kāi)始緩慢下降至 0.60mg/L左右并基本保持水平趨勢(shì);As只有細(xì)粒度明顯表現(xiàn)出上升、平穩(wěn)、緩慢下降趨勢(shì),由第4d最低濃度0.06mg/L到第28d最大濃度0.12mg/L,再到44d的0.08mg/L,并基本保持平穩(wěn),中粒度和粗粒度淋出液As濃度變化不大,都在 0.02mg/L以下;從重金屬累積溶出率的斜率看出,Pb、Zn開(kāi)始斜率小,淋出速度慢,24d后斜率開(kāi)始變大,淋出速度加快,As淋出百分比一直很小,3種重金屬淋出難易程度為Zn>Pb>As.

2.2 廢石微觀形貌變化

為探究酸雨浸蝕、重金屬再沉淀對(duì)廢石表面形貌及力學(xué)特性影響,分別對(duì)淋溶前、淋溶過(guò)程中、淋溶后廢石(100～200目)進(jìn)行掃描電鏡(SEM)分析,結(jié)果如圖3所示.

由圖 3可見(jiàn),廢石在淋溶前、淋溶過(guò)程中、淋溶后表面形貌有顯著的變化.淋溶前廢石表面較為平整,致密,凝結(jié)成塊,并覆蓋有白色結(jié)晶物;淋溶過(guò)程中受到酸雨溶液浸蝕出現(xiàn)化學(xué)損傷,白色結(jié)晶物消失,分析白色結(jié)晶物可能為碳酸鹽等堿性緩沖礦物,廢石表面開(kāi)始出現(xiàn)微裂隙并凹凸不平呈現(xiàn)一定程度的力學(xué)損傷;淋溶后廢石表面部分孔隙中出現(xiàn)重金屬再沉淀并可能結(jié)晶膨脹,微裂隙及凹陷大孔進(jìn)一步發(fā)育,微裂紋萌生,呈不規(guī)則擴(kuò)散甚至聯(lián)通,力學(xué)特性(黏聚力、剪應(yīng)力、正應(yīng)力)降低[3].

圖3 不同時(shí)期廢石樣品掃描電鏡(SEM)圖Fig.3 The SEM from waste rock at different periods

2.3 廢石比表面積及孔徑變化

廢石比表面積是表征廢石中重金屬淋溶難易程度的關(guān)鍵因素之一,孔徑變化可表征廢石淋溶各個(gè)時(shí)期特點(diǎn)和表面特征,表2為各淋溶時(shí)期不同粒度廢石淋溶前、淋溶過(guò)程中、淋溶后廢石比表面積及孔徑分布變化,得出廢石淋溶后廢石單點(diǎn)BET比表面積變大,平均孔直徑由淋溶前的中孔變?yōu)榱苋芎蟮拇罂?具體表現(xiàn)為先變大后變小趨勢(shì),這與淋溶前期的化學(xué)浸蝕使孔徑變大,淋溶中后期,重金屬再沉淀在硅酸鹽孔隙內(nèi)結(jié)晶堵塞部分孔隙,導(dǎo)致孔徑一定程度的降低;而各粒度廢石總孔體積隨淋溶時(shí)間一直在增長(zhǎng),由淋溶前的0.015cm3/g,增長(zhǎng)到最大為0.039cm3/g.

圖4中a、b、c分別為不同粒度廢石淋溶前、淋溶過(guò)程中、淋溶后微孔、中孔、大孔孔體積分布,其中微孔為 0～2nm,中孔為 2～50nm,大孔為>50nm.結(jié)果表明,廢石孔徑分布主要為大孔, 其次為中孔.粗粒度和中粒度廢石淋溶前后大孔比例升高,中孔比例下降;細(xì)粒度廢石淋溶前后大孔比例降低,中孔升高.

表2 廢石不同淋溶時(shí)期比表面積及孔徑分布變化數(shù)據(jù)Table 2 The specific surface area and pore size distribution from waste rock at different leaching period

圖4 廢石各淋溶時(shí)期孔徑分布Fig.4 The pore size distribution of waste rock at different leaching period

圖5 不同粒度廢石淋出液pH值變化Fig.5 The pH of leaching liquid from different particle waste rock

粗粒度和中粒度廢石大孔均表現(xiàn)出先升后降的主要原因可能是廢石粒度較大空隙率相對(duì)較高,動(dòng)態(tài)淋濾的酸雨易浸蝕重金屬和碳酸鹽產(chǎn)生大孔,隨表面重金屬和碳酸鹽溶解,硅酸鹽骨架暴露,大孔比例必然增多,但淋濾液在流動(dòng)中逐漸變?yōu)閴A性(淋出液pH值變化見(jiàn)圖5.),重金屬部分發(fā)生再沉淀,一定程度上堵塞部分孔隙,使淋溶后期大孔相對(duì)降低,但絕對(duì)比例依然很高;細(xì)粒度廢石大孔比例持續(xù)下降,這也必然導(dǎo)致中孔或微孔比例的升高,主要原因是除重金屬再沉淀易堵塞部分大孔外,細(xì)粒度廢石粒度較小,易產(chǎn)生不動(dòng)水層,離子擴(kuò)散較慢,相對(duì)容易附著地微生物,進(jìn)一步加劇廢石表面的浸蝕,這導(dǎo)致產(chǎn)生更細(xì)小孔隙中孔的出現(xiàn)[12-13],故由表2看出,廢石后期孔直徑也在緩慢下降.

綜上所述,化學(xué)侵蝕對(duì)流作用快,容易產(chǎn)生大孔,不動(dòng)水層產(chǎn)生,易出現(xiàn)微生物溶蝕產(chǎn)生小孔,淋溶后期孔徑變化主要是化學(xué)溶浸和微生物溶蝕綜合作用的結(jié)果.

2.4 能譜分析

能譜對(duì)于分析重金屬表面擴(kuò)散,重金屬存在狀態(tài),判斷廢石淋溶時(shí)期存在積極作用,選取細(xì)粒度廢石淋溶前、淋溶過(guò)程中和淋溶后進(jìn)行能譜分析,數(shù)據(jù)見(jiàn)表3和圖6.

表3 廢石能譜主要元素分析數(shù)據(jù)(%)Table 3 The main element from the surface of waste rock by EDS (%)

結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同淋溶階段廢石表面的元素含量和種類(lèi)發(fā)生明顯變化,圖 6a可見(jiàn),廢石淋溶前表面主要元素為C、O和Si,Pb和As未檢出,Zn僅為0.08%;圖6b中淋溶過(guò)程中廢石表面重金屬元素含量和種類(lèi)明顯增多,出現(xiàn)了Pb和As,Zn含量也相對(duì)增加,結(jié)合表3數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)C和Si含量有所下降;圖6c廢石淋溶后表面Pb、Zn和As都大幅下降,其中Pb降為0,C繼續(xù)保持下降趨勢(shì),而Si含量反而增加.

淋溶過(guò)程中廢石內(nèi)部重金屬元素在溶浸作用下擴(kuò)散到廢石表面使Pb、Zn、As含量均增加,增加程度 As>Pb>Zn.原因可能是部分淋溶液與CaCO3反應(yīng)使淋溶柱下方pH升高,部分Ca2+和OH-滯留于不動(dòng)水層和已溶出的重金屬發(fā)生砷酸鈣或亞砷酸鈣、重金屬鹽再沉淀,同時(shí)廢石顆

粒表面受酸雨浸蝕孔道增多,易吸附金屬離子和金屬沉淀[3],從而導(dǎo)致顆粒表面新的金屬種類(lèi)出現(xiàn)和含量增多,也說(shuō)明Zn較難吸附和沉淀,易受酸雨浸蝕溶出,其次才是 Pb和 As;隨酸雨持續(xù)浸蝕,廢石外層重金屬溶出消耗殆盡,逐漸向廢石內(nèi)部浸蝕,表層縫隙及孔道已沉淀重金屬出現(xiàn)再溶解并隨淋出液流出.隨外層碳酸鹽的溶解,硅酸鹽骨架逐漸暴露,表面 Si含量逐漸升高,由于硅酸鹽的化學(xué)穩(wěn)定性,一定程度上阻礙廢石中重金屬的溶出.

圖6 不同淋溶時(shí)期廢石能譜圖Fig.6 The EDS of waste rock at different leaching period

2.5 廢石淋溶動(dòng)力學(xué)分析

錫采礦廢石的重金屬溶出是氣液固三相反應(yīng),屬于有固態(tài)產(chǎn)生的液固縮合反應(yīng)[14],在廢石淋溶前期,根據(jù)濕法冶金的動(dòng)力學(xué)原理,當(dāng)反應(yīng)中有固相產(chǎn)生或起始物中殘留有不被浸出的物料層時(shí),顆粒的外形和尺寸無(wú)明顯變化,浸出過(guò)程符合典型的縮芯模型.重金屬浸出反應(yīng)一般經(jīng)歷吸附、擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)等幾個(gè)階段,符合縮芯模型.

將淋溶試驗(yàn)中 3種重金屬的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別代入縮芯模型的擴(kuò)散控制速率方程∶

式中∶α為重金屬溶出率;k為表觀反應(yīng)速率常數(shù).

以過(guò)原點(diǎn)對(duì)圖中各點(diǎn)進(jìn)行線性擬合,擬合結(jié)果如圖7所示.

重金屬?gòu)膹U石表面及破裂縫隙或孔道溶出后通過(guò)不同運(yùn)移機(jī)制到達(dá)外環(huán)境,溶質(zhì)運(yùn)移過(guò)程決定浸出速率和浸出率[15],溶質(zhì)運(yùn)移方式主要分為∶對(duì)流運(yùn)移、分子擴(kuò)散運(yùn)移和機(jī)械彌散運(yùn)移.

圖7 不同粒徑廢石重金屬擴(kuò)散控制速率方程擬合Fig.7 The heavy metal diffusion rate equation of different particle size of waste rock

對(duì)流運(yùn)移是溶質(zhì)隨溶液的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)的過(guò)程,主要發(fā)生在較大粒度廢石淋溶過(guò)程中,當(dāng)溶液的流動(dòng)為達(dá)西流時(shí),溶質(zhì)對(duì)流通量與溶質(zhì)質(zhì)量濃度關(guān)系表達(dá)式為∶

式中∶Jc為溶質(zhì)的對(duì)流通量,mol/(m·s);ρ為溶質(zhì)質(zhì)量濃度,mg/L;v為平均孔隙流速,m/s;θ為孔隙含水率(體積分?jǐn)?shù),%).

分子擴(kuò)散由布朗運(yùn)動(dòng)作用產(chǎn)生,指由于離子或分子的熱運(yùn)動(dòng)而引起的混合和擴(kuò)散作用,主要發(fā)生在較小粒度廢石淋溶過(guò)程中,由菲克定律知溶質(zhì)擴(kuò)散通量與濃度梯度之間的關(guān)系為∶

式中∶De為溶質(zhì)的有效擴(kuò)散系數(shù),m2/s.

機(jī)械彌散則受對(duì)流運(yùn)移與分子擴(kuò)散綜合影響,溶液在多孔介質(zhì)中實(shí)際速度分布較為復(fù)雜,在淋溶柱中形成一個(gè)質(zhì)量濃度由高到底的彌散帶[16-17].

淋溶前期∶廢石主要受粒徑引起的空隙率、比表面積和重金屬存在形態(tài)等方面綜合影響,從Pb、Zn看,較大粒徑廢石,空隙率大,以對(duì)流運(yùn)移為主,H+流動(dòng)快,與廢石中重金屬反應(yīng)迅速,故中粒度廢石溶出重金屬濃度大于細(xì)粒度廢石,但廢石粒度過(guò)大,空隙率增長(zhǎng)變化不大,比表面積卻急劇減少,并已成為重金屬溶出的限制因素,溶出重金屬濃度減小.酸雨中H+有3個(gè)去向,一部分 H+與廢石中碳酸鹽等緩沖物質(zhì)反應(yīng),產(chǎn)生的 OH-隨酸雨流出,一部分 H+則與廢石表面吸附和包裹的重金屬反應(yīng),另一部分 H+則與尚未流出不動(dòng)水層中 OH-反應(yīng).粒度過(guò)細(xì),廢石表面附著水增加,不動(dòng)水層生長(zhǎng)變厚,酸雨中 H+離子通過(guò)淋溶液的流動(dòng)水層通過(guò)擴(kuò)散作用至不動(dòng)水層與廢石中重金屬反應(yīng),部分 H+被不動(dòng)水層中的 OH-中和,導(dǎo)致延遲重金屬溶出.但細(xì)粒度廢石隨淋溶持續(xù)進(jìn)行,伴隨酸雨浸蝕和地微生物的出現(xiàn),表面易出現(xiàn)微裂紋縫隙和孔道發(fā)育,比表面積變大并逐漸變?yōu)橛绊懼亟饘偃艹龅闹饕蛩?細(xì)粒度廢石不動(dòng)水層與流動(dòng)水層及離子擴(kuò)散示意見(jiàn)圖8.

形態(tài)可能對(duì)重金屬溶出亦有較大影響,表 4為As各形態(tài)含量分布,根據(jù)BCR法[18-20]分析,殘?jiān)鼞B(tài)重金屬難與強(qiáng)酸和氧化劑發(fā)生反應(yīng),而 As在廢石中主要以殘?jiān)鼞B(tài)形態(tài)存在,占到廢石中As總含量的98.4%,故不同粒度廢石所含As均不易浸出,并主要受比表面積影響,表現(xiàn)為細(xì)粒度>中粒度>粗粒度.

淋溶后期∶該階段廢石表現(xiàn)出粒度越小,重金屬溶出量越高,這個(gè)時(shí)期不但有化學(xué)浸蝕,并伴隨有地微生物(游離細(xì)菌和附著細(xì)菌)出現(xiàn),受對(duì)流傳質(zhì)和擴(kuò)散傳質(zhì)的交叉影響,同時(shí)受到淋溶過(guò)程廢石部分孔道金屬再沉淀結(jié)晶膨脹力影響,廢石表面出現(xiàn)了一定程度的微裂紋和孔隙,比表面積進(jìn)一步增大,附著微生物通過(guò)直接作用于廢石表面,在化學(xué)浸蝕同步作用下表面微裂紋、孔隙率、粗大凹陷孔和比表面積進(jìn)一步放大,溶出重金屬濃度逐漸上升,廢石力學(xué)特性(黏聚力、剪應(yīng)力、正應(yīng)力)降低,酸雨更易進(jìn)入顆粒內(nèi)部[21-22];隨著反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,廢石表面碳酸鹽礦物逐漸溶解,硅酸鹽骨架逐漸暴露,因硅酸鹽較為穩(wěn)定的特性,一定程度上阻止了反應(yīng)的進(jìn)行,表現(xiàn)出后期溶出重金屬濃度下降趨勢(shì).

圖8 廢石表面水層及離子擴(kuò)散示意Fig.8 The schematic diagram of waste rock surface layer and the ion diffusion

表4 廢石中As各形態(tài)含量分布Table 4 The morphologic distribution of As from waste rock

3 結(jié)論

3.1 廢石中不同重金屬淋溶釋放規(guī)律總體趨勢(shì)一致,重金屬淋出濃度均先升高后再緩慢降低并趨于平穩(wěn),初始階段淋出Pb、Zn濃度表現(xiàn)為中粒度>細(xì)粒度>粗粒度,As表現(xiàn)為細(xì)粒度>中粒度>粗粒度,淋溶后期不同重金屬濃度均表現(xiàn)為細(xì)粒度>中粒度>粗粒度.

3.2 重金屬溶出與其存在形態(tài)也有很大影響,殘?jiān)鼞B(tài)化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定,不易溶出,As一般以殘?jiān)鼞B(tài)存在,溶出量較低,重金屬存在形態(tài)對(duì)淋溶影響后人可繼續(xù)深入研究.該類(lèi)廢石能夠擬合液固縮芯模型,符合濕法冶金動(dòng)力學(xué)重金屬溶出擴(kuò)散控制速率方程.

3.3 廢石淋溶初期影響機(jī)制主要受廢石粒徑和比表面積綜合影響,以粒徑影響為主,粒徑較大使空隙率變大,以對(duì)流傳質(zhì)為主,重金屬較易溶出.粒徑過(guò)大,空隙率增長(zhǎng)不明顯,重金屬溶出濃度增長(zhǎng)不大甚至變小.

3.4 廢石淋溶中后期影響機(jī)制受粒徑、比表面積、表面結(jié)構(gòu)和微生物氧化等多方面因素影響,廢石力學(xué)特性降低,出現(xiàn)微裂紋和孔道孔隙,表現(xiàn)出凹凸不平,孔徑增大增多,該時(shí)期以對(duì)流傳質(zhì)和擴(kuò)散傳質(zhì)綜合影響.比表面積越小,孔道越多,重金屬越易溶出.

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中科院專(zhuān)家支招北京治霾：削減周邊燃煤和本地機(jī)動(dòng)車(chē)排放

中科院大氣物理研究所研究員王躍思2014年3月1日在京說(shuō),他通過(guò)對(duì)大氣灰霾的觀測(cè)結(jié)果分析認(rèn)為,北京大氣灰霾污染主要形成于周邊工業(yè)燃煤污染排放輸送,北京治霾應(yīng)削減周邊燃煤排放和本地機(jī)動(dòng)車(chē)排放.

在由中國(guó)科學(xué)院學(xué)部主辦的“大氣灰霾追因與控制”科學(xué)與技術(shù)前沿論壇上,王躍思作了題為“大氣灰霾觀測(cè)系統(tǒng)”的報(bào)告.

王躍思說(shuō),2014年2月霾污染過(guò)程與2013年1月相比,污染物濃度總體下降20%至30%,但大氣能見(jiàn)度沒(méi)有明顯下降,因此,公眾直觀感覺(jué)嚴(yán)重程度與去年1月相同;如此高的污染物濃度,少量增加或減少對(duì)感官能見(jiàn)度幾乎沒(méi)有影響.

王躍思說(shuō),北京及周邊在本次污染過(guò)程采取的應(yīng)急措施和為空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)所采取的長(zhǎng)效環(huán)保措施已經(jīng)顯示出效果,但要讓公眾感覺(jué)有明顯好轉(zhuǎn),更要大力削減污染物排放,使大氣PM2.5濃度下降到100μg/m3以下,才會(huì)顯示出明顯的效果.

王躍思說(shuō),2014年2月污染過(guò)程的一個(gè)特點(diǎn)是PM2.5中硫酸鹽濃度比例下降,但硝酸鹽比例上升很快,說(shuō)明目前環(huán)保措施脫硝亟需加強(qiáng),電廠需要加大脫硝力度,鋼廠、水泥、平板玻璃和重化工等必須全面脫硫、脫硝和除塵.

王躍思說(shuō),中國(guó)科學(xué)院在全國(guó)布設(shè)了由 40個(gè)站(點(diǎn))組成的大氣質(zhì)量聯(lián)合觀測(cè)網(wǎng),覆蓋京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域,對(duì)我國(guó)大氣質(zhì)量開(kāi)展長(zhǎng)期、定位和聯(lián)網(wǎng)觀測(cè).在下一步的工作中,將繼續(xù)完善觀測(cè)體系,并將利用立體觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)?zāi)M和數(shù)值模擬手段,開(kāi)展大型聯(lián)合觀測(cè)研究.

摘自中國(guó)環(huán)境網(wǎng)

2014-03-03

The heavy mental leaching rules and influence mechanism of different particle size of tin mining waste rock.

LIN Hai, YU Ming-li, DONG Ying-bo*, LIU Quan-li, LIU Shu-yue, LIU Yue
(School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China). China Environmental Science, 2014,34(3)：664～671

In order to obtain the leaching rule of different particle size of waste rock from tin mining zone, a dynamic simulation test was carried out. Three metal ions, Pb、Zn and As were investigated in the test. Concentrations of heavy metals leached were increasing in the early stage of the test. As leaching time extending, the concentrations of heavy metals leveled off then began to decrease. The influence of the particle size on leaching shown that smaller particle size led to better leaching result. X-ray diffraction、SEM、EDS、Surface Area and Pore Size analysis indicated that the leaching process was primarily influenced by particle size in the early stage of leaching. The solute flow was convective. During the later phase, leaching was influenced by particle size, porosity, specific surface, surface structure and morphologic distribution. In this period, the solute transport was influenced by convection transport and molecular diffusion.

tin mining waste rock；heavy metal；particle size；leaching rule；influence mechanism

X753

：A

：1000-6923(2014)03-0664-08

林 海(1966-),男,四川儀隴人,教授,博士,主要從事礦山環(huán)境保護(hù)、礦物環(huán)境材料和水處理技術(shù)研究.發(fā)表論文80余篇.

2013-07-31

環(huán)保部環(huán)保公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)資助(201209013)

* 責(zé)任作者, 講師, ybdong@ustb.edu.cn