錫尾礦翻轉(zhuǎn)浸出試驗研究

代海寧

【摘 要】本文通過錫尾礦的翻轉(zhuǎn)浸出試驗，分析不同pH條件下銅、鉛、鋅、砷的釋放情況，實驗結(jié)果表明：（1）在酸性條件下，銅、鉛、鋅、砷均有浸出，對比國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》GB3838-2002Ⅴ類水標準，銅、鉛、砷均有較大超出；（2）在近中性條件下，銅、鉛、浸出量有所減小，砷浸出量雖也有所減小，但減小的幅度相應(yīng)較小；（3）從浸出率上來看，鋅>鉛>銅>砷，但從尾礦中有害元素總量及浸出特點來看，對環(huán)境的危害是：砷>鉛>銅，鋅未超出國家標準。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)浸出 pH值 浸出特點 浸出率

多金屬礦共生多種元素，在選礦生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的尾礦形成一定規(guī)模的尾礦庫，這些尾礦庫有著露天堆放，堆放時間長，受天氣、環(huán)境影響大的特點，尾礦中的有害元素通過風(fēng)力傳送、雨水淋濾、積水浸出、地表水徑流等方式進行遷移，向周圍土壤環(huán)境進行擴散，對周圍生態(tài)系統(tǒng)造成很大影響。據(jù)2009年全國尾礦庫統(tǒng)計，在建、使用、停用的尾礦庫共計12655個，其中云南省有692個，云南個舊地區(qū)為一個超大型錫多金屬礦，具有悠久的開采歷史和完整的采、選、冶產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，形成了約30余個尾礦庫，其中含量有銅、鉛、鋅、砷、鎢、鉍等多種元素，對尾礦庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境具有一定的潛在危害。本文以HJ/T299-2007“固體廢物浸出毒性浸出方法—硫酸硝酸法”的要求對錫尾礦庫試樣進行翻轉(zhuǎn)浸出試驗，對尾礦中的銅、鉛、鋅、砷的釋放作一些探討和研究。

1 實驗部分

1.1 試樣

試樣取自云南個舊卡房礦區(qū)，依尾礦庫形狀選取了10個采樣點，采樣濃度為10～20cm。尾礦試樣經(jīng)自然風(fēng)干，研磨過200目篩，編號備用。

1.2 儀器和試劑

翻轉(zhuǎn)式振蕩器使用國產(chǎn)JRY-Z06，消解儀為國產(chǎn) ZEROM ProD36，pH計為賽多利斯UB-10，原子吸收光譜儀為國產(chǎn)SP-3520A，熒光光譜儀為國產(chǎn)F97PRO。試劑水為去離子水，濃硫酸、濃硝酸使用優(yōu)級純，浸出液：將質(zhì)量比為2：1的濃硫酸與濃硝酸混合，滴加到去離子水中，使pH值分別為2.4、3.2、5.0、7.4。

1.3 實驗方法

（1）試樣全量分析；全量浸提采用消解儀消解制樣，銅、鉛、鋅采用原子吸收光譜儀測定，砷量用熒光光譜儀測定。（2）浸出實驗；實驗參照HJ/T299-2007 “固體廢物浸出毒性浸出方法—硫酸硝酸法”進行，以1：10固液比稱取100g試樣，放入聚丙烯瓶（PE）中，加入1000ml浸出液，蓋緊瓶蓋后固定在翻轉(zhuǎn)式振蕩器上，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為30±2r/min，于室溫下翻轉(zhuǎn)振蕩18±0.5h后取下浸出容器，靜置30min，在裝好濾膜的過濾裝置上過濾，收集濾液于4℃下保存待測。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 尾礦銅、鉛、鋅、砷的含量

對尾礦試樣中的銅、鉛、鋅、砷元素作全量分析，并測定試樣的pH值，分析結(jié)果如表1。

表1 各試樣全量分析Cu、Pb、Zn、As含量 mg/kg

含量 KF1 KF2 KF3 KF4 KF5 KF6 KF7 KF8 KF9 KF10 平均值

pH值 6.8 3.7 7.3 7.6 7.9 3.7 6.9 7.5 3.3 7.2 6.2

Cu 4319 4018 1942 2953 3726 3518 4015 6406 4825 2015 3774

Pb 163.2 405.5 537.1 692.8 6815 6523 1243 647.4 593.2 6027 2365

Zn 496.3 562.2 1016 1392 2465 2362 1157 1346 592.4 2135 1352

As 2916 26947 996.2 2253 3047 2915 8547 5043 5614 1329 5961

表1中數(shù)據(jù)對比國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標準（修訂）》GB15618-2008，以二級工業(yè)用地標準來看，大部分數(shù)據(jù)均超出土壤環(huán)境質(zhì)量標準的要求，對比標準試樣平均值試樣超過了標準：銅是7.5倍、鉛是3.9倍、鋅是1.9倍、砷是85.1倍；其中以砷的污染程度和潛在危害程度最高。

2.2 銅的浸出特點

銅的浸出隨pH的變化如表2及圖1。

表2 浸出液Cu含量（μg/L）

pH KF1 KF2 KF3 KF4 KF5 KF6 KF7 KF8 KF9 KF10 平均值

2.4 2716 2527 1221 1857 2343 2213 2525 4029 3035 1239 2371

3.2 1209 1125 543.8 811.4 975.8 965.3 1124 1794 1351 564.2 1046

5.0 538.4 500.9 242.1 368.1 464.5 438.6 500.5 798.6 601.5 251.2 470.5

7.4 456.0 424.2 205.0 311.8 393.4 371.4 423.9 676.3 509.4 212.7 398.4

從表2和圖1中可看出，各試樣浸出液中銅浸出量隨pH的增大而減小，其平均值在酸性條件下較大，其浸出液含量在pH=2.4時最大，但其后急劇下降，在pH=5后浸出率仍有所下降，但趨于平緩，說明酸度對銅的浸出影響很大，以酸性浸出為主。對比原試樣中測得的pH值，最低為3.3，最高為7.9，平均6.2，在此條件下，尾礦庫中的銅在雨淋、地表水徑流與淋濾條件下會有一定的遷移與擴散。對比國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》GB3838-2002Ⅴ類水中銅為1.0mg/L，銅的平均浸出值在pH為2.4、3.2時已超出了國家標準，說明對環(huán)境存在一定的影響。