环境条件对 采矿 废石中重金属溶出特性的影响

生态环境学报2013,22(3):523-527http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基金项目：环保部公益性行业科研专项项目（201009037）作者简介：何绪文（1964年生），男，教授，博士，博士生导师，主要研究方向：水污染控制、大气污染控制、水资源规划与管理、环境规划及洁净煤技术等。E-mail：hexuwen@sina.com.cn收稿日期：2012-11-23环境条件对采矿废石中重金属溶出特性的影响何绪文，李静文，张珊珊，胡建龙，张超中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京100083摘要：采矿废石中的重金属元素会由于废石长时间的露天堆放，受到风化、雨水侵蚀等的作用而释放出来，从而对环境产生一定的危害。以广西某锡钽铌多金属矿区采矿废石为研究对象，对采矿废石样品进行了性质鉴别，并考察了pH、温度和离子强度等环境条件对采矿废石中铅、砷、镉等重金属溶出的影响。结果表明：实验所选取的废石样品为第I类的一般工业固体废物。采矿废石中的铜、铅、镍在pH=4，镉和锌在pH=5，而砷在pH=6的条件下溶出较为明显；重金属元素砷，锌，铜，铅在离子强度为1ms∙cm-1时，浸出浓度最大，而镍和镉元素则是在0.1ms∙cm-1时出较多；砷，镉和铜在温度为35℃，镍元素在30℃，铅元素在25℃的条件下溶出质量浓度达到最大值，而锌元素的浸出质量浓度受温度的影响较小。关键词：采矿废石；重金属元素；溶出特性中图分类号：X753文献标志码：A文章编号：1674-5906（2013）03-0523-05引用格式：何绪文，李静文，张珊珊，胡建龙，张超.环境条件对采矿废石中重金属溶出特性的影响[J].生态环境学报,2013,22(3):523-527.HEXuwen,LIJingwen,ZHANGShanshan,HUJianlong,ZHANGChao.Theleachingcharacteristicsoftheheavymetalsintheminingmullockunderthedifferentenvironmentalconditions[J].EcologyandEnvironmentalSciences,2013,22(3):523-527.近年来，随着经济的不断增长，人们对矿产资源的开采和利用率逐渐上升，但开采所产生的矿山废石和尾矿露天堆放，其中的有害成分经过风化、雨淋、地表径流的侵蚀渗入土壤，使土壤被有害物质、放射性物质等污染，造成土壤酸化、盐渍化，导致结构改变，破坏土壤中微生物的生长，影响作物根系生长[1]。锡、钽、铌多金属矿区产生的采矿废石成分复杂含有多种重金属元素，随着矿区的不断开发，多种重金属元素会发生强烈的水平和垂向迁移，向土壤、水体和大气中释放重金属元素，尤其是对土壤的污染最为严重，具有一定的潜在污染风险[2]。徐争启[1]，张虎元等[3]分别研究了不同pH值条件下采矿废石和固化污泥中的重金属元素的释放机理及其对环境产生的影响，结果表明，不论是采矿废石还是固化污泥，大多数重金属元素在pH值较小的环境中浸出率更大；王永强[2]，余丽等[4]通过研究得出了离子强度液、固比和时间等因素同样会对重金属的溶出产生重要影响。由此可知，环境条件对重金属污染的溶出有重要影响，但目前，环境条件对锡、钽、铌多金属矿采矿废石中金属的溶出研究较少。因此，研究环境条件对锡、钽、铌多金属矿区采矿废石中重金属溶出的影响，对于综合防治多金属矿区重金属污染具有重要的理论指导意义。本文采集了广西某锡钽铌多金属矿区采矿废石，分别在不同pH、离子强度和温度条件下进行多种重金属元素的溶出特性研究，综合分析得出环境条件对采矿废石中砷，铅，镉，铜，锌，镍等重金属元素溶出特性的影响，从而为多种重金属治理研究和固体废弃物的有效综合利用提供依据。1材料与方法1.1样品的采集及处理实验样品采集于广西某锡钽铌多金属矿区，该矿区主要的矿物种类包括有锡石、黄铜矿、伴生有钽铌锡矿、钽铌金红石、黑钨矿、白钨矿、闪锌矿、辉钼矿等。所取采矿废石样品主要来自于采矿的巷道开拓过程。采好后装入塑料密封袋内，带回实验室分析处理[1]。将初始的废石样品在自然风干的状态下，用粉碎机将其机械破碎，并过200目的筛子，作为最终的实验样品。1.2实验方法1.2.1采矿废石的性质鉴别取约5g破碎至200目的矿物样品，利用浸出毒性-硫酸硝酸法（HJ/T299—2007）和浸出毒性-水平震荡法（HJ557—2010）对采矿废石进行分析524生态环境学报第22卷第3期（2013年3月）研究，并依据国家标准《危险废物鉴别标准》（GB5085.1-5085.7-2007）和《污水综合排放标准》（GB89