广东大宝山AMD中铁离子、次生矿物组合与重金属元素分布的关系探讨

以广东大宝山尾矿库酸性矿山废水(AMD)的水体及其沉积物为研究对象,在槽对坑、铁龙尾矿库的11个采样点进行采样,对水样进行重金属离子含量测定,对沉积物进行物相分析和形貌观测,以探讨铁离子、次生矿物组合与其他重金属元素分布的关系。结果表明:大宝山AMD水体的总铁(TFe)质量浓度介于0.135 3~5.615 4 mg/L,Fe(Ⅲ)/TFe的比值大多高达90%左右,氧化还原电位(Eh)也多数在400~600 mV,属于高度氧化环境。水体Fe(Ⅲ)含量与pH值呈负相关关系,与Eh值呈正相关关系。槽对坑AMD水体Fe(Ⅲ)含量与Mn、Cu、Pb、Zn含量呈正相关,而与其沉积物的Mn、Pb、Zn、Cu含量具有明显的负相关。AMD沉积物中常见含铁次生矿物以铁羟基氧化物和铁羟基硫酸盐矿物为主,如黄钾铁矾、施威特曼石、针铁矿和其他矾类矿物。黄钾铁矾、针绿矾在pH较低(<3.00)、Fe(Ⅲ)含量较高(>3.955 mg/L)时形成;施威特曼石在水体pH相对较高(3.00~4.00)、Fe(Ⅲ)含量相对较低(<1.610 mg/L)时形成;针铁矿和其他矾类次生矿物在所研究的水体pH(2.58~3.72)和Fe(Ⅲ)(0.1580~4.564 3 mg/L)变化范围内均可以形成。不同pH和铁离子条件形成不同的含铁次生矿物组合,对重金属元素的吸附和共沉淀作用,导致重金属元素在水体及其沉积物的分布差异。

不同条件下形成的黄钾铁矾微形貌对比研究

黄钾铁矾是酸性矿山废水(AMD)中常见的次生矿物,能有效吸附AMD中Cu、Pb、Zn、Gd、As等重金属元素。不同条件下形成的黄钾铁矾微形貌不同,其吸附能力也不同。文章通过化学法和微生物法合成了黄钾铁矾,并在粤北大宝山矿酸性矿山废水中采集了含黄钾铁矾的泥样。利用扫描电镜-能谱分析(SEM)和X光衍射(XRD),对三种不同条件下形成的黄钾铁矾进行鉴定和微形貌特征观察,并分析黄钾铁矾的形成条件。结果表明,常温条件下,pH值2.0~2.5时能够化学合成黄钾铁矾,其晶体粒径约2~10 μm,且晶形呈板状;而在65℃时,可在pH2.0~3.0之间化学合成黄钾铁矾,但晶形差。微生物法合成黄钾铁矾pH范围是2.0~5.0,其晶形完好,呈菱面体且晶体大小比较均匀,而约为2~4 μm。酸性矿山废水中的黄钾铁矾形成的pH值为2.5~3.5,晶形为菱面体形,单个晶体大小多为1~2 μm。根据其形成条件和微形貌特征,文章推测酸性矿山废水中形成的黄钾铁矾可能是微生物成因。

粤北大宝山酸性矿山废水中梯田状沉积物的次生矿物研究

粤北大宝山酸性矿山废水(AMD)中形成了呈独特梯田状构造的沉积物,其中的次生矿物可以吸持AMD中的重金属离子,对减少矿山环境的重金属污染有重要意义。本文采集了大宝山AMD中呈梯田状构造中的沉积物,利用多种手段分析了其主要矿物组成以及主要次生矿物的表面形貌特征,探究梯田状沉积物的成因。结果表明,梯田状沉积物的次生矿物以针铁矿、施威特曼石、黄钾铁矾为主,含少量石膏、斜方钙沸石等。针铁矿呈针状、球刺状集合体;施威特曼石呈海胆状、鳞片状,粒度为微米级,海胆状施威特曼石与球刺状针铁矿共生;黄钾铁矾呈不规则的球粒状、片状,与施威特曼石共生。研究表明微生物作用可能是形成铁质梯田状构造的关键因素。

粤北大宝山AMD水-表层沉积物的重金属分布特征及其影响因素

粤北大宝山铁铜多金属矿床的尾矿富含硫化物矿物,在化学和生物氧化作用下,产生pH<5的酸性矿山废水(AMD).本文对大宝山槽对坑、铁龙AMD的10个采样点的表层沉积物进行物相和微观形貌分析,测定水样和表层沉积物中Pb、Cu、Mn、Cr等重金属离子的含量,讨论pH与次生矿物对重金属元素在水-表层沉积物分布差异的影响.结果表明:AMD的表层沉积物的次生矿物主要由铁、锰的氢氧化物、铁矾类矿物、羟氧硫铅矿和偏砷酸氢铁矿组成,其中含铁次生矿物具有一定的空间演化特征.水-表层沉积物的重金属浓度空间分布差异主要受pH和次生矿物组合控制.水的重金属含量总体是随着pH的降低而增大,且Pb、Cu、Mn具有显著相关性.羟氧硫铅矿是Pb的主要沉淀方式;水钠锰矿的析出沉淀影响Mn、Pb、Cu的沉降率;水铁矿、针铁矿、施威特曼石控制低pH环境中Cu的沉降行为;针铁矿、黄钾铁矾、施威特曼石是水溶液中Cr的强力清除剂.