三峡库区香溪河流域磷矿废石磷素释放特性研究

以三峡库区香溪河流域内所堆存的磷矿开采废石为研究对象,分别利用去离子水和人工配制的酸雨（p H=4.5）作为淋溶液,采用动态柱淋溶的试验方法,对比分析了磷矿废石在中性和酸性淋溶条件下的磷素释放特性.结果表明,在中性淋溶条件下,磷矿废石淋出液将长期处于弱碱性状态（p H=7.0~9.0）,而在酸性淋溶条件下,淋出液p H值将在液固比（L/S）达到0.5m L/g后由弱碱性（p H=8.0~9.0）转变为弱酸性（p H=6.0~7.0）;磷矿废石淋出液中的总磷（TP）浓度主要受淋溶环境p H值的影响,呈现出随液相p H减小而增大的趋势,而淋溶时间的增加不会对淋出液中的TP浓度形成稀释效应;当淋溶环境的p H值相对稳定时,磷矿废石将以稳定的溶解速率向液相中释放磷素;而当淋溶环境的p H值由弱碱性向酸性转变时将形成磷素加速释放期;无论是在自然淋溶条件还是在酸性淋溶条件下,磷矿废石淋出液中的TP浓度均超出超过GB 8978-1996中所规定的III类水域TP的排放限值（0.5mg/L）,应将其视为II类工业固体废弃物进行相应的处置,以降低其对香溪河库湾的磷污染风险.

酸雨对磷矿废石和煤矸石堆体内部酸碱性影响

矿山废石堆体内部酸碱性变化对治理矿山废石堆体引起的污染有重要指导意义。本文以磷矿废石和煤矸石为例,开展XRD和中和能力(ANC/BNC)测定试验,依据试验结果推算出100年后磷矿废石堆体和煤矸石堆体内的酸碱性。结果表明,1kg磷矿废石需0.^(206)mol HNO_3使之中和,磷矿废石对酸具有较强的缓冲能力,100年内酸雨(p H≈4.5)提供的H+不足以中和磷矿废石中碱性物质,堆体内部水分的p H值将长期维持在自然p H条件(p H≈8.6);煤矸石堆体内部呈酸性(p H≈6.6),1kg煤矸石需0.053mol Na OH使之中和,在酸雨的作用下,废水的酸性会逐渐增强,采用投加碱性中和剂方法能够处理煤矸石产生的酸性废水。

低品位磷矿废石的细菌浸出试验研究

用硫杆菌氧化还原态硫产生硫酸来浸出磷矿,可望为低品位磷矿废石的综合利用及环境保护开辟新的途径,但是用硫杆菌浸出磷矿的浸出率较低。采用加入不同吐温类表面活性剂的方法,促进细菌与矿物的作用,用pH值的变化和浸出率来评价其效果,并对其种类和用量对嗜酸氧化硫硫杆菌的生长及浸磷效果的影响进行了分析。试验结果表明:在加入不同种类及用量的吐温类表面活性剂时,浸矿溶液中嗜酸氧化硫硫杆菌的浓度、溶液的pH、以及磷的浸出率三者具有十分一致的变化趋势。吐温类表面活性剂的分子结构及加入量为影响嗜酸氧化硫硫杆菌浸磷效果的重要因素,通过选择适当的吐温类表面活性剂并控制其用量,可促进嗜酸氧化硫硫杆菌的生长及产酸能力。吐温类表面活性剂可改善嗜酸氧化硫硫杆菌的浸磷作用,通过选择其种类并调节其用量,可获得较佳的浸磷效果。

持续淋溶对磷矿废石磷素浸出特性影响的研究

为了研究持续淋溶作用下磷矿废石磷素浸出特性,进行了土柱模拟试验。结果表明,磷素的释放过程分3个阶段:第1阶段是废石颗粒与浸提液接触后,固相和液相之间的反应过程;第2阶段是废石颗粒与浸提液继续保持接触,磷矿废石颗粒逐渐形成了微孔状的硅酸盐质骨架;第3阶段是固相和液相之间的反应平衡。酸性浸提液能极大促进磷元素的浸出。液固比小于5时,液固比的变化对于固相和液相之间的反应影响较大,而液固比大于5时,固相和液相之间的传质过程趋于稳定。

磷矿废石固化体力学特性及固磷效果试验研究

为缓解磷矿废石中磷元素流失对生态环境造成的危害,以湖北省宜昌市兴山县树空坪磷矿区磷矿废石为研究对象,基于EPA M1315试验规范,开展不同水泥含量条件下磷矿废石固化体抗剪强度试验及固磷效果试验.结果表明:粘聚力与水泥质量分数之间呈较好的线性相关性,随着水泥质量分数的增加,试样的抗剪强度增大;A1试样浸滤液的p H值最大,为10.23,F6试样浸滤液和H8试样浸滤液的p H值最小,为8.41,最接近中性,对土壤和河流的酸碱危害性最小;H8试样浸滤液的总磷浓度累计释放量最大,为5.09 mg/L,F6试样浸滤液的总磷浓度累计释放量最小,为2.31 mg/L.因此,F6试样的固磷效果最好,即磷矿废石固化材料的最优配比为水泥质量分数50%(百分比针对磷矿废石质量而言)、粉煤灰质量分数10%、粘土质量分数40%.

不同pH值条件下高岚河流域磷矿废石中磷素的浸出试验研究

为研究降雨作用下磷矿废石中磷素的浸出特性,选取高岚河流域炉沟磷矿区采选废石作为研究对象,开展不同pH值条件下静态浸出试验,模拟分析磷矿废石中总磷(TP)及其他主要元素在不同pH值浸提液作用下的浸出特征和释放规律,并针对浸出过程中可能发生的水文地球化学反应进行探讨。结果表明:研究区矿废石中磷素的浸出行为受环境pH值的控制,磷矿废石各组试样浸出液中TP的最大浸出浓度与浸提液初始pH值呈正相关关系,其变化范围为2.360~2.656 mg/L;磷矿废石中碳酸盐-磷酸盐矿物通过溶解/沉淀作用构成稳定酸碱缓冲体系,保证了反应平衡时液相的pH值呈弱碱性(7.6~8.5);强碱性环境下,磷酸盐矿物表面受阻缓效应的影响而出现磷素浸出的滞后;磷矿废石中TP的最大浸出浓度、稳定浸出浓度均超过国家标准规定的TP允许排放限值(0.5 mg/L),将会对周边水体形成间歇性点源污染。本研究结果可为磷矿区废石中磷素的释放机理研究提供参考,为矿区磷污染的防控工作提供理论支撑。

三峡库区香溪河流域磷矿废石磷素浸出特性

为评价三峡库区香溪河流域内所堆存的磷矿废石对地表水体的磷污染风险,以香溪河支流高岚河流域内磷矿废石为研究对象,依据EPA M1316所规定的实验方法,开展了5种不同液固比（0.5~10.0 m L/g-dry）条件下磷矿废石磷素浸出特性的实验研究,探讨了液固比条件对磷矿废石磷素浸出浓度以及浸出率的影响。结果表明,磷矿废石浸出液中总磷浓度随液固比的增加而减小,其变化范围为0.74~0.47 mg/L;在液固比〈7 m L/g-dry的条件下,浸出液中的总磷浓度均超出《污水综合排放标准（GB 8978-1996）》中所规定的最高允许排放浓度（0.5 mg/L）;磷矿废石中磷素浸出率随液固比的增加而增大,其变化范围为0.37~4.70 mg/kg;磷矿废石将以点源的形式对其附近的地表水体形成长期的磷污染,属于第II类一般工业固体废物,应考虑在其堆置场顶部设置封盖层以降低其环境污染风险。

环境pH对香溪河流域磷矿废石释磷特性的影响

为了评价三峡库区香溪河流域内所堆存的磷矿废石对地表水体的磷污染风险,以香溪河支流高岚河流域内具有不同风化时间的6座磷矿废石堆体为研究对象,依据US EPA Method 1313所规定的实验方法,开展了9种不同p H（2.0～13.0）条件下磷矿废石磷素浸出特性的实验研究,探讨了液相环境p H对磷矿废石磷素浸出浓度的影响。结果表明：在酸性环境下磷矿废石的磷素浸出浓度与p H呈负相关关系;中性及碱性环境下的磷素浸出浓度总体上低于酸性条件,其大小与环境p H之间无显著关系存在,但在p H=10.5±0.5范围内存在小幅升高;自然条件下磷矿废石堆体内部的液相环境为弱碱性（p H=7.8～8.8）,且不会受当地酸雨长期淋滤的影响,在此条件下6种磷矿废石的磷素平均浸出浓度为0.7mg/L,超标率为33%。因此,研究区内的磷矿废石堆体可以形成点源形式的磷污染。在香溪河库湾水体富氧化问题日趋严重的前提下,应考虑将流域内堆存的磷矿废石作为第II类一般工业固体废物进行妥善处置,以降低其对香溪河库湾水体环境的磷污染风险。

树空坪矿区磷矿废石磷素的浸出特性

研究不同液固比条件下磷矿废石磷素浸出特性,为磷矿废石利用及治理提供理论依据和技术指导,进行磷矿废石磷素静态淋溶实验。结果表明:磷矿废石磷素释放过程中,液固比直接影响磷矿废石中磷素释放速率;低液固比条件下(液固比小于5.0 m L·g^(-1)),固相和液相传质过程未达到平衡,溶液与磷矿废石相互作用在快速进行,高液固比条件下(液固比大于5.0 m L·g^(-1)),固相和液相传质过程趋于稳定;液固比淋溶实验过程中总磷浓度没有明显变化,而磷素累加释放量随着液固比呈现出线性变化,说明pH浸提液对于磷矿废石中磷素释放作用属于溶解度控制。