煤系铁赋存形态及水–煤/岩作用过程中的溶解释放机制——以东部草原某矿为例

矿井水铁超标将腐蚀配水管道、工业设备,损害人体肝脏,威胁人类健康。煤系铁的含量、赋存形态及其在水–煤/岩作用过程中的溶解释放决定了矿井水中铁的富集或贫化。通过采集东部草原某矿区煤及岩石样品18组,利用等离子电感耦合质谱仪、X射线衍射、带能谱的扫描电镜、逐级化学提取,分析煤系铁的含量、赋存形态、赋存载体,开展室内水-煤/岩模拟试验,研究煤/岩中铁的释放机制。结果表明:煤与顶板砂岩中的铁含量均较高,18组煤/岩样中铁的富集因子均大于1;煤与砂岩中铁的赋存形态主要以残渣态为主,有机结合态次之,碳酸盐结合态与可交换态最少。煤中残渣态、碳酸盐结合态、可交换态铁的赋存载体分别为高岭石、菱铁矿、伊利石;砂岩中残渣态、碳酸盐结合态、可交换态铁的赋存载体分别为绿泥石、菱铁矿、伊利石。水-煤/岩相互作用过程中,煤与砂岩中铁的最大释放量分别为1.26、2.75 mg/L,显然砂岩中铁的释放量大于煤中。对比水-煤/岩作用前后煤/岩中铁的赋存形态变化可知,残渣态、有机结合态及铁锰氧化物结合态的铁含量基本不变,可交换态及碳酸盐结合态的铁含量均减小,这2种形态的铁稳定性差,迁移性强,易于释放进入水中,是导致矿井水中铁富集的主要原因,将为高铁矿井水的处理与利用提供基础。