金属矿山酸性废水形成机理及治理现状

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1、金属矿山酸性废水形成机理及治理现状简介：含硫金属矿山在开采过程中，由于空气、水、微生物的作用，生成酸性废水。这些酸性废水不但ph低、酸度大，而且含有大量的有毒、有害重金属。现在普遍采用的是石灰中和法治理，相比其它处理工艺离子交换、吸附法、生物法、电化学处理技术，石灰中和法工艺简单、可靠、处理成本低，而且由于石灰中和法长时间的应用，其处理技术逐渐的成熟、完善。本文对金属矿山酸性废水形成机理和治理技术进行了讨论、分析，对普遍采用的石灰中和法的各处理工艺进行了着重比较、分析。金属矿山矿体酸性废水的产生主要

2、是开采金属矿体矿石中含有硫化矿，硫化矿在自然界中分布广、数量多，它可以出现于几乎所有的地质矿体中，尤其是铜、铅、锌等金属矿床[1]，这些硫化矿物在空气、水和微生物作用下，发生溶浸、氧化、水解等一系列物理化学反应，形成含大量重金属离子的黄棕色酸性废水，这些酸性水ph一般为2～4，成份复杂含有多种重金属,每升水中离子含量从几十到几百毫克;同时废水产生量大，一些矿山每天酸水排放量为几千甚至几万m3，且水量、水质受开采情况，及不同季节雨水丰沛情况不同而变化波动较大，这些酸性重金属废水的存在对矿区周围生态环境

3、构成了严重的破坏。针对矿山酸性废水特点的处理技术的研究已有很大发展，但各处理工艺各有特点一、形成机理分析金属矿山酸性废水的形成机理比较复杂，含硫化物的废石、尾矿在空气、水及微生物的作用下，发生风化、溶浸、氧化和水解等系列的物理化学及生化等反应，逐步形成含硫酸的酸性废水。其具体的形成机理由于废石的矿物类型、矿物结构构造、堆存方式、环境条件等影响因素较多，使形成过程变的十分复杂，很难定量研究说明[1]。一些研究资料[2]表明，黄铁矿(fes2)是通过如下反应过程被氧化的：fes2+2o2→fe

4、s2(o2)2(1)fes2(o2)2→feso4+s0(2)2s0+3o2+2h2o→2h2so4(3)上式表明元素硫是黄铁矿氧化过程中的中间产物。而另有研究则认为其氧化反应过程是通过下式进行的，即：(1)在干燥环境下，硫化物与空气中的氧气起反应生成硫酸亚铁盐和二氧化硫，在此过程中氧化硫铁杆菌及其它氧化菌起到了催化作用，加快了氧化反应速度：fes2+3o2→feso4+so2(4)在潮湿的环境中，硫化物与空气中的氧气、空气土壤中的水分共同作用成硫酸亚铁盐和硫酸。2fe

5、s2+7o2+2h2o→2feso4+2h2so4(5)反应(4)、(5)为初始反应，反应速度很慢。据中科院1993年的调研资料[3]证明矿物中的硫元素在初始氧化过程以四价态为主，反应过程(5)可以表示为：2fes2+5o2+2h2o→2feso3+2h2so32feso3+o2→2feso42h2so3+o2→2h2so4(2)硫酸亚铁盐在酸性条件下，在空气及废水中含氧的氧化作用下，生成硫酸铁，在此过程中氧化铁铁杆菌及其它氧化菌起到了催化作用，大大加快了氧化

6、反应过程：4feso4+2h2so4+o2→2fe2(so4)3+2h2o(6)反应(6)是决定整个氧化过程反应速率的关键步骤。(3)硫酸铁盐同时还可以与fes2及其它金属硫化矿物发生氧化反应过程，形成重金属硫酸盐和硫酸，促进了矿物中其它重金属的溶解及酸性废水的形成。7fe2(so4)3+fes2+8h2o→15feso4+8h2so4(7)2fe2(so4)3+ms+2h2o+3o2→2mso4+4feso4+2h2so4(8)(其中m表示各种重金属离子)反应(7)、

7、(8)反应速度最快，但是取决于反应(6)，也即亚铁离子的氧化反应速率。(4)硫酸亚铁盐中的fe3+，同时会发生水解作用(具体水解程度与废水的ph大小有关)，一部分会形成较难沉降的氢氧化铁胶体，一部分形成fe(oh)3沉淀，其反应方程式如下：fe2(so4)3+6h2o→2fe(oh)3(胶体)+3h2so4(9)fe2(so4)3+6h2o→2fe(oh)3↓+3h2so4(10)二、金属矿山酸性废水治理现状2.1石灰/石灰石中和沉淀法[6]中和沉淀法是处理矿山酸性废水

8、最常用的方法，该方法主要是通过投加碱性中和剂，提高矿山酸性废水的ph，并使废水中的重金属离子形成溶度积较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀。常用的中和剂有生石灰(cao)、石灰乳(ca(oh)2)、石灰石(caco3)、白云石(caco3、mgco3)、电石渣(ca(oh)2)、mg(oh)2等,此类方法可在一定ph值条件下去除多种重金属离子，具有工艺简单、可靠、处理成本低等特点。工程上较为常用的中和沉淀法为石灰/石灰石中和沉淀法，根据其具体方法的不同，石灰/石灰石处理方法又具