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西昌冕宁县稀土尾矿的污染现状及其重金属铅的迁移规律研究

作　者: 彭磊
导　师: 苏庆平；龙晓玲
学　校: 成都理工大学
专　业: 分析化学
关键词: 稀土尾矿形态分析静态淋溶动态淋溶数理统计分析
分类号: X753
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文基于西昌冕宁县稀土矿的生产现状、环境现状开展对稀土开采、洗选产生的尾矿进行环境影响评价和研究,采用形态分析法重点研究了尾矿中重金属的迁移转化行为。调查和研究结果表明:牦牛坪稀土矿区的环境质量跟稀土矿密切相关,稀土开采、洗选活动中的粉尘、废液和尾矿,造成了空气颗粒物增多,有害重金属的迁移;通过对比分析,比较了离矿区远近和关系密疏的区域环境中重金属分布和含量,试验结果显示,该矿区的固体环境样品重金属含量不同,稀土矿本身伴生有大量重金属,其中Pb比重最大,为3220mg/kg,沈选尾矿中Pb的平均含量为2410mg/kg,受稀土矿或尾矿影响的区域环境样品中Pb同样高,如采矿区内土壤Pb含量达到2050mg/kg、南河下游水底沉淀物Pb含量也高达3120mg/kg,而未受影响的区域环境则低很多,如逆风区山上、居住区以及农用地土壤的Pb含量均只在100mg/kg左右。稀土矿区及周边环境的各种水体中Pb含量也有很大差别,尾渣渗滤液Pb含量为4.85mg/L、牦牛河中段水样含Pb为1.34mg/L、尾矿库下游南河水Pb的浓度为1.55mg/L,皆远远高于国家地表水环境质量标准规定值,而南河上游的水样Pb含量要低很多。在当地环境中除Pb含量高外,少数样品中也存在高含量的Cd,其它的有害重金属元素含量都低。因此,重金属Pb是当地环境的主要安全隐患。静态淋溶试验结果的聚类和主成分分析得出:各静态淋溶因素对Pb形态变化的影响效果相似性可分为以下几组:固液比、反应时间和粒度三因素为一组;因素淋溶液柠檬酸含量、无机阴离子浓度为一组;因素淋溶液硬度、腐殖酸含量为一组;而因素淋溶液EDTA含量则自成一类。各因素的影响力度大小依次为:EDTA＞有机酸分子和无机易成难溶盐阴离子＞钙镁阳离子＞其它因素。动态淋溶试验结果和对试验结果的数理统计分析结果可知:淋溶液的pH值小于4时,尾矿中Pb易被淋溶至滤液,pH值在4～7之间时,淋溶出的Pb差别不大;随着连续淋溶体积的增大,被淋溶至滤液的Pb浓度在淋溶体积为500～2000mL时依次增大,2000mL时开始缓慢降低。由双因素方差分析得到的统计结果表明,淋溶液pH值和连续淋溶体积对尾矿中Pb形态变化有影响,显著表现在对Pb的可氧化形态的改变,对其它形态的改变影响要弱些。选取溶液的酸度、氧化还原电位、钙镁可溶性盐和腐殖酸含量作为探讨Pb在溶液中迁移转化规律的影响因素,对试验结果处理得到如下结论:中性或弱碱性溶液、含钙镁量大的溶液、含有机质少的溶液,可溶性Pb的含量小;固定溶液pH值,溶液的电位值变小,可溶性Pb的含量降低。本文最后针对当前该地区重金属污染严重的现状,在处理处置尾矿,改善环境质量方面提出了下列一些措施和方法:贮存、植物修复、尾矿的资源化、无害化转化、加强稀土生产监督与管理,提高环境保护意识。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-20
  1.1 稀土的概况  11-14
    1.1.1 我国稀土产业的状况  11-12
    1.1.2 稀土的类型和分布  12
    1.1.3 稀土主要选矿工艺简介  12-14
  1.2 冕宁稀土尾矿的现状和主要问题  14-15
    1.2.1 尾矿产量、处置和处理现状  14-15
    1.2.2 主要问题  15
    1.2.3 研究现状  15
  1.3 重金属在固体物质中的存在形式及其释放机理概述  15-18
    1.3.1 固体物质中重金属的形态分布研究  15-16
      1.3.1.1 研究方法  15-16
      1.3.1.2 研究范围  16
    1.3.2 重金属的迁移释放机理研究  16-18
      1.3.2.1 可溶性有机物与重金属迁移转化的关系  16-17
      1.3.2.2 无机离子与重金属迁移转化的关系  17
      1.3.2.3 非金属矿物与重金属迁移的关系  17-18
      1.3.2.4 酸雨淋溶对重金属迁移释放的影响  18
      1.3.2.5 其他研究方法与重金属转化的关系  18
  1.4 本章小结  18-20
第2章稀土矿区地质和社会经济环境概述  20-22
  2.1 冕宁县牦牛坪稀土矿区自然环境概述  20-21
    2.1.1 地理位置、地形、地貌、地质  20
    2.1.2 气候、气象  20
    2.1.3 水文  20-21
  2.2 区域社会和经济状况概况  21
  2.3 小结  21-22
第3章稀土矿区各种环境样品的化学组成与区域环境质量的关系  22-27
  3.1 稀土矿区研究对象的采集  22-23
    3.1.1 水样的采集  22
    3.1.2 固体样品的采集  22-23
  3.2 区域环境中重金属含量分析和分布特征  23-25
    3.2.1 分析方法  23
    3.2.2 水样测定结果  23-24
    3.2.3 固体样品测定结果  24
    3.2.4 重金属区域分布特征  24-25
  3.3 稀土尾矿中放射性检测  25-26
  3.4 本章小结  26-27
第4章稀土尾矿中重金属铅的形态及迁移规律研究  27-50
  4.1 研究机理和方法  27-28
  4.2 静态淋溶条件对尾矿中重金属铅形态变化的影响  28-35
    4.2.1 试验内容和方法  28
    4.2.2 试验样品制备  28
    4.2.3 试验结果分析与讨论  28-35
      4.2.3.1 固液比对铅形态的影响  28-29
      4.2.3.2 作用时间的影响  29-30
      4.2.3.3 粒径大小的影响  30-31
      4.2.3.4 淋溶液硬度与铅形态变化的关系  31-32
      4.2.3.5 有机酸含量与铅形态变化的关系  32-34
      4.2.3.6 易成难溶物阴离子与尾矿中铅形态变化的关系  34-35
  4.3 动态淋溶与尾矿中铅形态变化规律的关系  35-40
    4.3.1 研究机理  35-36
    4.3.2 试验步骤和装置  36
    4.3.3 结果分析与讨论  36-40
      4.3.3.1 淋溶液pH值与滤液中铅含量的关系  37-38
      4.3.3.2 淋溶体积与滤液中铅含量的关系  38
      4.3.3.3 连续淋溶体积、pH值与尾矿中铅形态变化的关系  38-40
  4.4 运用统计学方法分析引起铅形态变化的显著性因素  40-48
    4.4.1 研究方法  40
    4.4.2 结果分析与讨论  40-48
      4.4.2.1 聚类分析和主成分分析研究静态淋溶因素的影响  40-43
      4.4.2.2 双因素方差分析研究动态淋溶因素的影响  43-48
  4.5 本章小结  48-50
第5章水溶液中重金属铅的迁移转化研究  50-54
  5.1 试验原理  50
  5.2 试验方法  50
  5.3 结果分析与讨论  50-53
    5.3.1 溶液酸(碱)度、电位与铅含量的关系  51-52
    5.3.2 溶液硬度、电位与铅含量的关系  52
    5.3.3 溶液中有机质含量、电位与铅含量的关系  52-53
  5.4 本章小结  53-54
第6章尾矿中重金属污染治理方案探究  54-58
  6.1 尾矿处置处理方法概述  54-55
  6.2 治理方案探讨  55-58
    6.2.1 已存在尾矿的处理  55
    6.2.2 新产生尾矿的处理  55-56
    6.2.3 尾矿处理设计路线及控制重金属铅迁移转化新思路  56-58
结论  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-63

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