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

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，洗选尾矿中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1.34 mg/L、尾矿库下游南河水Pb的浓度为1.55 mg/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。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1稀土的概况

1.1.1我国稀土产业的状况

1.1.2稀土的类型和分布

1.1.3稀土主要选矿工艺简介

1.2冕宁稀土尾矿的现状和主要问题

1.2.1尾矿产量、处置和处理现状

1.2.2主要问题

1.2.3研究现状

1.3重金属在固体物质中的存在形式及其释放机理概述

1.3.1固体物质中重金属的形态分布研究

1.3.2重金属的迁移释放机理研究

1.4本章小结

第2章稀土矿区地质和社会经济环境概述

2.1冕宁县牦牛坪稀土矿区自然环境概述

2.1.1地理位置、地形、地貌、地质

2.1.2气候、气象

2.1.3水文

2.2区域社会和经济状况概况

2.3小结

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

3.1稀土矿区研究对象的采集

3.1.1水样的采集

3.1.2固体样品的采集

3.2区域环境中重金属含量分析和分布特征

3.2.1分析方法

3.2.2水样测定结果

3.2.3固体样品测定结果

3.2.4重金属区域分布特征

3.3稀土尾矿中放射性检测

3.4本章小结

第4章稀土尾矿中重金属铅的形态及迁移规律研究

4.1研究机理和方法

4.2静态淋溶条件对尾矿中重金属铅形态变化的影响

4.2.1试验内容和方法

4.2.2试验样品制备

4.2.3试验结果分析与讨论

4.3动态淋溶与尾矿中铅形态变化规律的关系

4.3.1研究机理

4.3.2试验步骤和装置

4.3.3结果分析与讨论

4.4运用统计学方法分析引起铅形态变化的显著性因素

4.4.1研究方法

4.4.2结果分析与讨论

4.5本章小结

第5章水溶液中重金属铅迁移转化行为研究

5.1试验原理

5.2试验方法

5.3结果分析与讨论

5.3.1溶液酸(碱)度、电位与铅含量的关系

5.3.2溶液硬度、电位与铅含量的关系

5.3.3溶液中有机质含量、电位与铅含量的关系

5.4本章小结

第6章尾矿中重金属污染治理方案探究

6.1尾矿处置处理方法概述

6.2治理方案探讨

6.2.1已存在尾矿的处理

6.2.2新产生尾矿的处理

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

结论

致谢

参考文献