本發(fā)明屬于重金屬污染技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煉鋅尾礦砂重金屬釋放模擬的實驗方法。

背景技術(shù)：

礦石經(jīng)粉碎和浮選精礦、中礦后余下的微粒狀固體廢棄物稱為尾礦。據(jù)統(tǒng)計，全球尾礦產(chǎn)生量每年高達1000億噸以上。2007年，我國的尾礦堆積總量為80.46億噸，以每年3億噸的數(shù)量增加，其中鉛鋅尾礦排放量為1661.61萬t/a，而綜合利用率僅為7％左右。大量的尾礦通常堆存于露天，不僅占用土地資源，而且經(jīng)過風(fēng)化、雨水淋溶，特別是酸雨淋溶，導(dǎo)致各種有害成分發(fā)生遷移，對土壤、地下水和地表水造成污染，帶來環(huán)境風(fēng)險。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：尾礦堆存于露天，不僅占用土地資源，而且經(jīng)過風(fēng)化、雨水淋溶，特別是酸雨淋溶，導(dǎo)致各種有害成分發(fā)生遷移，對土壤、地下水和地表水造成污染，帶來環(huán)境風(fēng)險。風(fēng)險大小及其影響因素需要科學(xué)分析，以便采取有效應(yīng)對措施。但是，尾礦砂的環(huán)境風(fēng)險影響因素眾多，分析難以全面，分析評價缺乏統(tǒng)一標準。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種煉鋅尾礦砂重金屬釋放模擬的實驗方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種煉鋅尾礦砂重金屬釋放模擬的實驗方法，所述煉鋅尾礦砂重金屬浸提與淋溶實驗方法通過浸提實驗?zāi)M水淹，淋溶實驗?zāi)M雨水淋溶，研究煉鋅尾礦砂重金屬釋放規(guī)律；得知尾礦砂具有一定的ph緩沖能力；浸提液或淋溶液的ph值對重金屬zn與重金屬pb的溶出具有一定影響，浸提液或淋溶液ph值過低，溶出的zn與pb較多；通過提高尾礦砂的ph值防止尾礦砂重金屬遷移所帶來的污染；ph＝4與ph＝7的雨水淹沒與雨水淋溶相比，雨水淹沒所溶出的重金屬zn與重金屬pb較多，雨水淋溶帶來的尾礦砂重金屬zn與重金屬pb溶解遷移較少。以上結(jié)論反映煉鋅尾礦砂的環(huán)境風(fēng)險及其影響因素，為煉鋅尾礦砂的環(huán)境風(fēng)險防治提供依據(jù)。提供了一種分析評價尾礦砂環(huán)境風(fēng)險的實驗方法。

進一步，所述浸提實驗包括以下步驟：

步驟一，稱取兩份30g所采混合土樣于500ml廣口瓶中，分別加300ml去離子水與ph＝4的浸提液，置于恒溫震蕩箱，25℃、120r/min條件下振蕩，4、6、16、24、72、96、120小時后取出，靜置1h，取40ml的上清液測定ph值；

步驟二，另分別取30g粗粒度、中粒度與細粒度土樣各30g于500ml廣口瓶中，相同條件下振蕩4、6、16、24、72、96、120小時后抽濾，過0.45μm膜，取10ml于25ml的容量瓶中，加入0.5ml的濃硝酸，定容，用火焰原子吸收法測重金屬含量。

進一步，所述淋溶實驗包括以下步驟：

第一步，不同粒徑土樣重金屬釋放速率不同，所采尾礦砂以細粒度為主，因此以100-200目樣品做淋溶實驗；

第二步，裝樣后，先飽和，再采用間歇淋溶的方式模擬降雨，每隔24h淋溶一次，每次淋溶量為50ml,相當于25mm降雨量，共淋溶32天，累計淋溶量800mm，相當于云南省年均降雨量的50％；

第三步，淋溶期間室內(nèi)溫度為15±5℃，前5天，每天取一次樣，之后每三天取一次樣，取4次，后15天則每5天取一次樣，取3次樣；共取樣12次。每次收集完淋出液后立即用ph計測定ph值并記錄；

第四步，過0.45μm膜后，取10ml于25ml的容量瓶中，加入0.5ml的濃硝酸，定容，用火焰原子吸收法測重金屬含量。

本發(fā)明的優(yōu)點及積極效果為：通過浸提實驗?zāi)M水淹，淋溶實驗?zāi)M雨水淋溶，研究煉鋅尾礦砂重金屬釋放規(guī)律；發(fā)現(xiàn)：尾礦砂具有ph緩沖能力；浸提液或淋溶液ph值越低，溶出的zn與pb越多，因此，可以通過提高尾礦砂的ph值防止尾礦砂重金屬遷移所帶來的污染；雨水淹沒溶出的重金屬zn與重金屬pb較多，而雨水淋溶導(dǎo)致的這兩種重金屬溶解遷移相對較少，因此淹沒導(dǎo)致尾礦砂重金屬溶解遷移的風(fēng)險更大。

本發(fā)明模擬不同ph值的雨水淹沒與雨水淋溶，結(jié)果顯示：

(1)該尾礦砂具有一定的ph緩沖能力。

(2)浸提液或淋溶液的ph值對重金屬zn與重金屬pb的溶出具有一定影響，浸提液或淋溶液ph值過低，溶出的zn與pb較多。因此，可以通過提高尾礦砂的ph值防止尾礦砂重金屬遷移所帶來的污染。

(3)ph＝4與ph＝7的雨水淹沒與雨水淋溶相比，雨水淹沒所溶出的重金屬zn與重金屬pb較多。雨水淋溶帶來的尾礦砂重金屬zn與重金屬pb溶解遷移較少。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的煉鋅尾礦砂重金屬浸提與淋溶實驗方法流程圖。

圖2是本發(fā)明實施例提供的浸提液ph值隨時間的變化曲線示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例提供ph＝4浸提液的zn濃度變化曲線示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例提供的ph＝7浸提液的zn濃度變化曲線示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例提供的ph＝4浸提液的pb濃度變化曲線示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例提供的ph＝7浸提液的pb濃度變化曲線示意圖。

圖7是本發(fā)明實施例提供的滲濾液ph值變化曲線示意圖。

圖8是本發(fā)明實施例提供的不同ph值滲濾液的zn濃度變化曲線示意圖。

圖9是本發(fā)明實施例提供的不同ph值滲濾液的pb濃度變化曲線示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明通過浸提實驗?zāi)M水淹，通過淋溶實驗?zāi)M雨水淋溶，研究煉鋅尾礦砂重金屬釋放規(guī)律，以期對尾礦庫的重金屬污染防治與管理提供依據(jù)。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的煉鋅尾礦砂重金屬浸提與淋溶實驗方法包括以下步驟：

s101：稱取兩份30g所采混合土樣于500ml廣口瓶中，分別加300ml去離子水與ph＝4的浸提液(參考云南地區(qū)酸雨ph值)，置于恒溫震蕩箱，25℃、120r/min條件下振蕩，4、6、16、24、72、96、120小時后取出，靜置1h，取約40ml的上清液測定ph值。另分別取30g粗粒度、中粒度與細粒度土樣各30g于500ml廣口瓶中，相同條件下振蕩4、6、16、24、72、96、120小時后抽濾，過0.45μm膜，取10ml于25ml的容量瓶中(其余返回廣口瓶中)，加入0.5ml的濃硝酸，定容，用火焰原子吸收法測重金屬含量；

s102：不同粒徑土樣重金屬釋放速率不同，所采尾礦砂以細粒度為主，因此以細粒度(100-200目)樣品做淋溶實驗。裝樣后，先飽和，再采用間歇淋溶的方式模擬降雨。每隔24h淋溶一次，每次淋溶量為50ml,相當于25mm降雨量，共淋溶32天，累計淋溶量800mm，相當于云南省年均降雨量的50％。淋溶期間室內(nèi)溫度為15±5℃，前5天，每天取一次樣，之后每三天取一次樣，取4次，后15天則每5天取一次樣，取3次樣。共取樣12次。每次收集完淋出液后立即用ph計測定ph值并記錄，過0.45μm膜后，取10ml于25ml的容量瓶中(其余返回廣口瓶中)，加入0.5ml的濃硝酸，定容，用火焰原子吸收法測重金屬含量。

下面結(jié)合實驗對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步的描述。

1材料與方法

1.1材料

實驗樣品(尾礦砂)來自我國云南省某已投產(chǎn)的鋅礦公司。樣品隨機采得，經(jīng)自然風(fēng)干，磨碎，篩分成3種不同粒徑的土樣：10-20目(簡稱粗粒度)、30-60目(簡稱中粒度)、100-200目(簡稱細粒度))，經(jīng)測，粗粒度、中粒度和細粒度樣品體積比為3:1:6，說明該尾礦砂以細粒度為主。表1為該尾礦砂主要重金屬含量，可見該尾礦砂中的重金屬以zn和pb含量較多。

表1尾礦砂中主要重金屬種類及含量(％)

1.2浸提實驗

稱取兩份30g所采混合土樣于500ml廣口瓶中，分別加300ml去離子水與ph＝4的浸提液(參考云南地區(qū)酸雨ph值)，置于恒溫震蕩箱，25℃、120r/min條件下振蕩，4、6、16、24、72、96、120小時后取出，靜置1h，取約40ml的上清液測定ph值。另分別取30g粗粒度、中粒度與細粒度土樣各30g于500ml廣口瓶中，相同條件下振蕩4、6、16、24、72、96、120小時后抽濾，過0.45μm膜，取10ml于25ml的容量瓶中(其余返回廣口瓶中)，加入0.5ml的濃硝酸，定容，用火焰原子吸收法測重金屬含量。

1.3淋溶實驗

不同粒徑土樣重金屬釋放速率不同，所采尾礦砂以細粒度為主，因此以細粒度(100-200目)樣品做淋溶實驗。裝樣后，先飽和，再采用間歇淋溶的方式模擬降雨。每隔24h淋溶一次，每次淋溶量為50ml,相當于25mm降雨量，共淋溶32天，累計淋溶量800mm，相當于云南省年均降雨量的50％。淋溶期間室內(nèi)溫度為15±5℃，前5天，每天取一次樣，之后每三天取一次樣，取4次，后15天則每5天取一次樣，取3次樣。共取樣12次。每次收集完淋出液后立即用ph計測定ph值并記錄，過0.45μm膜后，取10ml于25ml的容量瓶中(其余返回廣口瓶中)，加入0.5ml的濃硝酸，定容，用火焰原子吸收法測重金屬含量。

2結(jié)果與討論

2.1浸提實驗

2.1.1浸提液的ph值

浸提液ph值隨時間的變化情況如圖2所示。由圖可見，用ph＝7的去離子水浸提尾礦砂，浸提液ph值先下降，再回升，于ph＝6處趨于平穩(wěn)；用ph＝4的浸提液浸提尾礦砂，浸提液ph值先上升，再有所下降，同樣于ph＝6處趨向平穩(wěn)。這是尾礦砂中s及堿性物質(zhì)聯(lián)合作用的結(jié)果。當用ph＝7的去離子水浸提時，尾礦砂中的s被氧化，形成酸導(dǎo)致浸提液ph值下降；當尾礦砂中能夠被氧化的表層s完全氧化后，浸提液ph值不再下降，而尾礦砂中的堿性浸出物中和所形成的酸后，使ph值有所回升，但由于堿性浸出物有限，ph＝6處穩(wěn)定。用ph＝4的浸提液浸提時，尾礦砂中的堿性浸出物中和酸性浸提液，使浸提液ph值升高，能夠浸出的堿性物質(zhì)完全浸出后，浸出液的ph值不再上升，而尾礦砂中的s氧化形成酸使浸提液ph值下降，隨著尾礦中表層能氧化的s完全氧化后，浸提液ph值趨于穩(wěn)定。在尾礦砂中的s與堿性物質(zhì)聯(lián)合作用下，向尾礦砂中加入ph＝7或4的浸提液浸提后，浸提液的ph值變化不大，穩(wěn)定于6處,說明尾礦砂具有緩沖能力。

1.2.2浸提液的重金屬濃度

分別用ph＝4與ph＝7的浸提液浸提尾礦砂中的重金屬zn，浸提液中zn濃度變化情況分別如圖3與圖4所示。由圖3與圖4可見，浸提不同粒徑尾礦砂，浸提液zn濃度不同，呈現(xiàn)細粒度>中粒度>粗粒度的規(guī)律。用ph＝4的浸提液浸提，浸提液中zn濃度先下降再有所上升，然后穩(wěn)定；用ph＝7的浸提液浸提，浸提液中zn濃度先上升再下降，然后穩(wěn)定。對比浸提液ph值變化情況，可見，隨浸提液ph值升高，浸提液中zn濃度下降。浸提液中pb濃度變化情況如圖5與圖6所示，浸提液pb濃度呈現(xiàn)出粗粒度>中粒度>細粒度的規(guī)律。浸提液中zn濃度大于pb濃度，說明浸提過程中，zn比pb更容易釋放。尾礦砂中zn釋放速率較快，浸提液中zn濃度在20小時內(nèi)可以達到穩(wěn)定，而pb釋放速率較慢，浸提液中pb濃度需80小時以上才能達到穩(wěn)定。

2.2動態(tài)淋溶

2.2.1滲濾液的ph值

尾礦砂經(jīng)不同ph值淋溶液淋溶，滲出的滲濾液ph值變化情況如圖5所示。由圖可見，盡管淋溶液初始ph值不同，但經(jīng)淋溶產(chǎn)生的滲濾液ph值變化不大，說明尾礦砂有較好的緩沖作用。用ph值不同的四種淋溶液淋溶尾礦砂，ph值為2的淋溶液淋溶產(chǎn)生的滲濾液ph值較低，淋溶過程中下降也較為明顯，但下降不多，穩(wěn)定于ph＝5處。其他三種林溶液的ph值變化不大。

2.2.2滲濾液的重金屬濃度

尾礦砂經(jīng)不同ph值淋溶液淋溶，滲出的滲濾液中重金屬zn濃度變化如圖8所示。有圖可見，尾礦砂經(jīng)ph＝4，6，7的淋溶液淋溶得到的滲濾液中重金屬zn濃度變化相同，隨時間濃度逐漸變小。經(jīng)ph＝2的淋溶液淋溶得到的滲濾液中重金屬zn濃度較高，而且先升高再略有下降。說明在低ph值的淋溶液淋溶下溶出的重金屬zn較多。滲濾液中重金屬pb濃度變化如圖9所示。同樣，ph＝2的林溶液淋溶得到的滲濾液中重金屬pb濃度較高，先升高再略下降然后穩(wěn)定在某一濃度。尾礦砂經(jīng)ph＝4，6，7的淋溶液淋溶得到的滲濾液中重金屬pb濃度很低，而且基本沒有變化。這是由于尾礦砂中的s經(jīng)氧化形成h2so4，h2so4與pb結(jié)合形成不溶性化合物，導(dǎo)致pb溶出量很低。

本發(fā)明模擬不同ph值的雨水淹沒與雨水淋溶，結(jié)果顯示：

(1)該尾礦砂具有一定的ph緩沖能力。

(2)浸提液或淋溶液的ph值對重金屬zn與重金屬pb的溶出具有一定影響，浸提液或淋溶液ph值過低，溶出的zn與pb較多。因此，可以通過提高尾礦砂的ph值防止尾礦砂重金屬遷移所帶來的污染。

(3)ph＝4與ph＝7的雨水淹沒與雨水淋溶相比，雨水淹沒所溶出的重金屬zn與重金屬pb較多。雨水淋溶帶來的尾礦砂重金屬zn與重金屬pb溶解遷移較少。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。