含硫化物方解石脉地表风化产物

<正>金属硫化物矿山环境中大量暴露于地表的金属硫化物(如黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿)会发生氧化而生成酸性矿山排水(AMD)。尾矿和废石中的碳酸盐矿物往往与AMD反应而溶解,同时使AMD的酸度下降,并形成多种具有固定重金属元素能力的次生矿物,因此,碳酸盐矿物常常被作为治理AMD污染的重要矿物材料。由于方解石和黄铁矿广泛存在于多种岩石类型中,岩石露头的地表风化作用常常存在硫化物氧化分解、酸性岩石排水(ARD)形成、碳酸盐矿物分解、次生矿物形成的连续过程,这一过程     

秸秆固定床处理含As酸性废水及其生物矿化过程

矿山开采使还原条件下稳定的硫化物矿物(特别是黄铁矿)暴露于氧气和水中,发生风化氧化,释放出pH<3且富含硫酸盐和重金属离子(Cu、Zn、Ni、Cd、Cr、As、Fe)的酸性浸出液,即矿山酸性排水(Acid Mine Drainage,简称AMD)     

酸性矿山废水中石灰岩包壳作用研究

研究石灰岩包壳作用有助于深入了解酸性矿山废水(AMD)在富含石灰岩的金属硫化物尾矿中的释放机制。采用AMD滞留浸泡石灰岩颗粒试料的实验方法,研究在酸水饱和条件下石灰岩次生包壳的形成作用。研究表明,AMD的Fe含量是影响石灰岩包壳作用的主因之一。在高Fe浓度(如1 029~1 033 mg/L)的AMD中,石灰岩颗粒表面可依次沉淀富Al相、石膏、纤铁矿(吸附Zn、Cu及As等),发生石灰岩包壳/钝化作用,使溶液维持酸性;而在低Fe浓度(6.71~74.8 mg/L)的AMD中,次生包壳难以生成,石灰岩得以大量溶解释碱并充分中和溶液中的H~+,使溶液达到中性。因此,Fe硫化物含量较高(如Fe含量10.62%、S含量5.70%)的石灰岩尾矿,由于其氧化后可生成高Fe浓度的酸性水而导致石灰岩包壳作用,具有释放AMD(及重金属)的危险,应注意防控。     

矿山酸性水中铝相次生矿物及环境学意义的研究进展

酸性矿山排水（AMD）是硫化矿床矿山环境污染防治的难点，因而持续受到国内外学者的关注。众多的学者对矿区AMD中次生矿物进行了研究。为深入了解AMD中次生矿物的形成和演化，为AMD污染防治提供科学依据，笔者对前人不同环境下AMD中的次生矿物类型、次生矿物形成顺序，以及铝相次生矿物的形成、特征、环境危害及意义进行了简要综述。目前与AMD有关的主要次生矿物存在3种类型，即铁相次生矿物、铝相次生矿物和其他相次生矿物，AMD中的pH、Eh和温度对于次生矿物的形成具有控制性的作用。铁、铝相次生矿物具有吸附金属能力，这一性质有助于在一定程度上实现河流的自净化作用。由于AMD形成条件高，矿物相不稳定，目前有关AMD中铝相次生矿物及“酸性白水”的研究成果有限。因此，加强铝相次生矿物以及“酸性白水”的研究，可以更好地解析蒿坪河流域石煤矿区河流酸性磺水–酸性白水的形成演化机制，以及铝相次生矿物吸附重金属的地球化学过程。     

矿山酸性废水的环境影响及防治研究进展

矿山酸性废水(AMD)的环境影响是开采矿山或废弃矿山最严重的环境问题之一。介绍了国内外AMD的产生机理、环境危害、控制观点和治理方法。控制观点包括有源头控制和转移控制：源头控制观点就是要在源头防止AMD的形成和转移;转移控制观点就是要中和治理AMD并从中去除金属。治理方法分主动治理和被动治理两种,治理AMD既可以采用非生物路线（化学机制）,也可以采用生物路线（生物机制）。     

AMD灌溉稻田土壤剖面中硫酸根的吸附解吸机理

<正>随着工业化发展对于各种金属需求的增加,矿产资源的过渡开采以及不合理开采引起了矿区及周边严重的环境污染问题,其中酸性矿山废水(AMD)是矿山开发和利用过程中产生的普遍而严重的环境问题[1-4]。AMD灌溉导致重金属进入到矿区农田中,造成整个矿区的生态环境遭受严重破坏[2,7],对人类健康造成危害。前人重点研究AMD中重金属的环境影响以及对人体等危害,但是对于重要的伴生元素硫的研究较少。特别是在硫化物矿区中,AMD灌溉稻田中硫酸根作为最重要的阴离子之一。硫酸根的迁移转化对于土壤     

不同条件下形成的黄钾铁矾微形貌对比研究

黄钾铁矾是酸性矿山废水（AMD） 中常见的次生矿物,能有效吸附AMD中Cu、Pb、Zn、Gd、As等重金属元素。不 同条件下形成的黄钾铁矾微形貌不同,其吸附能力也不同。文章通过化学法和微生物法合成了黄钾铁矾,并在粤北大宝山 矿酸性矿山废水中采集了含黄钾铁矾的泥样。利用扫描电镜-能谱分析（SEM） 和X光衍射（XRD）,对三种不同条件下形 成的黄钾铁矾进行鉴定和微形貌特征观察,并分析黄钾铁矾的形成条件。结果表明,常温条件下,pH值2.0~2.5时能够化 学合成黄钾铁矾,其晶体粒径约2~10 μm,且晶形呈板状;而在65℃时,可在pH2.0~3.0之间化学合成黄钾铁矾,但晶形 差。微生物法合成黄钾铁矾pH范围是2.0~5.0,其晶形完好,呈菱面体且晶体大小比较均匀,而约为2~4 μm。酸性矿山废 水中的黄钾铁矾形成的pH值为2.5~3.5,晶形为菱面体形,单个晶体大小多为1~2 μm。根据其形成条件和微形貌特征,文 章推测酸性矿山废水中形成的黄钾铁矾可能是微生物成因。     

不同条件下形成的黄钾铁矾微形貌对比研究

黄钾铁矾是酸性矿山废水（AMD） 中常见的次生矿物，能有效吸附AMD中Cu、Pb、Zn、Gd、As等重金属元素。不 同条件下形成的黄钾铁矾微形貌不同，其吸附能力也不同。文章通过化学法和微生物法合成了黄钾铁矾，并在粤北大宝山 矿酸性矿山废水中采集了含黄钾铁矾的泥样。利用扫描电镜-能谱分析（SEM） 和X光衍射（XRD），对三种不同条件下形 成的黄钾铁矾进行鉴定和微形貌特征观察，并分析黄钾铁矾的形成条件。结果表明，常温条件下，pH值2.0~2.5时能够化 学合成黄钾铁矾，其晶体粒径约2~10 μm，且晶形呈板状；而在65℃时，可在pH2.0~3.0之间化学合成黄钾铁矾，但晶形 差。微生物法合成黄钾铁矾pH范围是2.0~5.0，其晶形完好，呈菱面体且晶体大小比较均匀，而约为2~4 μm。酸性矿山废 水中的黄钾铁矾形成的pH值为2.5~3.5，晶形为菱面体形，单个晶体大小多为1~2 μm。根据其形成条件和微形貌特征，文 章推测酸性矿山废水中形成的黄钾铁矾可能是微生物成因。     

典型岩溶区硫化物矿床——广西贵港锡基坑铅锌矿开采的生态效应

硫化物矿床开采的环境污染效应与围岩性质有密切关系,碳酸盐岩类围岩能在一定程度上中和硫化物矿床开采形成的酸性矿山废水(AMD),从而降低酸性废水及重金属的污染危害。以广西贵港锡基坑硫化物矿床为研究区,系统采集了矿石、尾矿、废水、地表水、悬浮物、底积物及地下水样品,测定了重金属含量及pH值等理化指标,研究了岩溶区硫化物矿床开采的生态效应,以期为类似碳酸盐岩地区硫化物矿床开采的环境污染与生态危害评价、矿山环境保护提供科学依据。研究取得结论如下:(1)尾矿及废水样品中Cd、Pb等重金属含量较高,对矿区地表水及地下水质量构成一定的潜在风险;(2)硫化物矿床开采过程释放的重金属元素对矿区地表水有较显著影响,由于碳酸盐岩的中和作用,流出矿区后地表水、悬浮物及底积物中重金属含量迅速降低,重金属潜在风险处于轻微等级;(3)富含Cd、Pb等重金属的矿坑酸性积水,下渗过程中与碳酸盐岩中的Ca~(2+)、CO_3~(2-)、HCO~-_3发生中和反应而沉淀,矿区地下水环境质量良好,除了尾矿库、矿坑水周边存在少量超标样品外,矿区周边村镇地下水质均未受到明显的采矿污染影响。可见,碳酸盐岩类围岩是重金属元素迁移的天然地球化学障,能有效降低硫化物矿床开采的环境污染风险。     

现代酸性矿山废水环境中的真核微生物:生物多样性、生理学、生物地球化学特征及其对古环境和早期生命演化的指示

现代酸性矿山废水(AMD)环境被认为是地球早期环境的理想对应物.AMD的水环境具有金属含量高、pH低的特点,这与太古代-早元古代时期海洋的某些环境条件十分类似.然而,尽管AMD的环境条件恶劣,但仍然栖息着非常丰富的原核和真核微生物,在这其中那些嗜酸的、营光合作用的真核微生物类群(特别是Euglena mutabilis)更是引起众多科学家极大的研究兴趣.本文全面概述了在AMD环境中发现的真核微生物Euglenids种群的生物化学、生理学和生物地球化学特征,以及这些特征对于理解生命演化和早期地球环境条件等方面的指示性作用.Euglenids的细胞具备区域化功能,因而具备需氧和厌氧的蜡酯和甾醇的双生物合成途径,同时它们还可以形成生物膜,所有这些均使得Euglenids能够在早期地球极端恶劣的环境条件下生存并持续演化.在AMD酸性环境中发育的富铁叠层石、嗜酸微生物的脂类化合物及其碳同位素比值以及它们独特的生理和生化特征可用于阐述真核生物的演化、地球早期大气中氧气的产生、条带状富铁建造的形成以及地球早期的环境演化等.     

酸性矿山废水中生物成因次生高铁矿物的形成及环境工程意义

酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)是一类pH低并含有大量有毒金属元素的废水。AMD及受其影响的环境中次生高铁矿物类型主要包括羟基硫酸高铁矿物(如黄铁矾和施威特曼石等)和一些含水氧化铁矿物(如针铁矿和水铁矿等),而且这些矿物在不同条件下会发生相转变,如施氏矿物向针铁矿或黄铁矾矿物相转化。基于酸性环境中生物成因次生矿物的形成会"自然钝化"或"清除"废水中铁和有毒金属这一现象所获得的启示,提出利用这些矿物作为环境吸附材料去除地下水中砷,不但吸附量大(如施氏矿物对As的吸附可高达120mg/g),而且可直接吸附As(III),还几乎不受地下水中其他元素影响。利用AMD环境中羟基硫酸高铁矿物形成的原理,可将其应用于AMD石灰中和主动处理系统中,构成"强化微生物氧化诱导成矿-石灰中和"的联合主动处理系统,以提高AMD处理效果和降低石灰用量。利用微生物强化氧化与次生矿物晶体不断生长的原理构筑生物渗透性反应墙(PRB)并和石灰石渗透沟渠耦联,形成新型的AMD联合被动处理系统,这将有助于大幅度增加处理系统的寿命和处理效率。此外,文中还探讨了上述生物成因矿物形成在AMD和地下水处理方面应用的优点以及今后需要继续研究的问题。     

四川省会理县青矿山Ni-Cu-PGE矿床成因机制的Re-Os同位素证据

青矿山Ni-Cu-PGE矿床位于四川会理县小关河地区,是峨眉山大火成岩省中典型含铂岩浆硫化物矿床之一。本文对该矿床开展了Re-Os同位素组成的分析研究。分析结果表明,不同类型岩矿石的初始Os同位素组成具有明显的不均一性,主要区分出三种不同Os同位素组成的岩矿石类型:不含硫化物的橄辉岩具低γOs,变化范围从15.3到40.3;致密块状和浸染状硫化物矿石相近,γOs值在260左右;海绵陨铁状矿石具有最高的放射性Os同位素组成,γOs值在1000左右。分析认为,青矿山Ni-Cu-PGE矿床是多级岩浆房演化的结果,原始岩浆具有苦橄质岩浆的性质,成矿岩体中不含硫化物的橄辉岩具有低的放射性Os同位素组成,其母岩浆不是矿石硫化物的直接母体;致密块状和浸染状硫化物矿石与海绵陨铁状矿石也具有不同的放射性Os同位素组成,是成矿岩浆演化过程中不同期次岩浆硫化物熔离形成的。模式分析认为:(1)原始岩浆在深部岩浆房受到下地壳混染(约1.8%),造成少量Cu、Ni及PGE元素进入熔离硫化物形成PGE适度亏损的成矿母岩浆;(2)海绵陨铁状矿石硫化物是PGE适度亏损的成矿母岩浆受下地壳二次混染形成的具有很高放射性Os同位素组成的岩浆(γOs_(t=260Ma)高达1000)经二次硫化物熔离(R≈1000)所形成;(3)PGE适度亏损的成矿母岩浆受上地壳二次混染(约6.7%),形成具有较高放射性Os同位素组成的岩浆(γOs_(t=260Ma)在260左右)并发生二次硫化物熔离(R≈5000),部分熔离硫化物积聚成矿浆形成块状硫化物矿石,未得到充分积聚的熔离硫化物形成浸染状硫化物矿石。Os同位素组成的不均一性表明青矿山Ni-Cu-PGE矿床为岩浆通道系统成矿,是多级岩浆房演化过程中不同期次含矿岩浆在岩浆通道系统中复合的结果。     

粤北大宝山矿氧化亚铁硫杆菌对硫化物矿物的生物氧化作用研究

粤北大宝山多金属矿的酸性矿山废水,其pH低至2-3,并富含重金属离子,已对矿山下游生态环境造成危害.研究矿山环境的微生物对硫化物矿物的氧化作用,对在源头上控制酸性矿山废水的形成以及矿山环境治理等方面有重要的意义.     

AMD河流沉积物中矿物组成特性及其环境意义

矿山酸性废水(Acid mine drainage,AMD)中,含有大量的溶解性Fe、SO2-4和重金属,因此在AMD这种极端特殊的环境中容易形成含铁硫酸盐次生矿物,比如施氏矿物、水铁矿、黄钾铁矾、针铁矿等。据报道,这些次生矿物对AMD河流中重金属的迁移特性起着至关重要的作用[1,2]。因此对AMD河流沉积物中矿物组成特征的调查研究,有助于了解主要矿物对类重金属迁移转化等地球化学过程的影响,为矿区重金属污染修复提供可靠的理论依据[3]。因此本研究结合差示X射线衍射和连续萃取的方法,建立适合典型金属硫化物矿区受AMD影响河流沉积物的矿物学分析方法,在此基础上研究施氏矿物、水铁矿、黄钾铁矾、针铁矿等次生矿物对类重金属环境特性的影响。本研究以广东省韶关市大宝山矿区(24°34′28″N,113°43′42″E)受AMD污染的横石河流域为研究对象,沿河采集了河床卵石沉积物和河流淤泥两种沉积物样品,共采集了18个点位的沉积物样品,包括3个不受AMD影响的支流对照组。样品经过一系列预处理(冷冻干燥、研磨、过筛等)过程,于4℃下保存备用。本研究利用连续萃取的方法结合扫描电镜、X射线衍射、傅立叶红外光谱、拉曼光谱等手段对沉积物样品进行了萃取和表征。结果表明:p H沿着横石河升高,伴随着矿物的组成出现演替现象并且重金属的含量也随之衰减。沉积物中除了含有硅铝酸盐、石英外,主要成分为铁羟基硫酸盐矿物。其中,横石河上游主要矿物组成为黄钾铁矾和施氏矿物,到中下游时以针铁矿和水铁矿为主。类重金属As、Cd、Cu、Pb、Mo、Cr、Ni、Mn、Zn等以吸附和共沉淀的形式伴随着矿物暂时固定于沉积物中。但是,随着河流环境条件的改变,次生矿物将发生相转化并可能将引起重金属的释放。     

金属硫化物矿山环境研究

<正>矿产资源是人类赖以生存与发展的重要物质基础,一个多世纪以来,金属和非金属矿产资源的开发与利用给人类社会发展带来了巨大的经济效应。然而,伴随着矿产资源开发强度越来越大,矿山环境地质问题日益突出。1国内外研究现状1.1废石、尾矿及AMD中重金属元素研究金属硫化物矿床,不论是露天开采还是地下开采,都将产生两种主要废物:废石和选矿尾渣。     

金属硫化物微生物氧化的机制和效应

岩石露头和矿山废弃物中的金属硫化物在地表、近地表条件下的氧化作用往往导致多种环境问题,因此,金属硫化物的地表风化一直是备受关注的表生过程之一。越来越多的证据表明微生物对矿物的氧化在金属硫化物风化过程中发挥着重要作用。实验研究发现:微生物在金属硫化物表面附着并形成微生物膜,在矿物-微生物膜界面微环境中存在着强烈的微生物氧化和化学氧化作用,两种氧化作用相互协同、共同促进。在此过程中,金属硫化物的S、As、Fe等元素经历了复杂的电子传递、逐级氧化的动力学过程,最终形成稳定的高铁硫酸盐或氧化物,并形成大量的酸性排水。该过程受多种因素的影响,包括细菌种类、光照和溶液Fe~(2+)浓度等。金属硫化物的微生物氧化直接导致重金属大量释放和严重的环境危害,释放的酸性排水还引发碳酸盐矿物分解和CO_2排放,会对全球碳循环产生不可忽视的影响。在地球演化的早期阶段,金属硫化物氧化消耗大气氧气可能导致大氧化进程滞后。尽管关于金属硫化物-微生物相互作用研究取得了长足的进展,但金属硫化物微生物氧化的分子机制和全球尺度的元素地球化学循环还有待深入研究,原位纳米观测技术的引入和全球物质循环模型研究具有必要性和紧迫性,同时也对生物冶金技术的发展有着重要的意义。     

内蒙西部硫化物矿床氧化带发育特征

硫化物矿床氧化带的研究,是评价下伏硫化物矿床矿化经济远景的一种不可缺少的方法. 我国近二十年来,在内蒙西部铁帽发育地区,进行了普查找矿,找到了几个大型铜、铅、锌硫化物层状矿床及黄铁矿矿床,积累了丰富的地质资料.本文是在上述资料及四个典型硫化物矿床氧化带研究的基础上,着重讨论内蒙西部干旱、半干旱气候条件下硫化物矿床氧化带的发育特征、生成条件及形成时代,并进一步扼要地将不同地区     

粤北大宝山酸性矿山废水中梯田状沉积物的次生矿物研究

粤北大宝山酸性矿山废水(AMD)中形成了呈独特梯田状构造的沉积物,其中的次生矿物可以吸持AMD中的重金属离子,对减少矿山环境的重金属污染有重要意义。本文采集了大宝山AMD中呈梯田状构造中的沉积物,利用多种手段分析了其主要矿物组成以及主要次生矿物的表面形貌特征,探究梯田状沉积物的成因。结果表明,梯田状沉积物的次生矿物以针铁矿、施威特曼石、黄钾铁矾为主,含少量石膏、斜方钙沸石等。针铁矿呈针状、球刺状集合体;施威特曼石呈海胆状、鳞片状,粒度为微米级,海胆状施威特曼石与球刺状针铁矿共生;黄钾铁矾呈不规则的球粒状、片状,与施威特曼石共生。研究表明微生物作用可能是形成铁质梯田状构造的关键因素。     

岩浆Cu-Ni-PGE矿床研究现状及发展趋势

从全球视野分析研究了世界岩浆铜镍硫化物矿床的大地构造分布和成岩成矿类型,特别是通过上世纪末新发现的加拿大Voisey′s Bay矿床与俄罗斯Noril′sk等世界级矿床特征的对比研究,突出强调了大火成岩省(LIPs)对大规模岩浆硫化物矿床形成的意义,从更加宏观的角度审视了世界级岩浆硫化物矿床形成的地质背景和岩浆作用条件,为中国金川等岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床的深入研究提供了参照背景。评述分析了当代岩浆硫化物矿床成矿研究中,幔源岩浆中硫化物液相不混溶(熔离)的演化轨迹,对岩浆萃取地壳中的硫改变硫化物饱和度促成不混溶作用发生的可能性和条件进行了探讨,进一步讨论了岩浆演化过程中,亲铜元素(Ni、Cu、Co、Pt和Pd等)进入硫化物液相成为金属硫化物或先期进入先结晶的橄榄石、辉石矿物成为氧化物的物理化学行为,并通过加拿大Sudbury陨石撞击构造成因矿床复合热液对硫化物矿体形成贡献的讨论,提出了热液作用对岩浆硫化物矿床成矿的可能贡献。分析判断了中国岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床的成矿特点和金川超大型岩浆Cu-Ni-PGE矿床外围的找矿潜力。     

反应条件对有机硫化物形成影响的模拟实验研究

采用正交试验设计法,对正辛酸与硫酸镁反应形成有机硫化物的过程进行了模拟实验研究,探讨了反应温度、反应时间和反应体系中的含水量对有机硫化物形成的影响,结果表明,温度对有机硫化物生成的贡献率为59%,含水量的贡献率为26%,反应时间的贡献率为12%,反应温度是影响有机硫化物形成的关键因素.在优化有机硫化物形成条件之后,分别...