缓冲期碳酸盐型尾矿重金属释放机制——柱淋滤实验研究

碳酸盐型尾矿在缓冲期/中性矿山废水(NMD)释放期的重金属污染问题易被忽视。本文以广西大厂锡石-硫化物尾矿作为研究对象,采用柱淋滤实验方法,探讨碳酸盐型尾矿在缓冲期重金属的释放机制,为此类型尾矿重金属污染的防治提供依据。实验结果表明,大厂尾矿在缓冲期(约7年,pH值为6. 6～8. 0)存在Sb、Zn、Cd、As(Pb)释放污染问题。在尾矿堆放初期(0. 5年,pH值由7. 6降至7. 2),Zn、Sb、Cd快速、大量释出;中期(0. 5～2. 5年,pH值由7. 2波动升高至8. 0),Sb较平稳释出;后期(2. 5～7年,pH值变化范围为8. 0～6. 6,呈降低趋势),受气温及pH值影响,As、Sb(Pb)呈波动或间歇振荡释出,即在夏季高温、pH值较高时,释出元素浓度较高,反之,在冬季低温、pH值较低时,释出元素浓度较低。重金属的释放与尾矿中硫化物的氧化程度高低及氧化先后顺序有关。这些矿物的氧化顺序大致为:闪锌矿(Zn、Cd)、辉锑锡铅矿(Sb)→脆硫锑铅矿(Sb)→毒砂(As)、方铅矿(Pb)。因此,对于(广西大厂)碳酸盐型尾矿在缓冲期的重金属污染应分阶段、季节(夏季),采取有针对性的防治措施;在缓冲期(7年)后应注意尾矿酸性矿山废水(AMD)+重金属(如As、Sb)复合污染的防治。     

源于采矿活动的金属对环境的影响：过程.预测及防治

采矿活动影响较小的范围，但对环境会有大的局部影响，采矿场金属主要以酸性矿山排水、废石堆和尾矿堆积的侵蚀等形式释放。对预测酸性矿山排水释放金属的有效方法进行了简单回顾。     

桂北及邻区碳酸盐型尾矿的酸中和能力及酸化潜力

对广西北部及其相邻地区金属硫化物矿山的碳酸盐型尾矿(即富含碳酸盐金属硫化物矿尾矿),采用X衍射分析、Sobek-ANC实验测试和Carb-ANC矿物计算法、NAG测试法,以及Sobek-ABA估算法等进行实验分析方法。研究结果表明:(1)的4种类型研究区碳酸盐型尾矿在(方解石型、白云石型、铁白云石型,以及方解石-白云石混合型)中,方解石型尾矿的酸中和能力ANC相对较小,一般400kgH2SO4/t;白云石型尾矿的ANC较大,一般400kgH2SO4/t[最高可达1000kg(H2SO4)/t],铁白云石型尾矿和方解石-白云石混合型尾矿的ANC则较小,接近于方解石型尾矿的ANC。(2)研究区碳酸盐型尾矿酸化的预测评价参数与阈值为:ANC400kgH2SO4/t,Sulfide-S(其值为总硫含量与硫酸盐硫含量的差值)3.0%,APR1.4,NAPP-50kgH2SO4/t。与欧美常用的硫化矿固废酸化阈值相比较,研究区酸化碳酸盐型尾矿(方解石型尾矿)的ANC值及Sul-fide-S含量分别显著高约40倍及10倍;尾矿的酸化势率APR略高(常用阈值APR1),而净酸生成势NAPP则明显偏低(常用阈值NAPP+20kgH2SO4/t)。该尾矿为富含碱性碳酸盐的硫化物矿尾矿,特别是富含方解石的高硫(Sulfide-S3%)尾矿,具有发生酸化污染的潜在危险。     

采矿活动对生态环境的污染及治理

通过对国内、国外几个矿区的实例介绍，对历史上采矿活动中对生态环境的污染作了简要的叙述。表明采矿活动对生态环境的污染包括水系、岸边植物、水中微生物、鱼类以及地下水、农业、大气、土壤等，甚至直接危险人体健康，还叙述了采矿污染的原因并简要介绍了几种对采矿污染的治理方法。     

黄沙坪碳酸盐型尾矿中重金属的赋存状态与污染评价

污染指数法用于碳酸盐型尾矿(指富含碳酸盐的金属硫化物尾矿)重金属污染评价存在局限性。通过研究湖南黄沙坪铅锌矿尾矿中Zn、Cd、Pb、Cu及As等元素赋存状态(包括尾矿铅垂剖面结构、元素总量及其水溶态分量的分布和影响因素以及次生胶结物纤铁矿与元素结合作用等),结合元素迁移活性(水溶取率)和污染指数分析,得出如下结论:1该尾矿发育层(带)状结构,即浅表胶结硬化层(中褐色,氧化/酸化)→中部弱胶结层(黄褐色,次氧化)→深部尾砂层(橄榄灰-绿灰色,弱/未氧化),重金属元素在尾矿中浅部的胶结层中富集;2纤铁矿为主要次生胶结物,纤铁矿与元素结合作用的差异性影响尾矿中元素的稳定性/迁移活性;3尾矿中Zn、Cd的迁移活性和污染指数均较高,是主要的污染因子,应重点防控;As的污染指数虽高,但因其迁移活性较低,仍属次要污染因子;Pb、Cu的迁移活性及污染指数均较低,对环境影响可能较小。采用污染指数与元素赋存状态分析相结合的方法,对(黄沙坪)碳酸盐型尾矿的重金属污染危险进行综合评价,可避免污染指数法的局限性。     

广西大厂巴里碳酸盐型尾矿的酸化特征及机理

以一个堆放近20年的碳酸盐型尾矿的垂向剖面作为研究对象,采用综合地质-地球化学分析方法,包括尾矿组构及组分分析、X衍射分析以及Sobek-ABA估算和NAG测试等,探讨这类尾矿酸化的地质-地球化学特征及酸化作用机理,获得如下认识:①该尾矿剖面由下至上,随着氧化程度的增强,其酸化作用也逐步增强,呈现出明显的层带结构,即下部C层(还原带及原生带)为未蚀变松散尾砂,中部B层(次氧化带及碱缓冲带)为蚀变松散尾砂层,上部A层(氧化带及酸化带)呈厚约100～150cm的板结硬化层;在A层与B层之间形成一个酸化-碱缓冲界面;而氧化-还原界面则较低,位于B层底部接近C层顶部位置。②碱缓冲作用发生在B层内,方解石为碱质的主要来源。③该尾矿的酸中和有效率约为80%,这可能归因于尾矿酸化所产生的次生纤铁矿、石膏等包裹残余方解石,阻断了中和反应的进行。因此,即便是富含碱性碳酸盐的金属硫化物矿尾矿仍然存在酸化污染的可能性。     

深海采矿对大洋生态系统的影响

本文扼要介绍了深海采矿的环境效应,重点研究了深海采矿对大洋生态系统特别是对底栖生物,浮游生物,食物链结构等的影响,最后探讨了对试采矿监测结果等的有效性评价以及国外最新的研究动态。     

碳酸盐沉积物的成岩作用

化学沉淀碳酸盐矿物在沉积后很容易受到各种作用的影响,其中最重要的是其在成岩阶段所经历的成岩作用.碳酸盐沉积物在成岩过程中主要受大气降水、海水和埋藏过程中孔隙流体的控制,经历一系列压实、溶解、矿物的多相转变、重结晶、胶结等成岩作用,逐渐转变为固结的岩石.在成岩过程中,由于孔隙流体与沉积流体之间的异同以及温度的变化,碳酸盐沉积物的原始矿物成分、地球化学特征可能会很好的保存下来,但在许多情况下,也可能会改变,从而使我们无法准确反演碳酸盐沉积物在沉积时水体的特征.因此,我们在应用碳酸盐岩重建相关古环境和古气候变化的时候,必须要通过有效的方法来对碳酸盐岩是否受到成岩作用的影响进行鉴定.     

卡拉-波罗的海采矿联合体尾矿地段地下水污染形成的条件

因为工业和农业的迅速发展、日常生活垃圾的增多，以及许多其他因素，已经导致各地地表水的大量消耗和污染，所以地下水污染监测是最迫切的问题之一。只有受到严格保护的地下水才是满足居民饮用水的最可靠的储备。     

猫岭-王家崴子金矿采矿废料的酸化潜力研究

为控制金矿开采废岩和选冶废料的酸化 ,利用净产酸量、净产酸势实验和柱淋溶实验 ,研究了猫岭 王家崴子金矿区采矿废石和尾矿的酸化情况。结果表明 ,在废石和尾矿的堆放过程中会发生酸化 ,且废石的产酸量远高于尾矿的产酸量 ,氰化尾矿的产酸量高于浮选尾矿的产酸量。但是 ,12 0天的淋溶实验表明 ,各种采选废物在短期内酸化现象不明显 ,与本区采矿废石和尾矿低的含硫量和系统中的缓冲能力及其外部环境因素有关 ,也反映了废物漫长的酸化过程。本研究结果为金矿开发废碴的环境管理和酸化控制提供了科学依据。     

碳酸盐化泥质岩在6.0 GPa下的部分熔融行为研究

深俯冲碳酸盐化泥质岩的部分熔融行为研究是探索地球深部碳循环必不可少的方向之一,对地球深部物质循环、岩浆形成以及地幔化学成分不均一等过程起着不容忽视的作用。本文利用多顶砧大压机探索了6.0 GPa、800~1 600℃下碳酸盐化泥质岩的部分熔融行为,实验产物主要包括石榴子石、单斜辉石、柯石英、蓝晶石、碳酸盐矿物、多硅白云母以及熔体。碳酸盐矿物为方解石和菱镁矿,存在于6.0 GPa固相线以下的实验产物中。相对于同等压力下其它碳酸盐化体系,本文实验体系具有最低的固相线。部分熔融产生的熔体为硅酸盐熔体,且随着温度的升高,熔体比例逐渐增加,熔体成分也发生了明显的变化。     

碳酸盐台地演化的成岩作用和沉积作用的二维复合模拟

采用新的成岩作用和沉积作用的二维复合模式解释冰川性海平面波动条件下简单加积型碳酸盐台地的演化。这个模式考虑了台地内部的露头和气候限制的不同的水文带，提供以特定速率模拟成岩作用的一个框架。模拟提供了一个清晰的成岩作用带的序列。     

Citrobacter freundii 作用下球状碳酸盐矿物的形态演化过程研究

不少微生物都具有形成球状碳酸盐矿物的能力。对形成过程的动态跟踪研究是了解球状碳酸盐矿物形成机理的关键。利用光学显微镜和电子显微镜对Citrobacter freundii作用下球状碳酸盐矿物的形成过程进行了跟踪研究。结果表明,纳米晶体在有机物质的包裹下逐渐聚集,最终生长为具有辐射状内部结构和菱形表面纹理的球状构造。在球状构造形成之前,矿物集合体经历了花形、哑铃形、花菜形、纺锤形以及类似于十字形的多种过渡形态。对最初、过渡和最终形态进行总结,有助于理解微生物作用下的球状碳酸盐矿物形成机理,为识别微生物活动在沉积环境中遗留的痕迹提供更多有用的信息。以往的研究极少涉及Citrobacter freundii诱导碳酸盐矿物的形成。研究结果将丰富微生物促进球状碳酸盐矿化的研究内容。     

计算机在采矿登记工作中的应用：DBASE编程和MIS软件的比较

应用管理软件在行政管理工作中的作用及投入的重要性,以采矿登记管理为例,通过对ＤＢＡＳＥ数据库编程和ＭＩＳ管理软件各自特点的分析比较,结论是：应用ＭＩＳ管理软件可进行方便,快速的检索,查询和分析,无须手工编程的繁琐。     

西沙石岛风成碳酸盐沉积的早期成岩作用

西沙石岛风成碳酸盐沉积形成于晚更新世,正处于早期成岩阶段.通过薄片、扫描电镜、稳定碳、氧同位素、常量元素和微量元素分析,对石岛风成碳酸盐岩的早期大气淡水成岩作用进行了研究.发现石岛风成碳酸盐沉积的早期成岩固结主要在大气淡水作用下完成,其中蒸发成岩作用在初始固结中可能起着主要作用;在大气淡水作用影响下,部分碎屑颗粒发生溶蚀和新生变形,新生的微亮晶低镁方解石(5 ～15 μm)镶边胶结在颗粒及孔隙周围,并成为主要的胶结物;而作为大气渗流带和潜流带典型产物的亮晶胶结物则很少占据主导地位.海水成岩作用主要表现为对早期成岩作用的改造,会造成锶、镁含量的增高,但影响范围仅止于浅表层,而且对δ13C和δ18O值的影响微弱.生物化学作用可能参与了古土壤中灰质壳与根管石的形成,但在风成碳酸盐沉积的整体成岩上不具意义.大气淡水成岩作用会造成石岛风成碳酸盐岩δ13C和δ18O值的降低,并使碎屑发生新生变形而导致锶、镁的淋溶.成壤风化作用会导致Al、Fe、Mn、Y、Cr元素在古土壤中明显富集,其中Al、Fe、Mn的富集与成壤风化作用有关,而Y、Cr元素则可能源于长期暴露引起的风尘或火山灰的相对富集.     

碳酸盐成岩作用的研究前沿和值得思考的问题

碳酸盐成岩作用在碳酸盐沉积学,尤其是在碳酸盐储层沉积学中具有十分重要的意义,近年在以下领域取得重要进展：（1）白云岩烃类储层的几何学和岩石成因学,尤其涉及到对已有白云化模式的评论和重新认识等。（2）碳酸盐储层热液改造的构造控制机理,涉及热液白云岩的成因及其对烃类储层的影响,尤其是深部热流体对碳酸盐成岩作用的影响。（3）对一些经典成岩理论的更新和对传统成岩理论的挑战,尤其是对混合水成岩作用带和对海水环境下的埋藏成岩作用的重新认识等。（4）锶同位素组成在海相碳酸盐研究中的广泛应用,涉及对地质事件的跟踪研究、海相地层的等时对比、定年和成岩过程中水一岩相互作用的研究等。然而,碳酸盐成岩作用研究中也存在一些问题值得我们思考：（1）深埋条件下碳酸盐最为重要的溶解介质可能是作为硫酸盐还原作用产物的H2S和CO2,但并非是温度越高,碳酸盐越溶解,相对较低的温度条件反而有利于溶解,这就是所谓的倒退溶解模式。（2）碳酸盐溶解需要有温度的降低（即必须要有足够的负△T）,这可通过两种途径实现：其一是沿断层向上运移的流体,显示断层等构造作用在碳酸盐成岩研究中的重要性;二是构造抬升,显示与构造有关的埋藏历史在碳酸盐成岩研究中的重要性。（3）控制白云石锶含量最为重要的因素是其晶体化学习性,锶在白云石中的较低的分配系数导致了白云岩普遍较低的锶含量,因此,我们不能仅利用白云岩的锶含量来判断白云化流体的性质,白云岩较低的锶含量也不能说明相应的白云化流体与海水无关。（4）与硫酸盐还原作用有关的SO4^2-的带出会诱发白云化作用或白云石的沉淀,而与硫酸盐溶解有关的SO4^2-的引入则会加速白云石的溶解。