pH值和氧化剂对硫化锑氧化溶解的影响机制

矿山开采活动影响下辉锑矿的氧化溶解是影响岩-土-水环境介质中锑的迁移转化及其环境效应的重要过程。目前对于辉锑矿溶解的研究主要关注动力学特征，对于它氧化溶解的途径、环境因素的影响、锑的释放规律等重要问题的认识还不明确。为探究碳酸盐岩矿区地下水中锑释放过程，选取重要环境因素pH值和Fe（Ⅲ），采用单因素控制条件下的批实验方法，精细刻画避光条件下辉锑矿（Sb₂S₃）氧化溶解速率及Sb和S氧化产物的组成特征。研究结果表明，Sb₂S₃的氧化溶解是一个产酸的过程，Sb和S的释放速率、途径和产物特征受pH值和Fe（Ⅲ）的显著影响。Sb₂S₃的氧化溶解速率由快变慢后趋于平衡，初始反应速率的量级为10-8 mol/（m2·s），平衡反应速率的量级为10-10 mol/（m2·s）。Sb的释放氧化速率随pH值的增加而增加，强碱条件下最有利于Sb的释放和氧化。强酸条件下，H₂S、SO₂气体逸出和S（0）的沉淀促进了Sb₂S₃的溶解，Sb（Ⅲ）和S（0）为主要产物。中性条件下，溶解形成的HS-经逐步氧化生成SO₄2-和少量S₂O₃2-，Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）含量相近。强碱条件下，SbS₃3-和S_x-的生成显著提升了Sb₂S₃的氧化溶解速率，Sb（Ⅴ）和S₂O₃2-是主要产物。Fe（Ⅲ）单独氧化作用时，Sb（Ⅴ）和S（0）是主要产物，锑释放的表观速率无显著提升，可能与SbOCl和S（0）的生成有关。研究表明，O₂能够协同Fe（Ⅲ）氧化Sb₂S₃，但以Fe（Ⅲ）的作用为主导。本研究揭示了Sb₂S₃在不同pH值及氧化剂条件下氧化溶解的产物组成特征，提出了不同环境因素影响下的氧化溶解途径，证明碳酸盐岩天然缓冲地层更有利于锑的释放与氧化，岩溶地下水中锑诱发的环境效应会更为严重。