【摘要】：贛南地區(qū)作為離子型稀土礦重要產(chǎn)地,礦床不僅數(shù)量多、規(guī)模大且稀土配分齊全,率先得到有效的開發(fā)利用。原地浸礦工藝是離子型稀土開采的第三代工藝,得益于其高效的浸取率、低廉的工程運(yùn)營成本,在近四十年里得到廣泛的推廣與應(yīng)用,但同時(shí),也產(chǎn)生了大量的環(huán)境問題。特別是在浸礦后,礦區(qū)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞、理化性狀改變,導(dǎo)致表層植被難以生長,誘發(fā)山體滑坡等問題,礦體殘存物質(zhì)持續(xù)進(jìn)入周邊土壤與水體,嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)的發(fā)展及礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作。據(jù)此,本論文選取江西省某原地浸礦廢棄地為研究對象,調(diào)查分析了廢棄地中殘存浸取劑及稀土垂直分布規(guī)律,探討了殘存氮素對邊坡防治和礦區(qū)環(huán)境治理的研究意義,歸納了浸礦后廢棄地中稀土配分的特征,以期提高稀土廢棄地修復(fù)治理及資源的綜合利用水平。研究結(jié)果如下:(1)離子型稀土原地浸礦廢棄地中,氮素的殘留量與成土母巖的性質(zhì)、礦體風(fēng)化程度和滲透性有關(guān)。山腳的殘存銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量高于山頂和山腰區(qū)域,銨態(tài)氮含量為1.4~119.2 mg/kg,硝態(tài)氮含量為0.3~55.1 mg/kg。腐殖層和殘坡積層中殘留的銨態(tài)氮濃度小于5 mg/kg,低于植物正常生長所需量,不適合植被生長,后期植物修復(fù)治理需要補(bǔ)充氮肥以改善土壤肥力;在全風(fēng)化層中的氮素含量呈現(xiàn)隨深度的增大而增大的趨勢。通過切片圖發(fā)現(xiàn)礦體中同一部位不同方向上的滲透性是不同的,當(dāng)該區(qū)域風(fēng)化程度高、滲透性好時(shí),在頂水作業(yè)和大氣降水淋溶等因素作用下可將大部分的浸取劑帶出,殘留量少。反之殘留量較多。通過對銨態(tài)氮含量與硝態(tài)氮含量數(shù)據(jù)擬合,兩者間呈現(xiàn)二次函數(shù)關(guān)系,硝態(tài)氮、銨態(tài)氮與pH呈負(fù)相關(guān),且相關(guān)度低。這可能受礦體結(jié)構(gòu)、降雨量、風(fēng)化程度等多方面的影響。(2)廢棄地中硫酸根含量在19.3~50 mg/kg,其空間分布趨勢不明顯,不同風(fēng)化層內(nèi)殘留的硫酸根含量差異變化較小。殘存的硫酸根是主要為土壤的吸附量。研究區(qū)域的腐殖層與殘坡積層土壤pH與南方特有的紅壤pH值差別不大。隨著深度的增加,pH值整體呈下降趨勢,采樣深度為5米處的pH值為3.24。廢棄地土壤粒徑以砂粒為主,表明土壤的持水能力變差,其黏附的有機(jī)物、離子等營養(yǎng)元素極易流失,引發(fā)土壤貧瘠、水土流失及邊坡失穩(wěn)等問題。(3)依據(jù)原地浸礦工藝的特點(diǎn),可利用殘存的銨態(tài)氮濃度刻畫滲流的“優(yōu)先通道”。并繪制等濃度圖直觀表達(dá)流體進(jìn)入離子型稀土礦體內(nèi)部的滲流規(guī)律,判斷“優(yōu)先通道”的位置,將它作為一種判據(jù)要素,定性分析預(yù)測邊坡失穩(wěn)的可能性。結(jié)合研究面整個(gè)區(qū)域判斷,從山頂?shù)缴侥_區(qū)域的西面1、2、3點(diǎn)位處發(fā)生邊坡失穩(wěn)的概率很大,需要做好相關(guān)滑坡預(yù)防措施。(4)廢棄地中殘存稀土及其配分在礦體內(nèi)部呈現(xiàn)中、強(qiáng)度的空間變異性,空間分布差異性很大,是稀土礦成土母巖、礦層風(fēng)化程度和浸取稀土再吸附等多種因素耦合造成的。腐殖層和殘坡積層稀土元素豐度較高,殘存稀土最高濃度達(dá)1821.54 mg/kg,屬于被丟棄的稀土礦產(chǎn)資源,結(jié)合礦體內(nèi)部殘存稀土垂直分布規(guī)律,從表層至地下五米處,其含量具備較高的開采潛力。(5)對殘存的稀土元素做相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)廢棄地中的輕稀土與重稀土間呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān),稀土元素間基本呈現(xiàn)中高度相關(guān)性。輕稀土元素中除Ce外,都呈現(xiàn)較好的正相關(guān)性。通過對廢棄地稀土配分研究,發(fā)現(xiàn)該礦屬于輕稀土選擇型的高鈰高鑭礦,Ce的配分值較原生礦床出現(xiàn)顯著增加,稀土配分整體上呈現(xiàn)分餾效應(yīng)。且對單點(diǎn)樣品分析,發(fā)現(xiàn)重稀土元素隨著深度的增加,其配分整體上呈現(xiàn)下降的趨勢。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD955;X53
【圖文】：

圖 1.1 稀土品位隨深度的變化規(guī)律[1]土礦的開采工藝土礦中的稀土元素 60%~90%以離子相賦存在粘土礦水溶相、膠態(tài)沉積相、礦物相的形式存在，且礦物相含量[14,15]。黏土表面的離子型稀土以水合陽離子或羥基在，在水中既不會溶解也不產(chǎn)生水解，因而常規(guī)的物理礦，但其遵循著離子交換規(guī)律，因此可用電解質(zhì)溶液將，我國相關(guān)科研人員經(jīng)過長期研究探索，研制開發(fā)出以稀土元素為技術(shù)核心的三代生產(chǎn)工藝[16]。工藝來源自最早的桶浸工藝，這項(xiàng)工藝最初是人們將露采

第一章 緒論濃度浸取液混合送入下一道工序[18]。因其嚴(yán)重破壞礦區(qū)的地形地貌，又被稱為“搬山運(yùn)動(dòng)”。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)[19]，生產(chǎn) 1 t 的稀土產(chǎn)品要產(chǎn)生 300 m3的表土剝離物，植被破壞面積約 200 m2，形成的尾砂約 1000~1600 m3；浸礦廢液 1000~1200 m3，每年礦區(qū)土壤沙化及水土流失量1200萬m3；這些剝離物土壤理化功能嚴(yán)重破壞尾砂和浸取廢液的隨意堆排，梅雨時(shí)節(jié)在雨水沖刷下致使浸取劑及溶出的重金屬流入周邊農(nóng)田及水體，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)該工藝生產(chǎn)時(shí)往往“采富棄貧”，資源利用率低；為了降低成本，一般將浸取池建立在山腰位置，產(chǎn)生的剝離物和尾砂就近堆放在山腰下方，導(dǎo)致大面積賦存資源礦塊被壓占這部分資源也就無法開采利用。

第一章 緒論有較好的浸取效果。但其剝離表土、開挖礦體、筑堆浸礦的工序沒變，未從根本上解決池浸工藝“采富棄貧”、開挖山體尾砂堆積等問題，因而對環(huán)境的影響與第一代工藝相比更嚴(yán)重，產(chǎn)生更多的尾砂和表土剝離物，對礦山生態(tài)破壞性更大故在 2003 年，我國停止了綜合回收率在 70%以下的堆浸工藝。

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本文編號：2753804