本文關(guān)鍵詞：湖南錫礦山銻礦酸性礦山廢水產(chǎn)生的地球化學(xué)過程及銻污染研究

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【摘要】：中國是世界上銻產(chǎn)量最大的國家,錫礦山銻礦是世界最大的銻礦,有“世界銻都”之稱。錫礦山銻礦位于湖南冷水江北部13公里處,具有200多年的采礦歷史,多年的采礦活動(dòng)引發(fā)了大量的環(huán)境問題。大量的研究集中于錫礦山銻礦礦坑排水的環(huán)境影響,尤其是土壤、植物、地表水和地下水污染及人類健康的影響評(píng)價(jià)。然而對(duì)于礦山酸性廢水的產(chǎn)量和影響以及礦坑排水化學(xué)組分的空間變化等主要地球化學(xué)過程,仍缺少概念評(píng)價(jià)。本文以錫礦山為典型監(jiān)測(cè)區(qū),力圖弄清礦山酸性廢水的產(chǎn)能及其影響礦坑排水質(zhì)量的地球化學(xué)過程。為了完成上述目標(biāo),本文運(yùn)用針對(duì)性的地球化學(xué)手段綜合分析區(qū)內(nèi)礦坑排水及礦山廢棄物特征。本文主要研究目標(biāo)及內(nèi)容是：(1)查明礦坑排水是否處于氧化環(huán)境及中和酸性產(chǎn)物組分的礦物種類；(2)利用多元統(tǒng)計(jì)方法確定水化學(xué)類型及其空間分布特征；(3)查明影響AMD產(chǎn)生、中和及其對(duì)水質(zhì)影響的地球化學(xué)特征；(4)探索廢石、廢渣及尾礦的產(chǎn)酸潛力及碳酸鹽巖的中和能力；(5)評(píng)價(jià)礦區(qū)內(nèi)與礦山廢棄物相關(guān)的地表水、地下水中Sb和As的分布。這些目標(biāo)及內(nèi)容主要是通過水和礦山棄廢物地球化學(xué)評(píng)價(jià)確定潛在風(fēng)險(xiǎn)的控制策略。本文研究結(jié)論如下：1.利用熱力學(xué)化學(xué)平衡模型確定碳酸鹽礦物利用熱力學(xué)化學(xué)平衡模型確定影響錫礦山銻礦區(qū)礦坑排水質(zhì)量的礦物種類及特征。Eh-pH關(guān)系圖表明,含鐵礦物以Fe203為主,硫化物礦物以SO42-為主,進(jìn)一步表明了酸的產(chǎn)生。通過計(jì)算產(chǎn)酸礦物的飽和指數(shù)發(fā)現(xiàn)發(fā)生氧化作用的礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦、砷黃鐵礦及菱鐵礦。礦坑水內(nèi)產(chǎn)生SO42-的其他硫化物礦物包括石膏和瀉利巖。另外,飽和指數(shù)還表明,起中和作用的碳酸鹽礦物主要是方解石和白云石。然而,礦區(qū)內(nèi)其它碳酸鹽礦物包括含鈣礦物(碳酸鈣鎂石、氫氧鈣石、砷酸鈣)、含鎂礦物(菱鎂礦、水碳鎂石、纖菱鎂礦)和含鈉礦物(碳酸鈉、一水碳酸鈉)。主要產(chǎn)酸及耗酸礦物的確定對(duì)于礦區(qū)水的有效管理具有至關(guān)重要的作用。2.地下水的水文地球化學(xué)特征礦山酸性廢水管理事關(guān)環(huán)境可持續(xù)性,因此了解地下水化學(xué)類型及質(zhì)量的水文地球特征至關(guān)重要。調(diào)查礦區(qū)礦山酸性廢水及其對(duì)水質(zhì)影響的水文地球化學(xué)過程,共采集礦區(qū)內(nèi)地下水樣品24個(gè)。溫度、pH、Eh和總?cè)芙夤腆w(TDS)在野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,主要離子及微量元素在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。通過Piper三線圖分析發(fā)現(xiàn),34%的地下水樣品為Ca-HC03-S04類型水,這些水是由Ca-SO4-HCO3類型水通過方解石和白云石對(duì)AMD的中和作用演變而來的。借助PHREEQC模擬分析發(fā)現(xiàn),地下水中的SO42-、ca2+和Mg2+來源于方解石和白云石對(duì)AMD的中和反應(yīng)過程。研究還表明,地下水中的As和Sb濃度超過了飲用水標(biāo)準(zhǔn)值,而其它組分仍在可接受范圍內(nèi)。3.利用因子分析評(píng)價(jià)影響地下水質(zhì)量的礦物來源利用因子分析確定錫礦山內(nèi)地下水中化學(xué)組分的特征及空間分布。共采集30水樣并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試分析,其中pH.Eh和總?cè)芙夤腆w(TDS)在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。因子分析過程中發(fā)現(xiàn)有4個(gè)因子共得分84.7%。其中,因子1(K+、Na+、 Ca2+、Mg2+、Cl-、F-、SO42-、NO3-和TDS)得分40.8%,表明研究區(qū)地下水的地球化學(xué)過程主要受該組離子的影響。Ca2+、Mg2+和SO42-共存表明,FeS2的氧化受白云石和方解石的影響以及石膏溶解的發(fā)生。同時(shí)Ca2+、Mg2+和SO42-的共存還表明,研究區(qū)地下水中的化學(xué)組分以Ca2+,Mg2+和SO42-為主。因子2得分18.5%,其中只有HCO；與其它組分呈反相關(guān)關(guān)系,Sb和As與其它組分呈一定的相關(guān)關(guān)系。因子3和4得分18.7%,其中Fe和pH與其它組分呈顯著地相關(guān)關(guān)系,而HCO3-呈較小的反相關(guān)關(guān)系。該模型結(jié)果表明,弄清礦區(qū)及周圍地下水中As和Sb污染區(qū)域是非常必要的。4.礦山廢棄物的產(chǎn)酸潛力及水中As和Sb的分布通過pH、ABA和ABA方法分析礦區(qū)內(nèi)產(chǎn)酸潛力。另外,分析礦區(qū)內(nèi)地表水、地下水中As和Sb的分布。在礦區(qū)內(nèi)采集水樣和不同時(shí)期(現(xiàn)在、10年、50年)的礦山廢棄物,包括廢石、冶煉渣和尾礦。靜態(tài)浸泡試驗(yàn)表明10和50年的廢石和冶煉渣產(chǎn)酸,而新鮮廢石和尾礦不產(chǎn)酸(pH7),這表明了碳酸鹽反應(yīng)的存在。因此,AMD的產(chǎn)生可能發(fā)生在碳酸鹽溶解之后。水樣分析發(fā)現(xiàn),水中Sb的濃度大于As的濃度,分別為3.74 mg/L和0.19 mg/L。北礦廢石堆周圍淋濾水中Sb的濃度最大,達(dá)39.16 mg/L,礦坑水中Sb的濃度也較大,為14.25mg/L。另外,地表水中也有較高的Sb濃度,北礦平均值為4.56 mg/L,北礦平均值為10.28 mg/L。這表明地表水受到了礦山廢棄物的影響。因此,適當(dāng)?shù)牡V山廢棄物管理及廢石堆和尾礦庫淋濾水的收集、治理等措施是防治礦區(qū)水污染的有效手段。本文的創(chuàng)新點(diǎn)有兩個(gè)：(1)首次運(yùn)用地球化學(xué)方法評(píng)價(jià)了錫礦山閉坑北礦和活動(dòng)南礦的AMD產(chǎn)生潛力,并證實(shí)了廢石儲(chǔ)存方法的有效性；(2)本區(qū)域性研究對(duì)礦山水管理提出了具體有效的措施,對(duì)該領(lǐng)域特別是礦山環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)水環(huán)境管理工作具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：銻 礦山排水 地球化學(xué) 采礦 碳酸鹽 地球化學(xué)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X753
【目錄】：

• Author Introduction10-13
• 摘要13-16
• Abstract16-24
• Chapter One:Introduction24-50
• §1.1 Study Background24-28
• §1.2 Statement of the Problem28-30
• §1.3 Geochemistry of Mine Wastes30-38
• 1.3.1 Occurrence of Acid Mine Drainage30-33
• 1.3.2 Antimony Contamination in Aquatic System33-35
• 1.3.3 Oxidation of Antimony (Sb) and Arsenic (As)35-36
• 1.3.4 Acid Neutralization36-38
• §1.4 Types of minerals in mine waste38-44
• 1.4.1 Primary minerals hosting potential inorganic contaminants39-40
• 1.4.2 Other primary minerals40-41
• 1.4.3 Compounds produced by ore processing41-42
• 1.4.4 Secondary minerals formed from weathering of mine waste42-44
• §1.5 Study Area geology and hydrogeology44-48
• 1.5.1 Geology of Mine Area44-47
• 1.5.2 Hydogeological Conditions47-48
• §1.6 Research Objectives48
• §1.7 Novelty of This Research48-50
• Chapter Two:Hydrogeochemical Characteristics of Groundwater50-78
• §2.1 Introduction50-52
• §2.2 Methods and Materials52-54
• 2.2.1 Sampling52
• 2.2.2 Chemical Analysis and Calculations52-54
• §2.3 Results and Discussion54-76
• 2.3.1 Water Chemistry55-57
• 2.3.2 Identification of Metal Ions57-61
• 2.3.3 Major Minerals Influencing Water Type61-63
• 2.3.4 Hydrogeochemical Processes63-68
• 2.3.5 Identification of Chemical Components in Water68-72
• 2.3.6 Groundwater Quality Assessment72-76
• §2.4 Conclusion76-78
• Chapter Three:Using Factor Analysis to Assess the Source of MineralsInfluencing Water Quality78-87
• §3.1 Introduction78-79
• §3.2 Materials and Methods79
• §3.3 Statistical Analysis79-80
• §3.4 Results and Discussion80-86
• 3.4.1 Univariate Analysis and Correlation Coefficients80-81
• 3.4.2 Factor Analysis81-86
• §3.5 Conclusion86-87
• Chapter Four:Mine waste acidic potential and distribution of Sb and As inwater87-103
• §4.1 Introduction87-88
• §4.2 Materials and Methods88-92
• 4.2.1 Field Sampling88-89
• 4.2.2 Water Chemical Analysis and Calculations89-90
• 4.2.3 Static Test Procedures90-92
• §4.3 Results and Discussion92-101
• 4.3.1 Static Tests Prediction92-96
• 4.3.2 Water Chemistry96-97
• 4.3.3 Dissolved Antimony and Arsenic Concentrations97-98
• 4.3.4 Cluster Analysis of Water Quality Data98-100
• 4.3.5 Speciation Calculation100-101
• §4.4 Conclusion101-103
• Chapter Five:Conclusion103-107
• §5.1 Summary of Findings103-105
• §5.2 Recommendations105-107
• Acknowledgements107-108
• References108-133

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2 ;南斯拉夫銻礦將投產(chǎn)[J];國外金屬礦選礦;1981年02期

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5 周永益;;處理不合格銻礦的途徑[J];湖南冶金;1990年03期

6 王湘橋;鎢銻礦中鐵的測(cè)定方法的改進(jìn)[J];湖南化工;1991年01期

7 霍有光;;近代中國銻礦開發(fā)以湖南最盛[J];湖南地質(zhì);1993年02期

8 ;陜西旬陽建成汞銻礦生產(chǎn)線[J];國外金屬礦選礦;2000年01期

9 羅先熔,王桂琴,杜建波,胡云滬;銻礦地電化學(xué)異常特征、成暈機(jī)制及找礦預(yù)測(cè)[J];地質(zhì)與勘探;2002年02期

10 姜淑娟,崔運(yùn)成,呂明,江霞,孫莉軍;銻礦中銻的測(cè)定[J];吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年02期

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1 任云生;范文玉;;西藏銻礦若干地質(zhì)問題初探[A];青藏高原及鄰區(qū)地質(zhì)與資源環(huán)境學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要匯編[C];2003年

2 彭建堂;胡瑞忠;;華南銻礦帶的成礦年代學(xué)研究[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2003年

3 ;第二屆全國汞銻礦學(xué)術(shù)討論會(huì)在萬山召開[A];中國地質(zhì)科學(xué)院礦床地質(zhì)研究所文集（6）[C];1983年

4 陳殿芬;孫淑瓊;;湘桂地區(qū)銻礦石的主要特征[A];中國地質(zhì)科學(xué)院礦床地質(zhì)研究所文集（22）[C];1989年

5 付偉;周永章;楊志軍;聶鳳軍;何俊國;李文;李振清;胡朋;;西藏沙拉崗銻礦區(qū)熱液硅化特征及其成礦意義[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

6 彭華;;邏輯信息法在廣東韶關(guān)地區(qū)銻礦成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[A];中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所文集（14）[C];1991年

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9 張翔;徐小勤;龔彬;王光輝;;貴州省三都縣高堯銻礦礦化成因及找礦標(biāo)志[A];四川省地質(zhì)學(xué)會(huì)核資源與核勘查工程專業(yè)委員會(huì)2013年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2013年

10 蔡周榮;羅先熔;胡云滬;;吸附相態(tài)汞測(cè)量找尋銻礦研究[A];地球科學(xué)與資源環(huán)境——華南青年地學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2003年

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1 韓萬寧;S天一科銻礦項(xiàng)目獲實(shí)質(zhì)進(jìn)展[N];中國證券報(bào);2007年

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4 容成權(quán);收購無證開采的銻礦如何定性[N];法治快報(bào);2008年

5 特約記者 劉國榮;安化渣滓溪銻礦有望重?zé)ā扒啻骸盵N];中國礦業(yè)報(bào);2009年

6 特約記者 劉國榮;新邵龍山金銻礦第二輪接替資源勘查啟動(dòng)在即[N];中國礦業(yè)報(bào);2014年

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8 特約記者 劉國榮;安化渣滓溪銻礦再現(xiàn)“第二春”[N];中國礦業(yè)報(bào);2010年

9 特約記者 劉國榮;湖南渣滓溪銻礦大有潛力可挖[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào);2007年

10 本報(bào)記者 謝春陽 周黎明;真相撲朔迷離 各方三緘其口[N];中國安全生產(chǎn)報(bào);2005年

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1 Mathews Tananga Nyirenda;湖南錫礦山銻礦酸性礦山廢水產(chǎn)生的地球化學(xué)過程及銻污染研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2016年

2 余金杰;藏北銻礦帶礦床地質(zhì)特征及與藏南銻礦帶粗略對(duì)比[D];中國地質(zhì)科學(xué)院;2001年

3 陳三明;錫礦山銻礦田多元地學(xué)綜合信息成礦預(yù)測(cè)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

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1 李雪宇;基于GIS的錫礦山銻礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境綜合分析及數(shù)值模擬研究[D];湖南科技大學(xué);2015年

2 王東明;廣西丹池成礦帶銻礦成礦特征及成因探討[D];長(zhǎng)安大學(xué);2012年

3 王小蘭;晴隆銻礦地質(zhì)地球化學(xué)特征及成礦深度研究[D];昆明理工大學(xué);2011年

4 王津津;貴州晴隆銻礦構(gòu)造—流體耦合關(guān)系的研究[D];昆明理工大學(xué);2011年

5 代克剛;西藏自治區(qū)雙湖特別區(qū)阿尕隴巴銻礦地質(zhì)特征及找礦方向[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2013年

6 李志斌;貴州半坡銻礦酸性廢水水質(zhì)分析及治理技術(shù)研究[D];貴州師范大學(xué);2014年

7 姚曉巒;基于GIS的藏南江孜-隆子地區(qū)扎西康式銻礦成礦預(yù)測(cè)[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

8 吳運(yùn)軍;湖南省新邵縣龍山金銻礦成礦規(guī)律及深邊部成礦預(yù)測(cè)[D];中南大學(xué);2003年

，

本文編號(hào)：584448