德兴铜矿尾矿地球化学特征及资源与环境评价

论文摘要

尾矿具有可再利用与环境污染的双重特性。德兴铜矿为我国最大的露天开采铜矿山,拥有亚洲最大尾矿库。本文针对德兴铜矿一号尾矿库（最早堆放）,采用粒度测试、X射线粉晶衍射测试、常量元素测试、微量元素测试、顺序提取分析等多种方法综合研究尾矿的矿物成分、化学成分、赋存状态及有用组分含量等特征;结合尾矿库周边地表水、水系沉积物及土壤的重金属元素分析数据。探讨尾矿库元素空间分布特征及其环境影响。获得主要成果如下:（1）尾矿库元素分布基本特征:石英和绢云母为主要成分,金属矿物含量小于1%,颗粒以粉砂质为主。排放过程中的重力分选作用使得元素从排砂口向远离排砂口方向呈现有规律的分带现象。从排砂口向远处,元素可分为3个带:（S、Cu、Fe、Mo、Ag、Cr）→（SiO2、Au、Hg）→（Al2O3、Tl）。（2）经过了多年的堆放,部分硫化物被氧化转变成氧化物等,呈现活动态形式,如黄铁矿含量显著下降,氧化成褐铁矿（三氧化二铁）,绢云母风化为伊利石,Ca和C等元素流失,这些都是尾矿受到表生地球化学作用的结果。但尾矿库处于碱性还原的状态,大多数重金属元素化学形态以硫化物态为主,受到的表生地球化学作用并不是很强烈。（3）尾矿库的重金属危害:德兴一号尾矿库中的Cu和As对环境的危害较大。水溶态、吸附与可交换态、铁锰氧化物结合态为重金属元素的活动态,易被迁移而进入周边环境中。尾矿库中活动态Cu占15.8%,约有5285t;活动态As占36.2%,约有126t;活动态Pb占23.3%,约有58t;活动态Cd占29.3%,约有1t。粒度、pH值和形态数据表明,尾矿库中重金属元素潜在的危害巨大,为防止重金属释放,要密切关注尾矿库氧化还原条件。（4）尾矿综合利用:尾矿含Cu 0.06%～0.19%,平均0.11%。1号尾矿库中铜资源量约为33429t。铜在空间上呈现有规律的分布,在排砂口附近Cu的品位相对较高,远离排砂口Cu品位逐渐降低。绢云母（含伊利石）含量30.9%～38%,平均34.1%。粗略估算绢云母（含伊利石）总量有1023万t。（5）尾矿库对周边的环境效应:德兴铜矿尾矿库周边各环境介质均受到尾矿库影响而富集重金属元素。重金属污染主要以固体颗粒物的形式沿着水流方向向外传输,在水系沉积物中有所富集。尾矿库使用时间越长对周边环境污染越严重,并且在环境介质中重金属元素活性也有所增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 国内外研究进展
• 1.1.1 尾矿国内外研究现状
• 1.1.2 顺序提取方法研究现状
• 1.2 德兴铜矿尾矿研究现状及存在问题
• 1.3 选题依据及研究意义
• 1.3.1 选题依据
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 研究思路和方法
• 1.5 主要工作量
• 第2章 研究区概况
• 2.1 自然环境与地理位置概况
• 2.2 地质概况
• 2.3 矿石矿物特征及选矿方法
• 2.3.1 矿石特征
• 2.3.2 铜矿石的矿物特征
• 2.3.3 选矿流程
• 2.4 尾矿堆放情况及特征
• 第3章 样品采集及测试
• 3.1 样品采集
• 3.1.1 尾矿样品采集
• 3.1.2 水样品采集
• 3.1.3 土壤及水系沉积物采样
• 3.2 样品加工及分析测试
• 3.2.1 样品加工
• 3.2.2 样品分析
• 3.3 分析质量监控
• 第4章 尾矿的矿物学及地球化学特征
• 4.1 尾矿的矿物学特征
• 4.1.1 尾矿矿物粒度特征
• 4.1.2 尾矿的矿物组成
• 4.2 尾矿地球化学特征
• 4.2.1 尾矿主量元素地球化学特征
• 4.2.2 尾矿重金属元素地球化学特征
• 4.2.3 尾矿库酸碱性特征
• 4.3 资源综合利用评价
• 4.4 讨论
• 第5章 重金属元素在尾矿中的存在形式
• 5.1 分步提取的矿物相
• 5.2 德兴尾矿分步提取结果
• 5.2.1 不同赋存状态铜的空间分布特征
• 5.2.2 不同赋存状态砷的空间分布特征
• 5.2.3 不同赋存状态镉的空间分布特征
• 5.2.4 不同赋存状态铅的空间分布特征
• 5.3 讨论
• 第6章 尾矿库重金属元素的环境效应
• 6.1 尾矿库周边地表水重金属元素
• 6.2 尾矿库周边水系沉积物重金属元素
• 6.3 尾矿库周边土壤重金属元素
• 6.4 讨论
• 第7章 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简历