尾矿综合利
背景介绍
11尾矿尾矿干堆概念
尾矿类矿石开发遗留产物矿石中利济价值物质废料[1]剩余尾矿否效利处理决定资源二次利程度环境否污染尾矿干堆指利干法处理含水高尾矿浆高浓缩膏体终尾矿库压滤干堆行成干堆堆体干堆堆体含水量低10[2]
12尾矿产酸原
研究避免尾矿产酸办法先探究清尾矿产酸原尾矿产酸原理尾矿中含硫矿物空气中氧气水反应产生酸现研究认尾矿产酸机理分两类类化学机理类生物机理先谈化学机理：
化学原理：化学反应程分三黄铁矿例
第步矿石氧气水反应产生二价铁硫酸根（反应）矿石三价铁反应产生二价铁硫酸根（反应四）
FeS2+O2+H2O→Fe2++SO42+H+(反应)
FeS2+Fe3++H2O→Fe2++SO42+H+（反应四）
影响程素[3]：固体组成机构微生物活性氧水
第二步原二价铁水氧气反应氧化成成三价铁（反应二）
Fe2++O2+H+→Fe3++H2O（反应二）
第三步三价铁离子黄铁矿反应
Fe3++H2O→Fe(OH)3+H+(反应三)
反应刚刚开始时体系ph较低生成三价铁会发生水解反应会发生三价铁黄铁矿反应时反应氧化剂氧反应进行体系ph降低氢氧化铁消失三价铁持续增长反应四占导位研究发现三价铁氧化黄铁矿速度远氧气认整反应关键素三价铁[3]
研究者研究方转三价铁离子尾矿氧化作刘云[4]利电化学研究发现三价铁离子（反应四）会促进尾矿第步反应外研究发现硫化物中硫元素溢出会表面形成硫化合物作切断尾矿外界氧化剂接触针黄铁矿表面硫化膜三价铁会起作研究者利电化学方法TafelEIS方法测三价铁离子加速矿石第步氧化时会造成更硫化膜矿石表面产生
然条件容忽视素细菌[5]—氧化亚铁硫杆菌细菌作文提生物机理促进反应进行作原理尚存争议直接作间接作两种直接作认细菌直接附着尾矿表面发生氧化作析出金属离子硫酸根（公式）间接作认细菌促进二价铁三价铁反应速率三价铁离子尾矿发生反应间接加快反应进行
13尾矿产生酸性废水AMD（acid mine drainage）危害
尾矿中含种金属元素尾矿会产生酸性废水时会溶解部分金属离子[6]
AMD低ph性中溶解金属离子产生会体植物水体产生危害
先谈重金属体危害：通呼吸皮肤饮水食重金属污染食物吸收重金属生物链富集作类作食物链顶端受影响根浓度重金属离子体伤害分两种种低浓度废水导致慢性伤害种高浓度废水导致长期伤害[7]重金属离子体危害分三方面[7]体器官富集造成结构性伤害二重金属抑制体酶促酶子活性三阻止体吸收必须重金属离子间接伤害体
类影响基食物链富集作生态循环原理重金属会污染水体土壤导致水生动物残疾病死植物形态生理疾病[8 9]
接介绍AMD导致低ph危害
水体：水体安全ph范围59水体ph低会影响水生生物体离子交换呼吸面积生物死亡植物：植物土壤ph求严格土壤ph影响土壤微生物矿物元素衡两点植物生长关键素类：低ph会直接影响类会通水生动物间接影响铁氧化物铁氢氧化物会水域底部形成赭石水域底部觅食鱼类死亡导致食物链缺环间接影响生态系统类
二 研究现状
酸性废水处理现分源头治理末端治理
21末端治理
211混凝法：西部矿业蒙古某铅锌矿山排放废水污染极郑雅杰[10]等加入硫酸铁(PFS) PFSFeSO4 复合混凝剂该方法较济见效快处理水回
212吸附法：利活性炭物理化学作处理水中污染物Eligwe[11]活性炭成功吸附水中二价铁达降低污染效果时削减尾矿氧化重反应物三价铁源ElShafey[12]碳吸附剂处理包括钙种金属离子
213湿法：工湿处理酸性废水原理利湿体系植物基质微生物发挥物理化学生物作起沉淀滤硝化反硝化植物吸收功达吸附重金属离子机物悬浮物效果[13 14]工湿样存问题体系酸性高会影响植物生长削弱氧传递导致整系统法运转[15 16]
214微生物法：微生物法原理基然界硫循环硫酸盐原菌硫酸盐复原成H2S微生物 H2S 氧化单质硫时微生物吸蓄重金属体[17]
215投碱法：已产生AMD投碱中氢离子产生氢氧化三铁[18]
22源头治理法
着年污染加重着预防治理原某端治理渐渐越越学者理放源头治理法
221中法：矿渣碱性材料时填充进库ph升高抑制微生物生物氧化作时形成氢氧化三铁沉淀形成钝化膜包裹矿物表面[19]起关键作石灰性物质身溶解性低身形成沉淀保护膜抑制中反应削弱钝化作外碱性物质尾矿混合均造成中彻底问题导致法完全解决产生酸性废水问题
222电化学法：shelp[20]加研究电化学法控制AMD已取阶段性进展具体方法插入废铁做阳极利水中硫酸铁做阴离子实验证明显著提高ph降低重金属浓度
223隔离法：湿式隔离[21]：水建尾矿库效隔绝空气前提矿山附足够湖泊干式隔离[19]：利机矿物材料（压实黏土粉煤灰含硫量低尾矿渣等）做成防渗层覆盖尾矿库方隔离尾矿尾矿氧气水法接触方法占较
224细菌活性抑制：细菌加速氧化程促进二价铁转化成三价铁杀菌剂作类细菌杀菌剂中断反应催化剂没完全隔离氧气降低
AMD产生速度减少危害完全防止AMD产生实际应雨水作药方式杀菌剂会淋失导致效果折扣杀菌剂流失会造成环境影响张哲[22]等利缓释抑菌剂药丸代水利喷洒克服原实效性短问题高抑制期限达2七年
225表面钝化处理法：表面钝化法原理尾矿颗粒表面形成层致密保护膜阻挡尾矿水氧气接触时三价铁离子发生沉淀降低三价铁离子活性间接减少三价铁离子氧化作表面钝化法分机钝化法机钝化法两种中机钝化法磷酸盐钝化法硅酸盐钝化法
2251机钝化
磷酸盐早处理尾矿方法原理磷酸盐尾矿中铁离子形成沉淀尾矿表面形成保护膜抑制尾矿氧化baker[23]磷酸法石灰粉杀菌剂法发现磷酸法样终检测出SO₄²¯浓度低实验室方法实际中发现磷酸根溶解度较起钝化作磷化亚铁磷化铁生成保护膜覆盖尾矿表面会阻止磷酸盐进步发生钝化作针问题baker[23]提出新磷酸盐钝化法原理双氧水进行预氧化产生三价铁磷酸根反应生成沉淀形成钝化膜阻止尾矿氧化实际应中磷量会带二次污染需尾矿碎磷酸石充分混合实际操作行成高应磷酸盐钝化法二次污染问题硅酸盐法代磷酸盐法原理磷酸盐类似然需投加量钝化剂效果
Danielle[24]等中性NaHCO₃溶液尾矿反应形成FeO(OH)钝化膜保护尾矿免受氧化优势需投加量钝化剂成低二次污染缺点必须中性条件应范围
2252机钝化
着机钝化法弊端逐渐显现学者研究中心放机钝化
机钝化剂矿物表面三价铁反应形成钝化膜起源头控制作兰叶青[25]等8—羟基醛啉处理尾矿方法先双氧水氧化然加入8—羟基醛啉形成8—羟基醛啉铁沉淀钝化膜种方法缺点需预氧化避免缺陷研究者寻找需预氧化方法
舒华[26]研究油酸类物质钝化尾矿效果发现法找效钝化剂原：钝化剂法尾矿中铁反应尾矿表明部分特殊钝化点位发生反应钝化选择考虑问题——蛰金属选择性差油酸钾会钙发生反应导致油酸钾浓度偏高
Strongin[27]磷脂处理尾矿发现酸性条件磷脂效果作者认机理尾矿表面磷酸基团覆盖磷脂价格较贵难溶解磷脂规模理
Cai meifang[28]等分研究氧环境加入氯化铁溶液情况加入嗜酸氧化亚铁硫杆菌情况三乙烯四胺限抑制金属离子析出研究者认TETA保护膜覆膜尾矿酸缓性保证尾矿产生酸性废水形成保护膜原理三乙烯四胺胺基基团铁反应形成包膜隔绝氧气YuWei Chen[29]等研究发现聚乙烯胺三乙烯四胺二乙烯三胺尾矿表面形成包膜发现包膜样品氧化程度明显降低实验证明聚乙烯胺物质具强酸缓承载力亲核功基团强原剂外实验发现二乙烯三胺三乙烯四胺混合抑制细菌嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）增殖
舒华[26]研究三乙烯四胺分处理新鲜尾矿风化尾矿尾矿沉积物佳包膜浓度
实验分浓度TETA1ml溶液处理尾矿加入20ml3浓度双氧水氧化24h研究发现新鲜尾矿风化尾矿TETA浓度15时效果佳体系溢出重金属浓度低尾矿沉积物佳浓度2TETA浓度超佳浓度时TETA会双氧水发生化学反应产热导致已产生钝化膜脱落影响抑制效果表明钝化剂浓度越越找佳成膜浓度关键
舒华[30]实验研究四乙烯五胺效果发现1四乙烯五胺浓度24时铜抑制率达9645电镜扫描矿物发现尾矿表面存层膜认钝化剂尾矿产生包膜覆盖尾矿表面保护尾矿隔绝外界氧化剂
221钝化剂原理
华南理工学学者先研究三乙烯四胺等钝化剂处理黄铁矿等含硫矿物抗氧化效果取定成效先总结钝化剂原理：
聚乙烯胺身胺基基团具原性氧气反应起消耗氧化剂效果避免氧气尾矿氧化方面聚乙烯胺化合物身具碱性会尾矿氧化酸产物反应避免ph降快前尾矿机理部分述着ph降体系原沉淀氢氧化铁会转化三价铁三价铁会加速反应进行聚乙烯胺避免体系ph降快沉淀重金属离子铁金属沉淀物尾矿表面形成钝化膜进步保护尾矿避免继续氧化综聚乙烯胺物质代尾矿氧化原剂
三 研究目意义
第现研究方法先尾矿钝化然加双氧水加速氧化研究然条件已钝化尾矿长期抗氧化效果少
第二数研究针三乙烯四胺少数学者研究四乙烯五胺二乙烯三胺聚乙烯胺区胺基基团书目题目研究二乙烯三胺效果会前结果做较找合适钝化剂探索产生钝化效果原化合物结构关系
第三前钝化剂处理黄铁矿等含硫矿物尚明确钝化剂否处理铅锌尾矿中重金属离子研究二乙烯三胺否钝化铅锌尾矿重金属离子文研究点
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11尾矿尾矿干堆概念
尾矿类矿石开发遗留产物矿石中利济价值物质废料[1]剩余尾矿否效利处理决定资源二次利程度环境否污染尾矿干堆指利干法处理含水高尾矿浆高浓缩膏体终尾矿库压滤干堆行成干堆堆体干堆堆体含水量低10[2]
12尾矿产酸原
研究避免尾矿产酸办法先探究清尾矿产酸原尾矿产酸原理尾矿中含硫矿物空气中氧气水反应产生酸现研究认尾矿产酸机理分两类类化学机理类生物机理先谈化学机理：
化学原理：化学反应程分三黄铁矿例
第步矿石氧气水反应产生二价铁硫酸根（反应）矿石三价铁反应产生二价铁硫酸根（反应四）
FeS2+O2+H2O→Fe2++SO42+H+(反应)
FeS2+Fe3++H2O→Fe2++SO42+H+（反应四）
影响程素[3]：固体组成机构微生物活性氧水
第二步原二价铁水氧气反应氧化成成三价铁（反应二）
Fe2++O2+H+→Fe3++H2O（反应二）
第三步三价铁离子黄铁矿反应
Fe3++H2O→Fe(OH)3+H+(反应三)
反应刚刚开始时体系ph较低生成三价铁会发生水解反应会发生三价铁黄铁矿反应时反应氧化剂氧反应进行体系ph降低氢氧化铁消失三价铁持续增长反应四占导位研究发现三价铁氧化黄铁矿速度远氧气认整反应关键素三价铁[3]
研究者研究方转三价铁离子尾矿氧化作刘云[4]利电化学研究发现三价铁离子（反应四）会促进尾矿第步反应外研究发现硫化物中硫元素溢出会表面形成硫化合物作切断尾矿外界氧化剂接触针黄铁矿表面硫化膜三价铁会起作研究者利电化学方法TafelEIS方法测三价铁离子加速矿石第步氧化时会造成更硫化膜矿石表面产生
然条件容忽视素细菌[5]—氧化亚铁硫杆菌细菌作文提生物机理促进反应进行作原理尚存争议直接作间接作两种直接作认细菌直接附着尾矿表面发生氧化作析出金属离子硫酸根（公式）间接作认细菌促进二价铁三价铁反应速率三价铁离子尾矿发生反应间接加快反应进行
13尾矿产生酸性废水AMD（acid mine drainage）危害
尾矿中含种金属元素尾矿会产生酸性废水时会溶解部分金属离子[6]
AMD低ph性中溶解金属离子产生会体植物水体产生危害
先谈重金属体危害：通呼吸皮肤饮水食重金属污染食物吸收重金属生物链富集作类作食物链顶端受影响根浓度重金属离子体伤害分两种种低浓度废水导致慢性伤害种高浓度废水导致长期伤害[7]重金属离子体危害分三方面[7]体器官富集造成结构性伤害二重金属抑制体酶促酶子活性三阻止体吸收必须重金属离子间接伤害体
类影响基食物链富集作生态循环原理重金属会污染水体土壤导致水生动物残疾病死植物形态生理疾病[8 9]
接介绍AMD导致低ph危害
水体：水体安全ph范围59水体ph低会影响水生生物体离子交换呼吸面积生物死亡植物：植物土壤ph求严格土壤ph影响土壤微生物矿物元素衡两点植物生长关键素类：低ph会直接影响类会通水生动物间接影响铁氧化物铁氢氧化物会水域底部形成赭石水域底部觅食鱼类死亡导致食物链缺环间接影响生态系统类
二 研究现状
酸性废水处理现分源头治理末端治理
21末端治理
211混凝法：西部矿业蒙古某铅锌矿山排放废水污染极郑雅杰[10]等加入硫酸铁(PFS) PFSFeSO4 复合混凝剂该方法较济见效快处理水回
212吸附法：利活性炭物理化学作处理水中污染物Eligwe[11]活性炭成功吸附水中二价铁达降低污染效果时削减尾矿氧化重反应物三价铁源ElShafey[12]碳吸附剂处理包括钙种金属离子
213湿法：工湿处理酸性废水原理利湿体系植物基质微生物发挥物理化学生物作起沉淀滤硝化反硝化植物吸收功达吸附重金属离子机物悬浮物效果[13 14]工湿样存问题体系酸性高会影响植物生长削弱氧传递导致整系统法运转[15 16]
214微生物法：微生物法原理基然界硫循环硫酸盐原菌硫酸盐复原成H2S微生物 H2S 氧化单质硫时微生物吸蓄重金属体[17]
215投碱法：已产生AMD投碱中氢离子产生氢氧化三铁[18]
22源头治理法
着年污染加重着预防治理原某端治理渐渐越越学者理放源头治理法
221中法：矿渣碱性材料时填充进库ph升高抑制微生物生物氧化作时形成氢氧化三铁沉淀形成钝化膜包裹矿物表面[19]起关键作石灰性物质身溶解性低身形成沉淀保护膜抑制中反应削弱钝化作外碱性物质尾矿混合均造成中彻底问题导致法完全解决产生酸性废水问题
222电化学法：shelp[20]加研究电化学法控制AMD已取阶段性进展具体方法插入废铁做阳极利水中硫酸铁做阴离子实验证明显著提高ph降低重金属浓度
223隔离法：湿式隔离[21]：水建尾矿库效隔绝空气前提矿山附足够湖泊干式隔离[19]：利机矿物材料（压实黏土粉煤灰含硫量低尾矿渣等）做成防渗层覆盖尾矿库方隔离尾矿尾矿氧气水法接触方法占较
224细菌活性抑制：细菌加速氧化程促进二价铁转化成三价铁杀菌剂作类细菌杀菌剂中断反应催化剂没完全隔离氧气降低
AMD产生速度减少危害完全防止AMD产生实际应雨水作药方式杀菌剂会淋失导致效果折扣杀菌剂流失会造成环境影响张哲[22]等利缓释抑菌剂药丸代水利喷洒克服原实效性短问题高抑制期限达2七年
225表面钝化处理法：表面钝化法原理尾矿颗粒表面形成层致密保护膜阻挡尾矿水氧气接触时三价铁离子发生沉淀降低三价铁离子活性间接减少三价铁离子氧化作表面钝化法分机钝化法机钝化法两种中机钝化法磷酸盐钝化法硅酸盐钝化法
2251机钝化
磷酸盐早处理尾矿方法原理磷酸盐尾矿中铁离子形成沉淀尾矿表面形成保护膜抑制尾矿氧化baker[23]磷酸法石灰粉杀菌剂法发现磷酸法样终检测出SO₄²¯浓度低实验室方法实际中发现磷酸根溶解度较起钝化作磷化亚铁磷化铁生成保护膜覆盖尾矿表面会阻止磷酸盐进步发生钝化作针问题baker[23]提出新磷酸盐钝化法原理双氧水进行预氧化产生三价铁磷酸根反应生成沉淀形成钝化膜阻止尾矿氧化实际应中磷量会带二次污染需尾矿碎磷酸石充分混合实际操作行成高应磷酸盐钝化法二次污染问题硅酸盐法代磷酸盐法原理磷酸盐类似然需投加量钝化剂效果
Danielle[24]等中性NaHCO₃溶液尾矿反应形成FeO(OH)钝化膜保护尾矿免受氧化优势需投加量钝化剂成低二次污染缺点必须中性条件应范围
2252机钝化
着机钝化法弊端逐渐显现学者研究中心放机钝化
机钝化剂矿物表面三价铁反应形成钝化膜起源头控制作兰叶青[25]等8—羟基醛啉处理尾矿方法先双氧水氧化然加入8—羟基醛啉形成8—羟基醛啉铁沉淀钝化膜种方法缺点需预氧化避免缺陷研究者寻找需预氧化方法
舒华[26]研究油酸类物质钝化尾矿效果发现法找效钝化剂原：钝化剂法尾矿中铁反应尾矿表明部分特殊钝化点位发生反应钝化选择考虑问题——蛰金属选择性差油酸钾会钙发生反应导致油酸钾浓度偏高
Strongin[27]磷脂处理尾矿发现酸性条件磷脂效果作者认机理尾矿表面磷酸基团覆盖磷脂价格较贵难溶解磷脂规模理
Cai meifang[28]等分研究氧环境加入氯化铁溶液情况加入嗜酸氧化亚铁硫杆菌情况三乙烯四胺限抑制金属离子析出研究者认TETA保护膜覆膜尾矿酸缓性保证尾矿产生酸性废水形成保护膜原理三乙烯四胺胺基基团铁反应形成包膜隔绝氧气YuWei Chen[29]等研究发现聚乙烯胺三乙烯四胺二乙烯三胺尾矿表面形成包膜发现包膜样品氧化程度明显降低实验证明聚乙烯胺物质具强酸缓承载力亲核功基团强原剂外实验发现二乙烯三胺三乙烯四胺混合抑制细菌嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）增殖
舒华[26]研究三乙烯四胺分处理新鲜尾矿风化尾矿尾矿沉积物佳包膜浓度
实验分浓度TETA1ml溶液处理尾矿加入20ml3浓度双氧水氧化24h研究发现新鲜尾矿风化尾矿TETA浓度15时效果佳体系溢出重金属浓度低尾矿沉积物佳浓度2TETA浓度超佳浓度时TETA会双氧水发生化学反应产热导致已产生钝化膜脱落影响抑制效果表明钝化剂浓度越越找佳成膜浓度关键
舒华[30]实验研究四乙烯五胺效果发现1四乙烯五胺浓度24时铜抑制率达9645电镜扫描矿物发现尾矿表面存层膜认钝化剂尾矿产生包膜覆盖尾矿表面保护尾矿隔绝外界氧化剂
221钝化剂原理
华南理工学学者先研究三乙烯四胺等钝化剂处理黄铁矿等含硫矿物抗氧化效果取定成效先总结钝化剂原理：
聚乙烯胺身胺基基团具原性氧气反应起消耗氧化剂效果避免氧气尾矿氧化方面聚乙烯胺化合物身具碱性会尾矿氧化酸产物反应避免ph降快前尾矿机理部分述着ph降体系原沉淀氢氧化铁会转化三价铁三价铁会加速反应进行聚乙烯胺避免体系ph降快沉淀重金属离子铁金属沉淀物尾矿表面形成钝化膜进步保护尾矿避免继续氧化综聚乙烯胺物质代尾矿氧化原剂
三 研究目意义
第现研究方法先尾矿钝化然加双氧水加速氧化研究然条件已钝化尾矿长期抗氧化效果少
第二数研究针三乙烯四胺少数学者研究四乙烯五胺二乙烯三胺聚乙烯胺区胺基基团书目题目研究二乙烯三胺效果会前结果做较找合适钝化剂探索产生钝化效果原化合物结构关系
第三前钝化剂处理黄铁矿等含硫矿物尚明确钝化剂否处理铅锌尾矿中重金属离子研究二乙烯三胺否钝化铅锌尾矿重金属离子文研究点
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