Fe3+作用下煤矸石中黄铁矿的氧化速率和化学计量学特征
2021-12-18孟庆俊胡振琪崔雅红冯启言31
金属矿山 2021年11期
关键词:体系
金 韬 孟庆俊,3 凤 阳 胡振琪 崔雅红 冯启言,31
(1.江苏省老工业基地资源利用与生态修复协同创新中心,江苏 徐州 221116;2.中国矿业大学环境与测绘学院,江苏 徐州 221116;3.中国矿业大学矿山生态修复教育部工程研究中心,江苏 徐州 221116)
黄铁矿是矿区环境中常见的金属硫化物,易被氧化形成酸性矿山废水(AMD),进而引发一系列环境污染问题。因此,黄铁矿氧化的机理及其动力学影响因素研究一直是矿区污染环境治理领域的研究热点。一般认为Fe3+与O2的含量越高,黄铁矿电化学氧化速率越快[1-2]。KANZAKI等[3]研究发现,在低氧、酸性(pH=3)条件下,黄铁矿与水、O2反应生成HO2·、H2O2和·OH等中间产物,氧化速率高于预期值。机理分析结果显示,反应过程中溶出的Fe3+对黄铁矿的氧化起到了促进作用;中性或碱性条件下,尽管Fe3+的活度降低,但Fe3+依然是黄铁矿氧化过程的主要氧化剂,氧化速率甚至比O2高出3~4个数量级[4]。
煤矸石中伴生有黄铁矿是一种非常普遍的现象。目前,研究者普遍认为黄铁矿是煤矸石产酸的主要矿物成分。中高硫煤矸石堆场在自然风化、降雨淋滤及水体浸泡等综合作用下,煤矸石中黄铁矿等含硫矿物易与水、空气及微生物等发生氧化反应,产生酸性矿山废水,促进重金属离子的释放[5-6]。与纯黄铁矿不同的是,煤矸石中除含有酸性矿物成分外,随风化程度不同,还含有对酸起中和作用的碳酸盐等碱性矿物成分。梁冰等[7]研究发现,当煤矸石具有产酸潜力但净产酸量不高时,产生酸性矿井水的可能性较小;……
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