pH值对碱性煤矸石碱度和重金属释放规律影响研究

为研究碱性煤矸石在不同pH值条件下碱度及重金属污染物的释放规律,以陕西省榆林市某矿区碱性煤矸石为研究对象,通过静态浸泡和动态淋滤试验,探究不同pH值条件下煤矸石中碱度与重金属元素Mn、Cu、Zn、Fe和Cr的释放规律.结果显示:在pH值为7,固液比(g∶mL)为1∶10条件下,煤矸石浸出液初始pH值为10.21,碱度释放量为0.154 mol/kg(碱度以H+消耗量计);随pH值降低,煤矸石碱度释放能力增强,pH值为2时,碱度释放量增加至0.399 mol/kg;碱度释放具有明显的阶段性,在pH值为7的条件下,煤矸石碱度释放过程中前15.5 h为快速期,15.5 h后进入平稳期,快速释放期大约可释放总碱度的33.1％.结合煤矸石样品矿物成分及含量的XRD分析测试结果,本文阐明了碱度的释放机制.pH值对碱性煤矸石中重金属离子的释放同样有较大影响,pH值越低,重金属离子的释放率越高.当环境体系的pH值由7降至2时,Mn、Cu、Zn、Fe和Cr离子的释放率分别提升39.78％、37.83％、16.58％、11.20％与12.75％.动态淋滤试验结果表明:在淋滤液pH值为7,淋滤量为500 mL/次条件下,碱度和重金属离子的累积释放率均随淋滤次数的增加而增加,且碱度和重金属离子释放具有明显的异步效应.从矿区环境污染防控角度考虑,当煤矸石堆体环境体系中的pH＞6时,各重金属元素的释放率相对较低,可有效减缓Mn、Cu、Zn、Fe和Cr离子对矿区环境的污染.