摘 要

酸性矿山废水(Acid Mine Drainage， AMD)因为富含有毒有害元素和极强酸性对生态环境造成的巨大影响成为了矿山环境中的研究热点。而黄钾/钠铁矾是在酸性矿山废水中形成的最稳定、最普遍的次生矿物之一。因此，研究黄钾/钠铁矾在不同条件下的浸出情况具有重大的意义。本实验通过控制黄钾/钠铁矾浸出过程中的pH值、溶液离子浓度等条件，来研究黄钾/钠铁矾浸出过程中产酸速率以及重金属离子的释放速率。此外，通过对黄钾/钠铁矾浸出过程中的生成物的表征测试来研究黄钾/钠铁矾浸出过程中物象的变化，进一步确定其浸出机理。

关键词：酸性矿山废水、黄钾/钠铁矾、浸出

Abstract:

Acid mine drainage has become a research hot spot in environmental science because of it’s toxic and harmful elements and strong acid the tremendous impact on the ecological environment.Jarosite is one of the most usual and stable form of secondary minerals formed in acid mine drainage,so the Study of jarosite under different conditions of leaching conditions has significant significance.This experiment study by controlling the conditions of jarosite in the process of leaching such as solution concentration value pH,And we can quantify jarosite leaching rate,acid production rate and the relationship of the leaching parameters through the studywen can study the surface products to the jarosite leaching，further determine the leaching mechanism through jarosite surface characterization of products in the process of leaching tests.

Key Words：Acid Mine Drainage、Jarosite、leaching

目录

第1章 绪论 1

1.1酸性矿山废水 1

1.1.1我国酸性矿山废水的治理现状 1

1.1.2酸性矿山废水的形成 2

1.1.3酸性矿山废水的主要危害 2

1.1.4目前针对矿山废水的解决方法 3

1.2 黄钾/钠铁矾 5

1.2.1黄钾/钠铁矾的性质 5

1.2.2黄钾/钠铁矾在酸性矿山废水中的成因 5

1.2.3黄钾/钠铁矾在矿山环境领域的应用 6

1.3 本实验的研究目的、意义和研究内容 7

1.3.1研究目的和意义 7

1.3.2研究内容 8

第2章.实验仪器、药剂及研究方法 9

2.1主要试验药品及仪器 9

2.2.1实验药品 9

2.2.2实验仪器 9

2.2 研究方法 10

2.2.1 实验原理 10

2.2.2 试验材料 10

2.2.3 实验方法 11

2.2.4 X射线衍射分析的原理 12

2.3.5 X射线衍射分析样品制备要求 12

第3章 黄钾/钠铁矾浸出试验研究 13

3.1 黄钾/钠铁矾中Fe、K、Na的浸出分析 13

3.1.1 pH对黄钾/钠铁矾中Fe、K、Na浸出的影响 13

3.1.2 IS对黄钾/钠铁矾中Fe、K、Na、S浸出的影响 16

3.2 黄钾/钠铁矾中重金属离子的浸出分析 19

3.3 黄钾/钠铁矾XRD分析 23

第4章 结论 24

参考文献 25

致 谢 27

第1章 绪论

目前，我国各类矿山废水的排放量越来越高，酸性矿山废水(Acid Mine Drainage, AMD)因为含有较多重金属有害离子和很强的酸性条件而成为目前矿山环境中较为热门的话题。而在产生的酸性矿山废水中，当溶液条件变化就会有一定的水解及沉淀产生，随着时间的增加会形成一些次生矿，其中，黄钾/钠铁矾是AMD中最普遍的一种次生铁矿物。若能研究清楚酸性矿山废水中影响黄钾/钠铁矾的浸出速率的条件因素对矿山环境治理会有很大帮助。本实验通过控制黄钾/钠铁矾浸出过程中的pH值、IS等条件，再相互比较黄钾/钠铁矾浸出过程中不同离子的浸出速率，来弄清楚黄钾/钠铁矾在酸性矿山废水中的作用。同时，对黄钾/钠铁矾浸出后的固体进行测量，进一步确定其浸出机理。

1.1酸性矿山废水

1.1.1我国酸性矿山废水的治理现状

矿物的开采与社会经济的发展息息相关，进入21世纪后，由于经济迅速发展，我国对各类矿物开采量大幅度提高，在我国，1吨矿石的开采会排放大概1 m³的酸性矿山废水，所以由于矿山开采而产生的大量矿山酸性废水问题日益严重。^[1]我国的金属矿山大多数是硫化矿物矿床，无论采用何种开采方法，被遗弃的废弃脉石中的Fe₂S₃、ZnS、CuS等多种不同的硫化物在外界环境的共同作用下，发生了许多复杂的化学反应，这些反应使溶液中的氢离子逐渐增多，生成所谓的酸性矿山废水，但它的形成机理比较复杂，同时产生含Cu、Fe、Zn、Pb、Ge、As等多种金属阳离子的有毒有害的酸性废水^[2]。我国现仍有许多矿山废水未达标排放，导致生态环境被无情破坏，所以本课题研究的黄钾/钠铁矾的浸出可以吸附有害金属阳离子，降低金属阳离子的含量，使矿山废水中离子含量符合排放标准。

1.1.2酸性矿山废水的形成

酸性矿山废水(acid mine drainage， AMD)的特点是pH低、酸性强并且含有大量对环境、人体有毒有害金属元素。矿山酸性废水的形成过程较为复杂，总体上是废弃脉石中的Fe₂S₃、ZnS、CuS等多种不同的硫化物在外界环境（空气、微生物和水等）的共同作用下，发生了许多复杂的化学反应，这些反应使溶液中的氢离子逐渐增多，是形成酸性废水的基本原因。在矿山环境中，酸性矿山废水的形成大多数要归功于黄铁矿的氧化，因为黄铁矿是个大矿山中最为普遍的矿物，有很多影响其氧化的因素。黄铁矿(FeS₂)在自然环境中形成酸性废水的反应化学式如下：

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