尾礦庫重金屬的污染機理及其數(shù)值模擬研究.pdf

1、“十二五”以來國家對重金屬污染物的治理提出了新的要求，其中尾礦庫重金屬污染長期以來倍受人們關注，采礦活動后留下的廢棄物都以尾礦的形式堆積起來。尾礦中含有選礦后遺留的化學試劑、生活垃圾以及各種理化效應下產(chǎn)生的重金屬污染物。隨著金屬污染物遷移轉(zhuǎn)化，會對周邊環(huán)境造成嚴重影響。同時重金屬會在動物、植物及其人體內(nèi)不斷富集，對他們帶來長期而久遠的危害。對尾礦重金屬的污染軌跡的分析和污染的動態(tài)模擬，能使整個重金屬污染過程直觀清晰，為重金屬污染的預測和

2、控制提供了依據(jù)。
　　 本論文查閱和收集了大量的相關文獻，在對前人已取得研究成果的系統(tǒng)學習和深入分析的基礎上，通過理論分析、現(xiàn)場調(diào)研及結合實際的室內(nèi)模擬等研究手段，對尾礦庫的特點、尾礦重金屬污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、尾礦重金屬污染數(shù)學模型、尾礦不同區(qū)域的污染規(guī)律、不同條件下的污染模擬結果等方面進行了系統(tǒng)的研究。論文的主要內(nèi)容及結論如下:
　　 (1)對重金屬的危害性進行了闡述，用魚刺圖法分析了尾礦庫重金屬污染物的產(chǎn)生過程。得

3、出導致重金屬污染韻三個主要因素:水體污染、大氣污染和土壤污染。綜述了國內(nèi)外學者在尾礦庫重金屬污染規(guī)律和流體數(shù)值模擬方面的研究進展，歸納了適用于尾礦重金屬污染模擬研究的應用軟件及特性。
　　 (2)簡介了國內(nèi)外尾礦庫及尾礦堆的類型及特點，從尾礦重金屬礦物的演化特性、氧化機制、遷移-轉(zhuǎn)化循環(huán)等方面研究了尾礦重金屬的污染軌跡;由前人研究結果歸結出，尾礦中主要金屬礦物的氧化難易程度依次為:磁黃鐵礦＞閃鋅礦＞鎳黃鐵礦＞黃鐵礦＞黃銅礦。

4、r>　　 (3)提出了重金屬污染數(shù)學模型的建立方法。參照數(shù)學模型的建立方法，運用Darcy定律、重金屬溶解過程的數(shù)學模型、重金屬離子隨地下水運動的數(shù)學模型和多孔介質(zhì)中的溶質(zhì)運移模型，建立了尾礦重金屬污染數(shù)學模型，并且對數(shù)學模型進行了改進，最后給出了定解條件。
　　 (4)對研究礦區(qū)進行了不同方式的采樣，應用X-衍射實驗和ICP-AES成分檢測手段對采集的樣品進行了研究。對比分析了不同地點不同采樣方式下，尾礦重金屬的分布規(guī)律。所

5、采樣品重金屬污染物濃度分布具有以下特點:Fe元素的濃度分布與其他元素相比有較大差異，而垂直方向比橫向方向的濃度變化更顯著，為下一步數(shù)值模擬提供了一定依據(jù)。
　　 (5)通過實驗測定(LS-pop(Ⅲ)型激光粒度儀）、理論分析、公式計算(Ergun半經(jīng)驗公式和Blake-Kozeny方程)等方式，獲取了模擬所需的主要參數(shù):礦物粒徑和比表面積、研究區(qū)域的粘性阻力系數(shù)和內(nèi)部阻力系數(shù)、礦物導熱系數(shù)。建立了尾礦重金屬污染的三維網(wǎng)格物理模型