不同铁浓度的含酸矿井水的中和沉淀试验

李国卿，周海燕，戴向荣，唐泽恒

(中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014)

0 引言

酸性矿井水源于硫化矿物在采矿活动时暴露于氧气和水中发生一系列生化、物化反应而形成的[1-4]，其中黄铁矿(FeS2)是开采中最常见的硫化矿物，反应机理如式(1)～式(5)所示。黄铁矿首先于中性pH在过量水和分子氧的作用下氧化生成Fe2+和SO42–如式(1)所示；随后铁氧化菌催化Fe2+氧化形成Fe3+如式(2)所示；Fe3+与水自发反应形成氢氧化铁如式(3)所示，即酸性矿井水中可见的橙色沉淀物；过量的Fe3+可作为额外的二次还原剂与黄铁矿反应，如式(4)所示。总的反应式如式(5)所示，主要产物有H2SO4和Fe(OH)3。

酸性矿井水若处理不当，不仅会腐蚀矿井设备、恶化矿井施工环境，更严重的是对当地的生态系统产生巨大破坏。例如，酸性矿井水渗入矿区附近地表土壤，有毒金属与土壤颗粒发生吸附解吸，因而改变土壤背景值；高浓度的硫酸盐会在形成河流和湖泊底部形成沉积物，这些沉积物会产生硫化氢，导致水体缺氧和中毒[5-8]。文章以贵州两个不同铁浓度的矿井水为研究对象，开展中和法试验研究，拟为酸性矿井水治理工艺提供技术依据。

1 试验部分

1.1 试验材料

试验使用的高铁浓度含酸矿井水和低铁浓度含酸矿井水分别取自贵州菠萝冲和老都匀，简称为矿井水1(菠萝冲矿井水)和矿井水2(老都匀矿井水)，对水样的pH、总铁浓度和Fe2+浓度等指标进行了测试，测试结果如表1所示。

表1 酸性矿井水水质

实验所用熟石灰、NaOH、MgO和Na2CO3等均购于购自国药集团化学试剂有限公司，实验用水为超纯水，电阻率为18 MΩ·cm。……