尾礦庫(kù)重金屬的污染機(jī)理及其數(shù)值模擬研究.pdf

1、“十二五”以來(lái)國(guó)家對(duì)重金屬污染物的治理提出了新的要求，其中尾礦庫(kù)重金屬污染長(zhǎng)期以來(lái)倍受人們關(guān)注，采礦活動(dòng)后留下的廢棄物都以尾礦的形式堆積起來(lái)。尾礦中含有選礦后遺留的化學(xué)試劑、生活垃圾以及各種理化效應(yīng)下產(chǎn)生的重金屬污染物。隨著金屬污染物遷移轉(zhuǎn)化，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。同時(shí)重金屬會(huì)在動(dòng)物、植物及其人體內(nèi)不斷富集，對(duì)他們帶來(lái)長(zhǎng)期而久遠(yuǎn)的危害。對(duì)尾礦重金屬的污染軌跡的分析和污染的動(dòng)態(tài)模擬，能使整個(gè)重金屬污染過(guò)程直觀清晰，為重金屬污染的預(yù)測(cè)和

2、控制提供了依據(jù)。
　　 本論文查閱和收集了大量的相關(guān)文獻(xiàn)，在對(duì)前人已取得研究成果的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和深入分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)理論分析、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及結(jié)合實(shí)際的室內(nèi)模擬等研究手段，對(duì)尾礦庫(kù)的特點(diǎn)、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(xué)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(jié)果等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。論文的主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)對(duì)重金屬的危害性進(jìn)行了闡述，用魚(yú)刺圖法分析了尾礦庫(kù)重金屬污染物的產(chǎn)生過(guò)程。得

3、出導(dǎo)致重金屬污染韻三個(gè)主要因素:水體污染、大氣污染和土壤污染。綜述了國(guó)內(nèi)外學(xué)者在尾礦庫(kù)重金屬污染規(guī)律和流體數(shù)值模擬方面的研究進(jìn)展，歸納了適用于尾礦重金屬污染模擬研究的應(yīng)用軟件及特性。
　　 (2)簡(jiǎn)介了國(guó)內(nèi)外尾礦庫(kù)及尾礦堆的類(lèi)型及特點(diǎn)，從尾礦重金屬礦物的演化特性、氧化機(jī)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(jié)果歸結(jié)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(xué)模型的建立方法。參照數(shù)學(xué)模型的建立方法，運(yùn)用Darcy定律、重金屬溶解過(guò)程的數(shù)學(xué)模型、重金屬離子隨地下水運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型和多孔介質(zhì)中的溶質(zhì)運(yùn)移模型，建立了尾礦重金屬污染數(shù)學(xué)模型，并且對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了改進(jìn)，最后給出了定解條件。
　　 (4)對(duì)研究礦區(qū)進(jìn)行了不同方式的采樣，應(yīng)用X-衍射實(shí)驗(yàn)和ICP-AES成分檢測(cè)手段對(duì)采集的樣品進(jìn)行了研究。對(duì)比分析了不同地點(diǎn)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(diǎn):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(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定(LS-pop(Ⅲ)型激光粒度儀）、理論分析、公式計(jì)算(Ergun半經(jīng)驗(yàn)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(dǎo)熱系數(shù)。建立了尾礦重金屬污染的三維網(wǎng)格物理模型