矿山酸性废水AND是如何产生的

『壹』 酸性矿井废水：这个问题能不能解决

石灰及其衍处理矿山酸性废水用,该 废水微量害重金属元素除作用通解.该文用石灰内石、石灰处理某硫铁矿露采容场酸性废水,考察废水微量害重金属元素沉淀除效 .结表明:数重金属离言,pH值越高,重金属离除效越,若重金属离两性化合物沉淀,则存适宜pH值.石灰石 酸性条件沉淀重金属离除效及沉渣沉降性能较,高pH值6,其重金属离除效限；石灰pH值较调 节范围,处理效明显优于石灰石；石灰石-石灰二段处理效总体与石灰相,达与石灰相同处理效,能够降低约1/3石灰投加量 沉渣产量,沉渣含水率相比石灰更低,沉降性能更.废水微量害重金属元素沉淀除效与pH值密切相关,工艺选择外, 剂投加量投加式,处理设施更精准掌控运作非关键,研究确立石灰石-石灰处理矿山酸性废水佳工艺程控制条件提供依据.
酸性矿井废水：这个问题能不能解决
请详细描叙问题

『贰』 酸性废水是什么，酸性废水是什么知识

酸性废水是什么，酸性废水是什么知识
酸性废水处理来说相对简单,只需版要加入碱性物质（权石灰、苛性钠等）,调节PH值到6--9范围内,就可以达标排放.
但是一般酸性废水不可能是单独存在的,如果单独存在的话,没有其他物质干扰的话,完全可以做为资源化利用.
一般酸性废水在冶金行业比较多,很多金属都需要用酸来萃取.这类废水俗称污酸废水.一般是通过调节ph值到碱性,然后可以通过电化学、膜工艺、铁盐法、硫化法等技术手段来处理达标.

『叁』 酸碱废水处理原则及特点都有哪些

酸性废水主要来自钢铁厂、化工厂、染料厂、电镀厂和矿山，其中含有各种有内害物质或重金属盐。酸的质量容分数差异很大，低的不到1%，高的不到10%。碱性废水主要来自印染厂、皮革厂、造纸厂、炼油厂等。其中一些含有有机碱或无机碱。碱的质量分数高于5%，低于1%。酸碱废水除酸和碱外，通常还含有酸式盐、碱式盐、其他无机物和有机物。
另外，中科检测认为，酸碱废水腐蚀性强，只有经过适当处理后才能排放。

处理酸碱废水的一个原则是:
(1)高浓度酸碱废水优先考虑回收利用，根据水质、水量不同的工艺要求，进行工厂和地区的安排，尽量再利用:再利用困难或浓度低时，水量大时，可以用浓缩的方法回收酸碱。
(2)酸洗槽冲洗水、碱洗槽冲洗水等低浓度酸碱废水应进行中和。
关于中和处理，首先必须考虑废弃的原则。例如，酸、碱废水相互中和，利用废碱中和酸性废水，利用废酸中和碱性废水。没有这些条件的话，可以用中和剂处理。

『肆』 煤矿酸性水水化学特征及其环境地球化学信息研究

摘 要 以水化学数据为依据，应用相关分析，结合地质、水文勘探资料，对煤矿酸性矿排水( AMD) 的水化学特点及其成因进行了研究。煤矿 AMD 在一定的物质条件和环境条件下形成，只要条件适宜，不管是高硫煤还是低硫煤均可产生酸性水; 低 pH、高 Eh、高 TDS 及高硬度是煤矿 AMD 的重要特征，水中的 SO42 －与其 EC 之间以及 Fe3 +/ Fe2 +比值与其 Eh 值走势具有良好的一致性，水中微量元素及重金属来源较复杂，如 Ni、Cu、Co、Zn 等来源于黄铁矿的氧化溶解，但 Pb、Sr 等主要来自 AMD 对煤系地层中煤及岩石中矿物的淋滤作用。

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一、引言

煤矿在开采过程中，因含煤地层中所含硫化物( 主要为黄铁矿) 的赋存环境变化而自发进行氧化还原反应，可导致产生酸性矿排水( AMD) 。AMD 的低 pH 值和较高的矿化度特征，说明其有很强的溶解性和侵蚀性，这种矿排废水能携带大量的重金属及有害化学物质进入环境。煤矿酸性矿井水在我国分布广泛，北方主要分布在陕、晋、鲁和内蒙等省区，南方分布在川、桂、贵、浙、闽等省区。目前，对 AMD 的研究多集中在金属矿床、矿尾库等的酸性矿排水治理方面，而对含煤地层环境下产生的 AMD 的水化学数据中所蕴含的丰富环境地球化学信息的解读还不多见。煤矿 AMD 的化学特征在一定程度上反映了相应地区的物质组成、主要水—岩反应和水中组分的相互作用等环境信息，对这些信息的研究可了解煤矿AMD 的产生、变化过程及可能产生的环境效应，为煤矿环境治理及模拟预测提供可靠依据。笔者通过对福建省永安及上京两个矿区的井下现场勘查，系统采集和测试了煤层、顶底板岩石、黄铁矿以及矿井中的酸性水样品，通过综合分析这些数据，试图总结煤系酸性水的水化学特征，并探讨其中所反映的环境信息。

二、研究区地质环境

区内地层主要由上石炭统船山组、下二叠统栖霞组、文笔组、童子岩组、上二叠统翠屏山组及第四系残坡积物层组成。下二叠统童子岩组为主要含煤地层，由一套海陆过渡相岩性组成，以泥质岩为主，次为粉砂岩和砂质岩，砂岩多为钙质胶结。普遍含形态各异、含量不等的菱铁矿和黄铁矿结核。童子岩组内由下而上分为第 1、第 2、第 3 段，其中第 1 和第 3 段为含煤段。在永安矿区，第 3 段为主要含煤段，自上而下有 0 ～11 号煤层，其中 1 号、2 号、5 +6 号、9 号为主采煤层。在上京矿区，第 1 段为主要含煤段，煤层自上而下为 22 ～ 49 号煤，其中 33、34、38、45、48 等 16 层煤层为可采煤层。

研究区沟谷发育，植被茂盛，海拔最高点标高为809m，最低点为300m。本区为亚热带潮湿气候区，年平均降雨量和气温分别为1565mm、18.9℃，气温最高39.2℃，全年相对湿度平均79%。水文地质条件属简单—中等类型，下部栖霞灰岩富水性较强，但远离煤层(距煤层200m左右)，正常情况下对煤层没有影响。大气降水是矿坑水的直接或间接补给水源。另外煤系构造裂隙发育，但富水性弱，岩性为砂岩，钻孔涌水量Q=0.57～4.5L/s，渗透系数K=0.073～0.15m/d。裂隙水水质为HCO₃-Ca-Mg和HCO₃-SO₄-Cl-Mg型，总矿化度0.016～0.15g/L，属低矿化度具侵蚀性水。

三、样品采集与检测

为全面了解永安矿区童子岩组内整个含煤地层酸性水的情况，在永安矿区东坑仔矿的0号、1号、9号和上京矿区小华煤矿的34、38、48号等主采煤层的顶底板、煤和水及部分黄铁矿进行采样。在井下现场测定了水样温度、Eh值和pH值，其余水质项目按取样标准处理后送核工业北京地质研究院测定。用等离子质谱法(ICP-MS)测定水中阳离子及痕量元素含量;离子色谱法(IC)测定氯离子、氟离子、溴离子、硝酸根离子和硫酸根含量;采用容量法测定碳酸根、重碳酸根、氢氧根的浓度。对煤样、煤层顶底板岩样及黄铁矿样品进行了X射线衍射(XRD)分析和等离子质谱分析。

四、结果与讨论

1.井下AMD的环境特征

在井下调研时发现，大量褐红色氧化铁沉淀物与酸性水伴生，可视其为存在酸性水或曾经有酸性水产出的标志。酸性水常常出现在松散、破碎的煤层顶板处及平巷上部的采空区下方，这些现象表明酸性水明显受环境条件的控制，这可能与含氧水的进入有关。在无破碎区，地表水中有限溶解氧在缓慢的下渗过程中，被浅部地层中的物质消耗，不足以氧化较深部的含硫矿物而产生酸性水。

地质勘探资料表明，本区煤系由以铝、硅酸盐矿物为主的泥岩、粉砂岩及砂岩组成，地层中碳酸盐岩组分相对很少，CaCO₃仅以脉状或钙质胶结物形式产出。有关黄铁矿氧化动力学实验表明^［1］，在有碳酸盐岩存在时，产酸能力受到抑制。Holmstrom^［2］等的研究表明，尾矿是否产生酸性排水和释放重金属主要取决于碳酸盐矿物的含量，而不是硫化物的含量。永安矿区煤中总硫含量小于1%，为低硫煤，但却产生了pH值低达2.75的酸性水，这一事实表明不管是高硫煤还是低硫煤均可产生酸性水。

2.煤层AMD的水化学特征

所取水样有3种类型:煤层酸性水样、煤层非酸性水样、地表水样。各水样的化学组成检测结果见表1，样品中除JS8为地表水外，其余为井下矿排水。

根据矿井原钻孔资料，未经淋滤的地层裂隙水的水质为HCO₃-Ca-Mg和HCO₃-SO₄-Cl-Mg型，总矿化度0.016～0.15g/L。而经淋滤煤层后形成的酸性水的组成变化很大，按库尔洛夫表达式计算后，水质类型变为SO₄-Ca-Mg(如DS2)和SO₄-Mg-Fe-Ca(如HS5)型水，TDS为1.64～4.398g/L，为高矿化度水。

表1 永安矿区煤层矿井水水化学常量组分含量w单位:mg·L^－1

注:－为未检出;表中硬度以CaCO₃计。

由表1可以得出本区煤矿酸性有如下特点:

(1)pH值变化范围较大，可从5点几至2点几，而在pH≤3.00的水中，HCO^－₃含量均为未检出。根据水中碳酸系统平衡关系，此时水中的碳酸盐组分以H₂CO₃或游离CO₂形式存在，即水的总碱度趋于零，具有较强的侵蚀性。

(2)酸性水具有SO₄^2－高、总硬度高和TDS高的三高特征。SO^2－₄含量在阴离子中占绝对优势，表1中HS7水样硫酸根离子浓度达3239.9mg/L，煤矿酸性水水化学类型一般为SO^2－₄－Ca、Mg(Fe、Al)型。酸性水使地层中碳酸盐类及铝硅酸盐类矿物大量溶解，而造成水的高硬度和高TDS，TDS>1g/L。如，HS7的TDS达4398.5mg/L。酸性水中硫酸盐是其矿化度主要贡献者，水中SO^2－₄离子浓度与其电导率(EC)具有良好的对应关系(图1)。

(3)煤矿酸性水的Eh范围在600～800mv，是一种高氧化态水，水中的多价态元素以高价态存在，如Fe³⁺、V⁵⁺、Mn⁴⁺、Cr⁶⁺等。检测结果表明，Fe³⁺/Fe²⁺比值在多数情况下与环境的Eh值有良好的相关性(图2)，Eh随Fe³⁺/Fe²⁺值增加而增加，Fe³⁺/Fe²⁺比值在井下酸性水环境中起到决定电势作用。

图1 电导率与SO₄^2－含量走势相关图

图2 Eh与Fe³⁺/Fe²⁺走势相关图

3.AMD中微量组分来源分析

造岩矿物及矿石矿物中的微量元素通常以类质同象形式存在，而天然水中微量元素的分布通常受环境中水—岩相互作用控制。对永安矿区酸性矿坑水样中50多种微量元素进行了ICP—MS测定。对7个矿井水样中含量100×10^－9以上的微量元素与水样中的主要特征元素进行了相关分析(表2)。综合分析上述数据，并结合煤、岩及黄铁矿样品的XRD分析结果，可得出以下初步结论:

(1)pH值与大多数组分呈负相关，说明各组分的溶解度随介质pH的降低而增大，尤其对Fe和Al溶解度影响较大。同时也可能与它们在pH增大时易形成氢氧化物胶体而沉淀有关。胶体形成后对其他微量元素的吸附产生共沉淀是pH对微量元素含量的一个间接影响。

(2)Ni、Co、Zn、Y等与Fe、SO^2－₄高度相关，相关系数大于0.94，说明它们的来源与黄铁矿的氧化溶解密切相关。Ni、Co、Zn均为过渡元素，常在黄铁矿中与铁形成类质同象替代，而在黄铁矿风化过程中被释放进入溶液;与Fe、SO^2－₄有较高相关性的还有Na、Cu、Mg、Mn元素，这些元素在地球化学上与铁元素常亲密共生，说明黄铁矿是其部分来源，或是黄铁矿的氧化溶解对它们的释放迁移有重要影响。

(3)水中Pb-K和Pb-Al的相关系数分别为0.77和0.64，而与Fe和SO^2－₄的相关系数较低，分别为0.39和0.41。ICP-MS对煤、岩、矿的分析结果表明，大多数煤样品中的Pb含量高于同层位中黄铁矿的Pb含量，且由于本区为低硫煤，因此黄铁矿对矿井水中Pb的贡献相对较小，即本区酸性水样中的Pb除来源于黄铁矿的氧化溶解外，还来源于地层中的含铅矿物，如钾长石、黑云母的水解反应:

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(4)锶是广泛存在于地下水中的一种微量元素。它在造岩矿物中的分配主要受钙和钾的互带性控制^［3］，Sr²⁺主要是以类质同象的形式存在于含钙、钾的铝硅酸盐矿物中，随着含锶的钙长石、钾长石、白云母等矿物的水解，锶被释放而进入地下水中。

本研究水样中锶含量在几百～上千μg/L，Sr与Ca呈正相关，相关系数为0.79，与K的相关系数仅为0.27。本水样中的锶可能主要来源于钙长石的水解反应。赵广涛(1998)^［4］对崂山矿泉水的研究得出Ca-Sr的相关系数为0.6636，而K-Sr的正相关则不明显。这一结论与本文结果较为吻合，但是否具有代表性还有待研究。

表2 永安酸性煤矿坑水中特征组分及微量元素间的相关系数矩阵

五、结论

(1)煤矿AMD可产生于高硫煤或低硫煤层中，含氧水沿破碎带入渗和地层中相对少量的碳酸盐岩是产生煤矿AMD的重要条件。

(2)低pH、高矿化度和高硬度是煤矿AMD的水化学的典型特征。水中的硫酸盐是其矿化度的主要贡献者;煤矿酸性水中的SO^2－₄含量与其电导率具有良好的对应关系;Eh随Fe³⁺/Fe²⁺比值的增加而增加，Fe³⁺/Fe²⁺比值决定着煤矿酸性水的电势。

(3)煤矿AMD中含有众多重金属及其他微量元素。其中Ni、Co、Zn、As等主要有害微量元素来源于黄铁矿的氧化分解，而Pb、Sr等则来源于酸性水对地层中物质的溶滤作用。煤矿酸性水的酸度大大增加了环境中有害化学物质的出溶率和迁移性。

参 考 文 献

［1］ Nicholson R V，Gillham R W，Reardon E J. Pyrite oxidation in carbionate buffered solution: 1. Experimental Kineti- ca. Geochim Cosmochim Acta，1988，52: 1007 － 1085

［2］ Holmstrom H，Salmon U J，Carlsson E et al. Geochemical investigations of sulfide-bearing tailings at Kristineberg，north- ern Sweden，a few years after remediation. The Science of the Total Environment，2001，( 273) : 111 － 133

［3］ 文冬光，沈照理，钟佐 . 水-岩互相作用的地球化学模拟理论及应用 . 中国地质大学出版社，1998

［4］ 赵广涛，李玉瑛，曹钦臣等 . 青岛西北地区矿泉水的水化学特征与形成机理 . 青岛海洋大学学报，1998，28( 1) :135 － 141

The environment geochemistry information of the coal mine acid mining drainage

YUE Mei^1，2，ZHAO Feng-hua¹，REN De-yi¹

( 1. Department of Resource ＆ Earth Sciences，University of China Mining ＆ Technology( Beijing) ;

Key Laboratory of Coal Resource，Ministry of Ecation，Beijing 100083，China;

2. Anhui University of Sciences ＆ Technology，Huainan 232001，China)

Abstract: The chemical characteristic and its formation of the coal acid mining drainage are discussed in this paper based on the spot investigation，samples examination，applied the cor- relation analysis method，and combined w ith the geology and hydrogeology background informa- tion. Coal AMD formed in the specific substance and environment condition. And w hen the con- dition is meet，the AMD can be proced in both high or low sulfur in the coal. Low pH and high Eh，TDS，hardness are the important characteristic of coal AMD. There are good relation betw een SO^{2 －}₄and EC，Fe^{3 +}/ Fe^{2 +}radio and Eh. Some trace elements and harmful heavy metal such as Ni、Cu、Co、Zn in the AMD come from pyrit dissolution w hile some others like Pb、Sr are mainly come from the AMD eluviation to the coal and rocks.

Key words: coal AMD; chemical characteristic; trace elements; correlation analysis

( 本文由岳梅、赵峰华、任德贻合著，原载《煤田地质与勘探》，2004 年第 32 卷第 3 期)

『伍』 谁了解酸性污水是怎么产生又该怎么处理的

污水的主要指标除了COD、BOD和氨氮，还有一个重要指标就是pH值，pH值分为酸性和碱性。酸性污水主要来自钢铁厂、化工厂、染料厂、电镀厂和矿山等的中间生产环节，这些污水如果不加以处理就排放到自然河流之中，会对水体造成恶劣影响，当浓度过高时，会直接导致水生动植物的死亡。我们如果长期饮用酸性水会对身体酸碱平衡极为不利，还会对视力、免疫力、皮肤、骨质等系统有不同程度的危害。

对于酸性污水我们首要处理的便是污水中各种有害物质或重金属盐类。目前主流处理方法有以下几种，包括蒸发结晶、氧化还原、化学沉淀、中和、离子交换树脂和膜处理等。

其中利用中和反应来处理酸性污水相对较多，主要原理就是运用碱性物质和酸性污水发生反应，生成弱解离的水分子，同时生成可溶解或难溶解的其他盐类，消除其有害作用。

『陆』 矿山固体污染物有哪些危害

矿山固体污染物对环境会造成极大的危害，特别是低品位的矿山回废弃物与尾矿。
矿山固答体污染物经过长时间的风化和侵蚀会产生矿山酸性废水的排放及有害化学元素的迁移释放。酸性废水的排放会造成水体的严重污染，还会造成重金属元素的迁移，使水和土壤中有害元素大量富集，会引起一系列的生态环境问题，对人类造成极大的危害。

『柒』 酸碱废水处理原则及特点有哪些

酸碱废水是废水处理时最常见的一种。酸性废水主要来自钢铁厂、化工厂、染料厂、电镀厂和矿山等，废水处理要重点治理含有各种有害物质或重金属盐类。废水处理中酸的质量分数差别很大，低的小于1%，高的大于10%。碱性废水主要来自印染厂、皮革厂、造纸厂、炼油厂等。废水处理时，会遇到含有机碱或含无机碱。碱的质量分数有的高于5%，有的低于1%。酸碱废水中，除含有酸碱外，常含有酸式盐、碱式盐以及其他无机物和有机物 [1] 。

来源
含酸含碱废水来源很广，化工、化纤、制酸、电镀、炼油以及金属加上厂酸洗车间等都会排出酸性废水。有的废水含有无机酸如硫酸、盐酸等有的则含有蚁酸、醋酸等有机酸，有的则兼而有之。废水含酸浓度差别很大从小于1到10以上都有。造纸、印染、制革、金属加工等生产过程会排出碱性废水大多数情况下是无机碱也有些废水含有有机碱。某些废水的含碱浓度很高，最高可达百分之几。废水中除含有酸、碱外还可能含有酸式盐和碱式盐以及其他的酸性或碱性的无机物和有机物等物质。 将含有酸碱的废水随意排放不仅会对环境造成污染和破坏，而且也是一种资源的浪费。因此，对酸、碱废水首先考虑回收和综合利用。
当酸、碱废水浓度较高时，例如：
含酸废水含酸量达到4以上、含碱废水含碱量达到2以上时就存在回收和综合利用的可能性可以用以制造硫酸亚铁、石膏、化肥，也可以回用或供其他工厂使用。浓度低于4的酸性废水和浓度低于2的碱性废水因为回收利用的意义不大才考虑进行中和处理。 其中含有各种有害物质或重金属盐类。酸的质量分数差别很大，低的小于1%，高的大于10%。
碱性废水主要来自印染厂、皮革厂、造纸厂、炼油厂等。其中有的含有机碱或含无机碱。碱的质量分数有的高于5%有的低于1%。酸碱废水中除含有酸碱外，常含有酸式盐、碱式盐以及其他无机物和有机物。 酸碱废水具有较强的腐蚀性，需经适当治理方可外排。

处理方法
酸碱废水具有较强的腐蚀性，如不加治理直接排出，会腐蚀管渠和构筑物；排入水体,会改变水体的pH值,干扰，并影响水生生物的生长和渔业生产；排入农田，会改变土壤的性质，使土壤酸化或盐碱化，危害农作物；酸碱原料流失也是浪费。所以酸碱废水应尽量回收利用，或经过处理,使废水的pH值处在6～9之间，才能排入水体。
酸碱废水处理的一般原则是：
(1)高浓度酸碱废水，应优先考虑回收利用的废水处理法，根据水质、水量和不同工艺要求，进行厂区或地区性调度，尽量重复使用：如重复使用有困难，或浓度偏低，水量较大，可采用浓缩的废水处理法回收酸碱。
(2)低浓度的酸碱废水，如酸洗槽的清洗水，碱洗槽的漂洗水，应进行中和废水处理。
对于中和处理，应首先考虑以废治废的废水处理原则。如酸、碱废水相互中和或利用废碱(渣)中和酸性废水，利用废酸中和碱性废水。在没有这些条件时，可采用中和剂废水处理。

回收利用
对于高浓度含酸（一般在10%以上）、含碱（一般在5%以上）废水，首先应根据水质、水量和不同工艺要求，进行厂区或地区性调度，尽量重复使用；如重复使用有困难，或浓度较低，水量较大，可采用浓缩的方法回收酸碱。
含酸废水回收利用的方法主要有：浸没燃烧高温结晶法、真空浓缩冷冻结晶法和自然结晶法。
浸没燃烧高温结晶法的基本过程是：将煤气燃烧所产生的高温气体直接喷入待蒸发的废液，去除废液中的水分，浓缩并回收酸类物质。这种浓缩方法适用于处理大量废水，其优点是热效率高，回收的再生酸浓度较高(可达42.6%)；缺点是酸雾大，防腐蚀要求较高，并须有可燃气体来源。真空浓缩和自然结晶法的基本过程是：利用真空减压法降低含酸废水的沸点，以蒸发水分，浓缩并回收酸类物质。这种浓缩方法的优点是自动化程度较高，酸雾问题易于解决；缺点是回收的再生酸浓度较低（仅为18～20%）；需用耐酸防腐蚀材料较多，设备投资较大。自然结晶法主要是利用含酸废水制取硫酸亚铁、硫酸铵等化工原料和化学肥料。此外，还可用渗析法、离子交换法回收酸、碱物质。在水处理工艺中，也可将酸性废水用于给水软化的磺化煤再生和用于水质稳定等 [1] 。

『捌』 酸碱废水处理方式是怎样的

酸碱废水处理的一般原则是：
(1)高浓度酸碱废水，应优先考虑回收利用的内废水处理法，根据水容质、水量和不同工艺要求，进行厂区或地区性调度，尽量重复使用：如重复使用有困难，或浓度偏低，水量较大，可采用浓缩的废水处理法回收酸碱。
(2)低浓度的酸碱废水，如酸洗槽的清洗水，碱洗槽的漂洗水，应进行中和废水处理。
对于中和处理，应首先考虑以废治废的废水处理原则。如酸、碱废水相互中和或利用废碱(渣)中和酸性废水，利用废酸中和碱性废水。在没有这些条件时，可采用中和剂废水处理。
----jingrui张老师

『玖』 酸性、碱性和中性的污水处理方法及其可能原因

其实很简单的,酸性的水中加入碱性物质,反之,碱性水中加入酸性物质,中性的使之沉淀就行了.然后就是套酸碱指示表就行了

『拾』 煤矸石、矿坑废水的成因分析

煤矸石、矿坑废水的化学组分是研究其迁移、聚集过程，形成污染的基本出发点。

(1)煤矸石的成分及酸化成因

野外调查和采样结果表明，三号井的煤矸石堆主要由炭质泥岩、炭质页岩、杂砂岩和少量石灰岩的碎块组成。在自然堆放情况下，大小混杂，无分选，其中块径大于10cm 的煤矸石约占29%、块径5～10cm 约占22%、块径3～5cm 约占14%、块径1～3cm 约占22%、块径0.5～1cm 约占8%，其余为块径小于0.5cm 的碎屑。炭质泥岩和炭质页岩占据的比例较高。这类岩块不仅炭质含量高，还有大量肉眼可识别的黄铁矿晶体聚集体和散晶，有些外表呈现硫化物的黄色或磁铁矿的锈痕。除此之外，X 衍射物相分析表明，煤矸石中还含有比例不等的绿泥石、伊利石、石英和黏土类矿物(表4.2)。

利用ICP-AEs仪器测定，煤矸石碎屑混合样所含的化学成分中，铁、硫的含量十分高，其中铁的含量达148.76g/kg，有效态达4.57g/kg;硫的含量达117.82g/kg，有效态达1.45g/kg，其他化学成分远小于铁和硫，详细情况见表4.3。

由此推算，现堆放的煤矸石山约有4.75×10⁴t铁、1.45×10⁴t硫和相当数量的重金属元素。在酸性水环境中可溶解脱出，随渗出液迁移到下游地区，从而形成矿区一个长期的污染源。

表4.2 大峪沟三号井田煤矸石矿物组成

表4.3 大峪沟三号井田煤矸石化学组分含量(单位:mg/kg)

因为煤矸石中普遍含硫量高而且主要以黄铁矿形式赋存，在风化雨淋过程中缓慢氧化成Fe₂O₃和SO₂，与水作用形成Fe₂(SO₄)₃和H₂SO₄，这样，一部分硫以气态的形式排放到大气中，还有部分以离子方式进入水体和土壤，从而引起酸化。

(2)矿坑废水的化学组分及成因

据2007年8月9日采集的水样测试分析结果(表4.4，表4.5)，矿坑废水化学组分有如下特点:

1)总含盐量高，其中矿化度达2400mg/L，相当于咸水-微咸水类型，水中悬浮状固形物为2400mg/L，其成分主要为石膏及非晶质物质。

2)阳离子中以碱金属和碱土金属离子为主。钾、钠、钙、镁离子总量占阳离子总量的90%以上，阴离子中硫酸根含量极高，达1685mg/L，占全部阴离子的90%以上，而重碳酸根离子仅为3.05mg/L。

3)重金属以锌锰为主，分别为2.4mg/L、1.8mg/L，铜、砷、铅、镉、六价铬含量甚微，均小于0.05mg/L。

4)pH值为3.07，属酸性水。这些特点与矿坑废水形成的条件有着直接关系。

现排放的矿坑水大部分来自一₁煤围岩的裂隙水、岩溶水，从一₁煤和煤矸石的化学成分可知，这些地层含硫、铁极高。在巷道开拓、回采之前，这些物质处于还原环境，大部分以难溶的硫化物形式封存于地下，一旦人工揭露，巷道和采掘面形成氧化环境，矿坑水酸度就会变大。酸度增高的机理有三个方面:

表4.4 矿坑水排水口、矿井口水样测试数据(单位:mg/L)

注:取样地点，矿坑水排水口(N34°43༾.46″、E113°05ཧ.28″);室内编号，856。

矿井口(未加中和剂)(N34°43གྷ.40″、E113°05ཟ.26″);室内编号，857。

取样时间，2007年7月。

表4.5 矿坑水排水口、矿井口水样测试数据(单位:mg/L)

注:取样地点，矿坑水排水口(N34°43༾.46″、E113°05ཧ.28″);室内编号，1323。

矿井口(未加中和剂)(N34°43གྷ.40″、E113°05ཟ.26″);室内编号，1462。

取样时间，2007年11月。

一是煤层和顶底板中含硫化合物在氧气、水共存条件下，氧化形成游离的H₂SO₄，反应方程式为

煤矿山地质环境问题一体化治理研究

二是式(4.1)中铁等金属的硫酸盐水解释放H⁺，其反应过程为

煤矿山地质环境问题一体化治理研究

三是地下水中H₂CO₃的分解。在大峪沟一₁煤井巷的条件下，硫化物的氧化和硫酸铁的水解对矿坑水的酸化影响最为突出。此外，H₂CO₃的分解也将带出一定量的Ca²⁺、Mg²⁺。由于H₂SO₄浸溶又有可能使Ca、Zn等金属转化为硫酸盐，使之从矿物中析出。在上述反应中，硫化细菌起着重要的催化作用，巷道良好的通风条件，适宜的湿度，促使诸如硫杆菌属的细菌大量繁殖，加速Fe²⁺氧化速度并从中获得自身繁殖所需的能量，与此同时，它们将煤层中所含的单质硫迅速氧化为硫酸，提高了矿坑水的酸度。