Nghiên cứu khả năng giải phóng Fe, Cu, Pb, và As từ phần thải có chứa quặng đồng sunphua

Bài báo góp phần làm sáng tỏ cơ chế gây ô nhiễm Fe, Cu, Pb, As trong nước mặt, đất bùn và trầm tích tích luỹ tại các vùng lân cận và tại khu vực khai thác quặng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng giải phóng Fe, Cu, Pb, và As từ phần thải có chứa quặng đồng sunphuaTẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 29. 2016NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG Fe, Cu, Pb, VÀ As TỪPHẦN THẢI CÓ CHỨA QUẶNG ĐỒNG SUNPHUALê Thị Hoa1, Vũ Văn Tùng1, Nguyễn Thị Ngọc Mai1, Lê Văn Khỏe1, Vũ Thị Hà Mai2TÓM TẮTQuá trình giải phóng Fe, Cu, Pb và As từ quặng đồng sunphua được nghiên cứutrên mô hình thiết bị mô phỏng quá trình phong hoá tự nhiên. Kết quả thực nghiệm chothấy rằng, tốc độ giải phóng Fe, Cu, Pb, As trong điều kiện xung nước nhanh hơn ở điềukiện ngập nước; đồng thời diễn biến của quá trình phong hóa ở các điều kiện này cũngcó sự khác nhau. Sự di chuyển các kim loại nặng trong môi trường cũng chịu ảnh hưởngbởi các ion khác có mặt trong môi trường do quá trình hấp phụ, thủy phân, kết tủa, đồngkết tủa và cạnh tranh trong dung dịch. Bài báo góp phần làm sáng tỏ cơ chế gây ô nhiễmFe, Cu, Pb, As trong nước mặt, đất bùn và trầm tích tích luỹ tại các vùng lân cận và tạikhu vực khai thác quặng.Từ khóa: Kim loại nặng, quặng sunphua.1. ĐẶT VẤN ĐỀChất thải rắn và nước thải là hai nguồn chính trong khai thác và chế biến khoángsản kim loại màu. Phần lớn các chất thải rắn chứa hàm lượng cao các nguyên tố kim loạinặng như Fe, Pb, Zn, Ni, As, Cu và Cd và chứa khoáng vật sunphua nên có tiềm nănghình thành dòng thải axit mỏ. Nước thải cũng có hàm lượng các kim loại nặng và chấtrắn lơ lửng cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Nước thải từ khai thác nói chung đềuđược xả thải trực tiếp ra ngoài môi trường mà không qua xử lý. Nước thải từ tuyểnkhoáng được thải vào khu vực riêng và được xử lý sơ bộ thông qua các hồ lắng trướckhi thải ra ngoài môi trường [15].Ở nước ta hiện nay, công nghệ khai thác quặng phần lớn là bán thủ công, toàn bộcác phần quặng nghèo, đuôi quặng và khoáng sản đi cùng thường không được quan tâm.Đây là một nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng nặng nề đến môi trường, gây ô nhiễmnguồn nước, không khí, đất đai và đa dạng sinh học [1; 2].Khi xác định nồng độ một số kim loại nặng trong môi trường phát sinh từ cácnguồn thải khác nhau cho thấy nồng độ của chúng trong môi trường đất, nước và cảkhông khí có chiều hướng tăng theo thời gian [4]. Khi đi vào môi trường, sự chuyển hóatự nhiên đã làm thay đổi tính chất cũng như độc tính của các kim loại nặng [4; 5]. Do12Giảng viên khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Hồng ĐứcChuyên viên Phòng Quản lý Khoa học và Công nghệ, Trường Đại học Hồng Đức92TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 29. 2016độc tính cao của một số kim loại nặng, thậm chí một lượng nhỏ dạng vết trong môitrường đã có thể gây độc đối với con người, động vật hoang dã và đôi khi làm thay đổicả một hệ sinh thái [6].Việc nghiên cứu khả năng giải phóng và cơ chế chuyển hoá của một số kim loạinặng từ các bãi thải quặng do đó đã trở nên bức xúc và có ý nghĩa quan trọng đối vớimôi trường ở Việt Nam, đóng góp vào việc hiểu biết và bảo vệ môi trường tại các nơikhai thác và chế biến kim loại nói chung.2. THỰC NGHIỆMĐể thực hiện các nghiên cứu về quá trình giải phóng Fe, Cu, Pb, As từ phần thảibỏ trong khai thác quặng đồng sunphua thiết bị nghiên cứu được thiết kế và lắp đặt nhưtrên hình 1. Cột nhồi (1) có đường kính 45 mm, dài 700 mm chứa lớp cát thạch anh (B)kích thước hạt 0,1 đến 1,0 mm đã được rửa sạch trộn với quặng chacopyrit đã đượcnghiền đến kích thước nhỏ hơn 1 mm với tỷ lệ quặng trên cát là 1%. Phía trên (A) vàdưới cột (C) được nhồi một lớp sỏi nhỏ kích thước 3 – 5 mm, dày 30 mm. Nước có thànhphần mô phỏng nước mưa (như trên bảng 1) được chứa trong bể (4) luôn được đảm bảocó nồng độ oxi hòa tan không nhỏ hơn 8 mg/l bằng thiết bị sục khí (5). Bơm (6) dùng đểcấp nước cho cột theo yêu cầu của thí nghiệm thấm nước hay ngập nước.2.1. Nghiên cứu trong điều kiện ngập nướcGhi chú1. Cột chứa cát trộn quặngđồng sunphua(Chalcopyrite)2. Vỏ bảo ôn3. Van lấy mẫu4. Bể chứa dung dịch nướcmô phỏng nước mưa5. Máy thổi không khí6. Bơm nướcA. Lớp sỏi chặn trênB. Lớp quặng sunphuađồng trộn với cát thạch anhC. Lớp sỏi chặn dướiHình 1. Thiết bị cho quá trình phong hoá giải phóng kim loại trong điều kiện ngập nước93TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 29. 2016Để nghiên cứu quá trình giải phóng kim loại nặng từ bãi thải, đuôi quặng nghèotrong điều kiện ngập nước (mô phỏng quá trình tự nhiên khi đất đá thải hay đuôi quặngnghèo đồng sunphua chứa trong các ao, hồ ngập nước), thiết bị nghiên cứu được thiết kếnhư trên hình 1.Pha nước được chuẩn bị có thành phần tương tự nước mưa như trên bảng 1, đượcbão hoà oxi bằng máy sục khí nhằm đảm bảo nồng độ oxi hoà tan luôn luôn nằm trongkhoảng 8 mg/l và được cấp vào cột chứa quặng sao cho mực nước trong cột luôn caohơn bề mặt lớp cát trộn quặng và có thể tích dư khoảng 200 ml. Mẫu nước được lấy raở van 3 hai ngày một lần với cùng thể tích là 200 ml (tương đương thể tích nước dư trêncột) và vào cùng một thời điểm như nhau.Bảng 1. Thành ...