Palabras clave: Prevención y control del impacto ambiental del agua ácida de mina en las actividades de minería del carbón
Prefacio
El carbón es la principal fuente de energía de mi país y representa más Más del 76% de la energía disponible de mi país, por lo que una gran cantidad de extracción de carbón es inevitable. Durante el proceso de extracción de carbón, el entorno de la veta de carbón se destruye y su entorno reductor original se convierte en un entorno oxidante. El carbón generalmente contiene entre 0,3 y 5 de azufre, principalmente en forma de pirita, lo que representa aproximadamente 2/3 del contenido de azufre del carbón.
Después de la extracción de la veta de carbón, se encuentra en un ambiente oxidante. Después de que el mineral de hierro que fluye entra en contacto con el agua de la mina y el aire, sufre una serie de reacciones de oxidación e hidrólisis para generar ácido sulfúrico e hidróxido de hierro, lo que acidifica el agua, es decir, se produce agua de mina ácida. El agua de mina con un valor de pH inferior a 6 se llama agua de mina ácida. El agua ácida de mina se usa comúnmente en algunas minas de carbón de mi país, especialmente en las minas de carbón del sur. El valor del pH del agua de las minas de carbón del sur de mi país es generalmente de 2,5 a 5,8 y, en ocasiones, puede llegar a 2,0. El pH bajo está estrechamente relacionado con el alto contenido de azufre en el carbón. La formación de agua ácida de mina ha causado una grave contaminación de las aguas subterráneas. Al mismo tiempo, corroerá los equipos subterráneos como tuberías, bombas de agua, rieles y paredes de pozos de concreto. También contaminará gravemente las aguas superficiales y el suelo, causando peces y. los camarones en el río se extinguen, el suelo se endurece y los cultivos se marchitan y afectan la salud humana.
1. Peligros del agua de mina ácida
Cuando el valor del pH del agua de mina es inferior a 6, es ácida y corrosiva para los equipos metálicos. Cuando el valor del pH es inferior a 4, es altamente corrosivo y causará graves daños a la producción segura y al medio ambiente ecológico del área minera. En concreto, se encuentran los siguientes aspectos:
1 gt; Corrosión de los equipos de transporte de las minas de carbón, como carriles subterráneos y cables metálicos. Por ejemplo, los rieles y cables de acero se ven afectados por el valor de pH
2 gt explora la descarga de agua vieja y vacía con un valor de pH bajo. Las tuberías de agua controladas por hierro y las compuertas se corroen rápidamente bajo la erosión del agua. fluyendo, haciendo que la descarga de agua se salga de control y cause desastres;
3 gt El contenido de so42- en el agua ácida de la mina es muy alto e interactúa con algunos componentes del cemento para formar cristales de sulfato hidratado. Estas sales aumentan de tamaño a medida que se forman. Según mediciones, cuando el SO_42- genera CaSO4.2H2O, su volumen se duplica. Cuando se forma MgSO4.7H2O, el volumen aumenta en 430; el aumento de volumen hace que la estructura de concreto se afloje, reduzca la resistencia y se destruya.
4 gtEl agua ácida de mina también es una fuente de contaminación ambiental. El agua ácida de las minas se vierte en los ríos y cuando el pH es inferior a 4, los peces mueren. El agua ácida de la mina se vierte en el suelo, destruyendo la estructura agregada del suelo, provocando que el suelo se endurezca, volviendo amarillos los cultivos, reduciendo los rendimientos y afectando la relación entre la industria y la agricultura. La exposición prolongada puede causar fracturas en manos y pies y picazón en los ojos. También puede ingresar al cuerpo humano a través de la cadena alimentaria y afectar la salud humana.
2. El origen del agua ácida de mina
La mayoría de los estratos que contienen carbón se forman en un ambiente reductor, y las vetas de carbón que contienen pirita (FeS2) se forman en un ambiente fuertemente reductor. El carbón generalmente contiene entre 0,3 y 5 de azufre, principalmente en forma de pirita, lo que representa aproximadamente 2/3 del contenido de azufre del carbón. Después de la extracción de la veta de carbón, se encuentra en un ambiente oxidante. Después de que el mineral de hierro que fluye entra en contacto con el agua y el aire de la mina, genera ácido sulfúrico e hidróxido de hierro a través de una serie de reacciones de oxidación e hidrólisis, lo que acidifica el agua, es decir, produce agua de mina ácida.
La razón principal para la formación de agua de mina ácida son las siguientes reacciones químicas principales:
1 gt la pirita se oxida para formar ácido sulfúrico libre y sulfato ferroso;
2fe S2 7o 2 ·2h2o 2 ·h2so 4·2fe so 4
2 gt El sulfato ferroso se convierte en sulfato de hierro bajo la acción del oxígeno libre;
Sulfato ferroso 2H2SO4 O22Fe2(SO4)3 2H2O
3 gtEn agua de mina, la oxidación del sulfato ferroso a veces no requiere necesariamente ácido sulfúrico:
12fe S2 3o 2·6h2o 4·Fe 2(SO4)3 4Fe(OH)3
El sulfato de hierro en 4 gt de agua de mina puede disolver aún más varios minerales de sulfuro;
Fe2(SO4)3 MS H2O 3/2O2M SO4·2feso 4 h2so 4
5 gt de sulfato férrico se hidroliza en agua débilmente ácida para producir ácido sulfúrico libre;
Fe2(SO4)3·6h2o 2·Fe(OH)3·3h2so 4
6 gt Cuando El sulfuro de hidrógeno se produce en las profundidades de la mina. Cuando el contenido es alto, también se puede producir ácido sulfúrico libre en el agua de mina rica en sulfato ferroso en condiciones reductoras:
2 sulfato ferroso 5 sulfato ferroso 3S sulfato ferroso 4 H2O
Las propiedades del agua ácida de mina no solo están relacionadas con el contenido de azufre en el carbón, sino también con las condiciones geológicas y los métodos de extracción, como la entrada de agua de mina, el estado cerrado, la circulación de aire, la inclinación de la veta de carbón, la minería. profundidad y área, trayectoria del flujo de agua, etc. Cuando el flujo de entrada de agua de la mina es estable, la acidez del agua es estable; un sellado deficiente y una buena circulación de aire harán que el agua sea más ácida y contenga más iones Fe3. Por el contrario, la acidez es débil y hay más iones Fe2. Cuanto más profunda es la extracción, mayor es el contenido de azufre del carbón, mayor es el área de extracción, más larga es la ruta del flujo de agua, más completamente se llevan a cabo la oxidación, la hidrólisis y otras reacciones, más fuerte y más débil es la acidez del agua. .
3. Prevención y Control de Aguas Ácidas de Mina
3.1 Prevención y Control de Aguas Ácidas de Mina
Según las condiciones y causas de formación de aguas ácidas de mina agua, podemos reducir la fuente, reducir la cantidad y reducir el tiempo para prevenir o reducir su daño.
1 gt; reducción de fuentes: elija y utilice minerales productores de ácido para convertir el daño en beneficio. Los principales minerales generadores de ácido en los depósitos de carbón son los nódulos de pirita mezclados en las vetas de carbón y el contenido de azufre del propio carbón. La baja tasa de recuperación del carbón, la pérdida de pilares de carbón residual o carbón flotante y los nódulos de pirita abandonados en pozos subterráneos y empapados en agua durante mucho tiempo son fuentes importantes de agua ácida. Reducir la pérdida de carbón flotante en la cara de trabajo y recoger y utilizar activamente los nódulos de pirita puede reducir las sustancias que producen agua ácida. Interceptar el agua superficial y reducir la infiltración. Por ejemplo, rellenar la ganga, controlar el techo y evitar que el agua superficial se infiltre en la vieja cabra a lo largo de las grietas del colapso. Bajo tierra, especialmente en pozos antiguos o callejones cerrados abandonados, aplique agentes bacteriostáticos apropiados al agua de la mina para inhibir o matar la actividad de los microorganismos o reducir la cantidad de microorganismos en el agua de la mina. Al reducir el efecto efectivo de los microorganismos sobre el sulfuro, se logra el propósito de controlar la producción de agua ácida de mina.
2 gt Reducir el vertido de agua: Instalar un sistema de drenaje especial para descargar el agua ácida de forma centralizada, almacenarla en la superficie para luego evaporarla y concentrarla antes de procesarla para evitar la contaminación.
3 gt Reducir el tiempo de descarga de agua ácida: Reducir el tiempo de residencia del agua de mina bajo tierra puede reducir en cierta medida la oxidación de los sulfuros en el carbón por parte de microorganismos, ayudando así a reducir la formación de agua de mina ácida . Para vetas de carbón poco profundas con alto contenido de pirita, alto contenido de azufre, buenas condiciones de filtración de agua superficial o pozos antiguos con agua fuertemente ácida, se deben sopesar los pros y los contras y se deben hacer arreglos coordinados durante el diseño del desarrollo. No es adecuado para minería o exploración en la etapa inicial de la mina. Debe reservarse para la etapa posterior del tratamiento del agua de la mina para evitar la descarga prolongada de agua ácida.
3.2 Tratamiento del agua ácida de mina
Bajo determinadas condiciones geológicas, el ácido sulfúrico del agua ácida puede reaccionar con rocas calcáreas u otros minerales alcalinos para reducir la acidez. La cantidad de sosa cáustica utilizada como agente neutralizante es pequeña y hay menos lodos, pero la dureza total del agua suele ser muy alta. Aunque se ha reducido la acidez del agua, ha aumentado la dureza y el coste es elevado, por lo que básicamente ya no se utiliza.
Los métodos de tratamiento actuales incluyen el método neutralizador de leche de cal, el método neutralizador de piedra caliza y el método de piedra caliza, el método microbiano y el método de tratamiento de humedales. El método de tratamiento neutralizador de leche de cal es adecuado para tratar agua de mina con fuerte acidez y poca entrada de agua. El método de piedra caliza es adecuado para todo tipo de agua de mina ácida, especialmente cuando hay más iones Fe2 en el agua de mina ácida; reducir la cantidad de cal. El principio básico del método microbiano es utilizar bacterias oxidantes de hierro para eliminar el hierro mediante oxidación. Esta bacteria puede absorber hierro del ambiente acuático y luego precipitar el hierro en forma de hidróxido de hierro en sus secreciones mucosas. Puede convertir el contenido bajo de hierro en agua ácida en un precipitado con alto contenido de hierro que se puede reducir neutralizando el ácido sulfúrico libre. caliza. Inversión y precipitación. El método de los humedales, también conocido como método de los pantanos poco profundos, tiene las ventajas de bajo costo, fácil operación y alta eficiencia. El método específico no se detalla aquí.
Conclusión
La mayoría de los estratos de carbón se forman en un ambiente reductor y las vetas de carbón se encuentran en un ambiente oxidante después de la extracción. Después de que el mineral de hierro que fluye entra en contacto con el agua de la mina y el aire, después de una serie de oxidación, hidrólisis y otras reacciones, el agua se vuelve ácida, formando agua de mina ácida. Tendrá un cierto impacto ambiental y daños a las aguas subterráneas y otros entornos e instalaciones, y también tendrá un cierto impacto en la salud humana. Al analizar las causas de la formación de agua ácida de mina y tomar ciertas medidas de prevención y control, podemos reducir la contaminación de las aguas subterráneas causada por el agua ácida de mina, el daño a otros entornos e instalaciones y el impacto en la salud humana.
Materiales de referencia:
1 Editor en jefe Wang, Fundamentals of Hydrogeology, Geology Press, Beijing.
2. Yuan Qishun, resumen de un artículo de investigación sobre el medio ambiente y la hidráulica de las aguas subterráneas, Journal of Yangtze River Science Research Institute, 1994, 3.
3 Lin Nianfeng, Li Changhui, Tian Chunsheng, etc., Environmental Hydrogeology, Beijing, Geology Press, 1990, 21.
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