Nghiên
cứu
khả
năng
giải
phóng
kim loại
nặng
từ
các bãi
thải,
đuôi
quặng
nghèo
đồng
sunfua
Vũ Văn Tùng
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên;
Chuyên ngành: Hoá môi trường; Mã số: 60 44 41
Người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Hồng Côn
Năm bảo vệ: 2011
Abstract: Tổng quan về kim loại nặng từ các bãi thải, đuôi quặng nghèo động
sunfua: Quặng sunfua; Tình trạng ô nhiễm tại các vùng lân cận và các khu vực khai
thác quặng; Ảnh hưởng của kim loại nặng đến môi trường và cơ thể sống. Tiến
hành thực nghiệm. Trình bày kết quả và thảo luận: Quá trình kết tủa, cộng kết, hấp
phụ của các nguyên tố kim loại nặng; Nghiên cứu khả năng phong hoá giải phóng
các kim loại nặng trên mô hình bãi thải, đuôi quặng nghèo chalcopyrit trong điều
kiện ngập nước; Nghiên cứu khả năng giải phóng kim loại nặng từ quặng nghèo
chalcopyrite trong điều kiện xung; So sánh khả năng giải phóng kim loại từ hai
điều kiện phong hoá các bãi thải, đuôi quặng nghèo chalcopyrite.
Keywords: Hóa môi trường; Kim loại nặng; Đồng sunfua; Xử lí chất thải; Ô nhiễm
môi trường
Content.
Việc khai thác khoáng sản ở nướcta còn nhiều bất cập do trình độ quản lý, ý
thức của con người cũng như công nghệ khai thác còn non kém và lạc hậu nên đã và
đang để lại những hệ luỵ xấu cho môi trường.
Đa số các mỏ hiện nay khai thác phần lớn là bán thu công,chỉ lấy các phần quặng
giàu, bỏ đi toàn bộ các phần quặng nghèo và khoáng sản đi cùng. Đây là một
nguyên nhân quan trọng gây ảnh hưởng nặng nề môi trường xung quanh.
Kim loại nặng trong môi trường có khả năng gây độc ở liều lượng thấp và
tích luỹ lâu dài trong chuỗi thức ăn.
Việc nghiên cứu khả năng giải phóng và cơ chế chuyển hoá của các kim loại
nặng từ các bãi thải quặng do đó đã trở nên bức xúc và có ý nghĩa quan trọng.
1
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Quặng sunfua
1.1.1. Đặc điểm chung
Hiện nay, số lượng các khoáng vật sulfua và các hợp chất tương tự được tìm
thấy lên tới 350. Theo tính toán của Vernadsky, chúng chiếm 0,15% trọng lượng
toàn bộ vỏ Trái đất. Hầu hết khoáng vật sulfua có màu và đó là đặc điểm để xác
định khoáng vật. Sulfua chủ yếu có nguồn gốc nhiệt dịch. Ngoài ra, sulfua còn được
thành tạo trong quá trình magma, đôi khi trong điều kiện ngoại sinh, trong đới làm
giàu sulfua thứ sinh và trong trầm tích. Sulfua còn có mặt trong thiên thạch và đá
Mặt Trăng.
1.1.2. Một số quặng đồng sulfua
1.1.2.1. Chalcosin
1.1.2.2. Chalcopyrit CuFeS2
1.1.2.3. Stanin Cu2FeSnS4
1.1.2.4. Bornit Cu5FeS4
1.2.2.5. Enargit Cu3[AsS4]
1.1.2.6. Tenantit Cu6+Cu62+As4S13 tetrahedrit Cu6+Cu62+Sb4S13
1.1.2.7. Covelin Cu2+Cu2+S[S2]
1.2.3. Trữ lượng phân bố quặng sulfua Việt Nam
Quặng đồng sulfua ở nước ta thuộc vào 4 loại có nguồn gốc khác nhau là:
magma, thuỷ nhiệt, trầm tích, biến chất. Quặng đồng phân tán ở các tỉnh Cao Bằng,
Lạng Sơn, Sơn La, Quảng Ninh, Bắc Giang, Quảng Nam, Đà Nẵng, Lâm Đồng,
Hoà Bình....Các mỏ quặng đồng ở những tỉnh này thường có trữ lượng nhỏ, thành
phần
khoáng
đa
dạng,
bao
gồm
nhiều
loại
như
quặng
sulfua,
cacbonat,
nhưng
thường gặp là quặng chalcopyrit. Tổng trữ lượng các quặng đã thăm dò ước đạt
khoảng 600.000 tấn.
1.2. Tình trạng ô nhiễm tại các vùng lân cận các khu vực khai thác
quặng
1.2.1. Tại Việt Nam
Mặc dù đóng góp của nền công nghiệp khai khoáng vào GDP của Việt Nam
chiếm khoảng 11% nhưng công nghiệp khai khoáng đang đứng trước nhiều thách
2
thức: khai thác sử dụng chưa có hiệu quả làm cho tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt;
đặc biệt tác động xấu tới cảnh quan và môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước, không
khí, đất đai, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học và nhiều nghành kinh tế khác.
. 1.2.2. Trên thế giới
Năm 2008, Manfred Felician Bitala đã nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng
được tích luỹ trong đất và cây trồng từ mỏ vàng ở Geita, Tanzanian cho thấy tất cả
các mẫu nghiên cứu đều vượt tiêu chuẩn cho phép. Cụ thể, trong các mẫu đất nồng
độ của Hg vượt quá tiêu chuẩn là 6.606 lần, trong khi As vượt quá tiêu chuẩn 36
lần, các kim loại khác đều vượt quá trong khoảng từ 42 – 232 lần. Trong các mẫu
cây trồng, nồng độ của Hg vượt quá tiêu chuẩn cho phép 9.607 lần, Cd vượt quá
tiêu chuẩn cho phép là 3 lần. Các kim loại khác có nồng độ vượt quá tiêu chuẩn cho
phép trong khoảng từ 40 – 5682 lần.
1.3. Quá trình phong h quặng sulfua
1.3.1. Quá trình phong hoá
Dưới sự tác động của nước, các chất khí như O2, CO2... và nguồn năng lượng
bc xmt trời, các khoáng vật và đá lộ ra ở phía ngoài cùng của vỏ Trái Ðất bị phá
huỷ. Quá trình phá huỷ khoáng vật và đá được gọi là quá trình phong hoá. Có 3 loại
phong hoá đá và khoáng vật là phong hoá vật lý, phong hoá hoá học và phong hoá
sinh hc. Sự phân chia các loại phong hoá chỉ là tương đối vì trong thực tế các yếu
tngoi cảnh đồng thời tác động lên đá và khoáng vật, do vy 3 loại phong hoá
đồng thời cùng diễn ra. Các quá trình phong hoá liên quan mật thiết và hỗ trcho
nhau, tuỳ điều kin cthể mà một trong 3 quá trình xảy ra mạnh hơn.
1.3.1.1. Phong hoá vật
Phong hoá vật lý là sự vvn của các loại đá thành các hạt cơ giới có kích
thước khác nhau nhưng chưa có sự thay đổi về thành phần khoáng vật, thành phần
hoá học của các đá ban đầu.
1.3.1.2. Phong hoá hoá học
Quá trình phong hoá do tác dụng của các tác nhân hoá học không chỉ làm
cho đá vỡ vụn mà còn có thể làm cho thành phần hoá học của khoáng vật và đá thay
đổi. Các yếu tố như H2O, O2, CO2... tác động lên các khoáng vật và đá làm cho
chúng bị phá huỷ, thay đổi về hình dạng, kích thước, thành phần và tính chất hoá
3