不同含水量尾砂的光谱特征与遥感模型

我国尾矿库数量众多,分布广泛,在低含水量条件下,风力作用引起的尾砂扬尘会对周边环境造成污染。而尾矿库表面积大,含水量变化快,传统的含水量监测方法效率低、安全性差、成本高,难以实现尾矿库含水量的大面积、实时、快速的监测。目前,基于光谱特征的遥感模型虽可以较为准确地预测土壤含水量,但矿区尾砂与常规土壤在成分上存在差异性,使得土壤含水量的光谱预测遥感模型可能无法适用于尾矿库含水量的预测。为此,选择辽宁省风水沟尾矿库作为研究区,采集尾砂配置成不同含水量的样品,测试其可见光-近红外光谱,分析不同含水量样品的光谱特征以及含水量与光谱特征之间的关系,建立针对尾砂的含水量遥感预测模型,并应用于辽宁省风水沟尾矿库表面含水量的预测。结果表明：（1）含水量对尾砂的光谱特征有显著影响,二者存在高度的相关性,光谱反射率随含水量增加而下降,且波长越长,含水量对光谱的影响越显著;（2）构建了基于尾砂光谱特征的含水量遥感预测模型,选择Landsat8-OLI传感器的B6和B7波段,定义了比值指数（RTI）、归一化差异指数（NDTI）和差值指数（DTI）3种尾砂光谱指数,并将这3种指数作为输入自变量,使用随机森林方法进行训练以及含水量的建模预测,并与B7波段建立的对数反射率预测模型进行比较。结果表明,光谱指数+随机森林的预测模型效果优于基于B7波段建立的对数反射率模型。（3）使用光谱指数+随机森林的预测模型,通过Landsat8-OLI数据对实地尾矿库提取了含水量的空间分布图,结果表明模型预测的含水量与实测结果之间的决定系数R2达0.798,均方根误差RMSE为0.077,相对分析误差RPD为1.970,平均相对精度ARE为20.1%,在现有技术条件下,达到了较好的预测效果。该研究为变质型铁矿尾矿库含水量的预测提供一种大面积、实时、快速的实用方法。     

原位微区同步辐射X射线荧光和近边吸收谱研究拟南芥幼苗及根际土壤中铅分布与形态特征

为了从组织和器官水平研究植物在铅锌矿山开采区尾矿坝土壤中植物中毒和胁迫机制,使用同步辐射微束X射线荧光技术(μ-SRXRF)研究了K,Ca,Mn,Fe,Cu,Zn,Pb等元素在云南某铅锌矿区尾矿坝土壤中生长的拟南芥幼苗中的分布特征。发现Pb易富集于植物根部,也容易富集在植物顶端叶芽部位,这是很多研究没有发现的。整株幼苗中Pb都与Mn形成明显的竞争分布特征。导致植株中毒凋亡的原因可能是Pb造成的拟南芥顶端幼芽的氧化压力,以及Pb分布对Mn等植物必需元素的吸收和分布的抑制。为研究Pb在土壤中的形态和植物可利用性,针对拟南芥及其根际土壤中开展了Pb L3边X射线吸收近边精细结构谱(XANES)研究,发现尾矿坝土壤种植的拟南芥根际土壤Pb主要以PbO(64.2%),Pb(OH)2(28.8%),Pb3O4(6.3%)形式存在,而非Pb矿物矿石或有机Pb形式存在,本尾矿坝土壤中Pb的植物可利用水平不高。进一步开展土壤中Pb进入植物的过程以及该过程中Pb的形态发生的变化,尤其是溶解性有机质在其中的角色,是开展重金属胁迫下植物中毒和解毒机制研究的重要前提。     

可用于尾矿库区污染控制的生态修复剂的制备及性能研究

采用种子乳液聚合法,以水性聚氨酯为分散液,醋酸乙烯酯(VAc)、马来酸二丁酯(DBM)、丙烯酸(AA)为主单体,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体,成功制备了羧基型共聚乳液,进一步考察了AMPS用量对乳液基本性能的影响,并首次将其用于尾矿库区的生态修复。实验结果表明:当AMPS用量在3%时,该共聚乳液用于尾矿库区固定尾砂的效果最好,且该共聚乳液形成胶膜的拉伸强度与固定尾砂时抗压强度呈现正相关性。另外,通过共聚乳液对尾砂的抗热老化、抗冻耐温、保水性及固定重金属离子稳定性等研究发现,羧基型共聚乳液能够有效实现尾矿库区的污染控制。微生物实验说明,羧基型共聚乳液作为尾矿库区修复剂使用时,具有良好的生态效应。这表明所制备的羧基型共聚乳液能够用于尾矿库区的污染控制与生态修复。     

基于图像分割的尾矿坝干滩长度监测

干滩长度是反映影响尾矿库安全稳定的重要参数之一。为了测量尾矿坝干滩的长度,提出一种基于图像分割的干滩长度监测系统。根据尾矿库地形特点通过获取尾矿库水域边界图像,在Emgu CV环境下,使用OTSU阈值分割法、轮廓识别、分水岭法等算法过滤图片中尾矿库周围的植物、水面的波纹和倒影,自动清晰地识别干滩和水面的分界水线,并对水线像素坐标点进行分析与处理,实时得出最准确的干滩水线像素坐标。创新性地只通过一次标志物标定就能得出水线坐标与干滩长度的函数,从而得到尾矿坝干滩长度。经过浙江建德铜矿尾矿坝实地测量,该方法长度误差小于2.6%。     

Advances and challenges of electrokinetic dewatering of clays and soils

The development of electrokinetic dewatering technologies for clay and soil materials has steadily advanced for over 100 years. A review of the origins, important contributions, and recent work on the topic are presented. Research into the electrokinetic mechanisms have informed the design process and resulted in prototypes and pilot-scale implementations that are economically viable additions to current processes. The power demand and availability of dimensionally stable anode materials are the current challenges to industrial adoption of electrokinetic dewatering.     

阴离子树脂分离富集光度法测定尾矿中微量钼

研究了717型阴离子交换树脂柱分离-富集钼的条件,建立了分光光度法测定尾矿中微量钼的方法。在pH 7.5的条件下,钼以MoO42-形式被树脂定量吸附后,采用体积比1:1的2 mol/L HNO3和0.5 mol/L NH4NO3混合溶液洗脱,消除了绝大部分共存离子的干扰。结果表明,采用硫氰酸盐光度法,体系的最大吸收波长为460 nm,线性范围为0～120.0μg/L,检出限为1.3μg/L。对实际样品测定结果与ICP-AES法相符,6次测定值的RSD=3.3%,加标回收率在96.2%～105.7%之间。     

Bioleaching of Zinc and Iron from Steel Plant Waste using <Emphasis Type="Italic">Acidithiobacillus Ferrooxidans</Emphasis>

The bacterial leaching of zinc and iron from solid wastes at the Isdemir iron and steel plant has been investigated using Acidithiobacillus ferrooxidans as the bacterial agent. The effects of a range of operational parameters, including particle size, solids concentration and pH, on the efficiency of the bioleaching process were investigated. In each test, several variables were determined to assess the efficiency of leaching, including slurry pH and redox potential, temperature, bacteria population and concentrations of zinc and iron in solution. Experimental results demonstrated that pulp solids concentration, slurry pH and solids particle size were all important parameters in the bacterial leaching process. Maximum extraction was achieved at pH values around 1.3 and a solids concentration of 1% w/v, with 35% of the Zn content and 37% of the Fe being dissolved.