Формирование железистых подземных вод - Труфанов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 10
Состав исходных растворов для выщелачивания железистых минералов
Концентрация
Состав раствора соответствую- pH Eh, мв
щего аниона, мг/л
Дистиллированная вода _ 6,3 +290
(H2O)
H2O+ NaSO4 10 6,0 +260
То же 20 6,4 +240
" 150 6,1 +240
H2O + NaCI 10 6,15 +220
То же 50 6,4 +220
200 6,0 +250
H2O + NaHCO3 40 7,8 +210
То же 200 8,6 +220
400 8,95 +260
Примечание. Содержание HCO3 в дистиллированной воде достигало 15— 25 мг/л. Опыты произведены в Лаборатории гидрогеологии ХабКНИИ А.И. Труфа новым, аналитик Н.В. Марьян.
48
Таблицаїї
Содержа- Содержа-
ние же- ние железа
Минерал Раствор леза по- Минерал Раствор после опы-
сле опы- та, мг/л
та, мг/л
Лимонит Дистиллиро- 1,05 Магне- Дистиллиро- 0,58
ванная вода тит ванная вода
150 мг/л S0}~ 0,51 150 мг/л SO4- 0,28
200 мг/л Cf 0,63 200 мг/л Cf 0,18
400 мг/л НСО3 2,01 400 мг/л HCO3" 0,88
Гематит Дистиллиро- 0,56 Пирит Дистиллирован- 0.45
ванная вода ная вода
150 мг/л SO4- 0,43 150 мг/л SO4- 0,98
200 мг/л Cf 0,26 200 мг/л Cl- 0,75
400 мг/л НСО3 0.88 400 мг/л НСО3 1,96
Сидерит Дистиллиро- 0.60 Роговая Дистиллиро- 1.25
ванная вода обманка ванная вода
150 мг/л SO4- 0,55 150 мг/л SO4- 0,61
200 мг/п Cf 1,65 200 мг/л Cf 0,26
400 мг/л НСО3 3,25 400 мг/л HCO3 1.31
Влияние углекислоты при выщелачивании железа противоположно действию- кислорода. Углекислота активно повышает растворимость первичных железистых минералов, даже наиболее устойчивых из них — силикатов (FeSiO3 + CO2 = FeCO3 + SiO2) [136]. Без доступа кислорода в правой части приведенного выше уравнения образуются бикарбонаты железа, устойчивость которых также определяется наличием углекислоты в растворе.
Сероводород восстанавливает трехвалентное железо до сульфида закисного железа. При воздействии H2S на стальные обсадные трубы и металлические поверхности водоподъемных устройств эксплуатационных скважин на некоторых водозаборах района'наблюдались выделения сульфида железа в виде тонкодисперсного сажистого налета. Не исключено образование на трубах и коррозийных выделений закиси железа по реакциям Fe + H2S = Fe + H2; Fe+ H2O = FeO+ H2 [90].
Энергичное растворение железистых минералов, главным образом окисных и гидроокисных, происходит под влиянием кислот гумусового ряда, содержащихся в значительных количествах в кислых и слабокислых болотных и почвенных водах района. Фульвокислоты в этих условиях образуют с железом растворимые комплексы, в то время как в тех же условиях слабокислой среды гуминовые кислоты оказывают коагулирующее действие на ионы железа. Процессам коагуляции и окисления, кроме органических кислот, противодействует наличие в водах аммония. Влияние органических кислот гумусового ряда на переход железа из минералов и пород изучалось нами экспериментально.
Результаты опытов приводятся в табл. 12. Влияние других кислот на интенсивность выщелачивания железа довольно широко освещено в литературе [38].
4. Зак. 746 49
Влияние анионов SO4 , Cl , HCO3 на переход железа из минералов в водный раствор (продолжительность опыта 16 суток)
Таблица 12
Влияние гуминовой кислоты и Сетевое. на выщелачивание железа из минералов (продолжительность опыта 16 суток)
Минералы Раствор Содержание железа, мг/л
Лимонит Дистиллированная вода 1,05.
H2O + 1 мг/л гуминовой кислоты (г.к.) 5.3/3,5
H2O + 5 мг/л " 3.6/3,1
H2O+15 мг/л " 2,9/4,6
Гематит Дистиллированная вода 0,56
H2O+1 мг/л г.к. 1,65/1,65
Н20 + 5 мг/л " 1,45/1,80
Н20+15 мг/л " 1,55/3,9
Магнетит Дистиллированная вода 0,58
Н20 + 1 мг/л т.к. 0,1/0,62
Н20 + 5 мг/л " сл/0,9
• Н20+15 мг/л " 0,1/0,45
Пирит Дистиллирозанная вода 0,45
Н20 + 1 мг/л г.к. 0.02/13.1
Н20 + 5 мг/л " 5,2/5,1
Н20 + 15 мг/л " 4,9/3.0
Сидерит Дистиллированная вода 0,60
H2O+1 мг/л г.к. 0,12/3,48
Н20 + 5 мг/л " 0,16/0,99
Н20 + 15 мг/л " 0.83/2,03
Роговая Дистиллированная вода 1,25
обман ка Н20+1 мг/л г.к. 1,8/0,6
Н20+5 мг/л " 1.15/сл.
Н20+15 мг/л " 1.96/0,62
Примечание. В графе 3 в числителе — содержание железа в растворе гуминовой кислоты, в знаменателе — содержание железа в растворе с одновременным присутствием гуминовой кислоты и СО, своб
При выщелачивании железистых минералов и пород природными водами в зоне гипергенеза, особенно в окислительных условиях, равновесное состояние между твердой и жидкой фазами не устанавливается. Это может быть объяснено прежде всего гидродинамическими условиями и буферным влиянием окружающих пород на величину pH. Так, трещинные воды базальтов, содержащих железа более 8%, обогащаются железом до концентраций не более 0,3 мг/л. В условиях затрудненного водообмена водоносных песчано-глинистых отложений приамурской свиты, где валового железа содержится в 5—8 раз меньше, чем в базальтах, растворенного железа в водах накапливается десятки миллиграммов в литре. Очевидно, что на переход железа из пород и минералов влияют растворимость минералов, скорость движения и состав природных вод, состояние минералов (степень раскристаллизованности), а также характер распределения их в выщелачиваемых породах и их дисперсность. Последнее, например, хорошо иллюстрируется опытом по выщелачиванию различных по крупности фракций магнетита в дистиллированной воде (рис. 12). Гидроокислы железа, не обладающие по своим химическим свойствам большой раство-50
