Формирование железистых подземных вод - Труфанов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 12. Влияние дисперсности пород на интенсивность выщелачивания железа (магнетит)
римостью InPFe(OH)2 - 7,94" 16, HPFe(OH)3-3,72 ¦ 1СГ40) [6], благодаря тонкодисперсному состоянию иногда интенсивно выщелачиваются природными водами. Кроме растворения, агрегированные гидроокислы железа подвержены механическому разрушению и переносу водами во взвешенном состоянии. Подобный процесс чаще наблюдается в поверхностных и почвенно-грунтовых водах. Из верхних горизонтов буроземов, развитых преимущественно на возвышенных участках и склонах, в периоды переувлажнения железо выносится не только в виде сложных органо-минеральных комплексов, но и во взвешенном состоянии, в форме тонкодисперсной гидроокиси. Таким образом, процессы выветривания пород, обрамляющих депрессию, обогащают соединениями железа пониженные участки. Преобразуясь в растворимые формы, в результате протекания восстановительных процессов при наличиии органических веществ и их производных железо совершает свой дальнейший путь в новом качестве с грунтовыми и грунтово-артезианскими водами, рассеиваясь или концентрируясь на геохимических барьерах.
Влияние анионов на переход железа из минералов в воду. Влияние главных анионов подземных вод (НСО~3, СГ, SO4") и сложных анионов органических кислот гумусового ряда (гуминовой и фульвокислоты) на поступление железа из минералов и пород в раствор изучалось нами экспериментально. Для опытов были взяты шесть железистых и железосодержащих минералов, наиболее часто встречающихся в отложениях района: лимонит, гематит, магнетит, пирит, сидерит, роговая обманка; широко распространенные рыхлые отложения — глины, супесь, а также базальт и буроподзолистая почва. Исходный химический состав минералов, пород и почвы, подвергавшихся экспериментальному выщелачиванию, приводится в табл. 13.
Первая серия опытов проводилась с мономинеральными пробами. Перед проведением выщелачивания железистые минералы измельчались До крупности зерен 0,25—0,5 мм, затем отмывались дистиллированной водой от пылеватых частиц. Подготовленные мономинеральные пробы объемом 20 см3 помещались в стеклянные емкости и заливались соответствующими растворами (отношение твердой и жидкой фаз составляло ^:Ю), температура растворов была 18—20° С. Исходные растворы готовились с различным содержанием ионов HCO3, СГ, SO4" из соответствующих солей натрия (см. табл. 10). Содержание анионов в них достигало значені
Таблица 13
Химический состав исходных пород, минералов и почв, %
Компоненты Базальт Базальт вывет-релый Глина Супесь Почва лугово-глееван
горизонты
А В С
SiO, 51,33 47,59 65,87 66,08 64,61 61,44 66,13
AI2O3 13,98 16,14 15,09 14,94 14,19 13,49 13,54
Fe2O3 2,80 9,76 3,95 4,66 5,17 3,91 7,07
FeO 7,92 2,31 1,25 0,74 -' 0,91 0,1
TiO2 2,78 3,04 1,08 1,05 0,34 0,59 0,81
MnO 0,16 0,16 0,17 0,05 0,29 0,12 0,53
P2O5 0,55 0,61 0,49 0,05 0,18 0,21 0,07
CaO 8,11 6,41 1,66 1,81 1,39 1,53 1,37
MgO 7,61 7,22 1,18 1,99 0,98 1,33 1,18
SO3 Н/обн. Н/обн. 0,07 Н/обн. 0,02 Н/обн.
Na2O 2,12 2,72 1,81 2,00 1,17 1,69
K2O 1,72 1,25 2,21 2,57 0,13 1,83 2,16
CO2 - — — — -
П.п.п. 0,62 3,46 4,91 4,06 12,28 10,01 5,04
H2O 0,25 1,87 3,77 2,75 3,56 4,44 3,00
Сумма 99,70 100,67 99,74 100,0 99,56 100,06 99,69
Аналитики З.В. Ивлева, Н.В. Демина.
Примечание. П.п.п, — потеря при прокаливании, н/обн — не обнаружено. "Под микроскопом обнаруживаются сростки кристаллов пирита с сульфидными минералами цинка и свинца.
ний, соответствующих средним минимальным, средним и средним максимальным концентрациям, наблюдающимся в природных водах района. В качестве эталона служили опыты, проведенные в аналогичных условиях с дистиллированной водой. Величина pH дистиллированной воды составляла 6,3, растворов в период проведения опытов — в пределах 4,8—8,0. Пробы анализировались через 1, 6 и 16 суток на содержание в фильтрате растворенного железа, а также измерялась величина pH растворов. В итоге серии опытов с шестью мономинеральными пробами было проанализировано 180 проб растворов, из них 18 — с дистиллированной водой.
Из приведенных в табл. 11 данных видно, что при взаимодействии железосодержащих минералов с водой и растворами происходит выщелачивание карбонатов, силикатов, сульфатов и окислов. Кроме того, при свободном доступе кислорода происходит окисление и растворение пирита.
Жесткие условия проведения опыта (присутствие в растворе одного аниона) не позволили привести исходные растворы к одному значению pH. В связи с этим кислотно-щелочные свойства среды при выщелачивании различных минералов изменялись в широких пределах. Так, высокие значения pH в бикарбонатных растворах существенно отличались от наблюдаемых нами в природных условиях. Это, естественно, повлияло на величину и интенсивность выноса растворенного железа. Тем не менее полученные данные показывают, что при заданных значениях концентра-52
Лимонит Гематит Магнетит Пирит* Роговая обманка Сидерит
22,21 16,74 20,86 17,17 44,76 17,13
5,52 5,76 0,88 1,97 11,39 3.46
54,39 37,33 66,83 48,84 5,43 5,32
6,36 9,84 8,88 1,66 14,33 32,6
