煤矿地下水有黄色物质,是说明这个水透过了煤层,将煤炭内含有的硫类物质解析出来形成的。
煤炭中一般都含有约0.3%~5%的硫,主要以黄铁矿(FeS2)形式存在,约占煤含硫量的2/3,黄铁矿(FeS2)二硫化铁中,铁的化合价为+2,硫的化合价为-1。
煤层开采后处于氧化环境,硫铁矿与矿井水和空气接触后,经过一系列的氧化、水解等反应,生成硫酸和氢氧化铁,使水呈现酸性,即生产了酸性矿井水。
1)黄铁矿氧化生成游离硫酸和硫酸亚铁:
2FeS2+7O2+2H2O→2H2SO4+2FeSO4
PH值低于6的矿井水称酸性矿井水。酸性矿井水在我国部分煤矿特别使南方煤矿分别较为广泛。我国南方煤矿的矿井水pH值一般在2.5~5.8,有时达2.0。pH值低的原因与煤中含硫量高有密切关系。酸性矿井水的形成对地下水造成了严重的污染,同时还会腐蚀管道、水泵、钢轨等井下设备和混凝土井壁,也严重污染地表水和土壤,使河水中鱼虾绝代,土壤板结,农作物枯萎,影响人体健康。
而硫酸亚铁溶液是浅绿色。溶液的颜色由铁离子决定,硫酸亚铁化学式为FeS04,其中的铁离子是二价。二价铁离子颜色为浅绿色,所以溶液为浅绿色。那么,我们看到的为什么是黄褐色呢?因为,二价铁离子会继续被氧化:2)硫酸亚铁在游离氧的作用下转化为硫酸铁:
4FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe2(SO4)3+2H2O
3)在矿井水中,硫酸亚铁的氧化作用,有时也不—定需要硫酸:
12FeS2+3O2+6H2O→4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3
而三价铁离子在溶液中是黄色!
4)矿井水中硫酸铁,具有进—步溶解各种硫化矿物的作用:
Fe2(SO4)3+MS+H2O+3/2O2→MSO4+2FeSO4+H2SO4 5)硫酸铁在弱酸性水中发生水解而产生游离硫酸:
Fe2(S04)3+6H2O→2Fe(OH)3+3H2SO4
6)在矿井深部硫化氢含量高时,在还原条件下,富含硫酸亚铁的矿井水也可产生游离硫酸:
2FeSO4+5H2S→2FeS2+3S+H2SO4+4H2