2017年至2019年间来自瑞典16家制浆造纸厂的绿色碱液沉渣元素浸出研究

将两种废弃问题转为一种解决方案

在瑞典及世界各地，数以千计的废旧金属矿悄然向附近的溪流和土壤泄漏酸性、富金属的水体。清理这些分散的地点成本高、操作复杂，尤其当它们是历史遗迹且地貌不能大规模改动时。同一时间，制浆造纸厂产生大量绿色碱液沉渣，这种粉状残渣通常被倾倒进填埋场。本研究探讨这种工业副产物是否可以安全地用于抑制酸性矿山排水，把废物转化为环境修复的工具。

这种出人意料的材料是什么

绿色碱液沉渣是在制浆厂回收煮料化学品时产生的。当木片在强碱溶液中煮解以分离纤维时，使用过的液体随后被燃烧和处理以回收化学品。过程中会形成一种淤泥状残渣，含有剩余的石灰、钠化合物和微量金属。它强碱性、能中和酸，并在混合时易于附着于其他颗粒。鉴于几乎全部目前被填埋，找到安全的再利用途径不仅可降低处置成本，也能减少制浆造纸行业的环境足迹。

研究人员如何进行测试

为了解这种材料在实际中的表现，作者在两年期间从16家瑞典工厂采集了71个绿色碱液沉渣样本。他们并非只研究一两个样品，而是刻意覆盖了不同工厂、季节和加工条件。在实验室中，他们将湿沉渣与纯水分两步摇动处理，粗略模拟多次降雨穿透的过程。随后测定了进入水中的大量元素含量，包括钠、钙等常见成分以及可能有害的微量金属如铅、镉、铬和锌。研究还采用计算模型推断沉渣中哪些固体矿物控制着哪些元素溶解到水中。

什么会被浸出，什么保持不动

测试显示出一种分化特征。钠、钾和铷等可溶性成分易被洗出，在实验条件下超过三分之二的总量进入了水体。这些主要来自制浆化学品残留的简单高溶解性盐类，也是首波洗出水强碱性的来源。相反，钙、镁、铁以及许多关注的金属——如锌、铅、镍和铜——几乎没有释放出来。它们在水中的浓度很低，通常远低于固体中含量的1%。模型分析指出，方解石（常见的石灰石形式）、多种金属氢氧化物和氧化物等矿物是将这些元素“锁”在固相并控制其缓慢释放的主要原因。

关于污染性金属的安全性

由于绿色碱液沉渣可能含有可观量的微量金属，监管者需要知道在矿区使用它们是否会恶化水质。研究将浸出量与瑞典填埋物放置法规阈值进行了比较。对于几乎所有样本，沉渣流出水在砷、钡、镉、铅和锌等关键元素上均低于这些限值；仅有少数异常样品在铬、铜、钼或镍上超过了限值。重要的是，这些实验设计偏保守：它们使用纯水并给予充分接触时间以促使浸出。在实际矿区环境中，沉渣与酸性废物混合且条件随时间演化，作者预计大多数金属的释放速率将更低。

这对废旧矿山的意义

当强碱性的沉渣与酸性矿山废物接触时，能够中和酸性、减缓矿物分解并促使金属附着到固体上而非停留在溶液中。本研究表明，平均而言，绿色碱液沉渣自身释放的问题性金属仅为有限量，同时通过可溶性盐提供快速的pH提升，并由缓慢溶解的碳酸盐矿物提供长期缓冲效应。这种组合表明，它们可被安全注入或与硫化物矿山废物共同处置，以减少酸性排水的影响。如果进一步的现场试验证实这些发现，拥有制浆厂和废弃矿山的国家可以同时解决两项环境负担——减少厂内废物填埋需求并改善历史采矿区的水质。

引用: Stahre, N., Sartz, L. & Bäckström, M. Element leaching from green liquor dregs from 16 Swedish pulp and paper mills between 2017 and 2019. Sci Rep 16, 14683 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-51421-1

关键词: 绿色碱液沉渣, 酸性矿山排水, 矿山废物修复, 工业副产物再利用, 金属浸出